怎样使用匿名联合体 特殊内存访问场景应用实例

#include <cstdint> // For uint32_t

// 假设这是一个硬件控制器的状态寄存器
struct ControlRegister {
    // 匿名联合体，让我们可以用两种方式访问这块内存
    union {
        uint32_t raw_value; // 作为完整的32位无符号整数访问
        struct {
            uint32_t enable        : 1;  // 位0：使能/禁用
            uint32_t mode          : 2;  // 位1-2：工作模式 (00: Idle, 01: Active, 10: Test)
            uint32_t error_flag    : 1;  // 位3：错误标志
            uint32_t reserved      : 12; // 位4-15：保留位，通常不关心
            uint32_t status_code   : 8;  // 位16-23：状态码
            uint32_t version       : 8;  // 位24-31：版本号
        } bits; // 结构体，以位域形式访问
    }; // 匿名联合体不需要变量名

    // 构造函数或初始化方法可以设置初始值
    ControlRegister(uint32_t initial_val = 0) : raw_value(initial_val) {}

    // 示例：打印寄存器状态
    void print_status() const {
        // 直接访问匿名联合体内的成员
        printf("Raw Value: 0x%08X\n", raw_value);
        printf("  Enable: %u\n", bits.enable);
        printf("  Mode: %u\n", bits.mode);
        printf("  Error Flag: %u\n", bits.error_flag);
        printf("  Status Code: %u\n", bits.status_code);
        printf("  Version: %u\n", bits.version);
    }
};

// 使用示例
int main() {
    ControlRegister reg; // 默认初始化为0

    // 通过位域设置某些值
    reg.bits.enable = 1;
    reg.bits.mode = 2; // Test mode
    reg.bits.error_flag = 0;
    reg.bits.status_code = 0xAB;
    reg.bits.version = 0x01;

    reg.print_status();

    // 也可以直接修改原始值，这会影响位域的解读
    reg.raw_value = 0xFFFFFFFF; // 全部置1
    printf("\nAfter setting raw_value to 0xFFFFFFFF:\n");
    reg.print_status();

    return 0;
}

ControlRegister

raw_value

bits

reg.raw_value

reg.bits.enable

ControlRegister

union MyData { int i; float f; }; MyData data;

MyData

data

data.i

data.f

union { int i; float f; };

union

i

f

i

f

i

f

uint32_t reg_value = *reinterpret_cast<volatile uint32_t*>(REGISTER_ADDRESS);
reg_value |= (1 << ENABLE_BIT); // 设置使能位
*reinterpret_cast<volatile uint32_t*>(REGISTER_ADDRESS) = reg_value;

// 假设这是某个GPIO端口的数据寄存器
struct GpioDataRegister {
    union {
        volatile uint32_t raw; // 原始32位值
        struct {
            volatile uint32_t pin0 : 1;
            volatile uint32_t pin1 : 1;
            volatile uint32_t pin2 : 1;
            volatile uint32_t pin3 : 1;
            // ...以此类推，直到pin31
            volatile uint32_t pin31 : 1;
        } bits;
    };
};

// 假设GPIO_PORTA_DR_ADDR是实际的内存地址
#define GPIO_PORTA_DR (*(volatile GpioDataRegister*)GPIO_PORTA_DR_ADDR)

// 使用
void set_gpio_pin(int pin_num, bool state) {
    if (pin_num == 0) GPIO_PORTA_DR.bits.pin0 = state;
    else if (pin_num == 1) GPIO_PORTA_DR.bits.pin1 = state;
    // ...或者更优雅地用数组访问，如果编译器支持位域数组
}

void toggle_pin2() {
    GPIO_PORTA_DR.bits.pin2 = !GPIO_PORTA_DR.bits.pin2;
}

if-else

#pragma pack

__attribute__((packed))

std::variant