c++ - 用 "pointers"在 C 中定义数据 block

Question

为了在嵌入式设备(基于 STM32 处理器)中支持传统菜单结构，我们正在寻找一种定义数据 block 的方法。定义是固定的，不能更改。重要的是 block 没有间隙并且数据按照定义的方式放置在内存中。

以字节为单位的结构看起来像这样

[Option][VariableByte1][VariableByte2][VariableByte3][VariableByte4][MetaDataOffsetByte1][MetaDataOffsetByte1]...(定义数量)...[MetadataFormat][MinValue][MaxValue]...(数量的定义)...

在伪 C 中，第一部分可以实现为

#define OPTIONA 0x33
#define VAR(name) (&Name & 0xFF), ((&Name >> 8) & 0xFF)

#define METAFORMAT1 0x2
#define MAKEINT(value) (value & 0xFF), ((value >> 8) & 0xFF)
#define OFFSET /*Some preprocessor magic*/
char data[] =
{
 OPTION, VAR(someVariable), OFFSET(meta1)
 OPTION, VAR(someVariable), OFFSET(meta1),
 OPTION, VAR(someVariable), OFFSET(meta2),
meta1:
 METAFORMAT1, MAKEINT(0), MAKEINT(99),
meta2:
 METAFORMAT2, MAKEINT(-99), MAKEINT(0),
}

现在正在寻找“一些预处理器魔法”的实现。

作为替代方案，我们研究过将和元部分定义为结构或 union ，但在这样做时，并不能保证值会按此顺序放入内存。对于奖励积分，如果解决方案可移植到某些编译器上，并且定义在编译时完成，那就太好了。

一些环境事实:

• 我们使用keil-arm-mdk编译器
• 它使用标准的 C++ 设置编译 C 代码
• 我们只想在内存中定义一个字节模式(应用程序不与这个结构交互

Answer 1

底线:您无法完全按照您要求的形式获得您要求的东西。预处理器可以做各种有趣的把戏，但它是从左到右、从上到下工作的，所以没有办法让它向前看以确定相对于它尚未处理的东西的偏移量。

您应该考虑编写一个函数来执行此初始化。这将是迄今为止最好的替代方案，除非您需要在声明全局数据 block 的位置初始化全局数据 block (而不是，例如，在 main() 的开头)。

或者，如果出于某种原因你确实需要在全局范围内执行此操作，那么你应该考虑编写一个代码生成器来生成数据 block 初始化器，而不是直接在 C 中执行。

如果您不想执行上述任一操作，那么您可以考虑以下方面:

#define BYTE(i) ((i) & 0xff)
#define LE2(i)  BYTE(i), BYTE((i) >> 8)
#define LE4(i)  BYTE(i), BYTE((i) >> 8), BYTE((i) >> 16), BYTE((i) >> 24)

/* The number of bytes in a variable entry */
#define VAR_SIZE    7
/*
 * The bytes of a variable entry.  The entries for one data block must appear
 * one per line on consecutive lines, without any intervening lines, by the
 * metadata.
 * - option is the option code
 * - var is the value to be stored in the entry (as a variable or a literal)
 * - meta is the 1-based index of the metadata format entry for this variable
 * - start is the source line number of the first variable entry
 * - nvars is the total number of variable entries in the data block
 */
#define VARIABLE(option, var, meta, start, nvars) BYTE(option), LE4(var), \
    LE2((((start) + (nvars)) - __LINE__) * VAR_SIZE + ((meta) - 1) * MD_SIZE)

/* The number of bytes in a metadata format entry */
#define MD_SIZE     5
/*
 * The bytes of a metadata format entry.  The metadata format entries for one
 * data block must appear one per line on consecutive lines, starting on the
 * line after that of the last variable entry for the block.
 * - format is the format code
 * - min is the minimum value
 * - max is the maximum value
 */
#define METADATA(format, min, max) BYTE(code), LE2(min), LE2(max)

#define OPTIONA     0x32
#define OPTIONB     0x33
#define METAFORMAT1 0x2
#define METAFORMAT2 0x7

#define THIS_BLOCK_NVARS 3
/*
 * Hack alert!
 * The source layout of the following declarations is critical.  Do not merge
 * lines or introduce additional lines without understanding what you are doing!
 */
static int decl_start = __LINE__ + 2;
unsigned char data[] = {
    VARIABLE(OPTIONA, varName1, 1, decl_start, THIS_BLOCK_NVARS),
    VARIABLE(OPTIONA, varName2, 1, decl_start, THIS_BLOCK_NVARS),
    VARIABLE(OPTIONB, varName3, 2, decl_start, THIS_BLOCK_NVARS),
    METADATA(METAFORMAT1, 0, 99),
    METADATA(METAFORMAT2, -99, 0)
};

(这可能需要根据您需要的偏移量的精确定义进行一些调整。)除了 THIS_BLOCK_NVARS 之外的所有宏定义都可重复用于任意数量的数据 block 声明。这给了你一个相对简单的形式。不过它有点脆弱，因为它依赖于预处理器的 __LINE__ 宏来确定每个变量条目的索引，因此它对行的添加和删除很敏感(这部分是点)。

同样非常重要:代码是有效的 C++，但不是有效的 C99，因为初始化程序使用的数据不是编译时常量 ( varname1 等)。由于您实际上是在使用 C++ 编译器进行编译，因此您可能可以适应这一点。