1. capacity()不足，在末尾添加元素

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
//输出
void show(vector<int> &v);
//迭代器
vector<int>::iterator i1, i2, i3;

int main()
{
    vector<int> vi{1, 2};
    i1 = vi.begin();
    i2 = ++vi.begin();
    i3 = vi.end();
    //输出
    show(vi);
    //在末尾插入
    vi.push_back(3);
    //输出
    show(vi);

    return 0;
}

void show(vector<int> &v)
{
    cout << "size:     " << v.size() << endl;
    cout << "capaticy: " << v.capacity() << endl;
    cout << "vector:   ";

    for (auto &a : v)
    {
        cout << a << "(" << &a << ")"
             << "\t";
    }
    cout << endl
         << "iterate:  ";

    cout << *i1 << "(" << &(*i1) << ")"
         << "\t";
    cout << *i2 << "(" << &(*i2) << ")"
         << "\t";
    cout << *i3 << "(" << &(*i3) << ")" //解引用尾后迭代器未定义
         << "\t";
    cout << endl
         << endl;
}

分析：

1. 因为size()==capacity()，故插入元素后，vector被重新分配内存。vi原先从0x3a0f88开始，插入元素后，vi从0x3a0f98开始。
2. 插入元素前，i1指向vi首元素，i2指向vi中的第2个元素，i3指向不存在的尾后元素，*i3是未定义的。
3. 插入元素后，vector被重新分配内存，i1、i2和i3指向未知的内存区域，故i1、i2和i3已失效。

2. capacity()充足，在末尾添加元素

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
//输出
void show(vector<int> &v);
//迭代器
vector<int>::iterator i1, i2, i3;

int main()
{
     vector<int> vi{1, 2};
     //扩充存储空间
     vi.reserve(4);
     //迭代器
     i1 = vi.begin();
     i2 = ++vi.begin();
     i3 = vi.end();
     //输出
     show(vi);
     //在末尾插入
     vi.push_back(3);
     //输出
     show(vi);

     return 0;
}

void show(vector<int> &v)
{
     cout << "size:     " << v.size() << endl;
     cout << "capaticy: " << v.capacity() << endl;
     cout << "vector:   ";

     for (auto &a : v)
     {
          cout << a << "(" << &a << ")"
               << "\t";
     }
     cout << endl
          << "iterate:  ";

     cout << *i1 << "(" << &(*i1) << ")"
          << "\t";
     cout << *i2 << "(" << &(*i2) << ")"
          << "\t";
     cout << *i3 << "(" << &(*i3) << ")" //解引用尾后迭代器未定义
          << "\t";
     cout << endl
          << endl;
}

分析：

1. 因为size()<capacity()，故插入元素后，vector的内存地址不变。
2. 插入元素前后，i1始终指向vi首元素，i2始终指向vi中的第2个元素，且其值并未改变。故i1和i2仍有效。
3. 插入元素前，i3指向vi不存在的尾后元素，*i3是未定义的；插入元素后，*i3=3，不再指向尾后元素，故i3失效。

3. capacity()充足，在中间添加元素

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
//输出
void show(vector<int> &v);
//迭代器
vector<int>::iterator i1, i2, i3;

int main()
{
    vector<int> vi{1, 2};
    //扩充存储空间
    vi.reserve(4);
    //迭代器
    i1 = vi.begin();
    i2 = ++vi.begin();
    i3 = vi.end();
    //输出
    show(vi);
    //在第2个元素之前插入
    vi.insert(i2, 3);
    //输出
    show(vi);

    return 0;
}

void show(vector<int> &v)
{
    cout << "size:     " << v.size() << endl;
    cout << "capaticy: " << v.capacity() << endl;
    cout << "vector:   ";

    for (auto &a : v)
    {
        cout << a << "(" << &a << ")"
             << "\t";
    }
    cout << endl
         << "iterate:  ";

    cout << *i1 << "(" << &(*i1) << ")"
         << "\t";
    cout << *i2 << "(" << &(*i2) << ")"
         << "\t";
    cout << *i3 << "(" << &(*i3) << ")" //解引用尾后迭代器未定义
         << "\t";
    cout << endl
         << endl;
}

分析：

1. 因为size()<capacity()，故插入元素后，vector的内存地址不变。
2. 插入元素前后，i1始终指向vi首元素，且其值并未改变。故i1仍有效。
3. 插入元素前，i2指向vi的第2个元素，*i2=2；插入元素后，i2仍指向vi的第2个元素，但*i2=3，故i2已失效。
4. 插入元素前，i3指向vi不存在的尾后元素，*i3是未定义的；插入元素后，*i3=2，不再指向尾后元素，故i3失效。

4. capacity()充足，在首部添加元素

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
//输出
void show(vector<int> &v);
//迭代器
vector<int>::iterator i1, i2, i3;

int main()
{
     vector<int> vi{1, 2};
     //扩充存储空间
     vi.reserve(4);
     //迭代器
     i1 = vi.begin();
     i2 = ++vi.begin();
     i3 = vi.end();
     //输出
     show(vi);
     //在第1个元素之前插入
     vi.insert(i1, 3);
     //输出
     show(vi);

     return 0;
}

void show(vector<int> &v)
{
     cout << "size:     " << v.size() << endl;
     cout << "capaticy: " << v.capacity() << endl;
     cout << "vector:   ";

     for (auto &a : v)
     {
          cout << a << "(" << &a << ")"
               << "\t";
     }
     cout << endl
          << "iterate:  ";

     cout << *i1 << "(" << &(*i1) << ")"
          << "\t";
     cout << *i2 << "(" << &(*i2) << ")"
          << "\t";
     cout << *i3 << "(" << &(*i3) << ")" //解引用尾后迭代器未定义
          << "\t";
     cout << endl
          << endl;
}

分析：

1. 因为size()<capacity()，故插入元素后，vector的内存地址不变。
2. 插入元素前后，i1始终指向vi首元素，但*i1从1变成3。故i1失效。
3. 插入元素前后，i2始终指向vi的第2个元素，但*i2从2变成1。故i2失效。
4. 插入元素前，i3指向vi不存在的尾后元素，*i3是未定义的；插入元素后，*i3=2，不再指向尾后元素，故i3失效。

5. 总结

1. 当size()==capacity()，插入元素时vector会被重新分配内存，指向元素的迭代器都会失效。
2. 当size()<capacity()，插入元素时vector不会被重新分配内存。此时，若迭代器指向插入位置之前的元素，它仍有效；若迭代器指向插入位置之后的元素，它将会失效。