Структуры си: Сложные типы данных в Си : структуры, объединения, битовые поля

Динамические структуры данных. Урок 17 курса «Основы языка C»

Структуры одного типа можно объединять не только в массивы. Их можно связывать между собой, создавая так называемые динамические структуры данных. Связь между отдельными структурами может быть организована по-разному, и именно поэтому среди динамических данных выделяют списки, стеки, очереди, деревья, графы и др. Мы не будем рассматривать каждый тип. Цель этого урока — понять, что такое динамические данные, и как они создаются на языке программирования C.

Для динамических данных память выделяется и освобождается в процессе выполнения программы, а не в момент ее запуска. Так, например, если в программе объявлен массив из 100 элементов, то при запуске программы резервируется память для всех ста элементов, даже если в процессе работы программы всего будут использованы первые 10 элементов массива. С другой стороны, при использовании в программе динамических типов память под них заранее не выделяется. Лишь когда поступают новые данные, вызывается специальная функция, которая выделяет память, куда эти данные записываются.

Тут появляется проблема. Для динамических типов данных не объявляются переменные, иначе память бы выделялась под переменные. Как тогда обращаться к данным, записанным неизвестно где в памяти? Можно ввести переменные-указатели и при выделении памяти записывать адрес этой памяти в указатели. Но мы же не знаем, сколько памяти потребуется в процессе выполнения. Сколько вводить указателей?

Проблема решается путем использования структур. Допустим, мы пишем программу, позволяющую вводить данные на сотрудников организации. Количество сотрудников неизвестно. Можно было бы создать массив записей с запасом. Однако, если данных о каждом сотруднике много, то каждая запись занимает много памяти; получается, что мы будем расходовать много памяти в пустую, если сотрудников мало.

Идея заключается примерно в следующем:

1. В программе определяем структурный тип данных с «кое-какой изюминкой» и создаем переменную указатель на него. В итоге при запуске программы память выделяется только под указатель.
2. В процессе выполнения программы, в случае возникновения необходимости в создании структуры, с помощью специальной функции выделяем память под хранение данных (полей структуры).
3. Присваиваем указателю адрес, по которому расположена только что созданная структура.
4. Когда поступает команда на создание следующей структуры, снова с помощью функции выделяется память, а указателю присваивается адрес этой новой структуры.
5. «Изюминка» определенного ранее структурного типа данных заключается в том, что одним из его полей является указатель на структуру этого же типа.
6. В это поле-указатель записывается адрес на структуру, которая была создана перед данной структурой.

Таким образом получается цепочка взаимосвязанных структур. Самая первая созданная структура не имеет ссылки на другую структуру. Ее поле-указатель имеет значение NULL. Вторая созданная структура ссылается на первую, третья на вторую и т.д. Адрес последней созданной структуры хранится в переменной-указателе, которая была объявлена в программе программистом.

Чтобы извлечь данные из такого агломерата данных, надо пройтись по ссылкам начиная с переменной-указателя. Т.е. первой мы извлечем последнюю записанную структуру. Потом предпоследнюю и постепенно будем двигаться к структуре, которая была создана первой во времени. Такой динамический тип данных называется стеком. Объекты извлекаются из стека таким образом, что первым выбирается тот, который был помещен последним.

Стек — это не единственный способ организации динамических данных, но наиболее простой.
Если динамические данные больше не нужны, следует не забыть освободить память.

В языке программирования C выделение памяти в процессе выполнения программы можно организовать с помощью функций

malloc() и calloc(), освобождение памяти с помощью free(). Объявление этих функций находится в заголовочных файлах stdlib.h и malloc.h. К исходному коду можно подключить любой из них.

Функция malloc() принимает в качестве параметра число, обозначающее объем памяти, который требуется выделить. Если свободная память есть, и malloc() удается ее «захватить», то функция возвращает указатель на нее. Этот указатель не имеет типа, поэтому программист самостоятельно должен привести его к требуемому в программе типу данных.

Функция free() принимает указатель, и освобождает память по адресу, который он содержит.
Рассмотрим программу:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
struct stack {
    int data;
    struct stack *next;
};
 
/* присоединение элемента к голове,
возврат адреса головы */
struct stack *create(struct stack *, int); 
 
// просмотр стека
void list(struct stack *); 
 
int main() {
    int i, n;
    // адрес, указывающий на голову стека
    struct stack *head; 
    head = NULL;
 
    scanf("%d", &n); 
    for (i=0; i <= n; i+=5) {
       head = create(head,i);
       printf("%d<--", head->data);
    }
    printf("\n");
    list(head);
    free(head);
}
 
struct stack *create(struct stack *head, 
                     int x) {
 
    // указатель на новую структуру
    struct stack *element; 
 
     // выделяем память
    element = (struct stack *)malloc(
                sizeof(struct stack));
    element->next = head;
    element->data = x;
    return element;
}
 
void list(struct stack *p){
    // пока не конец стека
    while (p != NULL) {     
      printf("%d-->", p->data);
      // продвижение по списку
      p = p->next; 
    }
    printf("\n");
}

В процессе выполнения эта программа запрашивает целое число и сначала выводит числа от 0 до указанного числа, а затем выводит их же в обратном порядке — от указанного число до нуля:

40
0<--5<--10<--15<--20<--25<--30<--35<--40<--
40-->35-->30-->25-->20-->15-->10-->5-->0-->

Осталось выяснить почему она так делает.

1. В программе определяется тип данных struct stack, одним из полей которого является указатель на структуру типа struct stack.
2. В функции main() создается указатель (head) на struct stack, которому сначала присваивается NULL, т.к. он никуда не указывает.
3. В цикле определенное количество раз вызывается функция create(), которой передается текущее значение указателя (адрес) и какое-то число.
4. В теле create() создается новый указатель (element) типа struct stack.
5. С помощью функции malloc() выделяется память, необходимая под одну структуру. Объем этой памяти вычисляется с помощью функции sizeof()
   . Возвращаемый malloc()указатель приводится к типу struct stack.
6. Адрес выделенной памяти под новую структуру присваивается переменной-указателю element.
7. В поле next новой структуры записывается адрес, который содержится в аргументе, переданном в функцию. При первом вызове create() там содержится NULL. При последующих вызовах адрес памяти созданной в предыдущем вызове функции структуры. Таким образом в поле next структуры, доступной по указателю element, сохраняется адрес, содержащийся в head. Следовательно head в дальнейшем можно изменить, не потеряв связь с предыдущими данными.
8. В поле data записывается число (какие-то существенные для нас данные).
9. Из функции create() возвращается указатель на только что выделенную память с новой структурой, в которой сохранен адрес на предыдущую структуру. Этот указатель присваивается head. В результате head постоянно указывает на последнюю созданную структуру.
10. На экран с помощью printf() выводится значение поля data структуры, на которую указывает в данный момент head.
11. Функция list() позволяется просмотреть стек, получив указатель на его последний (по времени создания) элемент. При вызове значение head присваивается переменной p. Обратите внимание, изменение p в теле list() не повлияет на значение head в теле main(). Переменная p получает копию адреса и далее изменяет лишь свое значение.
12. В выражении p = p->next сначала изымается значение из поля next структуры, на которую указывает p. Там содержится адрес на предыдущую структуру, и этот адрес присваивается p. Таким образом p как бы перемещается по стеку, начиная с последней вошедшей в него структуры и заканчивая на той, которая была создана первой. Поле nextпервой структуры содержит NULL, который служит условием выхода из цикла.
13. В конце с помощью функции free() освобождает память по адресу, на который указывает head. (Освобождается ли при этом вся выделенная память или только та, что была отведена на последнюю структуру?)

Преимущество этой программы в том, что память выделяется только под то количество структур, которое необходимо. Количество структур определяется в процессе выполнения программы. Однако приходится тратить память на указатели. Если структура содержит лишь одно значащее поле, как в примере выше, то такие затраты могут быть неоправданны. Проще было бы объявить массив с запасом. Но если структура сложная, содержит много полей, то организация динамических типов данных приносит существенный плюс.

1. Напишите программу, аналогичную приведенной в уроке. При этом структурный тип данных должен быть более сложным и содержать как минимум три значащих поля (например, данные о сотрудниках: ФИ, сфера деятельности, стаж). Поля должны заполняться пользователем.
2. Напишите к вашей программе функцию, которая выводит значения полей указанной пользователем структуры. Например, пользователь пишет ФИ и получает остальные сведения о человеке.
3. Напишите еще одну функцию, которая позволяет удалять последнюю записанную структуру.
4. Подумайте над алгоритмом удаления структуры из любого места стека. Попробуйте его реализовать.

Курс с решением части задач:
android-приложение, pdf-версия

Структуры в Си и их передача

Структура — это удобное хранилище для разнородных данных, которые хочется объединить. К примеру, вы можете создать структуру, описывающую параметры вашего устройства — сетевые настройки, таймаут спящего режима, его идентификатор и прочее подобное, типа какой-нибудь строки приветствия и состояния светодиода. Раз все параметры будут храниться в одном месте — они всегда будут на виду, да и нормальные IDE будут вам подсказывать поля структуры при обращении к ним. Ещё мы рассмотрим хранение и восстановление структур из архива, а также их передачу по сети.

Объявление такой структуры:

struct {
uint32_t ID;
char IP[4];
uint16_t timeout;
bool led;
char text[12];
} params;

Как это работает?

В си довольно удобный синтаксис, в том плане что многие вещи записываются как «тип_данных переменная», начиная с «int i» заканчивая «void main() {}». Так и здесь, кодовое слово struct начинает объявление структуры, и весь кусок кода «struct { … }» просто задаёт новый тип. Соответственно, params — это уже готовая переменная (экземпляр типа), которую можно использовать. Внутри фигурных скобок перечислены все поля структуры, которые потом будут доступны так: params.ID или params.IP[2]. Длина полей должна быть фиксированной, поэтому нельзя использовать строки вида *text, только массивы вида text[12].

Можно было сделать немного иначе: объявить только тип, а переменную завести позже. Для этого мы использовали бы ключевое слово typedef и написали так:

typedef struct {
uint32_t ID;
char IP[4];
uint16_t timeout;
bool led;
char text[12];
} params_struct;
params_struct params;

Так появляется возможность оставить все объявления структурных типов в отдельном файле (header), а в главном файле просто использовать уже готовые структурные типы для объявления структур прямо по месту.

Конечно, в обоих вариантах вы можете объявить сколько угодно экземпляров структур, или создать массив из них:

struct {
uint32_t ID;
char IP[4];
uint16_t timeout;
bool led;
char text[12];
} params1, params2, params[10];

Вариант с массивом особенно удобен для сервера в клиент-серверной топологии сети — на каждом клиенте хранятся в структуре его собственные параметры, а на мастер-устройстве располагается таблица параметров всех клиентов в виде массива структур.

В принципе, ничего сложного в структурах нет, а с темой серверов и клиентов мы плавно подошли к более интересной теме:

Хранение, передача и синхронизация структур

Для многих будет удивлением то, что данные структуры хранятся в памяти в виде плоского списка, все поля структуры просто идут в памяти друг за другом. Поэтому становится возможным обращаться с этой структурой как с простым массивом байт! Проверим, создадим массив «поверх» этой структуры.

Начальное смещение получим так:

char *Bytes = &params;

мы объявили указатель char и поместили в него адрес params. Теперь Bytes указывает на первый байт структуры, и при последовательном чтении мы побайтно прочитаем всю структуру. Но сколько байт нужно прочитать? Для этого рассмотрим две интересных функции.

sizeof и offsetof

Это даже не функции, а встроенные макросы языка Си. Начнём с более простой, sizeof.

Компилятор заменяет все записи вида sizeof X на значение длины Х. В качестве X может выступать как тип, так и экзмепляр типа, т.е. в нашем случае можно подставить в sizeof и тип структуры (если мы его заводили с помощью typedef), и саму переменную структуры так: sizeof params_struct или sizeof params. Она пройдёт по всем полям структуры, сложит их длины и отдаст сумму, которая и будет длиной структуры.

offsetof — настоящий макрос, который принимает два параметра (структуру _s_ и поле _m_ в ней) и отдаёт положение этого поля в структуре, его смещение относительно начала структуры. Выглядит этот макрос очень просто:

offsetof(s, m) (size_t)&(((s *)0)-›m).

Как он работает?

1. Берём число 0
2. Преобразуем его к типу «указатель на структуру s»: (s*)0
3. Обращаемся к полю m из этой структуры: ((s*)0)->m
4. Вычисляем его адрес: &(((s*)0)->m)
5. Преобразуем адрес к целому числу: (size_t)&(((s*)0)->m)

Магия именно в первом шаге, в котором мы берём 0. Благодаря этому на четвёртом шаге абсолютный адрес поля, вычисленный компилятором, оказывается отсчитан относительно начала структуры — структуру-то мы положили в адрес 0. Таким образом, после выполнения этого макроса мы реально имеем смещение поля относительно начала структуры. Понятно, что этот макрос правильно определит смещения даже в сложных и вложенных структурах.

Здесь нужно сделать небольшое отступление. Дело в том, что я рассматривал самый простой случай, когда поля упакованы точно вслед друг за другом. Есть и другие методы упаковки, которые называются «выравнивание». К примеру, можно выдавать каждому полю «слот», кратный 4 байтам, или 8 байтам. Тогда даже char будет занимать 8 байт, и общий размер структуры вырастет, а все смещения сдвинутся и станут кратны выравниванию. Эта штука полезна при программировании для компьютера, поскольку из-за грануляции ОЗУ процессор гораздо быстрее умеет извлекать из памяти выровненные данные, ему требуется на это меньше операций.

Работа с массивом из структуры

Окей, теперь мы умеем представлять любую структуру в виде массива байт, и обратно. Вы поняли фишку? У нас теперь одна и та же область памяти имеет роли «структура» и «массив». Изменяем что-то в структуре — меняется массив, меняем массив — меняется структура.

В этом — суть процесса! У нас нет отдельного массива, потому что сама структура — это уже массив, и мы просто обращаемся к памяти разными методами. И у нас нет никаких копирующих циклов по полям или по байтам, этот цикл будет уже сразу в функции передачи.

Теперь осталось лишь научиться удобно с этим всем работать.

Хранение и передача структуры

Чтобы создать архивную копию структуры, для передачи по сети или для складывания её в надёжное место — отдайте в вашу функцию передачи данных адрес этого массива. К примеру, моя функция записи массива данных в EEPROM выглядит так: I2C_burst_write (I2Cx, HW_address, addr, n_data, *data). Вам просто нужно вместо n_data передать sizeof params, а вместо *data — &params:

I2C_burst_write (I2Cx, HW_address, addr, sizeof params, &params)

Функции передачи данных по сети обычно выглядят примерно так же. В качестве данных передавайте &params, а в качестве длины данных — sizeof params.

Приём и восстановление структуры

Всё точно так же. Моя функция чтения массива из EEPROM: I2C_burst_read (I2Cx, HW_address, addr, n_data, *data). n_data = sizeof params, *data = &params:

I2C_burst_read (I2Cx, HW_address, addr, sizeof params, &params)

Не забывайте, что вы сразу пишете принятые байты непосредственно в структуру. При медленной или ненадёжной передаче имеет смысл записать данные во временный буфер, и после их проверки передать их в структуру через

memcpy(&params, &temp_buffer, sizeof params).

Реализовав эти методы, мы воплотим удобную синхронизацию двух структур, находящихся на разных компьютерах: клиент-микроконтроллер может быть хоть на другой стороне земного шара от сервера, но передать структуры будет всё так же просто.

Хранение/восстановление отдельных полей

И зачем же мы так долго рассматривали макрос offsetof? Его очень удобно использовать для чтения и записи отдельных полей структуры, например так:

I2C_burst_write (I2Cx, HW_address, addr + offsetof(params, IP), sizeof params.IP, &params.IP)
I2C_burst_read  (I2Cx, HW_address, addr + offsetof(params, IP), sizeof params.IP, &params.IP)

Ну и вообще, было бы неплохо сделать удобные макросы-обёртки для этой цели.

#define store(structure, field) I2C_burst_write (I2Cx, HW_address, addr + offsetof(structure, field), sizeof(structure.field), &(structure.field))
#define load(structure, field)  I2C_burst_read  (I2Cx, HW_address, addr + offsetof(structure, field), sizeof(structure.field), &(structure.field))

Post Views: 2 083

Понимание языка C для встраиваемых систем: Что такое структуры?

Добавлено 7 июня 2019 в 23:03

Сохранить или поделиться

Данная статья предоставляет основную информацию о структурах в программировании для встраиваемых систем на языке C.

После введения в структуры мы рассмотрим некоторые важные применения этого мощного объекта данных. Затем мы рассмотрим синтаксис языка C, позволяющий объявлять структуры. Наконец, мы кратко обсудим требование по выравниванию данных. Мы увидим, что мы можем уменьшить размер структуры, просто изменив порядок ее членов.

Структуры

Ряд переменных одного типа, которые логически связаны друг с другом, может быть сгруппирован в виде массива. Работа с группой, а не с набором независимых переменных, позволяет нам упорядочивать данные и использовать их более удобным способом. Например, мы можем определить следующий массив для хранения последних 50 отсчетов АЦП, который оцифровывает голосовой ввод:

uint16_t voice[50];

Обратите внимание, что uint16_t – это целочисленный тип без знака с шириной ровно 16 бит. Он определен в стандартной библиотеке C stdint.h, которая предоставляет типы данных определенной длины в битах, не зависящие от спецификаций системы.

Массивы могут быть использованы для группирования нескольких переменных одного типа данных. Но что если есть связь между переменными разных типов данных? Можем ли мы рассматривать эти переменные в нашей программе как группу? Например, предположим, что нам нужно указать частоту дискретизации АЦП, который генерирует голосовой массив, объявленный выше. Мы можем определить переменную типа float для хранения значения частоты дискретизации:

float sample_rate;

Хотя переменные voice и sample_rate связаны друг с другом, они определены как две независимые переменные. Чтобы связать эти две переменные друг с другом, мы можем использовать мощную конструкцию данных языка C, которая называется структурой. Структуры позволяют нам группировать различные типы данных и работать с ними как с одним объектом данных. Структура может включать в себя различные виды типов переменных, такие как другие структуры, указатели на функции, указатели на структуры и так далее. Для примера с голосом мы можем использовать следующую структуру:

struct record {
  uint16_t voice[50];
  float sample_rate;
};

В этом случае у нас есть структура с именем record, которая имеет два члена или поля: первый член – это массив элементов uint16_t, а второй – переменная типа float. Синтаксис начинается с ключевого слова struct. Слово после ключевого слова struct является необязательным именем, используемым позже для ссылки на структуру. Другие детали определения и использования структур мы обсудим в оставшейся части статьи.

Почему структуры важны?

Приведенный выше пример указывает на важное применение структур, то есть определение зависящих от приложения объектов данных, которые могут связывать друг с другом отдельные переменные разных типов. Это не только приводит к эффективному способу манипулирования данными, но также позволяет нам реализовывать специализированные структуры, называемые структурами данных.

Структуры данных могут использоваться для различных применений, таких как обмен сообщениями между двумя встроенными системами и хранение данных, собранных с датчика, в несмежных ячейках памяти.

Рисунок 1 – Структуры могут использоваться для реализации связного списка

Кроме того, структуры являются полезными объектами данных, когда программе требуется доступ к регистрам периферийного устройства микроконтроллера с отображаемой памятью.

Рисунок 2 – Распределение памяти микроконтроллера STM32

Объявление структуры

Чтобы использовать структуры, нам сначала нужно задать шаблон структуры. Рассмотрим пример кода, приведенный ниже:

struct record {
 uint16_t voice[4];
 float sample_rate;
};

Он указывает макет или шаблон для создания будущих переменных этого типа. Этот шаблон включает в себя массив uint16_t и переменную типа float. Имя шаблона – record, оно идет после ключевого слова struct. Стоит отметить, что для хранения шаблона структуры память не выделяется. Выделение памяти происходит только определения переменной структуры на основе этого шаблона. Следующий код объявляет переменную mic1 приведенного выше шаблона:

struct record mic1;

Теперь для переменной mic1 выделен раздел памяти. В нем есть место для хранения четырех элементов uint16_t массива и одной переменной float.

Доступ к членам структуры можно получить с помощью оператора члена (.). Например, следующий код присваивает значение 100 первому элементу массива и копирует значение sample_rate в переменную fs (которая должна быть типа float).

mic1.voice[0]=100;
fs=mic1.sample_rate;

Другие способы объявления структуры

В предыдущем разделе мы рассмотрели один из способов объявления структур. Язык C поддерживает и другие форматы, которые будут рассмотрены в этом разделе. Вы, вероятно, во всех своих программах будете придерживаться одного формата, но иногда знакомство с остальными может быть полезным.

Общий синтаксис объявления шаблона структуры:

struct tag_name {
  type_1    member_1;
  type_2    member_2;
  …
  type_n    member_n;

} variable_name;

tag_name и variable_name являются необязательными идентификаторами. Обычно мы видим хотя бы один из этих двух идентификаторов, но есть случаи, когда мы можем убрать их обоих.

Синтаксис 1. Когда присутствуют tag_name и variable_name, мы определяем переменную структуры сразу после шаблона. Используя этот синтаксис, мы можем переписать предыдущий пример следующим образом:

struct record {
  uint16_t  voice[4];
  float     sample_rate;
} mic1;

Теперь, если нам нужно определить другую переменную (mic2), мы можем написать:

struct record mic2;

Синтаксис 2. Включено только variable_name. Используя этот синтаксис, мы можем переписать пример из предыдущего раздела следующим образом:

struct {
  uint16_t  voice[4];
  float     sample_rate;
} mic1;

В этом случае мы должны определить все свои переменные сразу после шаблона, и определить другие переменные позже в нашей программе мы не сможем (потому что шаблон не имеет имени, и далее мы не сможем ссылаться на него).

Синтаксис 3. В этом случае нет ни tag_name, ни variable_name. Шаблоны структур, определенные таким образом, называются анонимными структурами. Анонимная структура может быть определена в другой структуре или объединении. Пример приведен ниже:

struct test {
  // анонимная структура 
  struct { 
    float f;
    char a; 
  };
} test_var;

Чтобы получить доступ к членам показанной выше анонимной структуры, мы можем использовать оператор члена (.). Следующий код присваивает значение 1.2 члену f.

test_var.f=1.2;

Поскольку структура является анонимной, мы получаем доступ к ее членам, используя оператор члена только один раз. Если бы она имела имя, как в следующем примере, нам пришлось бы использовать оператор члена дважды:

struct test {
  struct { 
    float f;
    char a; 
  } nested;
} test_var;

В этом случае мы должны использовать следующий код, чтобы присвоить значение 1.2 для f:

test_var.nested.f=1.2;

Как видите, анонимные структуры могут сделать код более читабельным и менее многословным. Также можно вместе со структурой использовать ключевое слово typedef, чтобы определить новый тип данных. Этот метод мы рассмотрим в следующей статье.

Распределение памяти для структуры

Стандарт C гарантирует, что члены структуры будут располагаться в памяти один за другим в порядке, в котором они объявлены в структуре. Адрес памяти первого члена будет таким же, как адрес самой структуры. Рассмотрим следующий пример:

struct Test2{
  uint8_t   c;
  uint32_t  d;
  uint8_t   e;
  uint16_t  f;
} MyStruct;

Для хранения переменных c, d, e и f будут выделены четыре области памяти. Порядок расположения в памяти будет соответствовать порядку объявления членов: область для c будет иметь наименьший адрес, затем идут d, e и, наконец, f. Сколько байт нам нужно для хранения этой структуры? Учитывая размер переменных, мы знаем, что, по крайней мере, 1+4+1+2=8 байт требуется хранения этой структуры. Однако, если мы скомпилируем этот код для 32-разрядной машины, мы неожиданно заметим, что размер MyStruct составляет 12 байтов, а не 8! Это связано с тем, что компилятор имеет определенные ограничения при выделении памяти для разных элементов структуры. Например, 32-разрядное целое число может храниться только в областях памяти, адрес которых делится на четыре. Такие ограничения, называемые требованиями выравнивания данных, реализованы для более эффективного доступа процессора к переменным. Выравнивание данных приводит к некоторой потере места (или заполнению) в распределении памяти. Здесь дается только краткое представление этой темы; подробности мы рассмотрим в следующей статье серии.

Рисунок 3 – Выравнивание данных приводит к некоторой потере места (или заполнению) в распределении памяти

Зная о требованиях к выравниванию данных, мы можем изменить в структуре порядок членов и повысить эффективность использования памяти. Например, если мы перепишем приведенную выше структуру, как показано ниже, ее размер на 32-разрядной машине уменьшится до 8 байт.

struct Test2{
  uint32_t  d;
  uint16_t  f;
  uint8_t   c;  
  uint8_t   e;
} MyStruct;

Для встраиваемой системы с ограниченным объемом памяти это уменьшение размера объекта данных с 12 до 8 байт является существенной экономией, особенно когда программе требуется много таких объектов данных.

В следующей статье мы обсудим выравнивание данных более подробно и рассмотрим некоторые примеры использования структур во встраиваемых системах.

Подведем итоги

• Структуры позволяют нам определять зависящие от приложения объекты данных, которые могут связывать друг с другом отдельные переменные разных типов. Это приводит к эффективным средствам манипулирования данными.
• Специализированные структуры, называемые структурами данных, могут использоваться для различных применений, таких как обмен сообщениями между двумя встроенными системами и хранение данных, собранных с датчика, в несмежных областях памяти.
• Структуры полезны, когда нам необходим доступ к регистрам периферийного устройства микроконтроллера с отображаемой памятью.
• Возможно, мы можем повысить эффективность использования памяти, изменив порядок членов в структуре.

Оригинал статьи:

Теги

Embedded CSTM32Язык C для встраиваемых систем

Сохранить или поделиться

Урок 23. Паттерн 15. Рост размеров структур

Сам по себе рост размера структур не является ошибкой, но может приводить к потреблению необоснованного количества памяти и в результате к замедлению скорости работы программы. Будем рассматривать данный паттерн не как ошибку, но как причину неэффективности 64-битного кода.

Данные в структурах в языке Си++ выравниваются таким образом, чтобы обеспечить более эффективный к ним доступ. Некоторые микропроцессоры вообще не могут напрямую обращаться к не выровненным данным и компилятору приходиться генерировать специальный код для обращения к таким данным. Те же микропроцессоры, которые могут обращаться к не выровненным данным, все равно делают это намного менее эффективно. Поэтому компилятор Си++ оставляет пустые ячейки между полями структур, чтобы обеспечить их выравнивание по адресам машинных слов и тем самым ускорить к ним обращение. Можно отключить выравнивание, используя специальные директивы #pragma, чтобы сократить объем используемой памяти, но нас этот вариант сейчас не интересует. Часто можно значительно сократить объем расходуемой памяти простым изменением порядка полей в структуре, без потери производительности.

Рассмотрим следующую структуру:

struct MyStruct
{
  bool m_bool;
  char *m_pointer;
  int m_int;
};

На 32-битной системе эта структура займет 12 байт, и сократить этот размер не представляется возможным. Каждое поле выровнено по границе 4 байта. Даже если m_bool перенести в конец, это ничего не изменит. Компилятор все равно сделает размер структуры кратным 4 байтам для выравнивания таких структур в массивах.

В случае 64-битной сборки структура MyStruct займет уже 24 байта. Это понятно. В начале идет один байт под m_bool и 7 неиспользуемых байт для выравнивания, так как указатель занимает 8 байт и должен быть выровнен по границе 8 байт. Затем 4 байта для m_int и 4 неиспользуемых байта, для выравнивания структуры по границе 8 байт.

К счастью, дело можно легко поправить, переместив m_bool в конец структуры, как показано ниже:

struct MyStructOpt
{
  char *m_pointer;
  int m_int;
  bool m_bool;
};

Структура MyStructOpt займет уже не 24, а 16 байт. Визуально расположение полей представлено на рисунке 1. Весьма существенная экономия, если мы будем использовать, например, 10 миллионов элементов. В этом случае мы сэкономим 80 мегабайт памяти, но что еще более важно, можем повысить производительность. Если структур будет немного, то нет разницы, какого они размера. Доступ будет происходить с одинаковой скоростью. Но когда элементов много, то начинает играть роль кэш, количество обращений к памяти и так далее. И можно с уверенностью утверждать, что обработка 160 мегабайт данных займет меньше времени, чем 240 мегабайт. Даже простой доступ ко всем элементам массива для чтения, уже будет более быстр.

Рисунок 1 — Расположение полей в структурах MyStruct и MyStructOpt

Не всегда изменение последовательности полей в структурах возможно или удобно. Но если таких структур миллионы, то следует не пожалеть немного времени на рефакторинг. Результат такой простой оптимизации, как изменение последовательности полей, может дать весьма впечатляющие результаты.

Вы, наверное, зададите вопрос, по каким правилам компилятор выравнивает данные. Мы ответим кратко, а если интересно познакомиться с этой темой более подробно, то мы отсылаем вас к книге Джеффри Рихтер — Создание эффективных WIN32-приложений с учетом специфики 64-разрядной версии Windows. Там этот вопрос рассматривается достаточно подробно.

В целом правило выравнивание следующее: каждое поле выравнивается по адресу, кратному размеру данного поля. Поле типа size_t на 64-битной системе будет выровнено по границе 8 байт, int по границе 4 байта, short по границе 2 байта. Поля типа char не выравниваются. Размер структуры выравнивается до размера, кратному размеру его максимального элемента. Поясним это выравнивание на примере:

struct ABCD
 {
  size_t m_a;
  char m_b;
 };

Элементы займут 8 + 1 = 9 байт. Но если размер структуры будет 9 байт, то, если мы захотим создать массив структур ABCD[2], поле m_a второй структуры будет лежать по не выровненному адресу. Вследствие этого компилятор дополнит структуру 7 пустыми байтами до размера 16 байт.

Может показаться сложным процесс оптимизации последовательности полей. Но можно предложить очень простой и очень эффективный способ. Достаточно расположить поля в порядке убывания их размера. Этого будет совершенно достаточно. В этом случае поля начнут располагаться без лишних зазоров. Например, возьмем следующую структуру размером 40 байт

struct MyStruct
{
  int m_int;
  size_t m_size_t;
  short m_short;
  void *m_ptr;
  char m_char;
};

и простой сортировкой последовательности полей по убыванию размера:

struct MyStructOpt
{
  void *m_ptr;
  size_t m_size_t;
  int m_int;
  short m_short;
  char m_char;
};

мы сделаем из нее структуру размером всего 24 байт.

Диагностика

Инструмент PVS-Studio позволяет обнаружить структуры в коде 64-битных приложений, перестановка полей в которых, позволит сократить их размер. На неоптимальные структуры анализатор выдает диагностическое сообщение V802.

Анализатор не всегда выдает сообщение о неэффективности структур, так как старается сократить количество излишних предупреждений. Например, анализатор не выдает предупреждение на сложные классы, являющимися наследниками, поскольку такие объекты обычно создаются в малом количестве. Пример:

class MyWindow : public CWnd {
  bool m_isActive;
  size_t m_sizeX, m_ sizeY;
  char m_color[3];
  ...
};

Размер данной структуры может быть сокращен, но это не имеет практического смысла.

Авторы курса: Андрей Карпов ([email protected]), Евгений Рыжков ([email protected]).

Правообладателем курса «Уроки разработки 64-битных приложений на языке Си/Си++» является ООО «Системы программной верификации». Компания занимается разработкой программного обеспечения в области анализа исходного кода программ. Сайт компании: http://www.viva64.com.

Структуры Навального запретили в России. Чем грозят донаты им и репосты?

• Анастасия Голубева, Ольга Дьяконова
• Би-би-си

6 августа 2021

Автор фото, Babushkinsky sud

Министерство юстиции России внесло Фонд борьбы с коррупцией*, Фонд защиты прав граждан* и штабы Навального* в перечень запрещенных организаций. Можно ли теперь репостить материалы этих организаций и донатить им? Би-би-си разбиралась в этом вопросе вместе с юристами.

*Решением суда все три организации ликвидированы, их деятельность запрещена.

Как следует из информации на сайте минюста, в реестр эти организации внесли на основании решений Мосгорсуда от 9 июня. Тогда ФБК, ФЗПГ и штабы Навального признали экстремистскими организациями (ФБК и ФЗПГ также признаны организациями, выполняющими функции иностранного агента).

Первый апелляционный суд в среду, 4 августа, отклонил жалобу на решение, после чего оно вступило в силу.

Иск о признании этих структур экстремистскими 16 апреля подала прокуратура Москвы. Рассмотрение требований проходило в закрытом режиме, поскольку ведомство присвоило гриф «секретно» части материалов дела.

Засекреченные документы — четыре тома, которые адвокат Иван Павлов, возглавлявший ранее «Команду 29», описал как «информационно-справочный материал, представляющий собой хронику репрессий против всего, что связано с Навальным».

Что грозит за донаты структурам Навального?

В четверг, 5 августа, команда Навального объявила о возобновлении сбора пожертвований. Закон предусматривает уголовное наказание за финансирование экстремистских организаций.

Для переводов создано новое юрлицо, никак не связанное с предыдущими. Платежи защищены, их получатель не виден, уверяет команда оппозиционера: «Вся информация шифруется и надежно хранится — никакой товарищ майор не сможет получить к ней доступ».

Пожертвования организации, признанной экстремистской, можно посчитать «финансированием экстремистской деятельности» по ст.282.3 УК РФ — это грозит наказанием вплоть до лишения свободы на срок от трех до восьми лет, говорил Би-би-си юрист Денис Шедов из правозащитного центра «Мемориал» (признана в России организацией, выполняющей функции иностранного агента).

Но из-за того, что понятие экстремизма в российском правовом поле размыто (как и его финансирования), нельзя говорить однозначно, что здесь есть состав преступления, отмечал эксперт. Правоприменение в России непредсказуемо, но все, что связано с Навальным и его структурами, сейчас российскими правоприменителями воспринимается как «красная тряпка», считает Шедов.

«Финансирование экстремистской организации — умышленное преступление. Если организация, которая принимает пожертвование, не признана экстремистской и не запрещена судом, то в действиях жертвующего формально отсутствует состав преступления, ведь человек не знает, что отправляет деньги «экстремистам». Но в текущей действительности нельзя быть уверенным в безопасности таких действий» — согласен Сергей Марков, управляющий партнер юридической фирмы «Марков и Мадаминов».

В соцсетях нужно удалить старые репосты?

В пятницу глава правозащитной организации «Агора» Павел Чиков призвал всех удалить репосты материалов ФБК со страниц в соцсетях.

Юрист подозревает, что правоохранители могут заводить уголовные дела за старые репосты расследований Навального. Согласно закону, после двух привлечений по административной статье за распространение экстремистских материалов следует уже уголовная ответственность.

«Вы должны добраться до своих спорных постов и твитов раньше, чем это сделает кибердружинник или опер центра Э. На вооружении охотников за крамолой сегодня стоят и специальные программы, позволяющие процеживать соцсети по ключевым словам» — такими словами Чиков призвал своих подписчиков почистить соцсети от репостов и упоминаний ФБК.

Насколько реальна перспектива получить штраф за старые репост Навального и означает ли это обратную силу закона об экстремизме?

Привлечение к ответственности за старые репосты — неправомерно, но такой риск есть. В этом заключается «парадокс и опасность российской юридической действительности», согласен Константин Добрынин, старший партнер коллегии адвокатов Pen&Paper.

Если человек сделал репост материала ФБК до признания фонда экстремистским, он, конечно, никак не нарушил закон. «Тем не менее, наши правоохранители основываются на том, что пост, сделанный ранее, виден всем уже после того, как организацию признали экстремистской, и могут пытаться привлекать к ответственности», — пояснил Добрынин.

«Привлечение в таком случае к ответственности, безусловно, порочно и идет вразрез со ст.54 Конституции, однако с точки зрения личных рисков многим имеет смысл провести ревизию своей прошлой активности в соцсетях, чтобы чувствовать себя в безопасности, как бы это юридически дико не звучало», — заключил юрист.

Риски за связь с экстремистскими организациями

Для причастных к деятельности «экстремистских организаций» многие дороги в стране закрыты. Им нельзя выставлять свои кандидатуры на выборах любого уровня — муниципальных, региональных и федеральных. Это ограничение может распространяться даже на тех, кто жертвовал таким организациям средства или консультировал такую организацию.

Именно по этой причине сторонников Навального, глав его штабов и тех, кто сотрудничал с ФБК, снимают кандидатов с выборов в Госдуму.

Роскомнадзор 27 июля заблокировал сайт Алексея Навального, в те же даты Генпрокуратура потребовала ограничить доступ к YouTube-каналам соратников Навального — Леонида Волкова, Владимира Милова и Георгия Албурова. Они и еще несколько десятков соратников Навального весной-летом этого года вынуждены были покинуть Россию.

Би-би-си писала о некоторых из них. В России им грозила бы уголовная ответственность за организацию работы «экстремистского объединения» или участие в ней, за эти деяния можно получить от двух до 10 лет лишения свободы.

«Просто сам факт работы в ФБК или в одном из региональных штабов (официальной работы с уплатой всех налогов) будет поводом для того, чтобы дать от двух до шести лет. Это в лучшем случае», — говорили сами руководители ФБК, когда прокуратура еще только обращалась в суд с иском.

Сортировка массива структур — задача #9

#include <stdio.h>

#include <Windows.h>

#include <conio.h>

 

// количество элементов в массиве структур

#define N 6

 

// структура, описывающая студента. содержит фамилию и массив из трех оценок

struct Student

{

    char lastName[25];

    int marks[3];

};

 

// функция возвращает сумму оценок студента по структуре

int getMarksSum(Student student)

{

    return student.marks[0] + student.marks[1] + student.marks[2];

}

 

// функция сортирует массив структур по возрастанию суммы оценок студента

void sortAndPrint(Student students[])

{

    // сортировка пузырьком

    Student tmp;

 

    for (int i = N — 1; i >= 0; i—)

    {

        for (int j = 0; j < i; j++)

        {

            // сравниваем элементы массива структур по сумме баллов студента

            if (getMarksSum(students[j]) > getMarksSum(students[j + 1]))

            {

                tmp = students[j];

                students[j] = students[j + 1];

                students[j + 1] = tmp;

            }

        }

    }

 

    // в цикле выводим в консоль отсортированный массив структур

    for (int i = 0; i < N; i++)

    {

        printf(«%s %d %d %d sum = %d\n», students[i].lastName, students[i].marks[0], students[i].marks[1], students[i].marks[2], getMarksSum(students[i]));

    }

}

 

 

int main()

{

    // включаем русский язык в консоли Си

    SetConsoleCP(1251); // установка кодовой страницы win-cp 1251 в поток ввода

    SetConsoleOutputCP(1251); // установка кодовой страницы win-cp 1251 в поток вывода

 

    // создаем массив структур из N элементов

    Student students[N];

 

    // читаем данные для массива из консоли

    for (int i = 0; i < N; i++)

    {

        printf(«Input the last name[%d]: «, i + 1);

        gets_s(students[i].lastName);

 

        printf(«Input his mark[1]: «);

        scanf_s(«%d», &students[i].marks[0]);

        printf(«Input his mark[2]: «);

        scanf_s(«%d», &students[i].marks[1]);

        printf(«Input his mark[3]: «);

        scanf_s(«%d», &students[i].marks[2]);

 

        getchar();

    }

 

    printf(«\n»);

 

    // сортируем массив структур и выводим его в консоль

    sortAndPrint(students);

}

Матричный анализ конструкций, издание SI — 9780357448304

1. ВВЕДЕНИЕ.
Историческая справка. Классический, матричный и конечно-элементный методы структурного анализа. Методы гибкости и жесткости. Классификация каркасных конструкций. Аналитические модели. Фундаментальные отношения для структурного анализа. Сравнение линейного и нелинейного анализа. Программное обеспечение. Резюме.
2. МАТРИЧНАЯ АЛГЕБРА.
Определение матрицы. Типы матриц. Матричные операции.Метод исключения Гаусса-Жордана. Резюме. Проблемы.
3. ПЛОСКИЕ ФЕРМЫ.
Глобальные и локальные системы координат. Степени свободы. Отношения жесткости элементов в локальной системе координат. Построение конечных элементов с использованием виртуальной работы. Преобразования координат. Отношения жесткости элементов в глобальной системе координат. Отношения жесткости конструкции. Процедура анализа. Резюме. Проблемы.
4. КОМПЬЮТЕРНАЯ ПРОГРАММА ДЛЯ АНАЛИЗА ПЛОСКИХ ФЕРМ.
Ввод данных. Присвоение координатных номеров конструкции.Построение матрицы жесткости конструкции. Формирование вектора совместной нагрузки. Решение для суставных смещений. Расчет сил стержней и опорных реакций. Резюме. Проблемы.
5. БАЛКИ.
Аналитическая модель. Отношения жесткости члена. Построение конечных элементов с использованием виртуальной работы. Постоянные силы элемента из-за нагрузок. Отношения жесткости конструкции. Структурируйте фиксированные шарнирные силы и эквивалентные шарнирные нагрузки. Процедура анализа. Компьютерные программы. Резюме. Проблемы.
6. САМОЛЕТНАЯ РАМА.
Аналитическая модель. Отношения жесткости элементов в локальной системе координат. Преобразования координат. Отношения жесткости элементов в глобальной системе координат. Отношения жесткости конструкции. Процедура анализа. Компьютерная программа. Резюме. Проблемы.
7. ВЫПУСК ЧЛЕНОВ И ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ДЕЙСТВИЯ.
Разрезки стержней в плоских каркасах и балках. Компьютерная реализация анализа релизов участников. Поддержка смещения. Компьютерная реализация эффектов смещения опоры. Изменения температуры и ошибки изготовления.Резюме. Проблемы.
8. ТРЕХМЕРНЫЕ КАРКАСНЫЕ КОНСТРУКЦИИ.
Космические фермы. Сетки. Космические рамки. Резюме. Проблемы.
9. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТЕМЫ И ПРИЕМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ.
Матрица жесткости конструкции, включая ограниченные координаты — альтернативная формулировка метода жесткости. Приближенный матричный анализ прямоугольных каркасов зданий. Конденсация степеней свободы и субструктурирование. Наклонные роликовые опоры. Офсетные соединения. Полужесткие связи. Деформации сдвига.Непризматические элементы. Решение больших систем уравнений жесткости. Резюме. Проблемы.
10. ВВЕДЕНИЕ В НЕЛИНЕЙНЫЙ СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ.
Основные понятия геометрически нелинейного анализа. Геометрически нелинейный анализ плоских ферм. Резюме. Проблемы.

Аслам Кассимали

Аслам Кассимали — профессор и выдающийся преподаватель кафедры гражданской и экологической инженерии Университета Южного Иллинойса, где он преподает линейный и нелинейный структурный анализ, а также структурную динамику и устойчивость.Доктор Кассимали родился в Карачи, Пакистан, где получил степень бакалавра искусств. в области гражданского строительства из Университета Карачи. Он получил степень магистра гражданского строительства в Университете штата Айова. После завершения дальнейших исследований и исследований в Университете Миссури в Колумбии он получил степень магистра наук. и к.т.н. в гражданском строительстве. Практический опыт доктора Кассимали включает работу инженером-проектировщиком в Lutz, Daily and Brain, инженерами-консультантами в Shawnee Mission, штат Канзас, и работу специалистом по проектированию конструкций и аналитиком в Sargent & Lundy Engineers в Чикаго, штат Иллинойс.Он поступил на работу в Университет Южного Иллинойса — Карбондейл в качестве доцента и был повышен до звания профессора в 1993 году. Постоянно признанный за выдающиеся успехи в преподавании, доктор Кассимали получил более 20 наград за выдающееся преподавание в Университете Южного Иллинойса — Карбондейл, и он был удостоен звания выдающегося учителя в 2004 году. Доктор Кассимали является автором или соавтором четырех учебников по структурному анализу и механике и опубликовал ряд статей в области нелинейного структурного анализа.Он является пожизненным членом Американского общества инженеров-строителей (ASCE) и входил в состав комитетов структурного подразделения ASCE по ударным и вибрационным воздействиям, специальным конструкциям и методам анализа.

предложений французского языка Si — условные приговоры

Условия предложения

Si Предложения, также известные как условные предложения или условные предложения, представляют собой конструкции «если-то», которые выражают условие, которое должно быть выполнено для достижения определенного результата.Имена могут вводить в заблуждение, потому что не все условные выражения включают глагол в условное выражение. Это потому, что имена относятся не к наклонению глагола, а к тому факту, что каждое условное предложение включает условие, от чего зависит результат.

Условные предложения делятся на три типа в зависимости от того, является ли условие вероятным, маловероятным или невозможным. У каждого типа есть определенная комбинация времен глагола и наклонения — нажмите, чтобы узнать больше.

	Состояние…		Si … (Если…)	(Тогда…)
Первое условное
	Potentiel (Вероятно)		Présent или passé composé (Present или Present Perfect)	Présent, futur или impératif (Настоящее, будущее, или обязательно)
Второе условное
	Irréel du présent (маловероятно)		Imparfait (Прошедшее прогрессивное)	Conditionnel (условно)
Третье условное
	Irréel du passé (невозможно)		Plus-que-parfait (Прошедшее совершенство)	Conditionnel passé (Условно-совершенный)

Правила условного приговора

1) Комбинации глаголов очень строгие.В условном предложении настоящее время не может сочетаться с условным, а будущее — с несовершенным. Запоминание этих пар — важная задача, облегченная тем фактом, что они похожи во французском и английском языках.

2) Слово «then» не является обязательным на английском языке и не имеет эквивалента на французском языке:

Если вы устали, (тогда) ложитесь спать.

Si tu es fatigué, va au lit.

3) До тех пор, пока si / «if» стоит перед правильной формой глагола, порядок предложений во всех трех типах условных выражений может быть изменен на противоположный без абсолютно неизменного значения.

Ложись спать, если устала.

Va au lit si tu es fatigué.

Связанные уроки

Планы уроков французского

En español

Поделиться / Твитнуть / Прикрепить меня!

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Материалы Si – G / C со структурой ореха с высокой кулоновской эффективностью для литий-ионных аккумуляторов с длительным сроком службы

Кремний наноразмеров — это потенциально анодный материал с высокой плотностью энергии для литий-ионных батарей.Однако практическое использование анода из нано-кремния все еще остается проблематичным из-за его низкой кулоновской эффективности, плохой масштабируемости и стабильности при циклическом изменении. Здесь композит Si / графит / углерод (Si – G / C) со структурой ядро ​​– оболочка был изготовлен простым двухэтапным химическим процессом: перемешивание – испарение с последующей термообработкой. Композитная структура состоит из графитовой сердцевины, покрытой сначала кремнием, а затем аморфным углеродом, разложенным смолой. Свежеприготовленный композитный анод Si-G / C демонстрирует емкость первого цикла около 650 мА · ч.7% после 50 циклов. В сочетании с коммерческим катодом NCA превосходная циклическая стабильность с сохранением емкости более 81% была достигнута в течение 1200 циклов. Эти результаты демонстрируют, что такой композит Si-G / C ядро-оболочка является многообещающим анодным материалом для литий-ионных аккумуляторов высокой энергии.

Эта статья в открытом доступе

Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуйте снова?

Кристаллические структуры шести соединений Si-B после полного напряжения и положения …

Контекст 1

… расчетные структурные параметры и положения Вайкоффа различных кристаллов, после полной релаксации напряжения и положения, показаны на Таблица 3 и ESI.† В целом, наши результаты хорошо согласуются с предыдущими теоретическими и экспериментальными результатами, как показано в Таблице 3. 9,11,16,19,52 Как показано на Рис. 2, икосаэдры B 12 как единственная первичная единица a- rh B, является незаменимым структурным элементом для большинства соединений Si-B. Можно обнаружить, что SiB 3 (рис. 2a) и SiB 4 (рис. 2b) устанавливаются с икосаэдрами B 12 в качестве каркаса. Блоки B 12 расположены по углам ромбоэдра. Таблица 1 Расчетные упругие постоянные …

Контекст 2

… показаны в Таблице 3 и ESI. † В целом, наши результаты хорошо согласуются с предыдущими теоретическими и экспериментальными результатами, как показано в Таблице 3. 9,11,16,19,52 Как показано на Рис. 2, икосаэдры B 12 как единственная первичная единица a- rh B, является незаменимым структурным элементом для большинства соединений Si-B. Можно обнаружить, что SiB 3 (рис. 2a) и SiB 4 (рис. 2b) устанавливаются с икосаэдрами B 12 в качестве каркаса. Блоки B 12 расположены по углам ромбоэдра. Таблица 1 Расчетные упругие постоянные C ij (в ГПа) рассматриваемых фаз Si-B фазы S.G. Так же, как в a-rh B (два узла 18h в гексагональном расположении), атомы Si расположены на пространственной диагонали …

Контекст 3

… Таблица 3 и ESI. † В целом, наши результаты хорошо согласуются с предыдущими теоретическими и экспериментальными результатами, как показано в Таблице 3. 9,11,16,19,52 Как показано на Рис. 2, икосаэдры B 12 как единственная первичная единица a- rh B, является незаменимым структурным элементом для большинства соединений Si-B. Обнаружено, что SiB 3 (рис.2a) и SiB 4 (рис. 2b) установлены с икосаэдрами B 12 в качестве каркаса. Блоки B 12 расположены по углам ромбоэдра. Таблица 1 Рассчитанные упругие постоянные C ij (в ГПа) рассматриваемых фаз Si-B Фаза SG, как и в a-rh B (два узла 18h в гексагональном расположении), атомы Si расположены расположен на пространственной диагонали ромбоэдра и звена …

Контекст 4

… (как показано в Таблице 3). Также можно объяснить, что в a-SiB 3 некоторые атомы Si случайным образом распределены в клетках B 12, что приводит к очень искаженным икосаэдрам 18, в соответствии с различным положением внутри атомов Si в клетках B 12 в этих двух a-SiB 3. фазы.Напротив, атомы Si в b-SiB 3 строго исключены из клеток (как показано на рис. 2f), что приводит к более правильным икосаэдрам. Она даже считалась первой бинарной фазой Si-B, которая полностью кристаллографически упорядочена без каких-либо смешанных узлов Si / B или беспорядка. 16 Структуры двух соединений SiB 6 существенно различаются. На рис. 2d гексагональный кристалл (R3m-SiB 6 -81) относится к слоистой структуре на основе …

Контекст 5

… Структуры двух соединений SiB 6 совершенно разные.На рис. 2d гексагональный кристалл (R3m-SiB 6 -81) относится к слоистой структуре, основанной на блоке октаэдра B 6, состоящем из восьми атомов бора, и с атомами кремния, расположенными в межузельных пространствах; однако конфигурация моноклинной (P2 1 / m-SiB 6) построена на зигзагообразных сетках, связанных атомами бора на рис. 2в. Сравнивая двойные системы Si-B (рис. 2a-f), можно заметить, что структуры, связанные с атомами бора, становятся все более и более сложными по мере увеличения содержания бора….

Контекст 6

… совершенно разные. На рис. 2d гексагональный кристалл (R3m-SiB 6 -81) относится к слоистой структуре, основанной на блоке октаэдра B 6, состоящем из восьми атомов бора, и с атомами кремния, расположенными в межузельных пространствах; однако конфигурация моноклинной (P2 1 / m-SiB 6) построена на зигзагообразных сетках, связанных атомами бора на рис. 2в. Сравнивая двойные системы Si-B (рис. 2a-f), можно заметить, что структуры, связанные с атомами бора, становятся все более и более сложными по мере увеличения содержания бора.Например, трижды конденсированные икосаэдры B 28 (три конденсированных икосаэдра на рис. 2e) были образованы в SiB 36 28 атомами бора в дополнение к икосаэдрам B 12 …

Контекст 7

… 2d, гексагональный кристалл (R3m-SiB 6 -81) относится к слоистой структуре на основе блока октаэдра B 6, состоящего из восьми атомов бора, и с атомами кремния, расположенными в межузельных пространствах; однако конфигурация моноклинной (P2 1 / m-SiB 6) построена на зигзагообразных сетках, связанных атомами бора на рис.2c. Сравнивая двойные системы Si-B (рис. 2a-f), можно заметить, что структуры, связанные с атомами бора, становятся все более и более сложными по мере увеличения содержания бора. Например, трижды конденсированные икосаэдры B 28 (три конденсированных икосаэдра на рис. 2e) были образованы в SiB 36 28 атомами бора в дополнение к икосаэдрам B 12 — единственному многограннику в a-SiB 3. Атомы Si …

Контекст 8

… моноклинный (P2 1 / m-SiB 6) построен на зигзагообразных сетках, связанных атомами бора на рис.2c. Сравнивая двойные системы Si-B (рис. 2a-f), можно заметить, что структуры, связанные с атомами бора, становятся все более и более сложными по мере увеличения содержания бора. Например, трижды конденсированные икосаэдры B 28 (три конденсированных икосаэдра на рис. 2e) были образованы в SiB 36 28 атомами бора в дополнение к икосаэдрам B 12 — единственному многограннику в a-SiB 3. Атомы Si частично занимают позиции внедрения между полиэдрами в SiB 36 вместо того, чтобы полностью располагаться в позициях 6c в a-SiB 3.Что касается структурного влияния на длину связей BB между и …

Контекст 9

… В отличие от предыдущих структур SiB 36 (ссылки 25 и 53) их можно сравнить с Каркас b-rh B с междоузлиями между полиэдрами и атомами B в икосаэдрах, частично занятыми атомами Si, однако в этой работе обнаружена новая единица бора B 6, состоящая из 6 атомов бора. Чтобы быть точным, как выделено синими атомами на рис. 2e, два четырехугольника-B 4 соединены друг с другом общей связью B-B (B 7 -B 9, длина связи: 1.79Å79˚79Å), что дает два включенных угла: 121,62 и 115,64. Связанные звенья B 6 вместе с атомами B звеньев B 28 образуют слой, вертикальный к пространственной диагонали. Есть четыре типа позиций бора в блоке B 6, B 1: связанный …

Контекст 10

… Рис. 2e и 3, мы можем обнаружить, что два слоя состоят из блоков B 80 ( B 80, кольцо, соединенное диаметрально расположенными 2 Â B 28, 2 Â B 12), соединены двумя соседними параллельными слоями B 6, кроме того, чтобы быть ковалентно связанными через соединительный атом B 15 (выделены красным на рис.2д). Следовательно, его можно рассматривать как уровни B 80 и B 6 …

Контекст 11

… Рис. 2e и 3, мы можем обнаружить, что два уровня состоят из блоков B 80 (B 80, a кольца, соединенные диаметрально расположенными 2 Â B 28, 2 Â B 12), соединены двумя соседними параллельными слоями B 6, кроме того, чтобы быть ковалентно связанными через соединительный атом B 15 (выделены красными атомами на рис. 2e). Следовательно, это можно рассматривать как слои B 80 и слои B 6, уложенные вертикально по отношению к пространственной диагонали, образующие каркас SiB 36, а атомы Si частично расположены в интерстициальных узлах в пространстве, окруженном стыком B 6…

Контекст 12

… других фаз немного ниже, что также указывает на их сравнительную твердость. Однако неожиданно, что модуль сдвига SiB 4 падает до 55,4 ГПа, поскольку его структура особенно похожа на SiB 3 (G ¼ 129,8 ГПа), а их объемный модуль очень близок (172,1 ГПа для SiB 4, 171,2 ГПа для SiB. 3). Сравнивая две структуры на рис.2, этот журнал © The Royal Society of Chemistry 2017, мы заключаем, что дополнительные атомы бора в решетке SiB 4, в отличие от SiB 3, расположены как раз вдоль пространственной диагонали, чтобы нарушить исходную электронное разделение и ухудшает первоначальную прочность соединения, что в конечном итоге вызывает заметную слабость в этом направлении…

Контекст 13

… нельзя игнорировать, что не только упругие характеристики P2 1 / m-SiB 6 и R3m-SiB 6 -81 сильно различаются, но и модуль упругости R3m- SiB 6 -81 намного ниже, чем другие соединения Si-B. Проанализировав структуры на рис. 2c, d и 4, можно сделать вывод, что гексагональный кристалл (R3m-SiB 6 — 81) принадлежит слоистой структуре на основе блока октаэдра B 6, состоящего из восьми атомов бора, и с атомами кремния, расположенными в межузельных пространствах; однако конфигурация моноклинного (P2 1 / m-SiB 6) кажется более сложной с относительно большим количеством элементов…

Понимание предложений Si на французском языке

Si Предложения или условные предложения порождают условные предложения, в одном предложении указывается условие или возможность, а во втором предложении указывается результат, полученный этим условием. В английском языке такие предложения называются конструкциями типа «if / then». Французское si , конечно же, означает «если» на английском языке. Во французских условных предложениях нет эквивалента для «then» как такового.

Есть разные типы предложений si , но все они имеют две общие черты:

Предложению результата на английском языке может предшествовать «then», но нет эквивалентного слова перед предложением результата на французском языке.

• Si tu pipelineis, je paierai. > Если водишь, (тогда) заплачу.

Предложения могут быть в одном из двух порядков: либо за предложением si следует предложение результата, либо за предложением результата следует предложение si . Оба работают, пока глагольные формы правильно спарены и si ставится перед условием.

• Je paierai si tu pipelineis. > Заплачу, если поедешь.

Типы Si-оговорок

Si Предложения делятся на типы в зависимости от вероятности того, что указано в предложении результата: что происходит, будет, будет или произошло бы, если … Первая форма глагола, указанная для каждого типа, называет условие, при котором результат зависит; результат обозначается второй формой глагола.

1. Первое условие: Вероятно / Potentiel> Настоящее или настоящее совершенное + настоящее, будущее или императивное
2. Второе условие: маловероятно / Irréel du présent> Несовершенное + условное
3. Третье условие: невозможно / Irréel du passé> Pluperfect + условное совершенное совершенство

Эти пары глаголов очень специфичны: например, во втором условном выражении вы можете только использовать несовершенный вариант в предложении si и условное выражение в предложении результата.Запоминание этих пар, вероятно, является самой сложной частью предложений или . Важно запомнить правила, касающиеся последовательности времен.

Термин «условный» здесь относится к названному условию; это не означает, что условное наклонение обязательно используется в условном предложении. Как показано выше, условное настроение не используется в первом условном выражении, и даже во втором и третьем условных состояниях условное настроение не называет условие, а скорее результат.

Первое условное

Первое условие относится к предложению if-then, которое определяет вероятную ситуацию и результат, зависящий от нее: что-то, что произойдет или произойдет, если произойдет что-то еще. Термин «условный» здесь относится к названному условию; это не означает, что условное наклонение обязательно используется в условном предложении. Условное настроение не используется в первом условном.

Первое условное выражение образуется из настоящего времени или настоящего совершенного вида в предложении si и одной из трех форм глагола — настоящего, будущего или повелительного наклонения — в предложении результата.

Подарок + Подарок

Эта конструкция используется для вещей, которые происходят регулярно. si в этих предложениях, вероятно, можно было бы заменить на quand (когда) с небольшой разницей в значении или без нее.

• S’il pleut, nous ne sortons pas. / Nous ne sortons pas s’il pleut. > Если идет дождь, мы не выходим. / Мы не выходим, если идет дождь.
• Si je ne veux pas lire, je regarde la télé. / Je regarde la télé si je ne veux pas lire.> Если не хочу читать, смотрю телевизор. / Я смотрю телевизор, если не хочу читать.

Настоящее + будущее

Конструкция «настоящее + будущее» используется для событий, которые могут произойти. Настоящее время следует за si ; это ситуация, которая требуется до того, как произойдет другое действие.

• Si j’ai le temps, je le ferai. / Je le ferai si j’ai le temps. > Если успею, сделаю. / Я сделаю это, если будет время.
• Si tu étudies, tu réussiras à l’examen. / Tu réussiras à l’examen si tu étudies. > Если ты учишься, ты сдашь тест. / Вы пройдете тест, если будете учиться.

Настоящее + императив

Эта конструкция используется для подачи приказа при условии, что условие выполнено. Настоящее время следует за si ; это ситуация, которая требуется до того, как другое действие станет командой.

• Si tu peux, viens me voir./ Viens me voir si tu peux. > Если можешь, приходи ко мне. / Приходи ко мне, если сможешь. (Если не можете, не беспокойтесь об этом.)
• Si vous avez de l’argent, payez la facture. / Payez la facture si vous avez de l’argent. > Если есть деньги, оплатите счет. / Оплатите счет, если у вас есть деньги. (Если у вас нет денег, кто-нибудь позаботится об этом.)

Passé composé + настоящее, будущее или императив

Пункты Si могут также использовать passé composé , за которым следует настоящее, будущее или императив.Эти конструкции в основном такие же, как и выше; разница в том, что состояние находится в настоящем совершенном, а не в простом настоящем.

• Si tu as fini, tu peux partir. / Tu peux partir si tu as fini. > Если вы закончили, можете уходить.
• Si tu n’as pas fini, tu me le diras. / Tu me le diras si tu n’as pas fini. > Если вы еще не закончили, [вы] скажете мне.
• Si tu n’as pas fini, dis-le-moi. / Dis-le-moi si tu n’as pas fini.> Если вы еще не закончили, скажите мне.

секунда условная

Второе условное * выражает то, что противоречит текущим фактам или маловероятно, что может произойти: что-то, что могло бы случиться, если бы произошло что-то еще. Термин «условный» здесь относится к названному состоянию, а не к условному настроению. Во втором условном выражении условное наклонение используется не для обозначения самого условия, а для обозначения результата.

Для второго условного выражения используйте si + несовершенное (указание условия) + условное (указание того, что должно произойти).

• Si j’avais le temps, je le ferais. / Je le ferais si j’avais le temps. > Если бы было время, я бы это сделал. / Я бы сделал это, если бы у меня было время. (Факт: у меня нет времени, но если бы я сделал [вопреки фактам], я бы сделал это.)
• Si tu étudiais, tu réussirais à l’examen. / Tu réussirais à l’examen si tu étudiais. > Если бы ты учился, ты бы сдал тест. / Вы бы прошли тест, если бы учились. (Факт: вы не учитесь, но если бы вы учились [маловероятно], вы бы прошли тест.)

Si elle vous voyait, elle vous aiderait./ Elle vous aiderait si elle vous voyait. > Если бы она увидела вас, она бы вам помогала. / Она бы помогала тебе, если бы увидела тебя. (Факт: она не видит вас, значит, не помогает вам [но если вы привлечете ее внимание, она это сделает].)

Третье условие

Третье условное * — это условное предложение, которое выражает гипотетическую ситуацию, которая противоречит прошлым фактам: что-то, что произошло бы, если бы произошло что-то еще.Термин «условный» здесь относится к названному состоянию, а не к условному настроению. В третьем условном выражении условное наклонение используется не для обозначения самого условия, а для обозначения результата.

Чтобы сформировать третье условие, используйте si + pluperfect (чтобы объяснить, что должно было произойти) + conditional perfect (что было бы возможно).

• Si j’avais eu le temps, je l’aurais fait. / Je l’aurais fait si j’avais eu le temps. > Если бы у меня было время, я бы это сделал./ Я бы сделал это, если бы у меня было время. (Факт: у меня не было времени, поэтому я не сделал этого.)
• Si tu avais étudié, tu aurais réussi à l’examen. / Tu aurais réussi à l’examen si tu avais étudié. > Если бы вы учились, вы бы прошли тест. / Вы бы прошли тест, если бы учились. (Факт: вы не учились, значит, не прошли тест.)
• Si elle vous avait vu, elle vous aurait aidé. / Elle vous aurait aidé si elle vous avait vu. > Если бы она увидела вас, она бы вам помогла./ Она бы помогла тебе, если бы увидела тебя. (Факт: она не видела вас, поэтому не помогла вам.)

Литературный третий условный

В литературном или другом очень формальном французском языке оба глагола в конструкции pluperfect + conditional perfect заменяются второй формой условного perfect.

• Si j’eusse eu le temps, je l’eusse fait. / Je l’eusse fait si j’eusse eu le temps. > Если бы у меня было время, я бы это сделал.
• Si vous eussiez étudié, vous eussiez réussi à l’examen. / Vous eussiez réussi à l’examen si vous eussiez étudié. > Если бы вы учились, вы бы прошли тест.

.