看一下结构体、联合体结合使用在C语言与嵌入式中的一些实用技巧
正文
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：
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。但后来看了我同事鱼鹰的设计之后，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
#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
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：
#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：
#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，
4、结构体 & 缓冲区
#define buf_size 16union 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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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：
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。但后来看了我同事鱼鹰的设计之后，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
#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：
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#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：
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#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：
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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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