Union c внешними (external) переменными, подскажите, как сделать Опции

[Dmitro25]

Здравствуйте.
Кратко опишу проблему:
В программе есть два модуля: один низкоуровневый - "lowlevel.c" и основной модуль "main.c". В модуле "lowlevel.c" объявлен некий буфер

Код

char buffer[10];

и модуль умеет с ним работать, например, посылать данные из этого буфера на внешнее устройство. Этому модулю нет дела до того, что означает каждый байт этого буфера, его дело - передать данные.
На самом деле каждый байт из этого буфера имеет особый смысл: заголовок, управляющие поля, данные, контрольная сумма.
Хочется, чтобы основной модуль мог работать с этим буфером как со структурой, т.е. что-то вроде того:

Код

  union {            
    char buffer[10];
    struct {
      char NT;
      char mask;
      char event;
      char blok;
      char echo;
      char data[3];
      int crc;
    };
  } LO_TRBuf;

Однако, всё осложняется тем, что элементы структуры описаны с модуле "main.c", а буфер находится в "lowlevel.c". Пробовал использовать директиву "extern" в разных местах, но добиться желаемого не удалось. Можно, конечно перенести описание структуры в "lowlevel.h", но это будет неправильно с точки зрения инкапсуляции данных.
Посоветуйте какое-либо решение?

[MrYuran]

Однако, всё осложняется тем, что элементы структуры описаны с модуле "main.c", а буфер находится в "lowlevel.c".

А нельзя структуру описать в main.h?
И вставляйте потом куда угодно

extern-ом вы даёте ссылку на экземпляр объекта, а не на его описание

[Dmitro25]

2MrYuran:
Она у меня и так описана в main.c. А подключать к lowlevel.c модуль main.c не вижу смысла - зачем ему данные более высокого уровня?

[Сергей Борщ]

Работать с указателями.

Код

typedef struct
{
    char NT;
    char mask;
    char event;
    char blok;
    char echo;
    char data[3];
    int crc;
} mystruct;
extern char *buffer;
void test()
{
    mystruct *pData = (mystruct *)buffer;
    pData->NT = 12;
    pData->echo = 'A';
}

Если процессор требует выровненного доступа (ARM, MSP) - при объявлении структуры указать, что структура упакована - #pragma pack, __attribute__((packed))

[Dmitro25]

2Сергей Борщ
Спасибо за ответ. Я уже думал о таком решении. Но при таком способе снижается производительность и возрастает объём кода, поскольку при статическом размещении переменных компилятор мог ещё на этапе компиляции вычислить адрес члена структуры, а теперь каждый раз он будет вычислять место расположения переменной в памяти, прибавляя смещение к базовому адресу.
И вроде бы ничего фантастического я не хочу. Просто нужно, чтобы в модуле создался union с данными, объявленными в другом модуле, но как-то не получается. Если пишу

Код

union {            
    extern char buffer[10];
    struct {
      char NT;
      ...

то компилятор выдаёт "a storage class may not be specified here".

[Палыч]

Зачем в union тащить какой-то extern? Нужно в модуле (файле) lowlevel заменить char buffer[10]; на union {...} LO_TRBuf; и обращение соответственно на LO_TRBuf.buffer
А, вот в main нужно extern union {...} LO_TRBuf; и обращения типа LO_TRBuf.NT
Сам же union {...} удобно переопределить с помощью typedef...

[baralgin]

Или так: разместить объект структуры(не массив) в lowlevel и через экстерн иметь к нему доступ из main. А юзать сами данные в lowlevel уже как душе угодно. Типа того

Код

//lowlevel.c
struct mystruct name;
static uint8_t* buffer = (uint8_t*)&name;

и не забывать про sizeof(mystruct), во избежании.

[zltigo]

Но при таком способе снижается производительность и возрастает объём кода, поскольку при статическом размещении переменных компилятор мог ещё на этапе компиляции вычислить адрес члена структуры

Например, адрес будет 32бит и на каждый элемент структуры в памяти будет еще храниться 4 байта адреса - вот уже "экономия" памяти налицо.

, а теперь каждый раз он будет вычислять место расположения переменной в памяти, прибавляя смещение к базовому адресу.

Ага, именно так - поместит в регистр базовый адрес и будет быстренько добавлять смещение хранящееся в теле команды. Вместо того, что-бы для типа "экономии" уже производительности грузить из памяти данных в этот-же регистр по 32bit значения.

Как Вам такая трактовка?

то компилятор выдаёт "a storage class may not be specified here".

Ну так пойдите ему на встречу. Опишите структуру отдельно.

[Dmitro25]

2Палыч
2baralgin
Я просто для инкапсуляции хотел, чтобы модуль lowlevel ничего не знал об интерпретации полей своего буфера. Ему для работы это не нужно, достаточно знать начало буфера и его размер. Если завтра будет создан другой проект с новым протоколом, то модуль lowlevel можно будет без изменений перенести в новый проект. Переписан будет только модуль main. А с такими перекрёстными ссылками получается, что "все знают понемножку обо всех". На мой взгляд это неправильно.

2zltigo
Я забыл упомянуть, что пишу для AVR, компилятор IAR, а насчёт выровненности структур, если понадобится в будущем, можно по совету "Сергей Борщ" использовать упакованные структуры. Что касается кода, который генерируется компилятором, я уже наблюдал, что компилятор, когда это ему выгодно, генерирует инструкции с индексной адресацией, а в других случаях - используется прямую адресацию. Использование же только указателей лишает его второй возможности.

Сообщение отредактировал Dmitro25 - Apr 14 2010, 13:53

[_Pasha]

я уже наблюдал, что компилятор, когда это ему выгодно, генерирует инструкции с индексной адресацией, а в других случаях - используется прямую адресацию.

Врядли это мистика, скорее - упрощение константных выражений

[baralgin]

Dmitro25 Пишем в lowlevel функцию типа "void* getBuffer(void)", в main полученный указатель кастуем в структуру и используем. Чтобы не было оверхеда заводим статический указатель на структуру, которую инициализируем после входа в main. А далее в программе уже используем этот указатель.

ps: всё равно это всё неправильно и небезопасно, особенно вкупе с такими умными словами как "инкапсуляция" , имхо конечно.

Сообщение отредактировал baralgin - Apr 14 2010, 14:10

[Палыч]

Я просто для инкапсуляции хотел, чтобы модуль lowlevel ничего не знал об интерпретации полей своего буфера.

Ну если так хочется, то можно сделать тупо

Код

extern char buffer[10];

#define NT  (buffer[0])
#define mask (buffer[1])
#define ........
#define data(i) (buffer[5+i])
#define crc (*(int *)(void *)(&buffer[8]))

[Сергей Борщ]

Но при таком способе снижается производительность и возрастает объём кода, поскольку при статическом размещении переменных компилятор мог ещё на этапе компиляции вычислить адрес члена структуры, а теперь каждый раз он будет вычислять место расположения переменной в памяти, прибавляя смещение к базовому адресу.

За все надо платить. Можете подойти с другой стороны:

Код

extern void send(void * buffer, uint_fast8_t size);
void test()
{
    mystruct Data;
    Data.NT = 12;
    Data.echo = 'A';
    send(&Data, sizeof(Data));
}

Код

extern void send_driver(void * buffer, uint_fast8_t size);
#define send(object) send_driver(&object, sizeof(object))
void test()
{
    mystruct Data;
    Data.NT = 12;
    Data.echo = 'A';
    send(Data);
}

[Dmitro25]

2baralgin
2Сергей Борщ
Спасибо, я, наверное, что-то подобное и сделаю, если по-нормальному не получается. Только я, скорее, склоняюсь к тому, чтобы в самом начале программы из "main" вызвать функцию

Код

char lowlevel_init(char *buffer, char size)

которая, помимо других действий по инициализации модуля, запомнит адрес и размер буфера.

2Палыч
В случае со множеством директив #define потом трудновато менять адреса при изменении структуры.

Сообщение отредактировал Dmitro25 - Apr 15 2010, 05:57

[XVR]

Работать с указателями.

Код

typedef struct
{
    char NT;
...
    int crc;
} mystruct;
extern char *buffer;
void test()
{
    mystruct *pData = (mystruct *)buffer;
    pData->NT = 12;
    pData->echo = 'A';
}

Тут ошибка - должно быть extern char buffer[];
А если сделать так -

Код

typedef struct
{
    char NT;
...
    int crc;
} mystruct;
extern char buffer[];
#define pData ((mystruct*)buffer)
void test()
{
    pData->NT = 12;
    pData->echo = 'A';
}

то и лишних поинтеров и сложений скорее всего не будет (если компилятор достаточно умный)

[MrYuran]

Тут ошибка - должно быть extern char buffer[];

Без разницы.
Имя массива - уже указатель.

[XVR]

Без разницы.
Имя массива - уже указатель.

В этом контексте - нет. Результаты будут разные:
extern char* buffer; - означает, что в переменной buffer лежит адрес массива, а она сама является указателем.
extern char buffer[]; - означает, что buffer САМА является массивом, т.е. массив лежит начиная с ее адреса и далее.

[MrYuran]

extern char* buffer; - означает, что в переменной buffer лежит адрес массива, а она сама является указателем.
extern char buffer[]; - означает, что buffer САМА является массивом, т.е. массив лежит начиная с ее адреса и далее.

Ничего это не означает.
Можно написать
char* buffer;
а потом buffer[i] выберет нужный элемент массива
buffer[] - это фактически указатель на первый (нулевой) элемент

[XVR]

Ничего это не означает.

Означает.

Можно написать
char* buffer;
а потом buffer[i] выберет нужный элемент массива
buffer[] - это фактически указатель на первый (нулевой) элемент

Можно, но не для extern:
Пример для неверующих:
t1.cpp

Код

#include <stdio.h>

char* s1="abc";
char s2[]="abc";

void t();

int main()
{
printf("s1: %p %s\n",s1,s1);
printf("s2: %p\n",s2);
printf("    %s\n",s2);
t();
return 0;
}

t2.cpp

Код

#include <stdio.h>

extern char* s1;
extern char* s2;

void t()
{
printf("e s1: %p %s\n",s1,s1);
printf("e s2: %p\n",s2);
printf("      %s\n",s2);
}

Сборка: g++ t1.cpp t2.cpp
Запуск:

s1: 0x4006ec abc
s2: 0x500a68
abc
e s1: 0x4006ec abc
e s2: 0x636261
Segmentation fault

Обратите внимание на выделенные строки, а особенно на указатель со значением 0x636261 (в ASCII это будет cba, ничего не напоминает?)

[Сергей Борщ]

В этом контексте - нет. Результаты будут разные:

Да, попутал.

[Dmitro25]

XVR
Спасибо за подсказку.
Ваш вариант с преобразованием типов отлично работает. Компилятор оказался "достаточно умный": одиночные обращения к полям структуры он преобразует в команды с непосредственной адресацией, а если обращений к разным полям сосредоточено много в одном месте программы - используется индексная адресация.
То, что было нужно.