C++堆栈实现（作业）PT。二

Question

好的，在这里取得进展。我的问题现在与复制构造和深复制有关。我的堆栈目前一直在崩溃，我有一种感觉，它正在这样做，因为它所依赖的类不允许复制构造和运算符重载。但无论如何，这是我的代码（我对代码量表示歉意，但可能有必要了解我失败的地方）：

依赖类，链表

#ifndef linkList_H
#define linkList_H


//
// Create an object to represent a Node in the linked list object
// (For now, the objects to be put in the list will be integers)
//
struct Node
{
    int   number;
    Node* next;
    Node* prev;

    // needs copy constructor?
    // needs overloaded assignment operators for copying?
    // needs overloaded operators for incrementing and decrementing?
};


//
// Create an object to keep track of all parts in the list
//
class List
{
public:

    //
    // Contstructor intializes all member data
    //
    List() : m_size(0), m_listHead(0) {}

    //
    // methods to return size of list and list head
    //
    Node*    getListHead() const { return m_listHead; }
    unsigned getListSize() const { return m_size; }

    //
    // methods for adding and inserting a new node to the linked list, 
    // retrieving and deleting a specified node in the list
    //
    void  addNode(int num);
    void  deleteNode(Node* current);
    void  insertHead(Node* current);
    void  insertAfter(Node* current, int newValue);
    void  insertBefore(Node* current, int newValue);

    Node* retrieveNode(unsigned position);

private:

    //
    // member data consists of an unsigned integer representing
    // the list size and a pointer to a Node object representing head
    //
    Node*    m_listHead;
    unsigned m_size;
};

#endif

linkedList 的实现

#include "linkList.h"
#include <iostream>

using namespace std;


//
// Adds a new node to the linked list
//
void List::addNode(int num)
{
    Node *newNode = new Node;
    newNode->number = num;
    newNode->next = m_listHead;

    if( m_listHead )
        m_listHead->prev = newNode;

    m_listHead = newNode;
    ++m_size;
}


//
// Inserts a node which has already been set to front
// of the list
//
void List::insertHead(Node* current)
{
    int value = current->number;
    deleteNode(current);
    addNode(value);
}


//
// Inserts a node which has already been set before a
// specified location in the list
//
void List::insertBefore(Node* current, int newValue)
{
    current = current->prev;
    current->number = newValue;
}


//
// Inserts a node which has already been set before a
// specified location in the list
//
void List::insertAfter(Node* current, int newValue)
{
    current = current->next;
    current->number = newValue;
}


//
// Deletes a node from a specified position in linked list
//
void List::deleteNode(Node* current)
{
    --m_size;

    if(current == m_listHead) 
        m_listHead = current->next;
    if(current->prev) 
        current->prev->next = current->next;
    if(current->next) 
       current->next->prev = current->prev;
}


//
// Retrieves a specified node from the list
//
Node* List::retrieveNode(unsigned position)
{
    if(position > (m_size-1) || position < 0)
    {
        cout << "Can't access node; out of list bounds";
        cout << endl;
        cout << endl;

        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    Node* current = m_listHead;
    unsigned pos = 0;

    while(current != 0 && pos != position)
    {
        current = current->next;
        ++pos;
    }

    return current;
}

这是堆栈类：

#ifndef stack_H
#define stack_H

#include "linkList.h"


class Stack
{
public:

    //
    // Constructor, copy constructor and destructor to initialize stack 
    // data, copy data and clear up memory, respectively
    //
   Stack() : m_top(0), m_stack(new List()) {}
   Stack(const Stack &rhs);

   ~Stack() { delete [] m_stack; }

    //
    // functionality to determine if stack is empty
    //
    bool isEmpty();

    //
    // methods for pushing data on to stack and for
    // popping data from the stack
    //
    void push(int newValue);
    int  pop();

    //
    // accessor functions for retrieving the value on top of stack
    // and for returning the stack size
    //
    int getTop() const { return m_top->number; }
    int getSize() const { return m_stack->getListSize(); }

    //
    // overloaded assignment operator for copying stack
    //
    Stack& operator=(const Stack &rhs);

private:

    //
    // member data which represent the stack, the top
    // of the stack and the size of the stack
    //
    Node* m_top;
    List* m_stack;
};

#endif

最后，这是堆栈实现

#include "stack.h"
#include <iostream>

using namespace std;

//
// Copy constructor
//
Stack::Stack(const Stack &rhs)
    : m_top(rhs.m_top), m_stack(rhs.m_stack)
{
}

//
// if the Top of stack is zero, return true
//
bool Stack::isEmpty()
{
    if( m_top == 0 ) return true;
    else return false;
}

//
// increment stack pointer, place new value in stack
//
void Stack::push(int newValue)
{
    ++m_top;               
    m_top->number = newValue;   // crashes on this statement
}

//
// if the stack is empty, throw an error message
//
int Stack::pop()
{
    if( isEmpty() )
    {
        cout << "Error: stack underflow" << endl;
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    --m_top;
    return (m_top + 1)->number;

}


Stack& Stack::operator=(const Stack &rhs)
{
    if( this != &rhs )
        delete [] m_stack;

    m_stack = new List();
    m_stack = rhs.m_stack;
    m_top = rhs.m_top;

   return *this;
}

在主程序中执行此简单代码后，程序崩溃：

Stack stack;

stack.push(1);

再次，对于此处的代码量表示抱歉。我相信我的问题是，Node 对象需要重载运算符，以便在将值推入/弹出到堆栈时“递增”或“递减”来创建/删除节点。是这样吗？另外，我不确定 Node 对象是否需要复制构造函数。这里可能还有更多问题（也许算法不正确？也许堆栈的复制构造不正确？）。有什么想法吗？

Answer 1

让我们逐行分析一下崩溃场景。 （很好，因为它只有 2 行！）
首先是语句：Stack stack;
这将调用堆栈构造函数，它将 m_top 设置为什么值？

接下来，有一行：stack.push(1);< /代码>
stack.push 的两条语句都会使用 m_top。
第一条语句是++m_top;
给定m_top开始时的值，现在它的值是什么？


第二个语句是m_top->number = newValue;
如果您正确回答了前面有关 m_top 的问题，那么应该清楚程序此时崩溃的原因。如何修复也应该比较清楚了。

Answer 2

m_top 在构造函数中设置为 0。但是...

您的 Stack 只需要以非常具体的方式装饰您的 List 即可。通过简要查看您的 List 标头，如果您了解堆栈的工作原理，那么这一切都应该相对容易实现......

您的 Stack 不需要保存一个“顶部”。它应该根据您的List 来实现。压入堆栈应在列表的前面添加一个新节点，从堆栈中弹出应从列表的前面删除一个节点。

Answer 3

首先，您不能在 m_stack 上使用数组删除运算符 (delete [] m_stack)，因为只有一个对象，没有数组 (m_stack = new List)代码>）。这会导致崩溃。 （实际上我不明白为什么它是动态创建的。）

然后，您需要为 List 类编写一个适当的赋值运算符和复制构造函数，这将复制节点，并且还需要编写一个析构函数清理分配的节点，但这与你的崩溃无关（但很容易导致你将来崩溃）。

当前崩溃的原因就像其他人所说的那样，Stack 在 m_top 为空时尝试访问它。

但主要问题是糟糕的设计，这使得您以一种不明确的方式使用 List 类：/

• 首先，如果您有一个双向链表，则 List 类还应该跟踪尾指针而不仅仅是头指针。这将使您摆脱很多头痛。
• 然后，addHead、addTail、insertBefore、insertAfter 不应依赖用户来创建节点，而应在函数内部创建它们并返回新创建的节点。
• 另外，next 和 prev 指针被公开并且可以在 List 类之外进行更改，这也是非常不安全的。我建议您将 prev 和 next 设为私有，并为它们公开一个 getter，这样它们就无法更改（在这种情况下，List 类需要成为 Node 结构/类的友元）。

我认为，这些将为您如何从头开始重写 List 和 Stack 提供良好的开端。另外，请注意现在未处理的节点的所有权。

Answer 4

您在构造函数中将 m_top 初始化为 0 (null)，然后尝试在 push() 中使用它

Answer 5

最好的方法是一次测试这些类。由于Stack依赖于List，所以先调试list。我假设您有权访问调试器。如果没有，就买一个并学习如何使用它。您还需要为 List 类编写一些测试代码。

祝你好运。