如何在堆栈上为指向对象的指针分配内存？

Question

我正在用 C++ 实现一个链接的字符串堆栈，主要是为了好玩。列表的每个对象都是Node 的实例化，而列表本身是StackOfStrings 的实例。现在我使用new 实例化一个新的Node 并且一切正常，但我似乎无法弄清楚如何在堆栈上实例化Node 并在稍后的代码中引用它。

我尝试在 push() 方法中将 first = new Node; 更改为 first = &Node();，但是当我调用 pop() 方法时出现运行时 std::bad_alloc 错误。我的猜测是，这个Node 在堆栈上创建，并在程序退出push() 方法后立即销毁。所以我的问题是：有没有一种方法可以创建分配给first 在堆栈上创建的Node 并保留它以供以后使用？

我包含了代码的基本内容，我在导致我出现问题的行旁边添加了注释。

class StackOfStrings
{
public:
    StackOfStrings() {}; // Could be omitted, default constructor

    void push(std::string item)
    {
        Node* old_first = first;
        first = new Node;         // *** my question revolves around this line ***
                                  // ***    "first = &Node()" does not work    ***
                                  // ***  how can I have a Node on the stack?  ***
        first->setItem(item);
        first->setNext(old_first);
    }

    std::string pop()
    {
        std::string item = first->getItem();
        first = first->getNext();
        return item;
    }

private:
    Node *first = nullptr;
};

为了完整起见，这是Node 类：

class Node
{
public:
    std::string getItem() { return item; }
    Node* getNext() { return next; }
    void setItem(std::string item) { this->item = item; }
    void setNext(Node *node) { this->next = node; }

private:
    std::string item;
    Node* next = nullptr;
};

编辑：我错误地写了 *Node 而不是 &Node。我更新了问题。

编辑 2：我尝试的一个小实验：

• 我调用了StackOfStrings的push()方法在链表中插入单词“hello”。
• 在Node 的setItem() 方法中插入了一个断点，以检查世界“hello”是否保存在内存中。确实，在内存地址0x00FFF900，我找到了值68 65 6c 6c 6f，对应于ASCII中的“hello”
• 然后我在对getItem() 的调用中放置了另一个断点，以便再次分析相同的内存地址。我现在发现 a0 fb ff 00 28 是垃圾，当然不是“你好”。

Answer 1

如何在堆栈上为指向对象的指针分配内存？

通过创建自动变量。像这样：

void foo() {
    Node* ptr; // this pointer is allocated on the execution stack

有没有一种方法可以创建分配给第一个在堆栈上创建的节点

当然。创建一个自动Node，并使用addressof操作符：

Node node;
StackOfStrings sos;
sos.first = &node;

这个简单的例子违反了你的类的访问说明符。例如，您可能希望将指针传递给构造函数，以避免需要更改访问说明符。

并保留它以备后用？

自动变量（即分配在执行堆栈上的所有变量）在其作用域结束时被销毁。没有例外。如果以后使用在那个范围内，那就没有问题了。如果后面的使用超出了这个范围，那么想要使用执行堆栈是错误的。

Answer 2

首先这是一个非常非常糟糕的主意。

其次，您不应获取临时地址，因为一旦到达分号，它将被销毁，从而使您的指针指向无效对象。我认为这一行甚至不应该编译！你在使用任何可视化 c++ 扩展吗？

first = &Node();

您通过调用Node() 在堆栈上构造一个临时地址，然后将其地址绑定到first 指针，然后临时地址被销毁。

你得到的第三个例外是因为这个：

您的getItem() 方法通过复制而不是通过引用返回，因此一旦在悬空指针first 上调用pop()，就会调用std::string 复制构造函数来复制成员std::string item，这是无效的，因为它是从一开始就被摧毁。

在std::string 的复制构造函数中，它读取另一个字符串的大小，这恰好是堆栈上的一些随机字节，因为原始字符串已被破坏。

这个数字非常大，Windows 无法在堆上为其分配内存，因此会抛出 std::bad_alloc 类型的异常

如果数字足够小但不小于std::string 内部堆栈数组，您可能会遇到访问冲突，因为复制构造函数将尝试从无效内存地址复制缓冲区。甚至更糟！如果这个块与程序中的任何其他对象相关，你可能会破坏堆或读取一些随机字节