在递归二叉树生成中分配节点指针时出错

时间:2017-02-06 16:48:25

标签: c++ pointers ubuntu recursion binary-tree

我正在做这个项目,我应该使用随机选择的节点创建一个平衡的二叉树,其中节点可以是数学运算符或常量。函数createRandomNode(bool,node *)基本上返回一个随机选择的节点。

问题是,当我在VS中运行这段代码时,它可以很好地运行。但是,当我将它带到Ubuntu时,在else段中执行return retFtn时,返回返回节点的指针值会发生变化。

因此,例如在VS中,树基本上看起来像下面的那样,我使用存储在指针中的地址来表示每个节点:

                             0x0543b
                            /       \
                      0x0544c       0x0456d
                     /       \     /       \
                 0x0342d  0x0453c 0x665f  0x893a

对于每个节点,我可以在VS中运行时查看其值和标签。但是当在Ubuntu中运行时,返回片刻0x0453c并且递归函数返回到retFtn->右(其中retFtn现在是0x0543b,因为0x0544c已经完成),0x0544c变为某个奇怪的地址,我再也看不到该节点的值和标签,虽然我仍然可以在返回0x0453c之前看到它。

以下是相关代码。

node* createRandomTree(int depth, node* parent)
{
    if (depth > 1)
    {
        node* retFtn = createRandomNode(true, parent);
        retFtn->left = createRandomTree(depth - 1, retFtn);
        retFtn->right = createRandomTree(depth - 1, retFtn);
        if (retFtn->parent == NULL)
            return retFtn;
    }
    else
    {
        node* retFtn = createRandomNode(false, parent);
        return retFtn;
    }
}

我希望我已经解释清楚了,谢谢你的帮助! :)

/ ********************************************** ************ / 编辑:

下面是一个Minimal,Complete和Verifiable示例,它可以在Ubuntu 16.04中重现问题(奇怪的是,在VS中运行时不会出现问题):

main.cpp中:

#include "node.h"
#include "random.h"
#include <iostream>
int main(int argc, char * const argv[])
{
    node* createdTree = createRandomTree(3, NULL);
    std::cout << createdTree << endl;
    inOrder(createdTree);
}

random.cpp:

#include "random.h"

void inOrder(node* tree)
{
    if (!tree)
        return;
    cout << "(";
    inOrder(tree->left);
    cout << tree->label;
    inOrder(tree->right);
    cout << ")";
}

node* createRandomTree(int depth, node* parent)
{
    if (depth > 1)
    {
        node* retFtn = createRandomNode(true, parent); //isOperator==true
        retFtn->left = createRandomTree(depth - 1, retFtn);
        retFtn->right = createRandomTree(depth - 1, retFtn);
        if (retFtn->parent == NULL)
            return retFtn;
    }
    else
    {
        node* retFtn = createRandomNode(false, parent); //isOperator==true
        return retFtn;
    }
}

node* createRandomNode(bool isOperator, node* parent)
{
    int randn = -1;
    node* retFtn = NULL;

    if (isOperator)
        randn = 1;
    else
        randn = 0;

    switch (randn)
    {
        case 0:
        {
            retFtn = new ConstantValueNode(parent);
            break;
        }
        case 1:
        {
            retFtn = new AddNode(parent);
            break;
        }
        default:
        {
            cout << "invalid random number\n\n\n";
            break;
        }
    }
    return retFtn;
}

random.h

#ifndef random_H
#define random_H

#include "node.h"

node* createRandomNode(bool isOperator, node* parent);
node* createRandomTree(int depth, node* parent);
void inOrder(node* tree);
#endif

node.cpp:

#include "node.h"

/***************/
/*Constant Node*/
/***************/
ConstantValueNode::ConstantValueNode(node* retFtn)
{
    left=NULL;
    right=NULL;
    negate_Or_Not = false;
    constVal = rand()% 21 + (-10);
    key_value = constVal;
    parent = retFtn;
    label = "Constant";
};

ConstantValueNode::ConstantValueNode(double preSetVal)
{
    left=NULL;
    right=NULL;
    negate_Or_Not = false;
    constVal = preSetVal;
    key_value = constVal;
    label = "Constant";
};

double ConstantValueNode::eval(map<string,double> inputMapping)
{
    if (negate_Or_Not) //negation is true
        return !constVal;
    else
        return constVal;
}

ConstantValueNode* ConstantValueNode::clone(node* parent_clone)
{
    ConstantValueNode* retTree = new ConstantValueNode(key_value);
    if (parent_clone != NULL)
        retTree->parent = parent_clone;
    else
        retTree->parent = NULL;
    return retTree;
}

string ConstantValueNode::getLabel()
{
    return label;
}

/**********/
/*Add Node*/
/**********/
AddNode::AddNode()
{
    label = "AddNode";
    negate_Or_Not = NULL; //will be false by default
}
AddNode::AddNode(node* retFtn)
{
    label = "AddNode";
    negate_Or_Not = NULL;
    parent = retFtn;
}
double AddNode::eval(map<string,double> inputMapping)
{
    if (left && right)
        return left->eval(inputMapping) + right->eval(inputMapping);
    else
    {
        cout << "left and right not defined in add"<<endl;
        return -1.0;
    }
}

AddNode* AddNode::clone(node* parent_clone)
{
    AddNode* retNode = new AddNode();
    retNode->left = left->clone(retNode);
    retNode->right = right->clone(retNode);
    if (parent_clone != NULL)
        retNode->parent = parent_clone;
    else
        retNode->parent = NULL;
    return retNode;
}

string AddNode::getLabel()
{
    return label;
}

node.h:

#ifndef Node_H
#define Node_H
#include<iostream>
#include<map>

using std::string; //This will allow you to use "string" as an unqualified name
                  //(resolving to "std::string")
using std::cout;
using std::endl;
using std::map;

class node
{
    // Virtual function can be overriden and the pure virtual must be implemented.
    // virtual void Function() = 0; is a pure virtual. The "= 0" indicates is purity
    public:
        bool negate_Or_Not;
        string label;
        int key_value;
        node* left;
        node* right;
        node* parent;
        virtual double eval(map<string,double> inputMapping)=0;
        virtual node* clone(node* clone)=0;
        virtual string getLabel()=0;
};

class ConstantValueNode : public node
{
    double constVal;
    public:
        ConstantValueNode(node* retFtn);
        ConstantValueNode(double preSetVal);
        virtual double eval(map<string,double> inputMapping);
        virtual ConstantValueNode* clone(node* clone);
        virtual string getLabel();
};

class AddNode : public node
{
    public:
        AddNode();
        AddNode(node* retFtn);
        virtual double eval(map<string,double> inputMapping);
        virtual AddNode* clone(node* clone);
        virtual string getLabel();
};
#endif

生成文件:

CXX = g++
CXXFLAGS = -Wall -std=c++11
# ****************************************************
main: main.o node.o random.o
    $(CXX) $(CXXFLAGS) -o main main.o node.o random.o

main.o: main.cpp node.h random.h
    $(CXX) $(CXXFLAGS) -c main.cpp

node.o: node.h 
random.o: node.h random.h

1 个答案:

答案 0 :(得分:0)

如果您使用createRandomTree(int depth, node* parent)depth>1致电parent!=NULL,则此功能不会点击任何return语句。因此createRandomTree被执行直到结束,然后控制被传递回调用者,而没有提供保证的返回值。因此,createRandomTree(3, NULL);会导致retFtn->left = createRandomTree(3 - 1, retFtn);,因此随机垃圾会写入retFtn->left

我强烈建议您多关注编译器警告:

  

random.cpp:29:1:警告:控制到达非空函数的末尾[-Wreturn-type]

PS你可能会感兴趣为什么它对VS有效。不知道确切的原因(可以通过检查汇编代码进行调查,但我现在既没有环境也不想深入研究它),但一般的答案是&#34;偶然的&#34;。我看到两种可能的方式:

  1. 编译器将if (retFtn->parent == NULL)检查丢失为无用(不会改变任何内容)并且成本高昂(由于CPU传送器架构,分支会降低执行速度)
  2. 有很多calling conventions,它们指定了将返回值传递给调用者的方法。最快的是通过CPU寄存器传递值。我可以想象这种情况,当retFtn存储在CPU寄存器中以便在函数内和函数退出时进行计算时,看起来好像返回了retFtn。我在MIPS架构上有类似的案例。
  3. 随时查看确切原因并与我们分享。