結構(或C語言中的“結構”)允許你將幾個相關的變量分組，并將它們作為一個單元來處理。它們是一種通過引入用戶定義類型來擴展C語言類型系統(tǒng)的機制。在嵌入式開發(fā)的嵌入式系統(tǒng)中，結構可以提供一種優(yōu)雅、直觀、高效的訪問硬件寄存器的方式，結構的后一個屬性是Cortex微控制器軟件接口標準(CMSIS) [3]的基礎。
去typedef，還是不去typedef？
在C中聲明結構（以及聯(lián)合和枚舉）的方式非常獨特，因為關鍵字“struct”后面的標識符是一個標記（例如，struct Foo{…}；）。有趣的是，標記（例如，Foo）占用的命名空間與變量、函數(shù)和類型不同。此類標記不能單獨使用，但必須始終以關鍵字“struct”開頭，以形成詳細的類型說明符。這些隱藏標記名的規(guī)則可能是C語言設計中的一個錯誤，我建議遵循Dan Saks的指導原則將標記轉換為typedef[1]。對于簡單（非自引用）結構，聲明根本不需要使用標記：
對于自引用結構（如鏈接列表或樹），標記是必需的，但標記名有意保持與typedefd名稱相同。
兩種推薦的結構聲明都符合MISRA-C:2012指南，特別是指令2.4[2]。
內(nèi)存中的結構布局
C編譯器將始終遵循結構成員的順序，正如你在結構中聲明的那樣。此外，第一個結構成員始終與內(nèi)存中結構的開頭對齊。（這對于模擬C語言中的繼承非常有用。）
但是，編譯器可以在每個成員（包括最后一個成員）之后插入額外的填充字節(jié)。編譯器添加填充以實現(xiàn)結構成員的最佳對齊，從而實現(xiàn)更高效的訪問。因此，插入的填充字節(jié)數(shù)取決于CPU及其特定的對齊規(guī)則，這意味著結構布局通常不可移植。
在嵌入式開發(fā)中，嵌入式編譯器通常提供非標準C語言擴展，以允許你避免在結構中填充。例如，視頻中的IAR編譯器提供了可應用于結構的擴展關鍵字“__packed”。然而，“打包”結構可能需要更多的CPU指令來訪問未對齊的成員，如切換到Cortex-M0 CPU后的視頻所示。
最小化填充對內(nèi)存的浪費的一個很好的經(jīng)驗法則是從最大到最小聲明結構成員。
CMSIS中的結構
C中的結構定義了特定的內(nèi)存布局，可以映射到相關硬件寄存器的塊。這允許你方便地訪問硬件塊中的寄存器作為結構成員，將所有地址計算（從結構開始的偏移量）留給編譯器。此外，這種訪問硬件的方式可以利用現(xiàn)代CPU的特殊尋址模式（基于寄存器的立即偏移），這可能比硬編碼單個硬件地址更有效。
這一思想是Cortex微控制器軟件接口標準（CMSIS）[3]的基礎，該標準將硬件接口定義為映射到各個硬件塊的C結構。
結束注釋
“計算機科學中的所有問題都可以通過另一層間接解決”。在嵌入式開發(fā)中，但過多的間接性很快就會適得其反，考慮到這一點，CMSIS在提供正確的抽象級別方面取得了正確的平衡，以便結構成員名稱可以直接對應于數(shù)據(jù)表中出現(xiàn)的寄存器。
