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白云哥

身披半件長工衣,懷揣一顆地主心

 

C++中遍歷容器對象時需要注意的問題

假設有這樣一個管理對象的窗口 ActorManager,其實現(xiàn)大概為

class Actor;
class ActorManager
{
public:
void update()
{
for (actors_t::const_iterator itr = m_actors.begin(); itr != m_actors.end(); ++itr)
{
Actir* actor = itr->second;
actor->update();
}
}

void add(Actor* actor)
{
m_actors[actor->get_id()] = actor;
}

void remove(Actor* actor)
{
m_actors.erase(actor->get_id());
}

private:
typedef std::map<int, Actor*> actors_t;
actors_t m_actors;
};

 

而Actor類的實現(xiàn)是這樣:

class Actor
{
public:
void update()
{
// ...

}

有一天,在給Actor添加邏輯的時候,update函數(shù)變成了這樣

void update()
{
// ...

update_buff_effect();

// ...
}

 

再往下

 

class Actor
{
// ...

private:
void update_buff_effect()
{
// ...

apply_hp(-100);
if (get_hp() <= 0)
{
die();
return;
}

// ...
}

 

然后……

 

private:
void die()
{
// ...

ActorManager::getInstance().remove(this);

// ...
}
在寫下ActorManager的時候并沒有想到會在update循環(huán)里刪除對象,而實際上卻有幾次遇到類似的問題。
有些問題沒有這么明顯,但也都是出在遍歷容器對象的過程中,某個執(zhí)行函數(shù)刪除了窗口里的對象,從而導致迭代器失效。
 
修改的方法很簡單,給ActorManager添加一個待刪除對象列表
在remove方法中并不真正刪除對象,而是等到update中循環(huán)結束后再刪除對象。
代碼看起來會是這樣:
class Actor;
class ActorManager
{
public:
void update()
{
m_is_looping = true;
for (actors_t::const_iterator itr = m_actors.begin(); itr != m_actors.end(); ++itr)
{
Actir* actor = itr->second;
actor->update();
}
m_is_looping = false;

if (!m_removed_actors.empty())
{
for (removed_actors_t::const_iterator itr = m_removed_actors.begin();
itr != m_removed_actors.end(); ++itr)
{
Actor* actor = *itr;
m_actors.erase(actor->get_id());
}
m_removed_actors.clear();
}
}

void add(Actor* actor)
{
m_actors[actor->get_id()] = actor;
}

void remove(Actor* actor)
{
if (!m_is_looping)
m_actors.erase(actor->get_id());
else
m_removed_actors.push_back(actor);
}

private:
typedef std::map<int, Actor*> actors_t;
actors_t m_actors;

typedef std::vector<Actor*> removed_actors_t;
removed_actors_t m_removed_actors;
bool m_is_looping;
};

 

沒有給add也加保護的原因是,不會在update函數(shù)內(nèi)向ActorManager添加新對象。

當然,有可能在其他地方會有這樣的需求,同樣也做類似的保護即可。

 

 

問題雖然不大,但是幾次碰到類似的錯誤了。記錄之,并強制要求自己,

在遇到會對容器內(nèi)的對象做for…處理時,一定要謹慎的檢查一下remove接口。

posted on 2010-08-12 23:02 白云哥 閱讀(3007) 評論(15)  編輯 收藏 引用 所屬分類: Others

評論

# re: C++中遍歷窗口對象時需要注意的問題 2010-08-13 00:51 陳梓瀚(vczh)

最佳方法:給對象設置一個僵尸狀態(tài),讓manager去清除它。  回復  更多評論   

# re: C++中遍歷窗口對象時需要注意的問題 2010-08-13 01:50 cexer

博主弄復雜了,這種方法是治標不治本的,如果容器中裝的是拷貝刪成本很大的東西,這樣效率就低了。循環(huán)中刪的問題在于刪除操作之后,當前迭代器已經(jīng)失效,因此無法更新之使其指向容器中的下一個元素。強行對迭代器進行 ++ 操作更新,會出現(xiàn)訪問異常。所以只要刪除之前,用一個額外的迭代器記住下一個元素的位置就行了。
如下:
//////////////////////////////////////////

iterator it_this = containter.begin();
iterator it_next;
while ( it_this != container.end() )
{
    it_next = it_this; // 之所以不直接使用 it_next=it_this+1
    ++ it_next;      // 是因為有些容器不支持隨機訪問,其迭代器不能直接 + n
    do_remove( it_this );
    it_this = it_next;
}

/////////////////////////////////////////////////////

樓上的“僵尸狀態(tài)”也是一個辦法,不過正如它的名字一樣的,“僵尸”是個惡心的存在。程序在某一次循環(huán)中,把一堆元素標記為僵尸,這一堆東西必須要等到下一次循環(huán)檢查才能清理掉,如果沒有專門的定時清理機制,這個下一次有可能十分之一柱香之后,也有可能是一萬年,甚至有可能程序流程再也沒有這樣的下一次。在被清理掉之前那一堆僵尸在容器里腐爛發(fā)臭,占用空間內(nèi)存,可能直到最后容器銷毀。可以增加專門定時清理機制,但是復雜度和成本又得另外計算。所以最好的辦法還是就地處決,并且毀尸滅跡。


  回復  更多評論   

# re: C++中遍歷窗口對象時需要注意的問題 2010-08-13 11:14 Sunshine Alike

cexer 的方法貌似可行~  回復  更多評論   

# re: C++中遍歷窗口對象時需要注意的問題 2010-08-14 18:30 yrj

簡化一下

iterator it_this = containter.begin();
iterator it_tmp;
while ( it_this != container.end() )
{
it_tmp = it_this;
++it_this; 
do_remove( it_tmp );
}  回復  更多評論   

# re: C++中遍歷窗口對象時需要注意的問題 2010-08-15 09:16 白云哥

@cexer


做刪除標志是一個方法,但對于對象有可能在其他地方已被刪除的情況將沒法實用(在這種情況下我的例子里的代碼同樣也有問題)

另外,在while循環(huán)中刪除對象,雖然臨時保存了下一個迭代器指針,這個同樣是有問題的.因為刪除容器對象有可能使得之前所保存的迭代器全都失效

如果要用刪除標志,這樣是可行的:

for(container::iterator itr = container.begin(); itr != container.end(); )
{
if (itr->second->is_dirty())
itr = container.erase(itr);
else
++itr;
}  回復  更多評論   

# re: C++中遍歷窗口對象時需要注意的問題 2010-08-15 13:34 cexer

@白云哥
容器循環(huán)中的操作有四種,循環(huán)中查詢,循環(huán)中更改,循環(huán)中刪除,循環(huán)中添加,這些操作都圍繞迭代器進行的。
循環(huán)中查詢,循環(huán)中更改(這兩類操作其實也包含了循環(huán)中循環(huán),循環(huán)中的循環(huán)中的循環(huán),循環(huán)中的循環(huán)中的循環(huán)中的循環(huán)。。。)因為不會改變迭代器的合法性,不會有什么問題。

循環(huán)中添加和刪除則不一樣,循環(huán)中添加有可能導致所有元素內(nèi)存重分配,導致所有迭代器失效,而刪除操作一般來說不會產(chǎn)生內(nèi)存重分配的情況,目前std內(nèi)的容器應該都是如此(七分分析三分猜測,正確性八九不離十)。

所以循環(huán)中刪除只會使當前刪除操作的迭代器失效,使得不能更新之使其指向下一個元素,而不會影其它迭代器。如list這類的容器,所有元素內(nèi)存都是單獨分配的,針對添加操作進行一次單獨的內(nèi)存分配,不會影響到現(xiàn)在有迭代器的合法性 ,但有可能刪除操作導致元素重排,元素移位,使得循環(huán)不完全,漏掉元素。

循環(huán)中添加如果導致內(nèi)存重分配,則會使所有現(xiàn)有的迭代器失效,例如vector,string這類容器要保證其內(nèi)存是連續(xù)的,添加時內(nèi)存有可能會重分配,導致以前的迭代器全部失效。

所以針對循環(huán)中添加和刪除的幾種解決方法分析如下:
在循環(huán)中保存下一個迭代器的方法:對于刪除操作是沒有任何問題的(關于你說的“刪除容器對象有可能使得之前所保存的迭代器全都失效”,目前std內(nèi)的容器應該都不會發(fā)生這種情況),但對于添加操作,則只適用于非連續(xù)內(nèi)存的容器如list,不適用于連續(xù)內(nèi)存的容器如vector。這個辦法優(yōu)點是沒有時間空間的成本,缺點是對于添加操作,有些容器不支持。

使用緩存進行延遲操作的方法:對于刪除和添加都適用,只是需要在所有接口中小心管理m_is_looping,避免重入的問題。優(yōu)點是添加和刪除都適用,缺點是空間時間的效率損失最大。

使用刪除標志延遲刪除的方法:對于刪除操作適用,也不存在其它地方刪除會出問題的情況,因為這個方法實際上是把循環(huán)中刪除的操作轉化為一個循環(huán)中更改的操作,所有迭代器都不會失效。即使刪除操作會導致容器內(nèi)存重分配,這個辦法也可行,這是其優(yōu)點,缺點是不能用于循環(huán)中添加的操作。  回復  更多評論   

# re: C++中遍歷窗口對象時需要注意的問題 2010-08-15 14:27 白云哥

@cexer

“在循環(huán)中保存下一個迭代器的方法:對于刪除操作是沒有任何問題的”
這個確定是有問題的,我就是好幾次遇到了這樣的問題才寫的這個總結

下面是根據(jù)你的方法寫的測試程序,運行一下,刪除容器的第一個數(shù)據(jù)后,原來的迭代器就失效了


#include <vector>
#include <iostream>

typedef std::vector<int> container_type;
container_type m_container;

void do_remove(container_type::iterator itr)
{
m_container.erase(itr);
}

int main()
{
for (int i = 0; i < 100; ++i)
{
m_container.push_back(i);
}

container_type::iterator it_this = m_container.begin();
container_type::iterator it_next;
while (it_this != m_container.end())
{
it_next = it_this;
++it_next;

do_remove(it_this);

it_this = it_next;
}

return 0;
}  回復  更多評論   

# re: C++中遍歷容器對象時需要注意的問題 2010-08-15 14:50 cexer

@白云哥
你看到只刪除了一半,是因為對于vector這種容器,移除前面元素,后面的元素會整體往移一位,本來指向下一個元素的迭代器指向了下下個元素,后面的循環(huán)會漏掉下一個元素,這個我在上面也說過的。對于list,set,map之類的就能完全刪除。需要從中間刪除的容器,最好不要用vector,元素移位的操作不是常數(shù)時間的。  回復  更多評論   

# re: C++中遍歷容器對象時需要注意的問題 2010-08-15 15:07 白云哥

@cexer

是的,這個依賴于標準庫的實現(xiàn)
我用vs2010會出現(xiàn)迭代器失效,程序立即終止
在mac os下用gcc沒有問題


但這個確實是有問題的,標準里是否有相關描述我不是很清楚,但是可以看這里,別人介紹的方法也是我上面說的


http://stackoverflow.com/questions/1038708/erase-remove-contents-from-the-map-or-any-other-stl-container-while-iterating

總之是不能用“先保存迭代器,再刪除”的方法,因為在刪除的時候“有可能”會導致迭代器失效

看起來確實是“有可能”,這依賴于具體的實現(xiàn) :)
  回復  更多評論   

# re: C++中遍歷容器對象時需要注意的問題 2010-08-15 15:14 cexer

@白云哥
呵呵,學習了,看來還是你的辦法穩(wěn)當。這確實是標準庫的實現(xiàn)相關的,我上面說的也都是基于估計它的一般實現(xiàn),很好奇2010的vector是怎么樣實現(xiàn)的,會出現(xiàn)這種失效的問題。  回復  更多評論   

# re: C++中遍歷容器對象時需要注意的問題 2010-08-15 15:17 白云哥

@cexer

http://www.cplusplus.com/reference/stl/vector/erase/

這里是一個比較好的描述

“Because vectors keep an array format, erasing on positions other than the vector end also moves all the elements after the segment erased to their new positions”

“This invalidates all iterator and references to elements after position or first.”


刪除對象后會讓迭代器之后的對象移動,因此而導致迭代器失效


map的實現(xiàn),紅黑樹,在插入和刪除對象后因為要做平衡,所以同樣也有可能導致迭代器的失效


當然最終是不是會出現(xiàn)迭代器錯誤,這依賴于標準庫的具體實現(xiàn),另外還可能包括其優(yōu)化方法  回復  更多評論   

# re: C++中遍歷容器對象時需要注意的問題 2010-08-15 15:19 cexer

可以結合兩種方法。刪除用標記緩存刪除的方法,添加用緩存延遲添加的方法好。  回復  更多評論   

# re: C++中遍歷容器對象時需要注意的問題 2010-08-15 15:29 cexer

@白云哥

[[[[“Because vectors keep an array format, erasing on positions other than the vector end also moves all the elements after the segment erased to their new positions”

“This invalidates all iterator and references to elements after position or first.”

刪除對象后會讓迭代器之后的對象移動,因此而導致迭代器失效


map的實現(xiàn),紅黑樹,在插入和刪除對象后因為要做平衡,所以同樣也有可能導致迭代器的失效]]]]

就這兩條原因,不會使迭代器失效,我所說的迭代器失效,是指容納它數(shù)據(jù)結構的內(nèi)存不存在。對于連續(xù)內(nèi)存的容器,刪除進行元素移位,迭代器的內(nèi)存還在,對于非連續(xù)內(nèi)存的操作,map,list,set之類的都鏈式的實現(xiàn),這類的結點銷毀的應該只是鏈當前結點,對其它結點的只有修改,所以不應該失效。至于2010為什么失效,有點好奇,刪除操作也要內(nèi)存重分配,我覺得這是不好的實現(xiàn)。
  回復  更多評論   

# re: C++中遍歷容器對象時需要注意的問題 2010-08-22 22:51 yisa

@cexer
這個方法也有局限性,
如果出現(xiàn)了
A對象的update 執(zhí)行中把B對象給干掉了, 而不走運的是: "在迭代過程中, B正是A的下一個對象", 一樣要報銷了
STL的迭代中的迭代是外置的,
lz這樣的需求下, 必須使用內(nèi)置迭代.
即: 容器需要記錄當前迭代位置, 如果發(fā)生刪除 需要更新當前迭代位置.  回復  更多評論   

# re: C++中遍歷容器對象時需要注意的問題 2010-08-22 22:57 yisa

突然發(fā)現(xiàn)您也是做游戲的
我的QQ: 348360855 組隊吧!

對容器在游戲開發(fā)中的應用, 我這邊有比較完善的解決方案(兼顧安全與性能, 針對游戲邏輯應用, 在降低bug率, 提高程序安全性, 性能上都遠勝STL)
希望能切磋技術和分享經(jīng)驗  回復  更多評論   

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