将结构添加到C中的char数组答案

【问题标题】：Adding structure to an array of char in C将结构添加到C中的char数组
【发布时间】：2012-08-19 06:21:20
【问题描述】：

我有一个 C 程序，它接收一个 64 字节的 char 数组（通过 USB 传递）。根据第一个字节（指示命令类型），我想在 char 数组上“强加”一个结构以使代码更清晰。

例如，如果命令代码是 10，我会期望类似：

struct
{
    uint8_t commandNumber;
    uint16_t xPos;
    uint16_t yPos;
    int32_t identificationNumber;
 } commandTen;

所以我想将我的 char packet[64] 'onto' commandTen 强制转换，然后使用以下内容访问字段：

localVar = commandTenPacket->xPos;

如何在 C 中实现这一点？

提前致谢！

【问题讨论】：

您需要“打包”结构以消除对齐填充。
这不能便携。你可能会更好地读取字节并直接从字节构建值。
在我看来关键字 union 对处理这个问题大有帮助。
您可能会发现这篇文章很有用：stackoverflow.com/q/371371/951890
也许我应该补充一点，该代码适用于资源非常有限的 AVR 微控制器，因此可移植性不如节省 RAM 重要。由于我有 64 字节的缓冲区，因此我正在寻找一种以更易读的方式访问它的方法，尽可能不使用更多 RAM（这就是为什么不希望使用库或复制到局部变量的原因）。

标签： c arrays struct

【解决方案1】：

首先，正如其他人所说，您必须确保您的 struct 没有填充。你的编译器可能有一个扩展，#pragma pack 左右。

为您的每个用例定义一个struct，而不是您的示例中的变量。

然后定义一个union

typedef union overlay overlay;

union overlay {
 uint8_t raw[64];
 struct type10 command10;
 struct type42 command42;
};

现在创建一个该类型的缓冲区

overlay buffer;

将“原始”部分提供给接收数据的函数：getit(buffer.raw)。然后

switch (buffer.raw[0]) {
 case 10: {
   // use buffer.command10
   break;
 }
 case 42: {
   // use buffer.command42
 }
}

C 标准保证这可以正常工作，因为您正在以uint8_t AKA unsigned char 阅读所有内容。事实上，unions 的主要用例就是这种“类型惩罚”。整个网络层使用不同类型的 IPv4、IPv6 等地址以类似的方式工作。

【讨论】：

您也可以将uint8_t和命令代码直接添加到union；这样检查可能会更优雅一些。
@MichałGórny，是的，但这些东西确实是品味问题。我个人更愿意总是“看到”raw[0] 以提醒某处存在字节传输。

【解决方案2】：

不要施放。使用memcpy

char packet[64];
...

assert(sizeof commandTen <= sizeof packet);
memcpy(&commandTen, packet, sizeof commandTen);

这假设大小和内存布局正确匹配（基于强制转换的解决方案将使用相同的假设）。

【讨论】：

【解决方案3】：

有一种使用指针的方法。让我试着这样解释：

struct commandX {
   int x;
};
struct commandMessage {
   char[8] msg;
};

char* message = (char*) malloc(sizeof(char)*9); // this will allow us a struct 
                                                // size of 8 bytes, since the
                                                // first byte will store the
                                                // information on how to inter-
                                                // the memory (or you do it in
                                                // a different way).
// 1. determine your offset
//    in this case, it would be the length of the command on how to interpret.
//    basically, it has to be the count of bytes from the
//    beginning of your message to the start of your struct
int offset = sizeof(char) * 1;
// 2. read the command (that would be: message[0])
// 3. now get rid of the type information, so that you can address every byte
void* temp = (void*) message;
// 4.1 if it is commandX:
struct commandX *x_temp = (struct commandX*) (temp+offset);
    // use x_temp->x
// 4.2 if it is commandMessage:
struct commandMessage *msg_temp = (struct commandMessage*) (temp+offset)
   // use msg_temp->msg

【讨论】：