Какие задачи нам позволяют решать структуры и объединения?
Для разработчика встроенных систем эффективность и компактность кода всегда на первом месте. Если программировании на Ассемблере ты сам определяешь как и где располагаются данные, то при программировании на Си надо позаботиться, что бы объяснить компилятору как ты хочешь, что бы данные были расположены. Для чего это надо, в первую очередь, для удобства обработки и обращения к данным.
Например, мне необходимо, чтобы данные были расположены последовательно в памяти. Для этого я опишу структуру, например:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 |
// struct { int16_t s_CLt; // данные в формате 16 байт со знаком int16_t s_tNd; // int16_t s_rEL; // uint8_t s_SEc; // данные в формате 8 байт без знака (только положит значение) uint8_t s_Nin; // unsigned Accident :2; // данные в формате 2 байта без знака (только положит значение) unsigned Freezing :1; // данные в формате 1 байта }EE; // данные подлежащие хранению в еепром // |
Это будет гарантировано, что данные в памяти будут расположены последовательно и займут 9 байт (если система процессора микроконтроллера 8 битная) или 6 слов (если 16 битная). Один дополнительный байт будут занимать две переменные описанные как Accident и Freezing, они займут соответственно 0 – 1 байт (Accident ) и 2 байт (Freezing).
Обратиться т.е записывать данные и читать можно таким образом, например:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
// // Для записи EE.s_CLt = 4562; EE.Accident = 2; // Для чтения temp = EE.s_CLt; temp1 = EE.s_Nin; // |
Со структурами struct все довольно понятно, это расположение данных последовательно в памяти и удобный доступ к ним, особенно, если надо писать какие-то флаги управления и потом данные “скопом” передавать через какой либо интерфейс на другое устройство. Но часто возникает необходимость например иметь представление одних и тех же данных и в виде байта (или слова) и в виде бит. Как это сделать, для этого в Си есть гибкий механизм объединения union.
Например, для передачи данных через последовательный порт нам необходимо иметь доступ к данным ка к байту, а для эффективности управления флагами управления содержащимся в этом байте, и меть доступ как к биту. Вот такой фокус и позволяют делать объединения. Еще раз структуры последовательно располагать данные в памяти, объединения описывать одни и те же данные разными именами и при этом разными типа данными.
Например, мы имеем структуру данных:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
// struct { int16_t s_CLt; // данные в формате 16 байт со знаком uint8_t s_SEc; // данные в формате 8 байт без знака (только положит значение) unsigned Accident :2; // данные в формате 2 байта без знака (только положит значение) unsigned Freezing :1; // данные в формате 1 байта }EE; // // |
Визуально это выглядит так:
Вся структура занимает 4 байта. EE.s_CLt занимает 2 байта, EE.s_SEc занимает 1 байта, переменные Accident, Freezing (два и и один байт) будут размещены в 4 байте.
Теперь нам, например, необходимо работать с битами переменной s_CLt, можно конечно использовать операциями с битами, например, нам надо контролировать состояние бита 0 в этой переменной мы, можем вычислить так, выполняем побитовое “&” с переменной и в зависимости от состояния операции выполняет если true или falce:
1 2 3 4 5 6 |
// if(EE.s_CLt & 0b0000000000000001) ******; else *******; // |
Но можно каждому биту присвоить свое имя, это улучшает понимание программы и не рисвоать, что нарисовано выше например писать просто так:
1 2 3 4 5 6 |
// if(EE.FLED1) ******; else *******; // |
Где EE.FLED1 мы дали имя биту 0 переменной EE.s_CLt, как это сделать? В нашу структуру надо внедрить объединение. Структуры и объединения можно как угодно комбинировать для всевозможного описания данных в памяти для удобной последующей обработки. В нашем варианте это будет выглядеть так:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 |
// struct { //- union { int16_t s_CLt; // данные в формате 16 байт со знаком struct { unsigned FLED1 :1;// название бита 0 unsigned FLED2 :1;// название бита 1 unsigned FLED3 :1;// название бита 2 //***** }; }; uint8_t s_SEc; // данные в формате 8 байт без знака (только положит значение) unsigned Accident :2; // данные в формате 2 байта без знака (только положит значение) unsigned Freezing :1; // данные в формате 1 байта }EE; // // |
Переменную s_CLt мы помещаем, в обеднение в котором находиться эта переменная и новая внутренняя структура. Название ни объединению, ни структуре мы не даем. В этом варианте мы сможет обращаясь, например, к EE.FLED1 контролируя или изменяя состояние бита 0 переменной EE.s_CLt.
Как это выглядит визуально.
Еще раз к пониманию структур, это возможность “объяснения” компилятору, что данные надо расположить в памяти последовательно. А к пониманию объединений, что данные одни и те же могут иметь разное название. Надеюсь я смог “на пальцах” объяснить эти гибкие особенности Си.
И для окончания, например, мне необходимо обработать эти 4 байка как одно 32 битное слово, как это сделать? Это сделать просто если нашу структур поместить в объединение и добавит в ней нашу 32 битную переменную:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 |
union { struct { //- union { int16_t s_CLt; // данные в формате 16 байт со знаком struct { unsigned FLED1 :1;// название бита 0 unsigned FLED2 :1;// название бита 1 unsigned FLED3 :1;// название бита 2 //***** }; }; uint8_t s_SEc; // данные в формате 8 байт без знака (только положит значение) unsigned Accident :2; // данные в формате 2 байта без знака (только положит значение) unsigned Freezing :1; // данные в формате 1 байта }; uint16_t s_32bit; // в ней все наши биты }EE; // |
Теперь при необходимости можно обратиться к переменной EE.s_32bit и получить все данные или изменить одной операцией.
Визуально это можно представить так:
Файлы для загрузки

Просто о структурах и объединениях в Си 343.32 KB 165 downloads
Проект с примером организации данных ...Это может быть интересно
Одноканальный емкостной сенсор – AT42QT1012
Описание сенсора Незаконченный проект, так-как сенсор не оправдал своего назначения, не рекомендую, просто выброшенные деньги. Особенности. • Количество сенсоров – один, режим переключения ( touch-on/touch-off ), а также программируемая автоматическая задержка выключения …Проект с использованием MCC часть 05
Эту часть назовем так как избавься от delay, там где а это реально не надо. Для это нам потребуется научиться использовать прерывания и работать с таймерами. Что такое таймер? Это …HVLD модуль на примере PIC24FJ128GA204
HVLD модуль представляет собой простое устройство, для контроля напряжения питания микроконтроллера или внешнего напряжения (через делитель). Его задача при “выходе” напряжения за заданные пределы сформировать сообщение микроконтроллеру, что необходимо выполнить …VU Meter Tower ART – part 2
Проект – VU Meter Tower ART получил продолжение в своем развитии. Теперь можно заказать набор деталей из акрила для самостоятельной сборки. В проект корпуса внесено целый ряд доработок, позволяющие улучшить …ch-светомузыка и AK4113
Пришло время вернуться к светомузыке. На сегодня использование аналогового входа стало непрактичным, на сегодня необходимо использовать S/PDIF и Toslink. С этим надо было как то разобрать, что это такое, так …Индикатор кода – RC-5 Protocol Philips
Индикатор кода – RC-5 Protocol Philips При конструировании дистанционного управления на инфракрасных лучах для контроля удобно иметь индикатор кодов передаваемых пультом. Плата ch-c3000 позволяет изготавливать устройства с возможностью установки фото …CCP – модуль в режиме Compare на примере PIC18
CCP – модуль можно использовать в трех режимах: Capture – позволяет захватывать входной сигнал и определять его параметры (длительность или частоту). Дополнительно управлять внутренними модулями. Compare – позволяет формировать импульсы …MPLAB® Code Configurator and Encoder
Еще раз про энкодер… Для некоторых приложений очень удобно и экономически выгодно, для настройки и управления использовать энкодер. Такие энкодеры имеют строенную тактовую кнопку которую можно применить для выбора режимов работы …Мультизоновый индикатор-терморегулятор ch-c3010
Часто возникает необходимость получить информацию по температуре с множества точек контроля. Вам необходимо знать температуру в комнате, в коридоре, температуру на улице, а в погребе (или на балконе) не только …MPLAB X IDE – управление проектами
Среда MPLAB X IDE позволяет оперативно работать с несколькими проектами, например, если у вас в работе несколько проектов: Для того чтобы переключиться достаточно выбрать другой проект: Для выбора проекта существует …