【C语言】数据指针的取值、赋值、自增操作避坑
文章目录
- 指针地址
- 指针自增
- 指针取值、赋值
- 附录：压缩字符串、大小端格式转换
- 压缩字符串
- 浮点数
- 压缩Packed-ASCII字符串
- 大小端转换
- 什么是大端和小端
- 数据传输中的大小端
- 总结
- 大小端转换函数
指针地址
请看下列代码：
#include<stdio.h>
#include<stdint.h>
#include<string.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
uint8_t buf[10]={0x3F,0xaa,0x3E,0xbb,0xAA,0x3F,0xaa,0x3E,0xbb,0xAA};
int main()
{
void * p=&buf[0];
uint8_t* p0=p;
uint16_t* p1=p;
uint32_t* p2=p;
float * p3 =p;
uint8_t i=0;
for(i=0;i<10;i++)
{
printf("%u ",&buf[i]);
}
printf("\n");
printf("p:%u p0:%u p1:%u p2:%u p3:%u \n",p,p0,p1,p2,p3);
p++;
p0++;
p1++;
p2++;
p3++;
printf("p:%u p0:%u p1:%u p2:%u p3:%u \n",p,p0,p1,p2,p3);
printf("%x\n",(uint16_t)*p0);
printf("%x\n",*(uint16_t*)p0);
return 0;
}
先不看答案 先思考：
已知buf的地址为4206608
那么这几个printf的输出分别是哪些数
默认为小端格式
如果你能完全搞懂 那么就没必要继续往下看了
如果不明白指针是什么意思 那么请先去学指针
输出结果是：
4206608 4206609 4206610 4206611 4206612 4206613 4206614 4206615 4206616 4206617
p:4206608 p0:4206608 p1:4206608 p2:4206608 p3:4206608
p:4206609 p0:4206609 p1:4206610 p2:4206612 p3:4206612
aa
3eaa
指针自增
除了void类型 其他的指针地址都有自己的类型 而不同的类型对应的数据结构 大小也不一样
void指针可以单纯表示地址 其自增时地址+1
uint8_t类型大小也是1字节 所以自增地址+1
uint16_t类型大小 2字节 所以自增地址+2
uint32_t类型大小4字节 自增地址+4
float类型大小4字节 自增地址+4
所以得到：
自增前后的地址为：
p:4206608 p0:4206608 p1:4206608 p2:4206608 p3:4206608
p:4206609 p0:4206609 p1:4206610 p2:4206612 p3:4206612
指针取值、赋值
经过上一次的自增p0的地址为4206609
在buf中对应的是0xaa
对于取值(uint16_t)*p0其逻辑为先取值 再转为uint16_t
所以是先得到uint8_t类型的0xaa 然后再做赋值操作 得到uint16_t类型的0x00aa
对于取值*(uint16_t*)p0 其逻辑为先转为uint16_t*类型的指针地址 再取值
在转为uint16_t*类型的指针地址后 其地址对应的数为uint16_t类型的0x3eaa 取值后自然就是0x3eaa
附录：压缩字符串、大小端格式转换
压缩字符串
首先HART数据格式如下：
重点就是浮点数和字符串类型
Latin-1就不说了 基本用不到
浮点数
浮点数里面 如 0x40 80 00 00表示4.0f
在HART协议里面 浮点数是按大端格式发送的 就是高位先发送 低位后发送
发送出来的数组为：40,80,00,00
但在C语言对浮点数的存储中 是按小端格式来存储的 也就是40在高位 00在低位
浮点数：4.0f
地址0x1000对应00
地址0x1001对应00
地址0x1002对应80
地址0x1003对应40
若直接使用memcpy函数 则需要进行大小端转换 否则会存储为：
地址0x1000对应40
地址0x1001对应80
地址0x1002对应00
地址0x1003对应00
大小端转换：
void swap32(void * p)
{
uint32_t *ptr=p;
uint32_t x = *ptr;
x = (x << 16) | (x >> 16);
x = ((x & 0x00FF00FF) << 8) | ((x >> 8) & 0x00FF00FF);
*ptr=x;
}
压缩Packed-ASCII字符串
本质上是将原本的ASCII的最高2位去掉 然后拼接起来 比如空格(0x20)
四个空格拼接后就成了
1000 0010 0000 1000 0010 0000
十六进制：82 08 20
对了一下表 0x20之前的识别不了
也就是只能识别0x20-0x5F的ASCII表
压缩/解压函数后面再写：
//传入的字符串和数字必须提前声明 且字符串大小至少为str_len 数组大小至少为str_len%4*3 str_len必须为4的倍数
uint8_t Trans_ASCII_to_Pack(uint8_t * str,uint8_t * buf,const uint8_t str_len)
{
if(str_len%4)
{
return 0;
}
uint8_t i=0;
memset(buf,0,str_len/4*3);
for(i=0;i<str_len;i++)
{
if(str[i]==0x00)
{
str[i]=0x20;
}
}
for(i=0;i<str_len/4;i++)
{
buf[3*i]=(str[4*i]<<2)|((str[4*i+1]>>4)&0x03);
buf[3*i+1]=(str[4*i+1]<<4)|((str[4*i+2]>>2)&0x0F);
buf[3*i+2]=(str[4*i+2]<<6)|(str[4*i+3]&0x3F);
}
return 1;
}
//传入的字符串和数字必须提前声明 且字符串大小至少为str_len 数组大小至少为str_len%4*3 str_len必须为4的倍数
uint8_t Trans_Pack_to_ASCII(uint8_t * str,uint8_t * buf,const uint8_t str_len)
{
if(str_len%4)
{
return 0;
}
uint8_t i=0;
memset(str,0,str_len);
for(i=0;i<str_len/4;i++)
{
str[4*i]=(buf[3*i]>>2)&0x3F;
str[4*i+1]=((buf[3*i]<<4)&0x30)|(buf[3*i+1]>>4);
str[4*i+2]=((buf[3*i+1]<<2)&0x3C)|(buf[3*i+2]>>6);
str[4*i+3]=buf[3*i+2]&0x3F;
}
return 1;
}
大小端转换
在串口等数据解析中 难免遇到大小端格式问题
什么是大端和小端
所谓的大端模式，就是高位字节排放在内存的低地址端，低位字节排放在内存的高地址端。
所谓的小端模式，就是低位字节排放在内存的低地址端，高位字节排放在内存的高地址端。
简单来说：大端——高尾端，小端——低尾端
举个例子，比如数字 0x12 34 56 78在内存中的表示形式为：
1)大端模式：
低地址 -----------------> 高地址
0x12 | 0x34 | 0x56 | 0x78
2)小端模式：
低地址 ------------------> 高地址
0x78 | 0x56 | 0x34 | 0x12
可见，大端模式和字符串的存储模式类似。
数据传输中的大小端
比如地址位、起止位一般都是大端格式
如：
起始位：0x520A
则发送的buf应为{0x52,0x0A}
而数据位一般是小端格式（单字节无大小端之分）
如：
一个16位的数据发送出来为{0x52,0x0A}
则对应的uint16_t类型数为： 0x0A52
而对于浮点数4.0f 转为32位应是：
40 80 00 00
以大端存储来说 发送出来的buf就是依次发送 40 80 00 00
以小端存储来说 则发送 00 00 80 40
由于memcpy等函数 是按字节地址进行复制 其复制的格式为小端格式 所以当数据为小端存储时 不用进行大小端转换
如：
uint32_t dat=0;
uint8_t buf[]={0x00,0x00,0x80,0x40};
memcpy(&dat,buf,4);
float f=0.0f;
f=*((float*)&dat); //地址强转
printf("%f",f);
或更优解：
uint8_t buf[]={0x00,0x00,0x80,0x40};
float f=0.0f;
memcpy(&f,buf,4);
而对于大端存储的数据（如HART协议数据 全为大端格式） 其复制的格式仍然为小端格式 所以当数据为小端存储时 要进行大小端转换
如：
uint32_t dat=0;
uint8_t buf[]={0x40,0x80,0x00,0x00};
memcpy(&dat,buf,4);
float f=0.0f;
swap32(&dat); //大小端转换
f=*((float*)&dat); //地址强转
printf("%f",f);
或：
uint8_t buf[]={0x40,0x80,0x00,0x00};
memcpy(&dat,buf,4);
float f=0.0f;
swap32(&f); //大小端转换
printf("%f",f);
或更优解：
uint32_t dat=0;
uint8_t buf[]={0x40,0x80,0x00,0x00};
float f=0.0f;
dat=(buf[0]<<24)|(buf[0]<<16)|(buf[0]<<8)|(buf[0]<<0)
f=*((float*)&dat);
总结
固 若数据为小端格式 则可以直接用memcpy函数进行转换 否则通过移位的方式再进行地址强转
对于多位数据 比如同时传两个浮点数 则可以定义结构体之后进行memcpy复制（数据为小端格式）
对于小端数据 直接用memcpy写入即可 若是浮点数 也不用再进行强转
对于大端数据 如果不嫌麻烦 或想使代码更加简洁（但执行效率会降低） 也可以先用memcpy写入结构体之后再调用大小端转换函数 但这里需要注意的是 结构体必须全为无符号整型 浮点型只能在大小端转换写入之后再次强转 若结构体内采用浮点型 则需要强转两次
所以对于大端数据 推荐通过移位的方式来进行赋值 然后再进行个别数的强转 再往通用结构体进行写入
多个不同变量大小的结构体 要主要字节对齐的问题
可以用#pragma pack(1) 使其对齐为1
但会影响效率
大小端转换函数
直接通过对地址的操作来实现 传入的变量为32位的变量
中间变量ptr是传入变量的地址
void swap16(void * p)
{
uint16_t *ptr=p;
uint16_t x = *ptr;
x = (x << 8) | (x >> 8);
*ptr=x;
}
void swap32(void * p)
{
uint32_t *ptr=p;
uint32_t x = *ptr;
x = (x << 16) | (x >> 16);
x = ((x & 0x00FF00FF) << 8) | ((x >> 8) & 0x00FF00FF);
*ptr=x;
}
void swap64(void * p)
{
uint64_t *ptr=p;
uint64_t x = *ptr;
x = (x << 32) | (x >> 32);
x = ((x & 0x0000FFFF0000FFFF) << 16) | ((x >> 16) & 0x0000FFFF0000FFFF);
x = ((x & 0x00FF00FF00FF00FF) << 8) | ((x >> 8) & 0x00FF00FF00FF00FF);
*ptr=x;
}
