使用函数调用来实现堆栈答案

【问题标题】：Using a function call to implement a stack使用函数调用来实现堆栈
【发布时间】：2014-02-21 18:42:00
【问题描述】：

我对 C 的这一部分有点不清楚，因为它有点不像我用过的其他语言，但这可能只是一个愚蠢的问题。我正在尝试实现一个堆栈。我有节点结构，它有我想要传递的信息：

struct position{
   int square[2];
   int counter;
   struct position *prev;
};

所以在main中，我声明并初始化栈底节点，将*prev设置为NULL，然后声明其余部分。我的问题是，当我尝试将它传递给函数pop 时会发生什么？我可以创建一个指向该对象的position 对象并返回它，但是当函数关闭时它会被推离堆栈吗？或者我应该返回 position 并将其设置为等于 main 中的新 position 对象？如果我决定在一个函数中创建几个这样的节点怎么办？功能关闭后它们会保留吗？

编辑：mah 让我想起了我的后续问题，如果它们不存在于函数之外，我应该使用 malloc 为它们在内存中创建空间吗？

【问题讨论】：

首先，您没有设置*prev（读取为prev 地址处的值），但您确实将prev 设置为NULL，即struct position* 类型。这是语法细节，但将* 运算符和foo* 类型混合使用是一个非常常见的初学者错误。
@JFA 回复：您的后续行动...大括号 ({}) 不仅定义代码块，正如您在结构定义中看到的那样。您的元素（square、counter、prev）不需要进行 malloc，只需要对 struct position 进行 malloc。它将包含所有元素。
@mah 我可能打错了一些东西，使问题产生了误导。我编辑了编辑。
@JFA 你要去的地方真的是“可以让它工作”和“这是一个好主意”之间的一条细线。在适当的情况下（这意味着它取决于您编写的确切代码），您可以使其在使用和不使用 malloc 的情况下工作，但是如果您采用 no-malloc 方法，您将很容易破坏某些东西。这种捷径最初可能会奏效，但后来细微的代码更改可能会产生令人惊讶的不良影响。使用指向 malloc 对象的指针可以最大限度地减少这种风险。
这不是一个真正的范围问题，而更多的是你想如何使用你的堆栈的问题。要使其动态化，您需要使用malloc()s。

标签： c struct

【解决方案1】：

对象的生命周期取决于它们的创建位置；例如，如果您在代码块中声明一个结构（其中一个块是{ 及其匹配的} 中的所有内容），则一旦执行离开该块，该结构将不再有效。指向该结构的指针仅在结构有效时才有效。

对于您所描述的内容，您希望使用malloc() 或类似函数动态分配您的结构。动态分配的数据将保持有效（假设您没有覆盖它），直到您 free() 内存，或直到您的程序终止。指向这些内存区域的指针将在同一时间段内保持有效。

考虑：

static struct position *topOfStack = NULL;

void push(struct position *node)
{
    node->prev = topOfStack;
    topOfStack = node;
}

struct position *pop()
{
    struct position *popped = topOfStack;
    if (topOfStack) topOfStack = topOfStack->pref;
    return popped;
}

要使用它，您可以：

f() {
    struct position *node = malloc(sizeof(*node));
    /* ... fill in node details ... */
    push(node);
}

请注意，我是动态分配节点的。如果我刚刚声明了一个struct position node;，我可以合法地调用push(&node);，但是一旦我的函数离开作用域，堆栈中就会有一个无效项（这可能会造成严重破坏）。

【讨论】：

如果我打算只在一个函数中使用堆栈（即main 或我的函数generatestack）但仍然使用函数push，我可以返回顶部position 结构因为它是按值传递的？
如果你通过值而不是引用传递，你仍然需要 malloc 空间来复制它以便将它链接到你的堆栈中......如果你不这样做，你'很可能会遇到问题。在 C 中使用指针不一定是一件容易学习的事情，但是对于构建任何类型的动态列表（例如堆栈）来说，它应该被认为是绝对必要的。
谢谢。我学会了如何使用指针，但我并不总是清楚何时应该使用。

【解决方案2】：

当我尝试将它传递给函数 pop 时会发生什么？

这取决于您的 pop() 函数原型。如果pop的函数原型应该是：

struct position* pop(struct position* stack);

我可以创建一个指向这个的位置对象并返回那个，但是当函数关闭时它会被推离堆栈吗？

你的问题很不清楚，它看起来像是对 C 中实例范围的一个很大的误解。基本上，你有两种分配变量的方法，要么在堆栈上，要么在堆上。您所说的范围是堆栈实例范围。

如果我决定在一个函数中创建多个这样的节点怎么办？功能关闭后它们会保留吗？

基本上，如果您使用堆栈，它们将与声明它们的范围一样长。在 C 中，范围由 { 和 } 定义。例如：

int main() {
    struct position pos1;
    struct position pos2;
    struct position pos3;
    pos3.prev = pos2;
    pos2.prev = pos1;
    pos1.prev = NULL;
    pop(&pos3);
}

在那里你声明了 3 个变量，并将它们关联起来，pop 函数只是重置.prev 链接。但是对于堆栈而言，这种架构并不是很有用，因为它非常有限。

您肯定需要将您的实例推送到堆中，因此使用malloc() 和free()：

// push() pseudocode:
// take stack, iterate over each prev until prev is NULL
// allocate prev with malloc() the same way as for "stack" in main()
// insert values in prev
void push(struct position* stack, int* value);

// pop() pseudocode:
// take stack, iterate over each prev until prev->prev is NULL, 
// then keep prev->prev in a temporary variable
// set prev to NULL
// return temporary variable (former prev->prev)
struct position* pop(struct position* stack);

int main() {
    int value[2];
    struct position* stack = malloc(sizeof(struct position));
    // value is what you want to push to the stack
    value[0] = 42;
    value[1] = 42;
    push(stack, value);
    value[0] = 2;
    value[1] = 20;
    push(stack, value);
    struct position* pos;
    pos = pop(stack);
    // do something with pos->value
    free(pos);
}

在那里你创建一个指向你在堆中分配一些内存的节点的指针。 push() 函数正在分配一些新内存，将新空间的.prev 分配给stack 的地址并用该值填充该内存。 pop() 应该到达最后一个值之前的值，将其指针重置为该值，然后返回该值。

当然，我在这里只是给出概念和想法，我让你去了解真正的实现。不过有一个建议，不要使用包含数组的square，而是在结构中使用两个单独的值，这将使第一次实现更简单。

【讨论】：