C++中指向结构体的指针

Question

为了完成我的作业，我需要在C++中实现一个列表，因此我定义了一个结构体:

struct Node {
    int value;
    Node * next;
    Node * operator [] (int index)//to get the indexed node like in an array
    {
        Node *current = this;
        for (int i = 0; i<index; i++)
        {
            if (current==NULL) return NULL;
            current = current->next;
        }
        return current;
    }
};

当我在实际的结构中使用它时，它运行得很好：

Node v1, v2, v3;
v1.next = &v2;
v2.next = &v3;
v3.value = 4;
v3.next = NULL;
cout<<v1[2]->value<<endl;//4
cout<<v2[1]->value<<endl;//4
cout<<v3[0]->value<<endl;//4; works just as planned
cout<<v3[1]->value<<endl;//Segmentation fault

但当我尝试使用指针时，事情变得混乱了：

Node *v4, *v5, *v6;
v4 = new Node;
v5 = new Node;
v6 = new Node;
v4->next = v5;
v4->value = 44;
v5->next = v6;
v5->value = 45;
v6->next = NULL;
v6->value = 4646;
//cout cout<<v4[0]->value<<endl; compiler says it's not a pointer
cout<<v4[0].value<<endl;//44
cout<<v4[1].value<<endl;//1851014134
cout<<v4[2].value<<endl;//45
cout<<v4[3].value<<endl;//1851014134
cout<<v4[4].value<<endl;//4646
cout<<v4[5].value<<endl;//1985297391;no segmentation fault
cout<<v6[1].value<<endl;//1985297391;no segmentation fault even though the next was NULL
delete v4;
delete v5;
delete v6;

虽然函数可以工作，但我有一些问题：

1. 为什么指针示例中返回的值是一个结构而不是指针？
2. 为什么元素现在具有加倍的索引，它们之间的元素是什么？
3. 为什么没有分段错误？

如果有人能解释这些问题或给我学习的来源，我将非常感激。

- dkuznietsov

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在第二段代码片段中，您明显存在未定义行为，因为您使用了v1和v2成员的value而没有初始化它。我建议添加一个默认构造函数来将该值设置为0。 - Guillaume Racicot

Answer 1

那是因为v4 [0]（以及其他元素）实际上并没有调用您的Node :: operator []。 这是因为v4不是Node，而是Node *，并且指针在operator []后有一个内置含义：v4 [i]== *（v4 + i）（也就是说，我们只是索引到该“数组”中）。因此，当您编写类似v4 [3]这样的内容时，这并不是在调用operator []（3）...而是在从v4之后的三个Node内存位置返回给您一个Node，基本上只是垃圾。

要实现您想要的操作，您必须先取消引用指针：

(*v4)[0]
(*v6)[1]
// etc

- Barry

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谢谢您的回答！它解释了一切，因为我不知道有内置运算符。这是否意味着我无法更改运算符，使其按照我最初想要的方式工作？ - dkuznietsov

@undocreado，你应该不要使用运算符。为链表提供operator[]没有意义。 - Barry

我想要它，因为这样会使像elementAt、deleteAt或insert这样的方法更容易编写，因为我只需获取列表第一个节点的索引成员即可。是制作一些函数还是在每个方法中编写代码更好呢？ - dkuznietsov

@undocreado ... 这是一种在链表中不支持的操作，没有意义。 - Barry

那就是我得到的任务，所以无论如何我都需要实现它。在这种情况下，你会推荐什么？ - dkuznietsov

Answer 2

通过这样做

v4 = new Node;
cout<<v4[0].value<<endl;//44
cout<<v4[1].value<<endl;//1851014134
cout<<v4[2].value<<endl;//45
cout<<v4[3].value<<endl;//1851014134
cout<<v4[4].value<<endl;//4646
cout<<v4[5].value<<endl;//1985297391;no segmentation fault

你没有调用结构体Node的operator[]，而是进行了指针解除引用，v4[1]相当于++v4; *v4;。因此，这段代码会导致不可预测的行为，因为你在解除引用一些垃圾值。为了让它按照你的意愿工作，你需要将它修改为：

cout<<v4->operator[](0).value<<endl;
cout<<v4->operator[](1).value<<endl;
cout<<v4->operator[](2).value<<endl;
...

- ALEXANDER KONSTANTINOV