C中具有自引用结构的存储器架构

Question

我有一个名为container的结构。 这个结构有一个名为obj_mem的void类型的指针，它将指向一些已分配的内存。 由于这个记忆必须能够保持不同的结构，我会跟踪它所包含的每个元素的地址和类型（adress_obj，type_obj）以进行访问和转换。 我的container结构的最后一个属性是它有一个自引用child。 因此，在运行时，用户可以创建容器的子项并向其添加对象。

typedef enum tob{ //type of object
   obj1, obj2, obj3, obj4 ...
}t_tob;

typedef struct obj1{
   //declare some stuff
}t_obj1;

typedef struct obj2{
   //declare some stuff
}t_obj2;

typedef struct obj3{
   //declare some stuff
}t_obj3;

typedef struct obj4{
   //declare some stuff
}t_obj4;

typedef struct container{
    int                name_size;
    char*              name;
    int                nmbr_obj;
    t_tob*             type_obj;
    char*              adress_obj;
    void*              mem_obj;
    int                nmbr_child;
    struct container*  child;
}t_container;

然后我有一个处理整个数据的函数： 它处理容器的obj_mem中的对象。 然后迭代他的孩子并处理他们的对象。 然后迭代他的孩子的孩子并处理他们的对象 等......直到树的尽头。

问题： 我对编程很陌生，我不确定这是做正确的方法。 这段代码会导致很多malloc调用，所以内存不会连续，这是一个问题吗？ 有没有更优雅的方式来做这种动态类型的事情？ 你有没有可以帮我学习这种内存架构的书？ 对不起，如果这篇文章看起来有点模糊，但这就是我现在的感受。 谢谢你的帮助。

Answer 1

记忆不会连续，这是一个问题吗？

这不是问题，但会损害性能。

使用更好的内存局部性（连续内存而不是碎片内存）有助于CPU利用它的缓存并最大限度地减少缓存未命中，这对于性能而言可能是一件非常重要的事情。

但这并不是最重要的部分。您可以稍后对此进行优化。最重要的部分是数据结构实际上做了它需要做的事情。

有没有更优雅的方式来做这种动态类型的事情？

可能，但我不确定你想做什么，所以我无法帮助你。

通常在编写动态类型系统时，对象的类型是对象的一部分，即：

struct my_object_s {
   unsigned int type;
   /* common type data*/
   struct vtable_s * vtable;
};

struct my_string_s {
   struct my_object_s header;
   size_t len;
   char str[];
}

这允许对象独立于其容器。

你有没有可以帮我学习这种内存架构的书？

我在互联网上阅读了大部分我所知道的内容（我确实有几本书，但其中很少都没有进入硬件架构）。

EDIT (answer to comment)

您可以找到有关使用C here进行面向对象编程的更全面的信息。作者已经做了大量工作来解释这些概念，并且在创作动态类型时经常使用（部分或全部）这些相同的想法。

例如，通过具有虚拟功能表，可以完全避免转换。

另一方面，当您拥有有限的类型集时，通常使用switch语句。

enum my_type_enum {
  /** A simple flag object object (`my_object_s`) for NULL. */
  MY_NULL,
  /** A simple flag  object (`my_object_s`) for OK. */
  MY_OK,
  /** A simple flag object (`my_err_s`) that indicates an error. */
  MY_ERR,
  /** A Number object object (`my_number_s`). */
  MY_NUMBER,
  /** A String object (`my_string_s`). */
  MY_STRING,
  /** An Array object object (`my_array_s`). */
  MY_ARRAY,
};

typedef struct { enum my_type_enum type; } my_object_s;

typedef struct {
  my_object_s header;
  size_t len;
  char str[];
} my_string_s;

void example_usage(my_object_s *obj) {
  switch (obj->type) {
  case MY_STRING:
    printf("String: %s", ((my_string_s *)obj)->str);
    break;
  default:
    printf("whatever...");
  }
}

请注意，通过将my_object_s作为每个类型的标头，您可以安全地访问标头数据，就像任何指向对象的指针是my_object_s *一样，这样您就可以识别它的基础类型。

Answer 2

如果您的容器必须保存数据树，那么某种形式的结构非常需要。真正看起来奇怪的一件事是你的对象成员类型是一个指针，通常是一个简单的值。