为何注释s.pop()后C++栈类的Destructor未被调用？

问题代码 #

#include<iostream>
using namespace std;

class stack
{
    public:
        int *top;
        int  size, capacity;
    
    stack(int c):capacity(c){
        size = 0;
        top = new int[capacity];
        capacity = capacity - 1;
    }
    
    ~stack() // deleting the stack at the end of program
    {
        delete[] top;
        top = NULL;
        cout << "deleted the stack" << endl;
    }
    
    void push(int data)
    {
        // Is there is a space
        if(is_stackFull())
        {
            cout << "stack is full" << endl;
            return;
        }
        
        // populate the data
        *top   = data;
        
        // updating the stack variables
         top  += 1;
         size += 1;
        return;
    }
    
    void pop()
    {
        // is stack empty
        if(is_stackEmpty())
        {
            cout << "stack is empty" << endl;
            return; 
        }
        
        // update the stack variables
        top  -= 1;
        size -= 1;
        
        return;
    }
    
    bool is_stackFull()
    {
        return (size == capacity);
    }
    
    bool is_stackEmpty()
    {
        return (size == 0);
    }
};


int main()
{
    stack s(10);
    s.push(15);
    //s.pop(); // what happens to the output when i comment out this code?
    
    return 0;
}

问题描述 #

当注释掉main函数中的s.pop()调用后，栈的析构函数似乎未被执行（没有输出deleted the stack），请解释该现象的技术原因。

原因分析 #

核心问题在于违反了delete[]的使用规则，触发了C++的未定义行为，具体过程如下：

• 构造函数的指针初始化：构造函数中top = new int[capacity];分配了数组内存，此时top指向数组的首地址（即new[]返回的原始指针）。
• push操作的指针偏移：调用push(15)时，先给当前top指向的位置赋值，再执行top += 1;，导致top指针偏移到数组的下一个元素位置，不再指向最初分配的首地址。
• 析构函数的非法操作：程序结束销毁对象s时，析构函数执行delete[] top;，但C++规定delete[]必须传入**new[]返回的原始指针**。传入偏移后的指针属于未定义行为，程序可能直接崩溃或终止，导致析构函数中后续的cout语句无法执行，看起来就像析构函数没被调用。
• 调用pop时的正常逻辑：如果执行s.pop()，top -= 1;会把指针回调到数组首地址，此时delete[] top是合法操作，析构函数能正常执行并输出提示信息。

注意：未定义行为的表现具有不确定性，不同编译器、运行环境下可能有不同结果，但本质原因都是指针偏移导致delete[]使用了错误的指针。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者siva ramaraju siv