为什么 vector::迭代器在重新分配时失效

只是为了引用与性能相关的理由：在设计C++时，Stroustrup 认为像 std：：vector 这样的模板类接近本机数组的性能特征至关重要：

强调运行时效率的一个原因...是我想要的 模板在时间和空间上足够高效，可用于 低级类型，如数组和列表。

。

更高级别的替代方案 - 例如，一个带有 size（） 的范围检查数组 操作，多维数组，具有正确数字的向量类型 向量运算和复制语义等 -- 将被接受 用户仅当他们的运行时、空间和符号方便时 接近内置数组的那些。

换句话说，提供参数化类型的语言机制 应该使相关用户能够负担得起 消除数组的使用，转而使用标准库类。

Bjarne Stroustrup，C++的设计与演变，第342页。

因为要让迭代器做到这一点，它们需要存储指向矢量对象的指针。 对于每个数据访问，它们需要跟随指向向量的指针，然后跟随其中的指针指向数据数组的当前位置，然后将偏移量 * 元素大小相加。 这会慢得多，并且需要为size_type成员提供更多内存。

当然，有时这是一个很好的折衷方案，能够在需要时选择它会很好，但它比（C 样式）直接阵列使用更慢、更笨重。 在引入 STL 时，std::vector 的性能受到了无情的审查，并且正常实现针对空间和速度进行了优化，超过了这个便利性/可靠性因素，就像阵列等效operator[]与阵列一样快，但不如at()安全。

您可以通过包装标准std::vector<T>::iterator来增加安全性，但不能通过包装extension::vector<T>::safe_iterator来增加速度。这是一个一般原则，并解释了许多C++设计选择。

这些决定有很多原因。正如其他人指出的那样，向量iterator的最基本实现是指向元素的普通指针。为了能够处理push_back迭代器必须修改以处理进入向量的指针和位置，在通过运算符访问时，向量指针将被取消引用，指向获得数据的指针和添加的位置，并带有额外的取消引用。

虽然这不是最有效的实施方式，但这并不是一个真正的限制因素。VS/Dinkumware 库中迭代器的默认实现（即使在发布中）是经过检查的迭代器，它们管理等量的信息。

实际问题来自其他突变操作。考虑在矢量中间插入/擦除。为了保持所有迭代器的有效性，容器必须跟踪迭代器的所有实例并调整位置字段，以便它们仍然引用相同的元素（已入/删除所取代）。

您需要存储偏移量和指向矢量对象本身的指针。

如指定的那样，迭代器可以只是一个指针，占用的空间更少。

TL;DR -- 因为你正在用简单的无效规则换取更复杂的远距离操作规则。

请注意，"存储指向矢量对象的指针"会导致新的无效情况。 例如，今天swap保留迭代器有效性，如果指向向量的指针（或引用）存储在迭代器中，则不再可以。 所有移动矢量元数据本身的操作（矢量的矢量吗？）都会使迭代器无效。

您的交易是"当对元素的指针/引用无效时迭代器变得无效"，因为"当对向量的指针/引用无效时迭代器变得无效"。

性能参数并不重要，因为提议的替代实现甚至不正确。

我一个迭代器没有失效，它应该指向相同的元素还是指向插入后的相同位置？换句话说，即使没有性能问题，决定使用哪个替代定义也并非易事。