GaoKui 发表于 2022-7-18 15:50:02

想用c++实现大数加法,但不知道到底出现了什么问题

本帖最后由 GaoKui 于 2022-7-18 17:14 编辑

感觉问题出在赋值号上?数据较小时最后两次打印的结果不同,一个是正确的,一个是错误的
数据较大时则是会直接出错,不知道为什么

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class BigInt
{
public:
        BigInt(void);
        void getData(void);
        void printData(void);
        BigInt operator+(BigInt &n); // 必须传引用,若传值,参数传入函数后会调用构造函数把原本的数据初始化
       
private:
        string data; // 大数
        int size; // 数字的位数
};

BigInt::BigInt(void)
{
        data = ""; // 空字符串
        size = 0;
}

void BigInt::getData(void)
{
        string tmp;
        int i;
       
        getline(cin, tmp); // 先读入数据
        i = tmp.size(); // i为字符串长度
       
        while (i > 0)
        {
                data = tmp[--i]; // data中的字符串反着放
        }
}

void BigInt::printData(void)
{
        for (int i = size - 1; i >= 0; i--)
        {
                cout << data;
        }
        cout << '\n';
}

BigInt BigInt::operator+(BigInt &n)
{
        BigInt result;
        int i, up, tmp;
        bool flag;
       
        int max = this->size > n.size ? this->size : n.size; // 找到较大的位数
        flag = this->size > n.size ? true : false; // 若是 this指针指向的对象位数大为 true,否则为 false
       
        if (flag) // 把两个数的位数变一致,位数较小的将前面补上 0
        {
                for (i = n.size; i < max; i++)
                {
                        n.data = '0';
                }
        }
        else
        {
                for (i = this->size; i < max; i++)
                {
                        this->data = '0';
                }
        }
       
        for (i = 0, up = 0; i < max; i++) // 模拟竖式加法
        {
                tmp = this->data - '0' + n.data - '0' + up; // 先将两个位对应的和算出,并加上上一位的进位
               
                result.size++; // 结果长度 +1
                result.data = tmp % 10 + '0'; // 新的一位是之前的数对 10取余(由于是字符还要加上 '0')
                up = tmp / 10; // 进位是之前的数除以 10
        }
       
        if (up != 0) // 全部结束还有进位,就将进位放到下一位
        {
                result.size++;
                result.data = up + '0';
        }
       
        // result.printData(); /* ---------------------此处若不注释,打印结果是正确的--------------------- */
       
        return result;
}

int main(void)
{
        BigInt a, b, c; // 创建对象
       
        a.getData(); // 输入数据
        b.getData();
       
        c = a + b;
       
        (a + b).printData(); /* ---------------------此处结果正确--------------------- */
        c.printData(); /* ---------------------此处结果错误--------------------- */
       
        return 0;
}

dolly_yos2 发表于 2022-7-18 20:43:42

问题不在赋值而在对 string 的使用:您对 string 的下标访问是越界的。在容器中,有这样两个大小的概念,分别是容量和大小。其中容量是容器当前最多能够容纳的元素个数,而大小是当前已经实际存储的元素个数。您使用下标访问 data 的方式直接对底层进行了访问,这一步骤是没有越界检查的,而由于默认构造的空(大小为 0 ) string 的容量很可能不为 0 ,因此访问此处的内存是合法的,因而当数据较小时出现诡异的结果,而较大时由于越界而直接报错。
因为直接访问了底层,向 string 添加字符的操作未经过容器的正规接口,容器并不知道自己存储了有效的数据,因此第 99 行赋值时调用 string 的赋值操作符时不会复制这些数据,则在容器的视角看来赋值操作实际进行的是“把一个空字符串复制到 c 中的 data ”,显然这会造成无法从 c 中读出正确的结果。而由于尽管您修改容器内部存储空间的操作对容器不可见,但是您从中读取的操作同样是自行进行的,因此对于 a + b 得到的结果直接读取是能够得到正确结果的。
总结起来,您的问题在于对 string 等标准库容器的理解和使用,可能还需要进一步学习。如果不自信,在初学阶段可以考虑不要使用容器的 [] 运算符而是使用 at 方法,这会引入边界检查从而帮助发现一些问题。另外,个人认为在重载 + 操作符时修改操作数的行为(您的代码中补零的操作)是欠妥的,直观上 + 操作符不应该对两个操作数造成任何(外部可见的)修改。(当然您的实现方式实际上对外部不可见,但是这种实现方式是错误的,因此可能还是需要重新考虑补零这一部分。)
感觉自己没说明白,献丑在您的基础上稍作修改了一下,显然并不是最好的写法,您可以视情况参考。
    #include <iostream>
    #include <string>
    #include <algorithm>

    using namespace std;

    class BigInt
    {
    public:
            BigInt();
            void getData();
            void printData()const;
            BigInt operator+(const BigInt &n)const; // 必须传引用,若传值,参数传入函数后会调用构造函数把原本的数据初始化
         
    private:
            string data; // 大数
            static int addWithCarry(int value, int& carry); // 处理带进位加法,减少代码重复
    };

    BigInt::BigInt() = default;

    void BigInt::getData()
    {
            getline(cin, data);
            reverse(data.begin(), data.end());// 反转字符串
    }

    void BigInt::printData()const
    {
      for(int i = data.size() - 1; i >= 0; --i) cout << data;
      cout << '\n';
    }

    BigInt BigInt::operator+(const BigInt &n)const
    {
            BigInt result;
            int carry = 0;
            unsigned int i = 0;
            while(i < data.size() && i < n.data.size()){
                result.data.push_back(addWithCarry(data - '0' + n.data - '0', carry) + '0');
                ++i;
            }
            while(i < data.size()){
                result.data.push_back(addWithCarry(data - '0', carry) + '0');
                ++i;
            }
            while(i < n.data.size()){
                result.data.push_back(addWithCarry(n.data - '0', carry) + '0');
                ++i;
            }
            if(carry != 0) result.data.push_back('1');
            return result;
    }
    int BigInt::addWithCarry(int value, int& carry){
      carry = (value += carry) >= 10 ? 1 : 0;
      return carry ? value - 10 : value;
    }

    int main()
    {
            BigInt a, b, c; // 创建对象
         
            a.getData(); // 输入数据
            b.getData();
            c = a + b;
         
            (a + b).printData();
            c.printData();
         
            return 0;
    }
(一开始没想到问题会出在这里,把我给整不自信了,去翻了半天 C++ 标准,还以为记错了默认赋值运算符的行为……)

GaoKui 发表于 2022-7-18 23:18:03

dolly_yos2 发表于 2022-7-18 20:43
问题不在赋值而在对 string 的使用:您对 string 的下标访问是越界的。在容器中,有这样两个大小的概念,分 ...

十分感谢!虽然有一小部分还是没看懂,应该是还没完全掌握相关的知识。会继续学习的!
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