430編程C語言常識（IAR）（二）結構體與聯合體

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結構體與聯合體是C語言的常見數據類型，可對C的基本數據類型進行組合使之能表示複雜的數據結構，意義深遠，是優異代碼的必備工具。

一．        struct與 union的基本用法，在語法上union與struct相同，因此只以struct爲例
1.1        基本用法：

1. struct AA{ int a; int b;}; //結構體的聲明和定義
   
2. struct AA s1; //變量的聲明和定義 
   
3. s1.a=3; //變量的使用：

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1.2        在聲明結構體的同時定義變量：

1. struct AA{int a; int b}s2={1, 2}; //此處AA爲可選項，初始化部分爲可選
   
2. s2.a=5;                 //變量的使用

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1.3        使用 typedef 來簡化struct的類型說明：

1. typedef struct AA{int a; int b;}SAA; 
   
2. SAA s3, s4;         //變量的聲明和定義
   
3. s3.a=8; //變量的使用

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1.4 使用時尤其注意後面的分號，必不可少；
二．        struct 與 union的區別
2.1 struct中的成員是按順序依次排列，互相獨立，在排列時引入了對齊問題（2.2）；而union中的成員共用一塊內存，起始地址都是相同的，即union中的成員是對同一地址的多個引用、對同一地址的多種表達方法。
2.2 struct的對齊問題
對齊問題即struct中每個成員起始地址的分配。爲了可以快速訪問到每個成員，（以EW430爲例）編譯器根據成員的類型放到合適的地址上，默認爲2字節對齊。如：
Struct AA{char c; int d;}aa;
假設aa被分配在地址N上，並且N爲偶數，則aa.c的地址爲N，aa.d的地址爲N+2，而N+1地址未使用被浪費了。
對齊字節大小的指定：通過#pragma pack(n)來指定對齊字節的大小，n爲某些常量（EW430中可取1,2,4,8,16），指定以n字節對齊。通常使用編譯器默認的對齊大小最爲適宜。如果指定對齊大小爲1字節對齊，以上面的結構體變量aa爲例，aa.c地址爲N，aa.d地址爲N+1,是個奇數地址，因爲430在奇數地址只能讀取一個字節，因此要訪問d成員需要讀取兩次才能完成，後果是代碼變長、速度變慢。
三．        匿名結構體與聯合體
匿名結構體和聯合體，即沒有名字的結構體或者聯合體，這種結構體（或聯合體）無法通過.與->操作符引用（因爲它所屬的結構體或聯合體沒有名字，無法應用），而像暴露在外面一樣，與外層作用域相同，可直接使用。
3.1 C標準中提及的匿名結構體和聯合體（草稿原文引用）（C標準中提及的匿名結構（聯合）體應該只適用於有名結構體（聯合）中的匿名結構（聯合）體成員）

1. struct v{
   
2.         union{ //匿名聯合體
   
3.                 struct {int i, j;}; //匿名結構體
   
4.                 struct {long k, l;}w;
   
5.         };
   
6.         int m;
   
7. }v1;
   
8. v1.i=2; //合法，匿名結構體的成員被直接使用
   
9. v1.k=3;//非法，有名字的結構體需要引用他的名字，如下
   
10. v1.w.k=5; //合法

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3.2 IAR中的匿名結構體和聯合體
IAR中的匿名結構體和聯合體可以具有全局作用域，因此結構體或聯合體中的成員可以作爲全局變量使用，但卻兼具結構體或者聯合體的屬性。
（1）        IO430.h系列頭文件的寄存器聲明方式：
如：

1. __no_init volatile union
   
2. {
   
3.   unsigned short SFRIE1;   /* Interrupt Enable 1 */
   
4. 
   
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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說明：[1].  SFRIE1和SFRIE1_bit具有全局變量的性質，可以直接被引用。
         [2].        SFRIE1和SFRIE1_bit在同一聯合體中，根據聯合體的性質，他們共享同一地址，即對同一寄存器不同訪問方式，SFRIE1對整個寄存器操作，SFRIE1_bit可對某位操作，如：
SFRIE1 |= 0x0001;和SFRIE1_bit.WDTIE = 1;具有相同效果。
         [3].        冒號（：）與整數稱之爲位域，使用位域表達的變量使用同一數據中的不同位，並按順序排列。整數表示這個變量佔用多少位。沒有名字的位域不能被引用到，一般用來保留未使用到的位(佔位作用)。
(2)  在應用程序中也可以使用此特性來實現一些功能。
記得某位網友曾提出過這樣的問題，要高效的使用一個整數的高8位和低8位，則可以用如下代碼解決：

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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非常好的解決方案，只佔用一個整數的空間，可以對高8位、低8位、整個16位引用而不需要計算。

(3) 聯合體中的位域（補充）

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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結果：a = 1, b = 3, c = 7;

(4)結構體中的位域長度0 （補充）

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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長度爲0的位域是通知編譯器不要在以前的單元上分配位域了，代表着一個單元的位域分配結束，這個長度爲0的位域不能有名字。以後的位域分配要新開闢一個單元。
以上的例子中，z1, z2, z3, z4共用一個unsigned int中的4個bit，z6單獨使用一個unsigned int; 此結構體共佔用兩個unsigned int空間