C++链表反向遍历内存损坏

Question

我正在学习 C++。作为映射项目的一部分，我试图（反向）通过节点类中的父地址指针属性从特定节点到起始节点的链表遍历。我试图弄清楚为什么父母的地址值一直被破坏，这会导致错误并阻止遍历。

我提取了下面项目的基本组件，以及一些帮助代码，可以轻松地重新创建错误。

#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <vector>
using std::vector;
using std::cout;
using std::endl;

class Node
{
    public:
        int idx;
        Node * addr = nullptr;
        Node * parent_addr = nullptr;
    
        Node (int init_idx, Node * init_parent) {
            idx = init_idx;
            parent_addr = init_parent;
        }
};

void PrintNode(Node & n) {
    cout << "idx: " << n.idx << " addr: " << n.addr << " parent_addr: " << n.parent_addr << endl;
}

void PrintNodeList (vector<Node> & path) {
    for (Node n : path) {PrintNode(n);}
}

void CreateNodeList (const int node_count, vector<Node> & node_list) {
    for (int i=0; i<=(node_count - 1); i++) {
        if (i==0) {
            //  first node parent is null
            node_list.push_back(Node(i, nullptr));
        } else {
            // subsequent nodes parent is previous node
            node_list.push_back(Node(i, &node_list[i-1]));
        }
        // store address of node to clearly follow forward and reverse traversals
        node_list[i].addr = &node_list[i];
    }
    cout << "Node List..." << endl;
    PrintNodeList(node_list);
}

void TraverseNodeList(Node * current_node) {
    cout << endl << "Traversing node list in reverse..." << endl;
    while (current_node != nullptr) {
        PrintNode(*current_node);
        current_node = current_node->parent_addr;
    }
    cout << endl << "Completed reverse traversal." << endl;
}

int main() {
    // generate list of nodes
    const int node_count = 5;
    vector<Node> node_list;
    CreateNodeList (node_count, node_list);
        
    // reverse traverse the list of nodes
    const int last_node = node_count - 1;
    TraverseNodeList(&node_list[last_node]);
    
    return 0;
}

Here is a sample node list (node index, address of the node, address of node's parent):

Here is a traversal corrupting at the start node:

Here is a traversal corrupting before the start node:

实际的 CreateNodeList 函数：

此代码是从 A* 搜索项目中提取的。随着地图的遍历，正在检查的节点（current_node）的邻居被更新（父属性被设置并且它们被标记为已访问）并通过以下方式推送到std::vector<node *> node_list：

for (auto neighbor : current_node->neighbors) {
    neighbor->parent = current_node; 
    node_list.push_back(neighbor); 
    neighbor->visited = true;
}

Answer 1

node_list.push_back(Node(i, &node_list[i-1]));

指向向量中前一个元素的指针被传递给新Node元素的构造函数。

这立即变成未定义的行为。 std::vectors 的一个基本属性是，当 std::vector 重新分配时，所有现有的指向向量的指针和迭代器都将失效。

在构造这个新的Node 之后，它会作为参数传递给push_back，这可能会导致向量内容的重新分配，从而使这个和所有以前指向向量的指针无效。

如果需要处理指向向量中元素的指针，则必须进行额外的工作以确保向量永远不会重新分配。这超出了这个问题的范围，而且会相当麻烦，所以这里最好的办法可能是重新考虑链表的整体设计，使其不使用std::vectors，也许std::list 将是一个替代方案（但是因为std::list 本身就是一个链表，所以这有点可疑）。在任何情况下，崩溃的原因都是未定义的行为，因为引用指向重新分配的向量中的值的指针，使指向向量中的值的所有指针无效。