Question

我在C语言写作方面相对较新。我自学了自己使用的在线和印刷资源。这是我在C编程中的第一个真正的项目。一定要喜欢在职培训。

我正在用C语言编写一些用于德州仪器C6701数字信号处理器的代码。具体来说，我正在编写一组通过串口连接的通信功能。

我所在的项目有一个现有的数据包协议，用于通过串口发送数据。这通过将指针移交给要传输的数据及其长度（以字节为单位）来实现。我所要做的就是将要传输的字节写入内存中的“数组”（发送器将该字节序列复制到缓冲区并传输）。

我的问题涉及如何最好地格式化要传输的数据，我必须发送的数据由几种不同的数据类型组成（unsigned char，unsigned int，float等...）。我无法将所有内容扩展到float（或int），因为我有一个受限的通信带宽，需要保持数据包尽可能小。

我最初想用数组来格式化数据，

unsigned char* dataTx[10];
dataTx[0]=char1;
dataTx[1]=char2;
etc...

这可以工作，除了我的所有数据都不是char，有些是unsigned int或unsigned short。

处理short和int我使用了位移（让我们暂时忽略little-endian和big-endian）。

unsigned char* dataTx[10];
dataTx[0]=short1>>8;
dataTx[1]=short1;
dataTx[2]=int1>>24;
dataTx[3]=int1>>16;
etc...

但是，我认为另一种（更好的？）方法是使用指针和指针算法。

unsigned char* dataTx[10]
*(dataTx+0) = int1;
*(dataTx+4) = short1;
*(dataTx+6) = char1;
etc...

我的问题（最后）是，哪种方法（位移或指针算术）是更可接受的方法？另外，运行速度更快吗？（我也有运行时限制）。

我的要求：数据按顺序位于存储器中，没有间隙，中断或填充。

我还不了解结构还知道结构是否可以作为解决方案。具体来说，我不知道结构是否总是串行分配内存位置而没有中断。我读了一些东西，表明它们分配了8个字节的块，并可能引入填充字节。

现在我倾向于指针方法。感谢您阅读这篇很长篇文章。

Answer 1

您可能想要使用一组联合。

Answer 2

处理问题最简单，最传统的方法是设置要发送的数据，然后将指向数据的指针传递给传输例程。最常见的例子是POSIX send()例程：

ssize_t send(int socket, const void *buffer, size_t length, int flags);

根据您的情况，您可以简化为：

ssize_t send(const void *buffer, size_t length);

然后使用类似的东西：

send(&int1, sizeof int1);
send(&short1, sizeof short1);

发送出去。您的情况的一个示例（但非常天真）实现可能是：

ssize_t send(const void *buffer, size_t length)
{
  size_t i;
  unsigned char *data = buffer;

  for (i = 0; i < length; i++)
  {
     dataTx[i] = data[i];
  }
}

换句话说，使用自动转换为void *，然后返回char *以获取对数据的逐字节访问权限，然后将其适当地发送出去。

Answer 3

很长的问题，我会尝试更短的答案。

不要继续*（dataTx + 4）= short1;因为这种方法可能会失败，因为大多数芯片只能在某些对齐的位置上进行读/写操作。您可以通过16位访问2位对齐的位置，32位对齐4位，但举个例子：“int32 char8 int32” - 第二个int32的位置为（dataTx + 5） - 不是4字节对齐，你可能会得到“总线错误”或类似的东西（取决于您将使用的CPU）。希望你能理解这个问题。

第一种方式 - 你可以尝试使用struct，如果你声明：

struct
{
    char a;
    int b;
    char c;
    short d;
};

你现在已经没有麻烦，因为编译器本身会关注结构对齐。当然，请阅读编译器中与对齐相关的选项（如果这是gcc，那么这简称为对齐），因为可能有一个设置会强制某些struct字段对齐或打包struct字段。 GCC甚至可以定义每个结构的对齐（更多here）。

另一种方法是使用一些“缓冲式方法” - 类似于Carl Norum的回答帖子（我不会重复那个答案），还考虑在更多数据时使用memcpy（）调用被复制（例如long long或string），因为这可能比逐字节复制更快。

Answer 4

通常你会使用位移方法，因为许多芯片不允许你将一个4字节整数复制到一个奇数字节地址（或者更确切地说，是一个4字节的一组，从一个开始奇数字节地址）。这称为对齐。如果可移植性存在问题，或者您的DSP不允许未对齐访问，则必须进行移位。如果您的DSP因未对齐的访问而受到严重影响，您可能会担心它。

但是，我不会编写代码，如图所示，对不同类型的移动进行缩放。我希望使用函数（可能是内联的）或宏来处理数据的序列化和反序列化。例如：

unsigned char dataTx[1024];
unsigned char *dst = dataTx;

dst += st_int2(short1, dst);
dst += st_int4(int1, dst);
dst += st_char(str, len, dst);
...

在函数形式中，这些函数可能是：

size_t st_int2(uint16_t value, unsigned char *dst)
{
    *dst++ = (value >> 8) & 0xFF;
    *dst   = value & 0xFF;
    return 2;
}

size_t st_int4(uint32_t value, unsigned char *dst)
{
    *dst++ = (value >> 24) & 0xFF;
    *dst++ = (value >> 16) & 0xFF;
    *dst++ = (value >>  8) & 0xFF;
    *dst   = value & 0xFF;
    return 4;
}

size_t st_char(unsigned char *str, size_t len, unsigned char *dst)
{
    memmove(dst, str, len);
    return len;
}

当然，这些功能使代码无聊;另一方面，他们也减少了犯错的机会。您可以决定名称是st_uint2()而不是st_int2() - 实际上，您可以决定长度是以字节为单位（如此处）还是以位为单位（如参数类型）。只要你一贯而无聊，你就可以随心所欲。您还可以将这些函数组合成包含整个数据结构的更大函数。

现代编译器可能不需要屏蔽操作（& 0xFF）。很久以前，我似乎记得他们有必要避免某些平台上某些编译器的偶然问题（因此，我的代码可以追溯到20世纪80年代，包括这种掩蔽操作）。所说的平台可能已经安静地休息了，所以我可能是纯粹的偏执狂，他们（仍然）在那里。

请注意，这些函数以big-endian顺序传递数据。这些函数可以在big-endian和little-endian机器上“按原样”使用，并且数据将在两种类型上正确解释，因此您可以使用此代码通过线路进行各种硬件通信，并且将会有没有误传。如果要传递浮点值，则必须更加关注线上的表示。尽管如此，您可能应该以平台中立格式传输数据，以便芯片类型之间的互通尽可能简单。（这也是我使用带有数字的类型大小的原因;'int'和'long'特别是在不同平台上可能意味着不同的东西，但4字节有符号整数仍然是一个4字节有符号整数，即使你是不幸的 - 或幸运的是 - 足以拥有一个8字节整数的机器。）

在内存中按顺序写入不同数据类型的值？或者，具有多种数据类型的数组？

4 个答案: