430编程C语言常识（IAR）（二）结构体与联合体

时间：2022-09-05 18:38:35

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结构体与联合体是C语言的常见数据类型，可对C的基本数据类型进行组合使之能表示复杂的数据结构，意义深远，是优异代码的必备工具。

一．        struct与 union的基本用法，在语法上union与struct相同，因此只以struct为例
1.1        基本用法：
  1. struct AA{ int a; int b;}; //结构体的声明和定义
  2. struct AA s1; //变量的声明和定义 
  3. s1.a=3; //变量的使用：
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1.2        在声明结构体的同时定义变量：
  1. struct AA{int a; int b}s2={1, 2}; //此处AA为可选项，初始化部分为可选
  2. s2.a=5;                 //变量的使用
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1.3        使用 typedef 来简化struct的类型说明：
  1. typedef struct AA{int a; int b;}SAA; 
  2. SAA s3, s4;         //变量的声明和定义
  3. s3.a=8; //变量的使用
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1.4 使用时尤其注意后面的分号，必不可少；
二．        struct 与 union的区别
2.1 struct中的成员是按顺序依次排列，互相独立，在排列时引入了对齐问题（2.2）；而union中的成员共用一块内存，起始地址都是相同的，即union中的成员是对同一地址的多个引用、对同一地址的多种表达方法。
2.2 struct的对齐问题
对齐问题即struct中每个成员起始地址的分配。为了可以快速访问到每个成员，（以EW430为例）编译器根据成员的类型放到合适的地址上，默认为2字节对齐。如：
Struct AA{char c; int d;}aa;
假设aa被分配在地址N上，并且N为偶数，则aa.c的地址为N，aa.d的地址为N+2，而N+1地址未使用被浪费了。
对齐字节大小的指定：通过#pragma pack(n)来指定对齐字节的大小，n为某些常量（EW430中可取1,2,4,8,16），指定以n字节对齐。通常使用编译器默认的对齐大小最为适宜。如果指定对齐大小为1字节对齐，以上面的结构体变量aa为例，aa.c地址为N，aa.d地址为N+1,是个奇数地址，因为430在奇数地址只能读取一个字节，因此要访问d成员需要读取两次才能完成，后果是代码变长、速度变慢。
三．        匿名结构体与联合体
匿名结构体和联合体，即没有名字的结构体或者联合体，这种结构体（或联合体）无法通过.与->操作符引用（因为它所属的结构体或联合体没有名字，无法应用），而像暴露在外面一样，与外层作用域相同，可直接使用。
3.1 C标准中提及的匿名结构体和联合体（草稿原文引用）（C标准中提及的匿名结构（联合）体应该只适用于有名结构体（联合）中的匿名结构（联合）体成员）
  1. struct v{
  2.         union{ //匿名联合体
  3.                 struct {int i, j;}; //匿名结构体
  4.                 struct {long k, l;}w;
  5.         };
  6.         int m;
  7. }v1;
  8. v1.i=2; //合法，匿名结构体的成员被直接使用
  9. v1.k=3;//非法，有名字的结构体需要引用他的名字，如下
  10. v1.w.k=5; //合法
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3.2 IAR中的匿名结构体和联合体
IAR中的匿名结构体和联合体可以具有全局作用域，因此结构体或联合体中的成员可以作为全局变量使用，但却兼具结构体或者联合体的属性。
（1）        IO430.h系列头文件的寄存器声明方式：
如：
430编程C语言常识（IAR）（二）结构体与联合体
  1. __no_init volatile union
  2. {
  3.   unsigned short SFRIE1;   /* Interrupt Enable 1 */

  5.   struct
  6.   {
  7.     unsigned short WDTIE           : 1; /* WDT Interrupt Enable */
  8.     unsigned short OFIE            : 1; /* Osc Fault Enable */
  9.     unsigned short                : 1;
  10.     unsigned short VMAIE           : 1; /* Vacant Memory Interrupt Enable */
  11.     unsigned short NMIIE           : 1; /* NMI Interrupt Enable */
  12.     unsigned short ACCVIE          : 1; /* Flash Access Violation Interrupt Enable */
  13.     unsigned short JMBINIE         : 1; /* JTAG Mail Box input Interrupt Enable */
  14.     unsigned short JMBOUTIE        : 1; /* JTAG Mail Box output Interrupt Enable */
  15.   }SFRIE1_bit;
  16. } @0x0100;
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说明：[1].  SFRIE1和SFRIE1_bit具有全局变量的性质，可以直接被引用。
         [2].        SFRIE1和SFRIE1_bit在同一联合体中，根据联合体的性质，他们共享同一地址，即对同一寄存器不同访问方式，SFRIE1对整个寄存器操作，SFRIE1_bit可对某位操作，如：
SFRIE1 |= 0x0001;和SFRIE1_bit.WDTIE = 1;具有相同效果。
         [3].        冒号（：）与整数称之为位域，使用位域表达的变量使用同一数据中的不同位，并按顺序排列。整数表示这个变量占用多少位。没有名字的位域不能被引用到，一般用来保留未使用到的位(占位作用)。
(2)  在应用程序中也可以使用此特性来实现一些功能。
记得某位网友曾提出过这样的问题，要高效的使用一个整数的高8位和低8位，则可以用如下代码解决：
  1. union {
  2.         unsigned int num;
  3.         struct {
  4.                 unsigned char nLow;
  5.                 unsigned char nHigh;
  6.         };
  7. };
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或者
  1. union {
  2.         unsigned int num;
  3.         struct {
  4.                 unsigned int nLow        :8;
  5.                 unsigned int nHigh         :8;
  6.         };
  7. };
  8. int a = num;
  9. int b = nLow;
  10. int c = nHigh;
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非常好的解决方案，只占用一个整数的空间，可以对高8位、低8位、整个16位引用而不需要计算。

(3) 联合体中的位域（补充）
  1. union {
  2.         unsigned int z;
  3.         unsigned int z1 : 1;
  4.         unsigned int z2 : 2;
  5.         unsigned int z3 : 3;
  6.         unsigned int z4 : 4;
  7. };
  8. z = 0xFFFF;
  9. a = z1;
  10. b = z2;
  11. c = z3;
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结果：a = 1, b = 3, c = 7;

(4)结构体中的位域长度0 （补充）
  1. union ZZ{
  2.         unsigned int z1 : 1;
  3.         unsigned int z2 : 1;
  4.         unsigned int z3 : 1;
  5.         unsigned int z4 : 1;
  6.         unsigned int : 0;
  7.         unsigned int z6 : 1;
  8. }zz;
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长度为0的位域是通知编译器不要在以前的单元上分配位域了，代表着一个单元的位域分配结束，这个长度为0的位域不能有名字。以后的位域分配要新开辟一个单元。
以上的例子中，z1, z2, z3, z4共用一个unsigned int中的4个bit，z6单独使用一个unsigned int; 此结构体共占用两个unsigned int空间
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