5779: 结构体
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Description
在这种语言中,基本类型共有 $4$ 种:`byte`、`short`、`int`、`long`,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 `int` 和 `short` 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.a`、`e.b`、`e.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`。
Input
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。
Output
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。
Sample Input Copy
5
1 a 2
short aa
int ab
1 b 2
a ba
long bb
2 b x
3 x.ba.ab
4 10
Sample Output Copy
8 4
16 8
0
4
x.bb
HINT
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。