将元素推送到基于 for 循环的范围内的向量答案

【问题标题】：Pushing elements to a vector within a ranged based for loop将元素推送到基于 for 循环的范围内的向量
【发布时间】：2016-01-21 20:23:05
【问题描述】：

有人可以向我解释为什么这个简单的代码：

#include <iostream>
#include <vector>

int main()
{
    std::vector<int> v = {0, 1, 2, 3, 4, 5};

    for(auto i: v)
    {
        std::cout << i << ' ';
    }

    std::cout << std::endl;

    for(auto i: v)
    {
        std::cout << i << ' ';
        v.push_back(4);
    }

    std::cout << std::endl;

    for(auto i: v)
    {
        std::cout << i << ' ';
    }
}

此处发布代码：http://cpp.sh/5kxdu

输出：

0 1 2 3 4 5 
0 0 2 3 4 5 
0 1 2 3 4 5 4 4 4 4 4 4

虽然我期望：

0 1 2 3 4 5 
0 1 2 3 4 5 
0 1 2 3 4 5 4 4 4 4 4 4

我知道在for 循环期间修改向量是不好的（当我点击这个时只是在尝试其他东西）。在v 声明之后，v.capacity() 返回6，显然，在声明v 之后添加v.reserve(12) 可以解决问题。在push_back 操作期间，肯定有一些与向量重新分配自身以扩展其容量有关。

但我想知道这是否只是一种不确定的行为，我很幸运只有第二个元素是错误的，或者这是否是可预测和可解释的（考虑到 for 循环的工作原理）。

【问题讨论】：

标签： c++ c++11 vector

【解决方案1】：

ranged based for loop 的形式为

{
    auto && __range = range_expression ; 
    for (auto __begin = begin_expr,
         __end = end_expr; 
         __begin != __end; ++__begin) { 
        range_declaration = *__begin; 
        loop_statement 
    } 
}

并在循环开始时设置begin 和end 迭代器。当您调用push_back 时，它总是使end 迭代器无效，如果size 增长大于capacity，则所有迭代器都将失效。

因此，使用 push_back 会导致未定义的行为，因为您正在使用不再有效的迭代器。

【讨论】：

所以输出可能比原来更混乱，对吧？
@jpo38 是的。由于它有 UB，它可能会导致守护进程飞出计算机。

【解决方案2】：

在第一个push_back 之后，向量重新分配其缓冲区，并且范围 for 循环中的迭代器无效。

【讨论】：

我会说它可能会重新分配缓冲区。
@Slava 因为 OP 说容量是 6，所以保证它会重新分配。
@NathanOliver 是的，我错过了有问题的那部分，我今天很马虎:(
@Slava for( Slava ) give("Coffe");
@Slava 恕我直言，向量要么重新分配其缓冲区，要么分配一个新缓冲区。复数（即缓冲区）我认为这会产生误导，因为向量有一个缓冲区。

【解决方案3】：

这是因为 for 循环使用的迭代器在推回期间可能会失效。在底层，vector 使用了一个缓冲区，而 push_back 可以导致数组被重新分配。

What happens under the hood of vector::push_back memory wise?

【讨论】：