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[CSP-S 2023] 结构体

[CSP-S 2023] 结构体

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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):

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

格式

输入

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

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。

样例 1

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

提示

【样例 1 解释】

结构体类型 a 中,short 类型的成员 aa 占据第 \(0 \sim 1\) 字节地址,int 类型的成员 ab 占据第 \(4 \sim 7\) 字节地址。又由于其对齐要求为 \(4\) 字节,可得其大小为 \(8\) 字节。由此可同理计算出结构体类型 b 的大小为 \(16\) 字节,对齐要求为 \(8\) 字节。

【数据范围】
对于全部数据,满足 \(1 \le n \le 100\),\(1 \le k \le 100\),\(0 \le addr \le 10^{18}\)。

所有定义的结构体类型名、成员名称和定义的元素名称均由不超过 \(10\) 个字符的小写字母组成,且都不是 byte,short,int,long(即不与基本类型重名)。

所有定义的结构体类型名和元素名称互不相同,同一结构体内成员名称互不相同。但不同的结构体可能有相同的成员名称,某结构体内的成员名称也可能与定义的结构体或元素名称相同。

保证所有操作均符合题目所述的规范和要求,即结构体的定义不会包含不存在的类型、不会访问不存在的元素或成员等。

保证任意结构体大小及定义的元素占据的最高内存地址均不超过 \(10^{18}\)。

测试点 特殊性质
\(1\) A、D
\(2\sim 3\) A
\(4\sim 5\) B、D
\(6\sim 8\) B
\(9\sim 10\) C、D
\(11\sim 13\) C
\(14\sim 16\) D
\(17\sim 20\)

特殊性质 A:没有操作 \(1\);

特殊性质 B:只有一个操作 \(1\);

特殊性质 C:所有操作 \(1\) 中给出的成员类型均为基本类型;

特殊性质 D:基本类型只有 long

【提示】

对于结构体类型的对齐要求和大小,形式化的定义方式如下:

  • 设该结构体内有 \(k\) 个成员,其大小分别为 \(s_1,...,s_k\),对齐要求分别为 \(a_1,...,a_k\);
  • 则该结构体的对齐要求为 \(a=\max\{a_1,...,a_k\}\);
  • 再设这些成员排布时的**地址偏移量**分别为 \(o_1,...,o_k\),则:
    • \(o_1 = 0\);
    • 对于 \(i=2,...,k\),\(o_i\) 为满足 \(o_{i-1}+s_{i-1}\le o_i\) 且 \(a_i\) 整除 \(o_i\) 的最小值;
    • 则该结构体的大小 \(s\) 为满足 \(o_k+s_k\le s\) 且 \(a\) 整除 \(s\) 的最小值;

对于定义元素时的内存排布,形式化的定义方式如下:

  • 设第 \(i\) 个被定义的元素大小为 \(s_i\),对齐要求为 \(a_i\),起始地址为 \(b_i\);
  • 则 \(b_1 = 0\),对于 \(2\le i\), \(b_i\) 为满足 \(b_{i-1} + s_{i-1}\le b_i\) 且 \(a_i\) 整除 \(b_i\) 的最小值。

限制

时间限制 1.00s

内存限制 512.00MB

信息

ID
1014
难度
60
分类
(无)
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