查找栈的增长方向的分析及C代码实现

简介: 对于栈这种数据结构,大家应该不会陌生,它是一种后进先出的数据结构。在一般的计算机系统中,栈存在着两种存放数据的方式,一种是向上增长的,一种是向下增长的,如图1所示。

对于栈这种数据结构,大家应该不会陌生,它是一种后进先出的数据结构。在一般的计算机系统中,栈存在着两种存放数据的方式,一种是向上增长的,一种是向下增长的,如图1所示。
这里写图片描述
图1 栈的两种增长方向

在图1的(a)中,栈是向上增长的,即数据A对应的地址小于数据B对应的地址;在图1的(b)中,栈是向下增长的,即数据A对应的地址大于数据B对应的地址。

那么,我们怎样来查看(最好用程序)自己所使用的系统中的栈的增长方向到底属于哪一种呢?(注:这是我偶然在网上看到的一个问题。)

我们知道,作为一种常用的数据结构,栈主要用于存放程序中的局部变量和函数的输入参数。那么,我们就可以设计一个程序,在程序中通过比较某一个局部变量的前后两次的地址值来判断栈的增长方向。利用这个想法编写出来的程序如下所示:

/**********************************************************************
* 版权所有 (C)2015, Zhou Zhaoxiong。
*
* 文件名称:FindStackDirection.c
* 文件标识:无
* 内容摘要:查看栈的增长方向
* 其它说明:无
* 当前版本:V1.0
* 作    者:Zhou Zhaoxiong
* 完成日期:20151202
*
**********************************************************************/
#include <stdio.h>

// 重定义数据类型
typedef unsigned char  UINT8;
typedef signed   int   INT32;

// 函数声明
void FindStackDirection(void);


/**********************************************************************
* 功能描述:主函数
* 输入参数:无
* 输出参数:无
* 返 回 值:无
* 其它说明:无
* 修改日期        版本号      修改人              修改内容
* ---------------------------------------------------------------
* 20151202        V1.0     Zhou Zhaoxiong          创建
***********************************************************************/
INT32 main()
{
    FindStackDirection();

    return 0; 
}


/**********************************************************************
* 功能描述:查找栈增长方向
* 输入参数:无
* 输出参数:无
* 返 回 值:无
* 其它说明:无
* 修改日期        版本号      修改人              修改内容
* ---------------------------------------------------------------
* 20151202        V1.0     Zhou Zhaoxiong          创建
***********************************************************************/
void FindStackDirection(void)
{
    UINT8  iStackAddr        = 0;        // 用于获取栈地址
    static UINT8 *pStackAddr = NULL;     // 用于存放第一个iStackAddr的地址 

    if (pStackAddr == NULL)              // 第一次进入
    {                          
        pStackAddr = &iStackAddr;        // 保存iStackAddr的地址
        FindStackDirection();            // 递归 
    }
    else                                 // 第二次进入 
    {  
        if (&iStackAddr > pStackAddr)        // 第二次iStackDirection的地址大于第一次iStackDirection, 那么说明栈增长方向是向上的
        {   
            printf("Stack grows up!\n");
        }
        else if (&iStackAddr < pStackAddr)   // 第二次iStackDirection的地址小于第一次iStackDirection, 那么说明栈增长方向是向下的
        {  
            printf("Stack grows down!\n");
        }
        else
        {
            printf("Bad stack!\n");
        }
    }
} 

我们可以看到,函数FindStackDirection中出现了递归调用,即首次进入该函数的时候,将iStackAddr变量(局部变量)的地址值赋给pStackAddr,第二次进入该函数的时候,用新的iStackAddr变量的地址值与第一次进入该函数时iStackAddr变量的地址值相比较,如果前者大于后者,那么说明栈增长方向是向上的,否则,说明栈增长方向是向下的。

将以上代码上传到Linux机器上,使用“gcc -g -o FindStackDirection FindStackDirection.c”命令对程序进行编译之后,运行“FindStackDirection”命令,结果如下:

Stack grows down!

即我所使用的系统中的栈的增长方向是向下的。大家也可以将以上代码在自己的系统中运行一下,看看结果是什么。

在大部分人(包括我)的印象中,栈的增长方向只有一种,那就是向上(如图1中的(a)),但程序运行出来的结果与我们预期的恰恰相反。从这点也可以看出,计算机系统在设计上的精妙与复杂,里面有很多东西都值得我们细细研究的。

原文中的代码已提到了GitHub上,欢迎下载阅读:https://github.com/zhouzxi/FindStackDirection

目录
相关文章
|
7月前
|
前端开发 Java
java实现队列数据结构代码详解
本文详细解析了Java中队列数据结构的实现,包括队列的基本概念、应用场景及代码实现。队列是一种遵循“先进先出”原则的线性结构,支持在队尾插入和队头删除操作。文章介绍了顺序队列与链式队列,并重点分析了循环队列的实现方式以解决溢出问题。通过具体代码示例(如`enqueue`入队和`dequeue`出队),展示了队列的操作逻辑,帮助读者深入理解其工作机制。
220 1
|
5月前
|
编译器 C语言 C++
栈区的非法访问导致的死循环(x64)
这段内容主要分析了一段C语言代码在VS2022中形成死循环的原因,涉及栈区内存布局和数组越界问题。代码中`arr[15]`越界访问,修改了变量`i`的值,导致`for`循环条件始终为真,形成死循环。原因是VS2022栈区从低地址到高地址分配内存,`arr`数组与`i`相邻,`arr[15]`恰好覆盖`i`的地址。而在VS2019中,栈区先分配高地址再分配低地址,因此相同代码表现不同。这说明编译器对栈区内存分配顺序的实现差异会导致程序行为不一致,需避免数组越界以确保代码健壮性。
100 0
栈区的非法访问导致的死循环(x64)
232.用栈实现队列,225. 用队列实现栈
在232题中,通过两个栈(`stIn`和`stOut`)模拟队列的先入先出(FIFO)行为。`push`操作将元素压入`stIn`,`pop`和`peek`操作则通过将`stIn`的元素转移到`stOut`来实现队列的顺序访问。 225题则是利用单个队列(`que`)模拟栈的后入先出(LIFO)特性。通过多次调整队列头部元素的位置,确保弹出顺序符合栈的要求。`top`操作直接返回队列尾部元素,`empty`判断队列是否为空。 两题均仅使用基础数据结构操作,展示了栈与队列之间的转换逻辑。
|
10月前
|
存储 C语言 C++
【C++数据结构——栈与队列】顺序栈的基本运算(头歌实践教学平台习题)【合集】
本关任务:编写一个程序实现顺序栈的基本运算。开始你的任务吧,祝你成功!​ 相关知识 初始化栈 销毁栈 判断栈是否为空 进栈 出栈 取栈顶元素 1.初始化栈 概念:初始化栈是为栈的使用做准备,包括分配内存空间(如果是动态分配)和设置栈的初始状态。栈有顺序栈和链式栈两种常见形式。对于顺序栈,通常需要定义一个数组来存储栈元素,并设置一个变量来记录栈顶位置;对于链式栈,需要定义节点结构,包含数据域和指针域,同时初始化栈顶指针。 示例(顺序栈): 以下是一个简单的顺序栈初始化示例,假设用C语言实现,栈中存储
456 77
|
9月前
|
算法 调度 C++
STL——栈和队列和优先队列
通过以上对栈、队列和优先队列的详细解释和示例,希望能帮助读者更好地理解和应用这些重要的数据结构。
219 11
|
9月前
|
DataX
☀☀☀☀☀☀☀有关栈和队列应用的oj题讲解☼☼☼☼☼☼☼
### 简介 本文介绍了三种数据结构的实现方法:用两个队列实现栈、用两个栈实现队列以及设计循环队列。具体思路如下: 1. **用两个队列实现栈**: - 插入元素时,选择非空队列进行插入。 - 移除栈顶元素时,将非空队列中的元素依次转移到另一个队列,直到只剩下一个元素,然后弹出该元素。 - 判空条件为两个队列均为空。 2. **用两个栈实现队列**: - 插入元素时,选择非空栈进行插入。 - 移除队首元素时,将非空栈中的元素依次转移到另一个栈,再将这些元素重新放回原栈以保持顺序。 - 判空条件为两个栈均为空。
|
10月前
|
存储 C++ 索引
【C++数据结构——栈与队列】环形队列的基本运算(头歌实践教学平台习题)【合集】
【数据结构——栈与队列】环形队列的基本运算(头歌实践教学平台习题)【合集】初始化队列、销毁队列、判断队列是否为空、进队列、出队列等。本关任务:编写一个程序实现环形队列的基本运算。(6)出队列序列:yzopq2*(5)依次进队列元素:opq2*(6)出队列序列:bcdef。(2)依次进队列元素:abc。(5)依次进队列元素:def。(2)依次进队列元素:xyz。开始你的任务吧,祝你成功!(4)出队一个元素a。(4)出队一个元素x。
382 13
【C++数据结构——栈与队列】环形队列的基本运算(头歌实践教学平台习题)【合集】
|
10月前
|
存储 C语言 C++
【C++数据结构——栈与队列】链栈的基本运算(头歌实践教学平台习题)【合集】
本关任务:编写一个程序实现链栈的基本运算。开始你的任务吧,祝你成功!​ 相关知识 初始化栈 销毁栈 判断栈是否为空 进栈 出栈 取栈顶元素 初始化栈 概念:初始化栈是为栈的使用做准备,包括分配内存空间(如果是动态分配)和设置栈的初始状态。栈有顺序栈和链式栈两种常见形式。对于顺序栈,通常需要定义一个数组来存储栈元素,并设置一个变量来记录栈顶位置;对于链式栈,需要定义节点结构,包含数据域和指针域,同时初始化栈顶指针。 示例(顺序栈): 以下是一个简单的顺序栈初始化示例,假设用C语言实现,栈中存储整数,最大
204 9
|
10月前
|
C++
【C++数据结构——栈和队列】括号配对(头歌实践教学平台习题)【合集】
【数据结构——栈和队列】括号配对(头歌实践教学平台习题)【合集】(1)遇到左括号:进栈Push()(2)遇到右括号:若栈顶元素为左括号,则出栈Pop();否则返回false。(3)当遍历表达式结束,且栈为空时,则返回true,否则返回false。本关任务:编写一个程序利用栈判断左、右圆括号是否配对。为了完成本关任务,你需要掌握:栈对括号的处理。(1)遇到左括号:进栈Push()开始你的任务吧,祝你成功!测试输入:(()))
225 7
|
12月前
|
存储 缓存 算法
在C语言中,数据结构是构建高效程序的基石。本文探讨了数组、链表、栈、队列、树和图等常见数据结构的特点、应用及实现方式
在C语言中,数据结构是构建高效程序的基石。本文探讨了数组、链表、栈、队列、树和图等常见数据结构的特点、应用及实现方式,强调了合理选择数据结构的重要性,并通过案例分析展示了其在实际项目中的应用,旨在帮助读者提升编程能力。
346 5

热门文章

最新文章