YoYouFun 笔记

外观

Stage07｜Modern C++ Foundation ​

Lesson088｜Iterator、Algorithm 与 Lambda ​

Tags： #C++17 #Iterator #Algorithm #LambdaDifficulty： ⭐⭐⭐⭐☆

一、问题场景：循环里 erase 为什么崩溃 ​

cpp
for (auto it = enemies.begin(); it != enemies.end(); ++it) {
    if (it->dead) enemies.erase(it);
}

erase 返回下一个有效迭代器，原 it 已失效；循环仍执行 ++it 就进入未定义行为。

二、本课目标 ​

  1. 理解 iterator 是算法与容器之间的协议。
  2. 正确使用范围 [first, last)。
  3. 掌握常用 algorithm 和 erase-remove。
  4. 理解 lambda 捕获与生命周期。
  5. 避免在迭代中破坏容器。

三、回到 TaskSystem：用算法表达队列维护 ​

任务系统会遇到“移除已取消任务”“统计等待任务”“按优先级排序”和“批量转换结果”。先把数据范围和容器失效规则写清，再选择 Algorithm；算法不是把循环缩短，而是把意图和边界公开给读者。

四、半开区间 ​

标准算法通常使用：

text
[first, last)

first 指向第一个元素，last 指向尾后位置。空区间自然表示为 first == last，相邻区间也易组合。

cpp
auto it = std::find(values.begin(), values.end(), target);
if (it != values.end()) { /* 找到 */ }

五、用算法表达意图 ​

cpp
std::sort(players.begin(), players.end(),
    [](const Player& a, const Player& b) {
        return a.score > b.score;
    });

auto alive = std::count_if(players.begin(), players.end(),
    [](const Player& p) { return p.hp > 0; });

算法名让“排序”“计数”“查找”“变换”成为可见意图，并减少循环边界错误。

六、erase-remove idiom ​

C++17 删除满足条件的 vector 元素：

cpp
players.erase(
    std::remove_if(players.begin(), players.end(),
        [](const Player& p) { return p.hp <= 0; }),
    players.end());

remove_if 只把保留元素前移并返回新逻辑结尾，不改变容器 size；erase 才真正移除尾部。

七、Lambda 捕获 ​

cpp
int threshold = 10;
auto byValue = [threshold](int x) { return x > threshold; };
auto byReference = [&threshold](int x) { return x > threshold; };

引用捕获要求被捕获对象比 lambda 使用期更长。异步队列里捕获局部引用或裸 this 是高风险模式。

cpp
std::weak_ptr<Model> weak = model;
queue.post([weak] {
    if (auto self = weak.lock()) self->refresh();
});

八、比较器必须满足严格弱序 ​

错误比较器：

cpp
return a.score >= b.score;

当两者相等时 comp(a,b) 和 comp(b,a) 都为 true，破坏排序前提。应使用 >，相等时返回 false；需要稳定次序时增加明确的第二键或使用 stable_sort。

九、可编译验证：安全删除 ​

cpp
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> values{1, 2, 3, 4, 5, 6};
    values.erase(std::remove_if(values.begin(), values.end(),
        [](int value) { return value % 2 == 0; }), values.end());
    std::for_each(values.begin(), values.end(),
        [](int value) { std::cout << value << ' '; });
}

再用手写 iterator 循环实现同样功能：

cpp
for (auto it = values.begin(); it != values.end();) {
    if (shouldRemove(*it)) it = values.erase(it);
    else ++it;
}

十、TaskSystem 中的捕获边界 ​

同步算法中的引用捕获通常受当前作用域保护；异步任务中的引用捕获可能在函数返回后执行。[=] 还可能复制大对象或复制一个已经失效的 this 指针。写 lambda 时要先问“执行时 owner 还在吗、需要复制还是借用、容器会不会扩容”，再决定捕获方式。

十一、诊断清单 ​

text
崩溃是否发生在 erase 后？
算法过程中是否 push_back 导致扩容？
lambda 是否引用捕获了已结束的局部对象？
比较器对相等元素是否返回 false？
算法输入区间是否来自同一容器？

十二、练习与答案 ​

1. 为什么算法的 last 通常不能解引用？ ​

它是尾后哨兵，用来表示边界而不是元素。

2. [=] 捕获是否总安全？ ​

不安全。它可能隐式复制大量数据，也可能复制 this 指针而非整个对象，异步执行时对象仍可能失效。

3. 何时手写循环更合适？ ​

操作包含复杂控制流、需要同时维护多种状态，且强行组合算法反而更难读时；仍要明确失效规则。

十三、本课总结 ​

Iterator 把遍历协议与容器解耦，Algorithm 表达操作意图，Lambda 提供局部行为。三者的安全边界集中在区间、失效和捕获生命周期。