Question

在嵌入式世界中，我们经常有通过固定长度缓冲区传递的数据结构。这些使用类似的东西相对容易处理：

#define TOTAL_BUFFER_LENGTH 4096
struct overlay {
    uint16_t field1;
    uint16_t field2;
    uint8_t  array1[ARY1_LEN];
};
static_assert(sizeof(struct overlay) <= TOTAL_BUFFER_LENGTH);

struct overlay* overlay = malloc(TOTAL_BUFFER_LENGTH);

也就是说，我们使用数据结构作为叠加层，以便轻松访问当前正在使用的缓冲区部分。

然而，我们有许多缓冲区格式，它们也使用缓冲区的 last 几个字节来存储校验和等内容。我们目前使用这样的结构：

struct overlay {
    uint16_t field1;
    uint16_t field2;
    uint8_t  array1[ARY1_LEN];
    char     reserved[TOTAL_BUFFER_LENGTH -
                      sizeof(uint16_t) - sizeof(uint16_t) -
                      (sizeof(uint8_t) * ARY1_LEN) -
                      sizeof(uint32_t)];
    uint32_t crc;
};

虽然看起来很难看这个简单的数据结构，但当结构增长到几十个字段时，这是一个绝对的怪异。它也是可维护性的噩梦，因为添加或删除结构字段意味着必须同时更新reserved的大小计算。

当结构的末尾只包含一个项目（如校验和）时，我们有时会使用辅助函数来读取/写入值。这使数据结构保持清洁和可维护，但当缓冲区末尾有多个字段时，它不能很好地扩展。

如果我们可以做这样的事情，那将会有很大的帮助：

struct overlay {
    uint16_t field1;
    uint16_t field2;
    uint8_t  array1[ARY1_LEN];
    char     reserved[TOTAL_BUFFER_LENGTH -
                      offsetof(struct overlay, reserved) -
                      sizeof(uint32_t)];
    uint32_t crc;
};

不幸的是，offsetof仅适用于完整的对象类型，因为它位于struct overlay定义的中间，所以该类型尚未完成。

是否有更清洁，更易于维护的方法来做这类事情？我基本上需要一个固定长度的结构，在开头和结尾都有字段，中间的剩余空间保留/未使用。

Answer 1

在你的情况下，我想我可能会这样做：

typedef struct overlay_head
{
    uint16_t field1;
    uint16_t field2;
    uint8_t  array1[ARY1_LEN];
} overlay_head;

typedef struct overlay_tail
{
    uint32_t crc;
} overlay_tail;

enum { OVERLAY_RSVD = TOTAL_BUFFER_LENGTH - sizeof(overlay_head)
                                          - sizeof(overlay_tail) };

typedef struct overlay
{
    overlay_head h;
    uint8_t      reserved[OVERLAY_RSVD];
    overlay_tail t;
} overlay;

您可以像以前一样工作，除了您曾经写过的地方p->field1 你现在写p->h.field1，以及你曾经写过p->crc的地方，你现在写p->t.crc。

请注意，这可以非常有效地处理任意大的尾部结构，只要头部和尾部都适合整体尺寸。

Answer 2

您可以定义一个结构，该结构只包含最后带有CRC字段的缓冲区：

struct checked_buffer {
  char data[TOTAL_BUFFER_LENGTH - sizeof(uint32_t)];
  uint32_t crc;
};

然后将“覆盖”放在data字段上。你可能已经在构建指针，将原始缓冲区char*“转换”为overlay*，因此从overlay*转换为checked_buffer*并不是一件大事。当你想访问CRC字段时。

但是如果你想让一个字段在一堆结构中处于一致的位置，那么将它放在每个结构的开头会更容易。这样你可以直接在每个结构中声明它而不需要做任何奇怪的事情，并且你不需要任何指针强制转换来访问它。

Answer 3

那怎么样？

union a256
{
    struct
    {
        int field_a;
        int field_b;
        char name[16];
        // 
        int crcshadow;
    };

    struct
    {
        char buff[256-sizeof(int)];
        int crc;
    };
} ;

static_assert(offsetof(a256, crcshadow) < offsetof(a256, crc), "data too big");

第一个结构包含数据，第二个结构定义此联合的固定大小。

具有可变长度保留空间的固定长度结构

3 个答案: