没看懂 C++ 堆栈<char*>行为</char*>

Question

我被困了两个小时，试图了解这个简单的 C++ 测试程序中发生了什么，但仍然没有得到它。 它应该只接收三个字符串作为输入，将它们插入堆栈，最后打印同一堆栈的所有元素。

#include <iostream>
#include <stack>
#include <cstring>

using namespace std;

int main(){
    
    stack<char*> stk;
    
    int stringLength;
    
    for (int i=0; i<3; i++){
        char new_element[200];
        scanf("%s", new_element);
        stringLength = strlen(new_element);
        stk.push(new_element);
    }
    
    cout << "Stack content: ";
    while(!stk.empty()){
        cout << stk.top() << " ";
        stk.pop();
    }
    cout << endl;

}

奇怪的是，最终的 output 是相同的元素（最后添加的）打印了 3 次，这对我来说毫无意义。

例如，如果输入是：

John
Mary
Rick

那么当前的 output 是

Rick
Rick
Rick

谁能帮我理解和解决这个问题？

Answer 1

    char new_element[200];
    // [...]
    stk.push(new_element);

您在堆栈 object 中推送相同的指针。

更糟糕的是，您正在推送系统堆栈指针，因此如果您要从 function 外部使用堆栈，您会遇到访问冲突（Linux 中的段错误）并崩溃。 在您的情况下，您并没有从外部使用它们，因为堆栈 object 也在堆栈上。

无论如何，有两个快速修复：

1. 编写正确的代码：使用string并让编译器找出复制它们并根据需要清理它们。

2. 不要编写正确的代码：使用strdup获取唯一的字符串指针。 您可能希望或不希望在某个时候释放它们，对于选择这条路线的人来说，这似乎总是可选的。

Answer 2

因为您已将stk声明为std::stack<char*> ，所以它的元素将是char* ，或指向char数据的指针（即地址）。

那么，执行stk.push(new_element);时你会做什么行是将您的（本地）字符数组的地址放入堆栈中。 从技术上讲，当您稍后pop该地址并打印它指向的字符串时，您正在执行未定义的行为，因为指向的 memory 已超出 scope （它的“生命周期”只是第一个for循环的一次迭代）。

但是，您的系统只是在每次循环迭代中重复使用相同的地址/缓冲区，因此您的scanf("%s", new_element); 行每次都替换该缓冲区的内容。 然后，当您打印三个堆栈元素的内容时，每一个都将是相同的地址，您只是显示该缓冲区的最后修改版本。

要解决此问题，请为您的“本地”变量使用std::string （然后将通过push调用复制该变量）； 或者，如果您坚持使用char* ，则推送使用strdup() function 创建的副本的地址：

    for (int i=0; i<3; i++){
        char new_element[200];
        scanf("%s", new_element);
        stringLength = strlen(new_element);
        stk.push(strdup(new_element)); // Allocate and copy the buffer before pushing
    }

然后，在第二个循环中，完成后不要忘记释放 memory：

    while(!stk.empty()){
        cout << stk.top() << " ";
        free(stk.top()); // Release the allocated memory before we lose the pointer
        stk.pop();
    }

strdup()和free()函数在<stdlib.h> header 文件中声明。

Answer 3

您可以使用string而不是char*

#include <iostream>
#include <stack>
#include <cstring>

int main(){
    
    stack<string> stk;
    
    int stringLength;
    
    for (int i=0; i<3; i++){
        string new_element;
        cin>>new_element;
        cout<<new_element<<"\n";
        stk.push(new_element);
    }
    
    cout << "Stack content: ";
    while(!stk.empty()){
        cout << stk.top() << " ";
        stk.pop();
    }
    cout << endl;

}