如何将混合数据类型(int,float,char等)存储在数组中?

798qvoo8  于 12个月前  发布在  其他
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我想在数组中存储混合数据类型。怎么会这样?

7kqas0il

7kqas0il1#

你可以让数组元素成为一个可区分的并集,也就是tagged union

struct {
    enum { is_int, is_float, is_char } type;
    union {
        int ival;
        float fval;
        char cval;
    } val;
} my_array[10];

type成员用于选择union的哪个成员应该用于每个数组元素。所以如果你想在第一个元素中存储一个int,你可以这样做:

my_array[0].type = is_int;
my_array[0].val.ival = 3;

当你想访问数组中的一个元素时,你必须首先检查类型,然后使用联合体的相应成员。switch语句很有用:

switch (my_array[n].type) {
case is_int:
    // Do stuff for integer, using my_array[n].ival
    break;
case is_float:
    // Do stuff for float, using my_array[n].fval
    break;
case is_char:
    // Do stuff for char, using my_array[n].cvar
    break;
default:
    // Report an error, this shouldn't happen
}

程序员需要确保type成员始终对应于union中存储的最后一个值。

xqkwcwgp

xqkwcwgp2#

使用联合:

union {
    int ival;
    float fval;
    void *pval;
} array[10];

但是,您必须跟踪每个元素的类型。

wlsrxk51

wlsrxk513#

数组元素需要具有相同的大小,这就是为什么它是不可能的。你可以通过创建一个variant type来解决这个问题:

#include <stdio.h>
#define SIZE 3

typedef enum __VarType {
  V_INT,
  V_CHAR,
  V_FLOAT,
} VarType;

typedef struct __Var {
  VarType type;
  union {
    int i;
    char c;
    float f;
  };
} Var;

void var_init_int(Var *v, int i) {
  v->type = V_INT;
  v->i = i;
}

void var_init_char(Var *v, char c) {
  v->type = V_CHAR;
  v->c = c;
}

void var_init_float(Var *v, float f) {
  v->type = V_FLOAT;
  v->f = f;
}

int main(int argc, char **argv) {

  Var v[SIZE];
  int i;

  var_init_int(&v[0], 10);
  var_init_char(&v[1], 'C');
  var_init_float(&v[2], 3.14);

  for( i = 0 ; i < SIZE ; i++ ) {
    switch( v[i].type ) {
      case V_INT  : printf("INT   %d\n", v[i].i); break;
      case V_CHAR : printf("CHAR  %c\n", v[i].c); break;
      case V_FLOAT: printf("FLOAT %f\n", v[i].f); break;
    }
  }

  return 0;
}

联合的元素的大小是最大元素的大小,4。

ojsjcaue

ojsjcaue4#

有一种不同风格的定义标签联盟(无论名称),IMO通过删除内部联盟使其更好地使用。这是X Window系统中用于事件之类的东西的样式。
Barmar的答案中的例子将内部联合命名为val。Sp.的答案中的示例使用匿名联合,以避免每次访问变体记录时都必须指定.val.。不幸的是,C89或C99中没有“匿名”内部结构和联合。它是一个编译器扩展,因此本质上是不可移植的。
IMO的一个更好的方法是颠倒整个定义。使每种数据类型都有自己的结构,并将标记(类型说明符)放入每个结构中。

typedef struct {
    int tag;
    int val;
} integer;

typedef struct {
    int tag;
    float val;
} real;

然后将它们 Package 在一个顶级联盟中。

typedef union {
    int tag;
    integer int_;
    real real_;
} record;

enum types { INVALID, INT, REAL };

现在看来,我们似乎在重复自己,我们是。但是考虑到这个定义可能被隔离到单个文件中。但是我们已经消除了在你得到数据之前指定中间.val.的噪音。

record i;
i.tag = INT;
i.int_.val = 12;

record r;
r.tag = REAL;
r.real_.val = 57.0;

相反,它在最后,那里它不那么令人讨厌。:D个
另一个允许的是一种形式的继承。* 编辑:这部分不是标准的C,而是使用了GNU扩展。

if (r.tag == INT) {
    integer x = r;
    x.val = 36;
} else if (r.tag == REAL) {
    real x = r;
    x.val = 25.0;
}

integer g = { INT, 100 };
record rg = g;

上投下投

  • 编辑:* 需要注意的一个问题是,如果你用C99指定的初始化器来构造其中的一个。所有成员初始化器都应该通过同一个联合成员。
record problem = { .tag = INT, .int_.val = 3 };

problem.tag; // may not be initialized

优化编译器可以忽略.tag初始化器,因为跟在 * 别名 * 后面的.int_初始化器使用相同的数据区域。即使 * 我们 * 知道布局(!),它应该是好的。不不是使用“internal”标记代替(它覆盖了外部标记,就像我们想要的那样,但不会混淆编译器)。

record not_a_problem = { .int_.tag = INT, .int_.val = 3 };

not_a_problem.tag; // == INT
s4n0splo

s4n0splo5#

你可以做一个void *数组,用一个单独的size_t.数组,但是你失去了信息类型。
如果你需要以某种方式保持信息类型,保持第三个int数组(其中int是一个枚举值),然后编写函数,根据enum值进行强制转换。

tzxcd3kk

tzxcd3kk6#

工会是标准的出路。但你也有其他的解决办法。其中之一是tagged pointer,它涉及在指针的 “free” 位中存储更多信息。
根据体系结构的不同,您可以使用低位或高位,但最安全和最便携的方式是利用对齐内存的优势使用未使用的低位。例如,在32位和64位系统中,指向int指针必须是4的倍数(假设int是32位类型),并且2个最低有效位必须为0,因此您可以使用它们来存储值的类型。当然,你需要在解引用指针之前清除标记位。例如,如果您的数据类型被限制为4种不同的类型,那么您可以像下面这样使用它

void* tp; // tagged pointer
enum { is_int, is_double, is_char_p, is_char } type;
// ...
uintptr_t addr = (uintptr_t)tp & ~0x03; // clear the 2 low bits in the pointer
switch ((uintptr_t)tp & 0x03)           // check the tag (2 low bits) for the type
{
case is_int:    // data is int
    printf("%d\n", *((int*)addr));
    break;
case is_double: // data is double
    printf("%f\n", *((double*)addr));
    break;
case is_char_p: // data is char*
    printf("%s\n", (char*)addr);
    break;
case is_char:   // data is char
    printf("%c\n", *((char*)addr));
    break;
}

如果你能确保数据是8字节对齐的(就像64位系统中的指针,或者long longuint64_t...),那么你就有了一个额外的标记位。
这有一个缺点,如果数据没有存储在其他地方的变量中,则需要更多的内存。因此,如果数据的类型和范围有限,您可以将值直接存储在指针中。这种技术已经在32位版本的Chrome的V8引擎中使用,它会检查地址的最低有效位,看看这是一个 * 指向另一个对象的指针 *(如double,大整数,字符串或一些对象)还是一个 *31位有符号值 *(称为smi - small integer)。如果它是一个int,Chrome简单地做一个算术右移1位来获得值,否则指针被解引用。
在大多数当前的64位系统上,虚拟地址空间仍然比64位窄得多,因此最高有效位也可以用作标记。根据架构的不同,您可以使用不同的方式将它们用作标记。ARM68k和许多其他的可以被配置为忽略最高位,允许你自由地使用它们,而不用担心segfault或任何事情。从上面链接的Wikipedia文章:
使用标记指针的一个重要例子是在ARM 64上的iOS 7上的Objective-C运行时,特别是在iPhone 5S上使用。在iOS 7中,虚拟地址是33位(字节对齐),因此字对齐地址只使用30位(3个最低有效位为0),剩下34位用于标记。C语言的类指针是单词对齐的,标记字段有很多用途,比如存储引用计数和对象是否有析构函数。
MacOS的早期版本使用称为句柄的标记地址来存储对数据对象的引用。地址的高位分别指示数据对象是否被锁定、可清除和/或源自资源文件。当MacOS在System 7中从24位寻址到32位时,这导致了兼容性问题。
https://en.wikipedia.org/wiki/Tagged_pointer#Examples
在x86_64 you can still use the high bits as tags with care上。当然,您不需要使用所有这16位,可以省略一些位以备将来证明
在Mozilla Firefox的早期版本中,他们也使用 * 小整数优化 *,如V8,3低位用于存储类型(int,string,object.但自从野猴之后,他们走上了另一条道路(Mozilla’s New JavaScript Value Representationbackup link)。该值现在始终存储在64位双精度变量中。当double是一个 * 归一化 * 时,它可以直接用于计算。但是,如果它的高16位都是1,这表示一个 *NaN *,低32位将存储地址(在32位计算机中)到值或直接值,其余16位将用于存储类型。这种技术被称为NaN-boxing或nun-boxing。它也用于64位WebKit的JavaScriptCore和Mozilla的SpiderMonkey,指针存储在低48位。如果你的主要数据类型是浮点型,这是最好的解决方案,并提供非常好的性能。
阅读更多关于上述技术:https://wingolog.org/archives/2011/05/18/value-representation-in-javascript-implementations

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