题库练习 [CSP-S 2023] 结构体
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A1531 | [CSP-S 2023] 结构体

来源CSP-S / 2023
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题目描述

在 C++ 等高级语言中,除了 int 和 float 等基本类型外,通常还可以自定义结构体类型。在本题当中,你需要模拟一种类似 C++ 的高级语言的结构体定义方式,并计算出相应的内存占用等信息。


## 题目背景

在 C++ 等高级语言中,除了 int 和 float 等基本类型外,通常还可以自定义结构体类型。在本题当中,你需要模拟一种类似 C++ 的高级语言的结构体定义方式,并计算出相应的内存占用等信息。

## 题目描述

在这种语言中,基本类型共有 $4$ 种:byteshortintlong,分别占据 $1$、$2$、$4$、$8$ 字节的空间。

定义一个结构体**类型**时,需要给出**类型名**和**成员**,其中每个成员需要按顺序给出**类型**和**名称**。类型可以为基本类型,也可以为**先前定义过**的结构体类型。注意,定义结构体**类型**时不会定义具体元素,即不占用内存。

定义一个**元素**时,需要给出元素的**类型**和**名称**。元素将按照以下规则占据内存:

- 元素内的所有成员将按照**定义时给出的顺序**在内存中排布,对于类型为结构体的成员同理。
- 为了保证内存访问的效率,元素的地址占用需要满足**对齐规则**,即任何类型的**大小**和该类型元素在内存中的**起始地址**均应对齐到该类型对齐要求的**整数倍**。具体而言:
- 对于基本类型:对齐要求等于其占据空间大小,如 int 类型需要对齐到 $4$ 字节,其余同理。
- 对于结构体类型:对齐要求等于其成员的对齐要求的**最大值**,如一个含有 intshort 的结构体类型需要对齐到 $4$ 字节。

以下是一个例子(以 C++ 语言的格式书写):

```cpp
struct d {
short a;
int b;
short c;
};
d e;
```

该代码定义了结构体类型 d 与元素 e。元素 e 包含三个成员 e.ae.be.c,分别占据第 $0 \sim 1$、$4 \sim 7$、$8 \sim 9$ 字节的地址。由于类型 d 需要对齐到 $4$ 字节,因此 e 占据了第 $0 \sim 11$ 字节的地址,大小为 $12$ 字节。

你需要处理 $n$ 次操作,每次操作为以下四种之一:

1. 定义一个结构体类型。具体而言,给定正整数 $k$ 与字符串 $s, t_1, n_1, \dots, t_k, n_k$,其中 $k$ 表示该类型的成员数量,$s$ 表示该类型的类型名,$t_1, t_2, \dots, t_k$ 按顺序分别表示每个成员的类型,$n_1, n_2, \dots, n_k$ 按顺序分别表示每个成员的名称。你需要输出该结构体类型的大小和对齐要求,用一个空格分隔。

2. 定义一个元素,具体而言,给定字符串 $t, n$ 分别表示该元素的类型与名称。所有被定义的元素将按顺序,从内存地址为 $0$ 开始依次排开,并需要满足地址对齐规则。你需要输出新定义的元素的起始地址。

3. 访问某个元素。具体而言,给定字符串 $s$,表示所访问的元素。与 C++ 等语言相同,采用 . 来访问结构体类型的成员。如 a.b.c,表示 a 是一个已定义的元素,它是一个结构体类型,有一个名称为 b 的成员,它也是一个结构体类型,有一个名称为 c 的成员。你需要输出如上被访问的**最内层**元素的起始地址。

4. 访问某个内存地址。具体而言,给定非负整数 $addr$,表示所访问的地址,你需要判断是否存在一个**基本类型**的元素占据了该地址。若是,则按操作 3 中的访问元素格式输出该元素;否则输出 ERR

输入格式

第 $1$ 行:一个正整数 $n$,表示操作的数量。

接下来若干行,依次描述每个操作,每行第一个正整数 $op$ 表示操作类型:

- 若 $op = 1$,首先输入一个字符串 $s$ 与一个正整数 $k$,表示类型名与成员数量,接下来 $k$ 行每行输入两个字符串 $t_i, n_i$,依次表示每个成员的类型与名称。

- 若 $op = 2$,输入两个字符串 $t, n$,表示该元素的类型与名称。

- 若 $op = 3$,输入一个字符串 $s$,表示所访问的元素。

- 若 $op = 4$,输入一个非负整数 $addr$,表示所访问的地址。

输出格式

输出 $n$ 行,依次表示每个操作的输出结果,输出要求如题目描述中所述。

输入输出样例

输入 #1
5
1 a 2
short aa
int ab
1 b 2
a ba
long bb
2 b x
3 x.ba.ab
4 10
输出 #1
8 4
16 8
0
4
x.bb
C++ 编辑器
输入
输出