结构体

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。

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）：

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`。

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。

样例输入:

5
1 a 2
short aa
int ab
1 b 2
a ba
long bb
2 b x
3 x.ba.ab
4 10

样例输出:

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。

【样例 2 解释】
第二个操作 4 中，访问的内存地址恰好在为了地址对齐而留下的 “洞” 里，因此没有基本类型元素占据它。

【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|
|\(17\sim 20\)| 无|

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。

时间限制: 1000ms
空间限制: 512MB

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来源: CSP2023提高T3