计算结构体的大小
C代码中定义的结构体是一块连续内存，各成员按照定义的顺序依次在其中存放。编译器在完成语法分析后，需要计算它的大小，然后才能正确地为结构体分配空间。为了让结构体的所有成员都能正确、快速地访问，需要字节对齐。
字节对齐体现为：在成员之间可能增加补齐字节，以调整每个成员的偏移；结构体末尾，也可能增加补充字节。所有补齐字节计入结构体的大小。
请写一个程序来计算结构体的大小，要考虑字节对齐，同时要支持结构体多层嵌套的情况。
结构体大小的计算
成员在结构体内的偏移必须是它的字节对齐值的倍数。
l 字节对齐值：
1)基本类型char、short、int、double的字节对齐值依次为1、2、4、8。
2)数组的字节对齐值等于它的一个元素的字节对齐值。
3)结构体的字节对齐值等于它的所有成员的字节对齐值的最大值。
2 大小的计算：
1)基本类型char、short、int、double的大小依次为1、2、4、8字节。
2)数组的大小等于它的一个元素的大小乘以元素个数。
3)结构体的大小要补齐到它自己的字节对齐值的倍数，补齐字节在末尾。
要求
实现以下接口：
1.开始结构体定义
2.添加基本类型成员
3.添加数组成员
4.添加嵌套结构体成员
5.结束嵌套结构体成员
6.完成结构体定义，输出它的大小
调用者会保证：
1.结构体的开始和结束是匹配的。
2.不需要考虑空的结构体。
3.数组只限于一维的基本类型的数组。
4.最多20层嵌套（嵌套的情况参考示例）
StructSize.h
#ifndef _STRUCT_SIZE_H #define _STRUCT_SIZE_H enum Type { CHAR_TYPE, SHORT_TYPE, INT_TYPE, DOUBLE_TYPE }; /*********************** 自定义数据结构 **************************/ typedef struct _tblNode { enum Type type; int size; }tblNode; typedef struct _structType { int size; int align; }StructType; /******************************************************************/ /* 功能：开始定义结构体 * 输入：无 * 输出：无 * 返回：正常返回0，失败返回-1 */ int start_struct(void); /* 功能：添加基本类型成员 * 输入：类型 * 输出：无 * 返回：正常返回0，失败返回-1 */ int add_basic_type(enum Type type); /* 功能：添加数组类型成员 * 输入：type：数组元素类型 * number：数组元素数 * 输出：无 * 返回：正常返回0，失败返回-1 */ int add_array(enum Type type, unsigned int number); /* 功能：添加嵌套结构体成员 * 输入：无 * 输出：无 * 返回：正常返回0，失败返回-1 */ int begin_nested_struct(void); /* 功能：结束嵌套结构体成员 * 输入：无 * 输出：无 * 返回：正常返回0，失败返回-1 */ int end_nested_struct(void); /* 功能：完成结构体定义，计算它的大小 * 输入：无 * 输出：size：结构体大小 * 返回：正常返回0，失败返回-1 */ int finish_struct(unsigned int *size); #endif
StructSize.cpp
// StructSize.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。 // #include "stdafx.h" #include "StructSize.h" #include <stdio.h> #define PRINT_ON 0 tblNode g_tbl[] = { {CHAR_TYPE, 1}, {SHORT_TYPE, 2}, {INT_TYPE, 4}, {DOUBLE_TYPE, 8}, }; StructType g_astResult[20] = {0}; int g_iIndex = 0; void Print(void) { #if PRINT_ON printf("\nsize = %d \t align = %d", g_astResult[g_iIndex].size, g_astResult[g_iIndex].align); #endif } /* 功能：开始定义结构体 * 输入：无 * 输出：无 * 返回：正常返回0，失败返回-1 */ int start_struct(void) { g_iIndex = 0; g_astResult[g_iIndex].size = 0; g_astResult[g_iIndex].align = 1; return 0; } /* 功能：添加基本类型成员 * 输入：类型 * 输出：无 * 返回：正常返回0，失败返回-1 */ int add_basic_type(enum Type type) { int iSize = 0; if (type > DOUBLE_TYPE) { return -1; } iSize = g_tbl[type].size; while (0 != g_astResult[g_iIndex].size % iSize) { g_astResult[g_iIndex].size++; } g_astResult[g_iIndex].size += iSize; g_astResult[g_iIndex].align = (g_astResult[g_iIndex].align > iSize) ? g_astResult[g_iIndex].align : iSize; Print(); return 0; } /* 功能：添加数组类型成员 * 输入：type：数组元素类型 * number：数组元素数 * 输出：无 * 返回：正常返回0，失败返回-1 */ int add_array(enum Type type, unsigned int number) { int iSize = 0; if (type > DOUBLE_TYPE) { return -1; } iSize = g_tbl[type].size; while (0 != g_astResult[g_iIndex].size % iSize) { g_astResult[g_iIndex].size++; } g_astResult[g_iIndex].size += iSize * number; g_astResult[g_iIndex].align = (g_astResult[g_iIndex].align > iSize) ? g_astResult[g_iIndex].align : iSize; Print(); return 0; } /* 功能：添加嵌套结构体成员 * 输入：无 * 输出：无 * 返回：正常返回0，失败返回-1 */ int begin_nested_struct(void) { g_iIndex++; g_astResult[g_iIndex].size = 0; g_astResult[g_iIndex].align = 1; Print(); return 0; } /* 功能：结束嵌套结构体成员 * 输入：无 * 输出：无 * 返回：正常返回0，失败返回-1 */ int end_nested_struct(void) { int iFatherStructSize = 0; int iSonStructSize = 0; while (g_astResult[g_iIndex].size % g_astResult[g_iIndex].align != 0) { g_astResult[g_iIndex].size++; } g_iIndex--; if (g_iIndex >= 0) { iFatherStructSize = g_astResult[g_iIndex].align; iSonStructSize = g_astResult[g_iIndex + 1].align; g_astResult[g_iIndex].align = (iFatherStructSize > iSonStructSize) ? iFatherStructSize : iSonStructSize; while(g_astResult[g_iIndex].size% g_astResult[g_iIndex].align != 0) { g_astResult[g_iIndex].size++; } g_astResult[g_iIndex].size += g_astResult[g_iIndex + 1].size; } Print(); return 0; } /* 功能：完成结构体定义，计算它的大小 * 输入：无 * 输出：size：结构体大小 * 返回：正常返回0，失败返回-1 */ int finish_struct(unsigned int *size) { if (0 != g_iIndex) { return -1; } while (0 != g_astResult[g_iIndex].size % g_astResult[g_iIndex].align) { g_astResult[g_iIndex].size++; } *size = g_astResult[g_iIndex].size; Print(); return 0; }
main.cpp
// StructSize.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。 // #include "stdafx.h" #include "StructSize.h" #include <iostream> void CPPUNIT_ASSERT(int iRet) { if (0 == iRet) { printf("ERROR!\r\n"); system("pause"); } } void TestCase01() { unsigned int size; CPPUNIT_ASSERT(0 == start_struct()); CPPUNIT_ASSERT(0 == add_basic_type(INT_TYPE)); CPPUNIT_ASSERT(0 == begin_nested_struct()); CPPUNIT_ASSERT(0 == add_basic_type(SHORT_TYPE)); CPPUNIT_ASSERT(0 == begin_nested_struct()); CPPUNIT_ASSERT(0 == add_basic_type(DOUBLE_TYPE)); CPPUNIT_ASSERT(0 == end_nested_struct()); CPPUNIT_ASSERT(0 == end_nested_struct()); CPPUNIT_ASSERT(0 == add_array(CHAR_TYPE, 2)); CPPUNIT_ASSERT(0 == finish_struct(&size)); CPPUNIT_ASSERT(size == 32); printf("TestCase01 Ok!\r\n"); } void TestCase02() { unsigned int size = 0; CPPUNIT_ASSERT(0 == start_struct()); CPPUNIT_ASSERT(0 == add_basic_type(INT_TYPE)); CPPUNIT_ASSERT(0 == add_basic_type(DOUBLE_TYPE)); CPPUNIT_ASSERT(0 == add_basic_type(SHORT_TYPE)); CPPUNIT_ASSERT(0 == add_array(CHAR_TYPE, 3)); CPPUNIT_ASSERT(0 == finish_struct(&size)); CPPUNIT_ASSERT(size == 24); printf("TestCase02 Ok!\r\n"); } int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) { TestCase01(); TestCase02(); return 0; }
