堆栈指针应该指向顶部的值，还是下一个值应该在的位置？

Question

以这个函数为例：

#include <stdlib.h>

#define MAX 100
typedef struct stack {
int sp;
int val [MAX];
} STACK;


void initStack (STACK *s){
    s->sp = 0;
}

int push (STACK *s, int x){
    if(s->sp == MAX) return -1;
    else s->val[s->sp++] = x;
    return 0;
}

int main(){
    STACK s;
    int pushval, p;

    initStack(&s);

    p = push(&s, 1);
    pushval = s.val[s.sp-1];
    printf("pushval %d\n", pushval);

    return 0;
}

所以在这种情况下，如果我执行 s.val[s.sp]，我就会胡言乱语。如果我这样做 s.val[s.sp-1] 我会得到我推入堆栈的值。我不知道堆栈指针是否应该指向“下一个可用空间”，即等于数组中的元素数，或应该等于数组最后一个元素的索引，也就是 数组中的元素数 - 1

Answer 1

这只是一个约定俗成的问题。许多实现让顶部堆栈指针指向“下一个可用空间”，但您可以真正做您喜欢的事情，前提是您的堆栈在外部表现得像预期的那样。

Answer 2

对我来说，基于数组的堆栈最自然的实现是“向下”增长，堆栈指针指向最近推送的元素：

void initStack (STACK *s)
{
    s->sp = MAX;
}

int push (STACK *s, int x)
{
  if( !s->sp ) 
    return 0;               
  else                      
    s->val[--s->sp] = x;    
  return 1;                 
}    

int pop(STACK *s, int *x)
{
  if ( s->sp == MAX )
    return 0;
  else
    *x = s->val[s->sp++];
  return 1;
}

IMO 检查更简单，并且由于它从不低于 0，因此您可以安全地使用无符号类型作为堆栈指针（我倾向于这样做，原因可能并不完全合理）。

请注意，这模仿了 x86（和许多其他架构的）堆栈行为，因为 SP“向下”增长，朝向 0。

请注意，我更改了成功和失败的返回值，因为在 C 中 0 表示“假”，非零表示“真”。这样你就可以编写类似的代码

if ( push( stack, val ) )
{
  ...
}
else
{
  // push failed, handle as appropriate
}

同样，这只是 IMO 更自然的实现。

编辑

这种方法的一个大缺点是，如果需要，很难增加堆栈。如果您动态分配后备数组，您可以使用realloc 来扩展它，但是您必须将所有现有数据移动到新堆栈的“底部”，这将是昂贵且令人头疼的。相比之下，如果你向上增长堆栈，你就不会有这个问题。但是，如果我想要一个可以根据需要增长或缩小的堆栈，我不会使用基于数组的堆栈，我会使用基于链表的堆栈，其中项目通过将它们添加到列表的头部来推送并通过将它们从头部移除而弹出。