C++ 容器中の erase

一、erase 方法的功能定位

vector 的 erase 方法是 STL 中用于从容器中移除元素的核心函数，其主要功能是：

从 vector 中删除单个元素或一段连续范围内的元素
调整容器大小以反映元素数量的变化
维护剩余元素的连续性和内存布局
返回一个迭代器，指向被删除元素的下一个元素

erase 方法是破坏性操作，会改变容器的状态和内部布局，同时可能影响现有迭代器的有效性。

二、迭代器参数的语法特征与使用场景

vector 的 erase 方法有两种重载形式，分别适用于不同的删除场景：

2.1 单个元素删除

1	iterator erase(iterator position);

参数：指向要删除元素的迭代器

返回值：指向被删除元素下一个元素的有效迭代器

使用场景：已知要删除元素的确切位置时

2.2 范围元素删除

1	iterator erase(iterator first, iterator last);

参数：

first：指向要删除范围中第一个元素的迭代器
last：指向要删除范围中最后一个元素之后位置的迭代器

返回值：指向最后一个被删除元素下一个元素的有效迭代器

使用场景：需要删除一段连续元素时，如删除满足特定条件的元素序列

三、内存重组机制与性能影响

3.1 底层实现原理

当调用 erase 方法时，vector 会执行以下操作：

确定需要删除的元素范围
将删除位置之后的所有元素向前移动，覆盖被删除的元素
调整容器的 size（元素数量），但不改变 capacity（容量）
析构最后一个元素（已被移动的元素副本）

3.2 性能分析

单个元素删除：时间复杂度为 O (n)，因为删除位置后的所有元素都需要向前移动一个位置
范围删除：时间复杂度为 O (n)，其中 n 是容器中剩余元素的数量
空间复杂度：O (1)，不需要额外的存储空间

性能影响因素：

删除位置：删除靠前的元素比删除靠后的元素需要移动更多元素
容器大小：大型容器上的 erase 操作成本更高
元素类型：移动复杂类型元素比移动基本类型元素成本更高

四、典型代码示例及执行结果

4.1 单个元素删除示例

#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> numbers = {10, 20, 30, 40, 50};
    
    // 删除第三个元素(30)
    auto it = numbers.begin() + 2;
    auto result = numbers.erase(it);
    
    // 输出剩余元素
    for (int num : numbers) {
        std::cout << num << " ";
    }
    // 输出: 10 20 40 50
    
    std::cout << "\n返回的迭代器指向: " << *result;  // 输出: 40
    
    return 0;
}

4.2 范围元素删除示例

#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
    
    // 删除从第二个到第五个元素(2,3,4,5)
    auto first = numbers.begin() + 1;
    auto last = numbers.begin() + 5;
    auto result = numbers.erase(first, last);
    
    // 输出剩余元素
    for (int num : numbers) {
        std::cout << num << " ";
    }
    // 输出: 1 6 7 8 9
    
    std::cout << "\n返回的迭代器指向: " << *result;  // 输出: 6
    
    return 0;
}

4.3 循环中删除元素的正确方式

#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
    
    // 删除所有偶数
    for (auto it = numbers.begin(); it != numbers.end(); ) {
        if (*it % 2 == 0) {
            it = numbers.erase(it);  // 使用返回的迭代器更新
        } else {
            ++it;  // 只有不删除元素时才递增迭代器
        }
    }
    
    // 输出剩余元素
    for (int num : numbers) {
        std::cout << num << " ";
    }
    // 输出: 1 3 5 7 9
    
    return 0;
}

五、迭代器失效问题及解决方案

5.1 迭代器失效的原因

erase 操作会导致以下迭代器失效：

所有指向被删除元素的迭代器
所有指向被删除元素之后位置的迭代器
容器的 end () 迭代器

原因是 erase 操作会移动元素，改变了这些迭代器所指向的内存位置的语义。

5.2 解决方案

使用 erase 的返回值：erase 返回的迭代器是唯一保证有效的迭代器，指向被删除元素的下一个元素

auto it = vec.begin();
while (it != vec.end()) {
    if (condition) {
        it = vec.erase(it);  // 正确：使用返回的有效迭代器
    } else {
        ++it;
    }
}

重新获取迭代器：在批量删除后，如果需要继续使用迭代器，应重新获取

使用索引而非迭代器：在某些场景下，使用索引操作可以避免迭代器失效问题

六、常见错误及规避策略

6.1 常见错误

删除后继续使用失效的迭代器

1
2
3

auto it = vec.begin();
vec.erase(it);
*it = 10;  // 错误：it已失效

循环中错误地递增迭代器

for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
    if (condition) {
        vec.erase(it);  // 错误：此后it已失效，递增操作不安全
    }
}

使用无效范围

1	vec.erase(vec.begin() + 5, vec.begin() + 3); // 错误：范围无效，first > last

对空容器使用 erase

1 2	vector<int> vec; vec.erase(vec.begin()); // 错误：容器为空

6.2 规避策略

始终使用 erase 的返回值更新迭代器
在删除操作前检查容器是否为空
确保范围删除时 [first, last) 是有效的半开区间
避免在循环中同时使用多个迭代器进行删除操作
对于复杂删除逻辑，考虑先标记再删除的方式