干货结构体联合体嵌套使用的一些实用操作

　　结构体、联合体是C语言中的构造类型，结构体我们平时应该都用得很多。但是，对于联合体，一些初学的朋友可能用得并不多，甚至感到陌生。我们先简单看一下联合体：
　　在C语言中定义联合体的关键字是 union 。
　　定义一个联合类型的一般形式为： union 联合名 { 成员表 };
　　成员表中含有若干成员，成员的一般形式为：  类型说明符 成员名 。其占用的字节数与成员中最大数据类型占用的字节数。
　　下面我们一起看一下结构体、联合体结合使用在C语言、嵌入式中的一些实用技巧。 1、应用于管理不同的数据
　　示例代码： /* 公众号：嵌入式大杂烩 */ 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; };
　　这里把struct data_pkg1、struct data_pkg2、struct data_pkg3三个结构体放到了struct data_pkg这个结构体里进行管理，把data_pkg_type与union里的三个结构体建立一一对应关系，我们需要用哪一结构体数据就通过data_pkg_type来进行选中。在进行数据组包的时候，先给data_pkg_type进行赋值，确定数据包的类型，再给对应的union里的结构体进行赋值；在进行数据解析的时候，通过data_pkg_type来选择解析哪一组数据。
　　思考一下，如果在union里面再嵌套一层union会怎么样？会变得更复杂？以前的话，我会觉得越嵌套会越复杂，我也很抵制这种不断嵌套的做法。但后来看了我同事的设计之后，我惊呆了！这可太秀了，他就是这么嵌套使用把原本复杂的系统数据管理得明明白白的。我们看他怎么设计的（看个大概的图）：
　　可以看到最左边和最右边这就建立起了一一对应关系，我们的模块很多，数据很多，但是在这样的设计中显得很清晰、很容易维护。 2、寄存器、状态变量封装
　　我们看一看TI的寄存器封装是怎么做的：
　　所有的寄存器被封装成联合体类型的，联合体里边的成员是一个 32bit 的整数及一个结构体，该结构体以位域的形式体现。这样就可以达到直接操控寄存器的某些位了。比如，我们要设置PA0 引脚的GPAQSEL1 寄存器的[1:0] 两位都为1，则我们只操控两个bit 就可以很方便的这么设置：GpioCtrlRegs.GPAQSEL1.bit.GPIO0 = 3
　　或者直接操控整个寄存器： GpioCtrlRegs.GPAQSEL1.all |=0x03
　　如果不是工作于芯片原厂，寄存器的封装应该离我们很远。但我们可以学习使用这种方法，然后用于我们的实际应用开发中。
　　下面就看一种实际应用： 管理一些状态变量 。
　　示例代码： 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; };
　　之前记得群里有一位小伙伴问系统有几十个状态变量需要管理，怎么做比较好。如上例子就是比较好的一种管理方法。 3、数据组合/拆分、大小端（1）验证大小端/* 公众号：嵌入式大杂烩 */ #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 endian ＂);     }     else if (0x78 == num.byte.byte3)     {         printf(＂Big endian ＂);     }else{}      return 0; }运行结果：
　　（2）数据组合、拆分
　　这其实也就是上一篇文章 面试题 | 获取整数各个字节  介绍的。在数据组合与拆分之前首先需要确实当前平台的大小端。比如 小编使用的平台是小端模式 。① 把0x12345678拆分成0x78、0x56、0x34、0x12：/* 公众号：嵌入式大杂烩 */ #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%x ＂, num.byte.byte0);     printf(＂byte1 = 0x%x ＂, num.byte.byte1);     printf(＂byte2 = 0x%x ＂, num.byte.byte2);     printf(＂byte3 = 0x%x ＂, num.byte.byte3);      return 0; }运行结果：
　　② 把0x78、0x56、0x34、0x12组合成0x12345678：/* 公众号：嵌入式大杂烩 */ #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%x ＂, num.data);      return 0; }运行结果：
　　但是数据组合与拆分有更好的方法： 移位操作 。篇幅有限不再贴出代码，详细代码可参考：面试题 | 获取整数各个字节 、嵌入式、C语言位操作的一些常见用法归纳 两篇文章。4、结构体 & 缓冲区#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; };
　　这种应用得很广泛，用于自定义通信协议。struct里面的内容可以设计得很简单，比如全是有用的数据，或是设计得很复杂，包含一些协议头尾、包长、有效数据、校验等内容。但无论如何，我们组包发送的过程是 填充结构体->发送data_buffer ；反之接收数据解析的过程就是接收数据存于data_buffer->使用结构体数据 。5、传输浮点数据union f_data  {     float f;     struct     {         unsigned char byte[4];     }; }
　　类似的，使用这样子的方法可以用于传输浮点数，更具体地不再展开，网络上有很多这一块的资料。感兴趣的朋友可以自己操作验证验证。
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