红黑树中的空指针答案

【问题标题】：Void Pointers in Red Black Tree红黑树中的空指针
【发布时间】：2015-12-21 14:46:47
【问题描述】：

有两个整数 x 和 7 是随机生成的整数。该程序使用红黑树成员函数插入将新值插入树中。

我不明白插入函数的参数，更具体地说是使用

(void*)x and (void*y)

这是main中的函数调用

rbt.rbtree_insert(t, (void*)x, (void*)y, compare_int);

这是定义的插入函数

void RBTree::rbtree_insert(rbtree t, void* key, void* value, compare_func compare)
{
    node inserted_node = new_node(key, value, RED, NULL, NULL);
    if (t->root == NULL)
    {
        t->root = inserted_node;
    }
    else
    {
        node n = t->root;
        while (1)
        {
            int comp_result = compare(key, n->key);
            if (comp_result == 0)
            {
                n->value = value;
                return;
            }
            else if (comp_result < 0)
            {
                if (n->left == NULL)
                {
                    n->left = inserted_node;
                    break;
                }
                else
                {
                    n = n->left;
                }
            }
            else
            {
                assert(comp_result > 0);
                if (n->right == NULL)
                {
                    n->right = inserted_node;
                    break;
                }
                else
                {
                    n = n->right;
                }
            }
        }
        inserted_node->parent = n;
    }
    insert_case1(t, inserted_node);
    verify_properties(t);
}

【问题讨论】：

我认为这不是您的代码。你不应该在 C++ 中使用void*，因为我们有模板。你看到的叫explicit casting
你有什么不明白的？它是一个存储void* 的通用树，它是常用的预模板，并且仍然在C 中。（如果该代码是通过将其包装在一层薄薄的C++ 类中而从C“移植”出来的，我不会感到惊讶。 )

标签： c++ tree void-pointers red-black-tree

【解决方案1】：

void* 是一种类型。更具体地说，它是一种指针类型。更具体地说，它是一个special pointer 类型，可以指向任何类型。 void* 是在 C 中实现 polymorphism 的一种方式。通常不建议在 C++ 中使用 void*。

(void*)x 是 explicit type conversion 也称为 C 样式类型转换表达式。变量x 的类型转换为void*。在 C++ 中不鼓励使用 C 风格的强制转换。

推测x 的类型不是void*，因此需要进行转换以匹配参数的类型。

【讨论】：

【解决方案2】：

这段代码的作者使用了 C++ 中最抽象的指针类型：void*。它是一个指针，所以“某事”。这个“东西”可能是什么并没有在编译时定义。 (void*)x 是传统 C 语法中的类型转换，它将任何其他指针解释为 void*。首选的 C++ 语法是 static_cast<void*>(x)，尽管 void* 只有在有非常非常好的理由时才应该使用。

我了解，这是遗留代码，您已被要求处理。所以坦率地说，它有很多问题。

实现红黑树类有两个原因：学习数据结构和将std::map<> 作为标准库实现的一部分。在所有其他情况下，没有理由不喜欢std::map<>。它可以让你避免所有的设计陷阱，这段代码的作者已经介入了。
将类的名称添加到成员函数的名称是多余的。称它为RBTree::insert() 而不是RBTree::rbtree_insert()。当您为不同的容器类型使用一致的成员函数名称时，您将来可以轻松地交换它们，而无需更改对所有成员函数的所有调用。标准容器在这里是一个很好的灵感来源。
红黑树实例始终必须使用相同的比较函数。一次又一次地将比较函数传递给insert()、find()、erase() 等不仅是多余的，而且容易出错。要么将其作为构造函数的参数，要么作为红黑树类模板的模板参数更好。
在任何情况下，红黑树都应该是一个模板，它有一个键和一个值类型作为模板参数。那么insert()、find()等所有成员函数都可以是类型安全的。
为什么要将 this 对象显式传递给成员函数。我想，该代码的作者一直在尝试用 C++ 编写 Python。在 C++ 中，this 对于成员函数总是隐含的，这与 Python 中的 self 不同。

综合起来，我会提出这样的界面：

template<typename key_t,
         typename value_t,
         typename Compare = std::less<key_t>>
class rb_tree {
    void insert(const key_t& key, const value_t& value);
    void erase(const key_t& key);
    value_t find(const key_t& key);
};

如您所见，我们现在为键和值定义类型，并在insert()、erase() 和find() 中使用它们。这些函数永远不会尝试用int 键遍历树，就好像它有std::string 键一样。它们也总是使用相同的比较函数，默认为运算符<。

用法也更容易理解：

rb_tree<int, int> rbt; // we use the default comparison
int x = 42;
int y = 4711;
rbt.insert(x, y);
assert(rbt.find(x) == y);
rbt.erase(x);

好吧，实际上我真正的建议是放弃自制的红黑树并改用std::map<>。它的用法更加直观：

std::map<int, int> rbt;
int x = 42;
int y = 4711;
rbt[x] = y;
assert(rbt[x] == y);
rbt.erase(x);

【讨论】：