結(jié)構(gòu)體、聯(lián)合體是 C 語言中的構(gòu)造類型,結(jié)構(gòu)體我們平時應(yīng)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(guān)鍵字是union
。
定義一個聯(lián)合類型的一般形式為:
union?聯(lián)合名
{
成員表
};
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(jié)構(gòu)體、聯(lián)合體結(jié)合使用在 C 語言、嵌入式中的一些實用技巧。
1、應(yīng)用于管理不同的數(shù)據(jù)
示例代碼:
enum?DATA_PKG_TYPE
{
????DATA_PKG1?=?1,
????DATA_PKG2,
????DATA_PKG3????
};
struct?data_pkg1
{
????//?...
};
struct?data_pkg2
{
????//?...
};
struct?data_pkg3
{
????//?...
};
struct?data_pkg
{
????enum?DATA_PKG_TYPE?data_pkg_type;
????union?
????{
???????struct?data_pkg1?data_pkg1_info;
?? struct?data_pkg2?data_pkg2_info;
?? struct?data_pkg3?data_pkg3_info;
????}data_pkg_info;
};
這里把 struct data_pkg1、struct data_pkg2、struct data_pkg3 三個結(jié)構(gòu)體放到了 struct data_pkg 這個結(jié)構(gòu)體里進行管理,把 data_pkg_type 與 union 里的三個結(jié)構(gòu)體建立一一對應(yīng)關(guān)系,我們需要用哪一結(jié)構(gòu)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(yīng)的 union 里的結(jié)構(gòu)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(fù)雜?以前的話,我會覺得越嵌套會越復(fù)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(shè)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(fù)雜的系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理得明明白白的。我們看他怎么設(shè)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(yīng)關(guān)系,我們的模塊很多,數(shù)據(jù)很多,但是在這樣的設(shè)計中顯得很清晰、很容易維護。
?
2、寄存器、狀態(tài)變量封裝
?
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(jié)構(gòu)體,該結(jié)構(gòu)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(shè)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(shè)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(guān)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(yīng)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(yīng)用開發(fā)中。
下面就看一種實際應(yīng)用:管理一些狀態(tài)變量
。
示例代碼:
union?sys_status
{
???uint32?all_status;
???struct?
???{
??????bool?status1:??1;?//?FALSE?/?TRUE
??????bool?status2:??1;?//?
??????bool?status3:??1;?//?
??????bool?status4:??1;?//?
??????bool?status5:??1;?//?
??????bool?status6:??1;?//?
??????bool?status7:??1;?//?
??????bool?status8:??1;?//?
??????bool?status9:??1;?//?
??????bool?status10:?1;?//?
???//?...
??}bit;
};
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
#include?
typedef?unsigned?int??uint32_t;
typedef?unsigned?char?uint8_t;
union?bit32_data
{
????uint32_t?data;
????struct?
????{
????????uint8_t?byte0;
????????uint8_t?byte1;
????????uint8_t?byte2;
????????uint8_t?byte3;
????}byte;
};
int?main(void)
{
????union?bit32_data?num;
????
????num.data?=?0x12345678;
?
? if?(0x78?==?num.byte.byte0)
? {
?? printf("Little?endiann");
?}
?else?if?(0x78?==?num.byte.byte3)
?{
? ?printf("Big?endiann");
?}else{}
????return?0;
}
?
運行結(jié)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:
#include?
typedef?unsigned?int??uint32_t;
typedef?unsigned?char?uint8_t;
union?bit32_data
{
????uint32_t?data;
????struct?
????{
????????uint8_t?byte0;
????????uint8_t?byte1;
????????uint8_t?byte2;
????????uint8_t?byte3;
????}byte;
};
int?main(void)
{
????union?bit32_data?num;
????
????num.data?=?0x12345678;
????printf("byte0?=?0x%xn",?num.byte.byte0);
????printf("byte1?=?0x%xn",?num.byte.byte1);
????printf("byte2?=?0x%xn",?num.byte.byte2);
????printf("byte3?=?0x%xn",?num.byte.byte3);
????return?0;
}
?
運行結(jié)果:
?
② 把 0x78、0x56、0x34、0x12 組合成 0x12345678:
#include?
typedef?unsigned?int??uint32_t;
typedef?unsigned?char?uint8_t;
union?bit32_data
{
????uint32_t?data;
????struct?
????{
????????uint8_t?byte0;
????????uint8_t?byte1;
????????uint8_t?byte2;
????????uint8_t?byte3;
????}byte;
};
int?main(void)
{
????union?bit32_data?num;
????
????num.byte.byte0?=?0x78;
?num.byte.byte1?=?0x56;
?num.byte.byte2?=?0x34;
?num.byte.byte3?=?0x12;
????printf("num.data?=?0x%xn",?num.data);
????return?0;
}
?
運行結(jié)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(jié)構(gòu)體 & 緩沖區(qū)
#define?BUF_SIZE?16
union?protocol_data
{
?uint8_t?data_buffer[BUF_SIZE];
?struct?
?{
??uint8_t?data1;
??uint8_t?data2;
??uint8_t?data3;
??uint8_t?data4;
??//?...
?}data_info;
};
這種應(yīng)用得很廣泛,用于自定義通信協(xié)議。struct 里面的內(nèi)容可以設(shè)計得很簡單,比如全是有用的數(shù)據(jù),或是設(shè)計得很復(fù)雜,包含一些協(xié)議頭尾、包長、有效數(shù)據(jù)、校驗等內(nèi)容。
但無論如何,我們組包發(fā)送的過程是填充結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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)
union?f_data?
{
?float?f;
?struct
?{
??unsigned?char?byte[4];
?};
}
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(luò)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。
?
最后
以上就是本次的分享,如果覺得文章不錯,轉(zhuǎn)發(fā)、在看,也是我們繼續(xù)更新的動力。
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