嵌入式系统开发：C语言中的位结构体

转载自：http://blog.csdn.net/duwufeng/article/details/8207115

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分类： 嵌入式系统开发2012-11-21 13:26 973人阅读 评论(5) 收藏 举报

语言c位结构体嵌入式struct

       在嵌入式开发中，经常需要表示各种系统状态，位结构体的出现大大方便了我们，尤其是在进行一些硬件层操作时。但是在使用位结构体的过程中，有没有深入思考一下它的相关属性？有没有真正用到它的便利性，来提高系统效率？

下面我将进行一些相关实验（这里以项目开发中的实际代码为例）：

1.位结构体类型设计

[cpp] view plaincopyprint?

1. //data structure except for number structure  
2. typedef struct symbol_struct  
3. {  
4. uint_32 SYMBOL_TYPE     :5;  //data type,have the affect on "data display type"  
5. uint_32 reserved_1      :4;  
6.   
7. uint_32 SYMBOL_NUMBER  :7;  //effective data number in one element  
8. uint_32 SYMBOL_ACTIVE  :1;//symbol active status  
9.   
10. uint_32 SYMBOL_INDEX   :8;  //data index in norflash,result is related to "xxx_BASE_ADDR"  
11. uint_32 reserved_2     :8;  
12.   
13. }SYMBOL_STRUCT,_PTR_ SYMBOL_STRUCT_PTR;  

分析：

       这里定义了一个位结构体类型SYMBOL_STRUCT，那么用该类型定义的变量都哪些属性呢？看下面运行结果：

        WORDS是定义的另一个外层类型定义封装，这里可以把它当作变量来看待。WORDS变量里前5个变量地址都是0x1ffff082c，最后reserved_2地址0x1fff0830,紧接着下一个PressureState变量0x1fff0834。
       本来是假设reserved_1和SYMBOL_TYPE不在一个地址上的，因为他们5+4共9位，超过了1个字节地址，但这里发现他们公用首地址了；而且reserved_2竟然实际占用了4个字节（0x1fff0834 - 0x1fff0830），我本来是想让他占用1个字节的。WORDS整体占了8个字节（0x1fff0834 - 0x1fff082c），设计时分析占用5个字节（SYMBOL_TYPE 1个；reserved_1 1个；SYMBOL_NUMBER+SYMBOL_ACTIVE 1个；SYMBOL_INDEX 1个；reserved_2 1个）。中间一定有什么没有预想到的问题。

       uint_32 reserved_2:8;占用4个字节，估计是uint_32在起作用，而这里写的8位，只是我使用的有效位数，另外24位空闲，如果在下面再定义一个reserved_3:8，地址也是一样的，都是以uint_32为单位取地址。

       同理，上面的5个变量，共用一个地址就不足为奇了。而且有效位的分配不是连续进行的，例如SYMBOL_TYPE+reserved_1 共9位，超过了一个字节，索性系统就分配两个字节给他们，每人一个；SYMBOL_NUMBER+SYMBOL_ACTIVE 共8位，一个字节就能搞定。

2、修改数据结构，验证上述猜想

[cpp] view plaincopyprint?

1. //data structure except for number structure  
2.    typedef struct symbol_struct  
3.    {  
4.    uint_8 SYMBOL_TYPE    :5;  //data type,have the affect on "data display type"  
5.    uint_8 reserved_1     :4;  
6.      
7.    uint_8 SYMBOL_NUMBER   :7;  //effective data number in one element  
8.    uint_8 SYMBOL_ACTIVE   :1; //symbol active status  
9.      
10.    uint_8 SYMBOL_INDEX    :8;  //data index in norflash,result is related to "xxx_BASE_ADDR"  
11.    uint_8 reserved_2      :8;  
12.      
13.    }SYMBOL_STRUCT,_PTR_ SYMBOL_STRUCT_PTR;  
14.     

地址数据如下：

       当换成uint_8后，可以看到地址空间占用大大减小，reserved_2只占用1个字节(0x1fff069f - 0x1fff069e)，其他变量也都符合上面的结论猜想。

总结：

    1、在操作位结构体时，要关注变量的位域是否在一个uint_8上，判断占用空间大小

    2、除了位域，还要关注变量定义类型，因为编译器空间分配始终是按类型分配的，位域只是指出了有效位(小于类型占用空间)，而且如果位域大于类型空间，编译器直接报错（如 uint_8  test  :15，可自行实验）。

    3、这两个因素都影响变量占用空间大小，具体可以结合调试窗口，通过地址分配分析判断