結構體、聯(lián)合體是C語言中的構造類型,結構體我們平時應該都用得很多。但是,對于聯(lián)合體,一些初學的朋友可能用得并不多,甚至感到陌生。我們先簡單看一下聯(lián)合體:
在C語言中定義聯(lián)合體的關鍵字是union。
定義一個聯(lián)合類型的一般形式為:
成員表中含有若干成員,成員的一般形式為:類型說明符 成員名。其占用的字節(jié)數(shù)與成員中最大數(shù)據(jù)類型占用的字節(jié)數(shù)。
下面我們一起看一下結構體、聯(lián)合體結合使用在C語言、嵌入式中的一些實用技巧。
1、應用于管理不同的數(shù)據(jù)
示例代碼:
這里把struct data_pkg1、struct data_pkg2、struct data_pkg3三個結構體放到了struct data_pkg這個結構體里進行管理,把data_pkg_type與union里的三個結構體建立一一對應關系,我們需要用哪一結構體數(shù)據(jù)就通過data_pkg_type來進行選中。
在進行數(shù)據(jù)組包的時候,先給data_pkg_type進行賦值,確定數(shù)據(jù)包的類型,再給對應的union里的結構體進行賦值;在進行數(shù)據(jù)解析的時候,通過data_pkg_type來選擇解析哪一組數(shù)據(jù)。
思考一下,如果在union里面再嵌套一層union會怎么樣?會變得更復雜?以前的話,我會覺得越嵌套會越復雜,我也很抵制這種不斷嵌套的做法。但后來看了我同事魚鷹(公眾號:魚鷹談單片機)的設計之后,我驚呆了!這可太秀了,他就是這么嵌套使用把原本復雜的系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理得明明白白的。我們看他怎么設計的(看個大概的圖):
可以看到最左邊和最右邊這就建立起了一一對應關系,我們的模塊很多,數(shù)據(jù)很多,但是在這樣的設計中顯得很清晰、很容易維護。
2、寄存器、狀態(tài)變量封裝
我們看一看TI的寄存器封裝是怎么做的:
所有的寄存器被封裝成聯(lián)合體類型的,聯(lián)合體里邊的成員是一個32bit的整數(shù)及一個結構體,該結構體以位域的形式體現(xiàn)。這樣就可以達到直接操控寄存器的某些位了。比如,我們要設置PA0引腳的GPAQSEL1寄存器的[1:0]兩位都為1,則我們只操控兩個bit就可以很方便的這么設置:
GpioCtrlRegs.GPAQSEL1.bit.GPIO0=3
或者直接操控整個寄存器:
GpioCtrlRegs.GPAQSEL1.all|=0x03
位域相關文章:【C語言筆記】位域
如果不是工作于芯片原廠,寄存器的封裝應該離我們很遠。但我們可以學習使用這種方法,然后用于我們的實際應用開發(fā)中。
下面就看一種實際應用:管理一些狀態(tài)變量。
示例代碼:
之前記得群里有一位小伙伴問系統(tǒng)有幾十個狀態(tài)變量需要管理,怎么做比較好。如上例子就是比較好的一種管理方法。
3、數(shù)據(jù)組合/拆分、大小端
(1)驗證大小端
運行結果:
(2)數(shù)據(jù)組合、拆分
這其實也就是上一篇文章《面試題 | 獲取整數(shù)各個字節(jié)》介紹的。在數(shù)據(jù)組合與拆分之前首先需要確實當前平臺的大小端。比如小編使用的平臺是小端模式。
① 把0x12345678拆分成0x78、0x56、0x34、0x12:
運行結果:
② 把0x78、0x56、0x34、0x12組合成0x12345678:
運行結果:
但是數(shù)據(jù)組合與拆分有更好的方法:移位操作。篇幅有限不再貼出代碼,詳細代碼可參考:《面試題 | 獲取整數(shù)各個字節(jié)》、《C語言、嵌入式位操作精華技巧大匯總》兩篇文章。
4、結構體 & 緩沖區(qū)
這種應用得很廣泛,用于自定義通信協(xié)議。struct里面的內容可以設計得很簡單,比如全是有用的數(shù)據(jù),或是設計得很復雜,包含一些協(xié)議頭尾、包長、有效數(shù)據(jù)、校驗等內容。
但無論如何,我們組包發(fā)送的過程是填充結構體->發(fā)送data_buffer;反之接收數(shù)據(jù)解析的過程就是接收數(shù)據(jù)存于data_buffer->使用結構體數(shù)據(jù)。我們之前分享的《干貨 | protobuf-c之嵌入式平臺使用》也是這個思路。
5、傳輸浮點數(shù)據(jù)
類似的,使用這樣子的方法可以用于傳輸浮點數(shù),更具體地不再展開,網(wǎng)絡上有很多這一塊的資料。感興趣的朋友可以自己操作驗證驗證。
責任編輯:xj
原文標題:結構體、聯(lián)合體嵌套使用的實用操作!
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