嵌入式 C 语言技巧，不完全类型

工程师进阶笔记 · 发表于 2024-7-24 17:50:00

之前分享的文章：嵌入式 C 语言知识点，掩码结构体，似乎有些争议？
不知道是因为宏的实现看不懂还是用法不懂？掩码结构体宏的实现本质上就是使用一个掩码数组 chMask 把结构体保护起来。
用法可以结合大佬的PLOOC使用示例及其基于C语言的面向对象编程-傻孩子.pdf（本公众号聊天界面回复：基于C语言的面向对象编程）来一起看：
https://github.com/GorgonMeducer/PLOOC
& b2 X1 n" O. f

reo54qc2evn6405241009.png

2p2llbwmkqb6405241109.png

同样，也可以结合使用不完全类型（Incomplete Types）来保护结构体的方式一起看一下，这个之前有分享过。这里也一起分享下。
C语言中使用不完全类型（Incomplete Types）来保护结构体的方式，主要涉及到在声明结构体时不提供完整的定义，仅在需要时（如在其源文件中）才给出完整的定义。这种方式的的优点和缺点：
优点：
封装性增强：使用不完全类型可以在一定程度上隐藏结构体的内部细节，防止外部代码直接访问结构体的成员，从而提高代码的封装性和安全性。
模块间解耦：通过不完全类型声明，可以在多个模块之间传递结构体的指针，而无需暴露结构体的完整定义。这有助于减少模块间的耦合度，使得系统更加灵活和易于维护。
缺点：
使用限制：不完全类型有一些使用上的限制，比如不能直接使用sizeof运算符来获取不完全类型的大小（因为编译器不知道其完整定义）。这可能导致在需要知道结构体大小的情况下无法使用不完全类型。
容易出错：如果在使用不完全类型时没有正确地提供其完整定义，或者在多个地方提供了不一致的定义，都可能导致编译错误或运行时错误。
什么是不完全类型？C/C++中不完全类型有三种不同形式：void、未指定长度的数组以及具有非指定内容的结构和联合。使用不完全类型的指针或引用，不需要知道类型的全部内容。比如：
我们常用以下方式声明数组：
extern int array[];此时的array就是一个不完全类型的数组，一般这样的数组声明会放在.h中，而其定义放在.c中，在定义的时候在给出数组的具体长度，若之后有需要改变数组的长度时，直接改.c里的就可以，对外的.h就保持原样不用修改。
用数组来说明可能还是有点不太好理解，下面我们用结构体的例子来做说明。
在此之前，我们先思考一个问题，我们的结构体实体是在头文件中定义还是源文件中定义呢？
实际上，在头文件、源文件中定义都可以。
下面我们以一个动态数组的管理为例来做一些演示说明。
动态数组，是相对于静态数组而言。静态数组的长度是预先定义好的，在整个程序中，一旦给定大小后就无法改变。而动态数组则不然，它可以随程序需要而重新指定大小。- a; r0 G" a( o3 V
动态数组的内存空间是从堆（heap）上分配（即动态分配）的。是通过执行代码而为其分配存储空间。当程序执行到这些语句时，才为其分配。程序员自己负责释放内存。使用动态数组的优点是可以根据用户需要，有效利用存储空间。8 O* V- _9 h4 h3 i" R* V
（1）结构体实体定义在头文件中比如我们本次的demo有如下三个文件：

b5d0g0gogk06405241209.png

此时dynamic_array.h的内容如下：

ztdf04no0ct6405241309.png

我们创建了一些接口函数来操作DA对象，我们希望他人可以使用我们的这些接口来操作数据。并且，一般我们使用其它人写的代码时，一般也是优先找到相关头文件，然后调用头文件里提供的对外接口函数。
但是，从这个头文件中，我们不仅仅看到了一些对外接口，还可以看到结构体实体。于是乎，可能就有些人写出这样的代码：

w4glz1yhiju6405241409.png

明明有接口可以用，却偏偏有人喜欢直接操作数据，这是比较容易出错的做法。而且调用者推锅的理由很充足：你暴露数据给我，我为什么不可以直接操控你的数据，我就不喜欢用你提供的接口，咋的。。。

fxdlkb3rdo36405241509.jpg

所以dynamic_array.h的提供者还是得背锅。
（2）结构体实体定义在源文件中为了不被推锅，我们把我们的头文件改为：

i135bv25zvf6405241609.png

此时，这里的dynamic_array_def结构类型就是一个不完全类型。
我们把结构体实体定义挪到源文件中，这时候调用者看不到dynamic_array_def里有什么数据了，间接得就可以强迫调用者使用我们提供的接口了。此时如果出问题被推锅，那我们也乐意接锅，乐意查找问题呀。
最后，顺便贴一下本demo工程完整代码，有需要的朋友自取：
dynamic_array.h：/* 公众号：嵌入式大杂烩 */
#ifndef __DYNAMIC_ARRAY_H
#define __DYNAMIC_ARRAY_H
/* 结构体“重命名” */
typedefstruct dynamic_array dynamic_array_def;
/* 初始化dynamic_array */
dynamic_array_def *DA_Init(void);
/* 销毁dynamic_array */
voidDA_Clean(dynamic_array_def *pThis);
/* 设置dynamic_array长度 */
voidDA_SetSize(dynamic_array_def *pThis, unsigned len);
/* 获取dynamic_array长度 */
unsignedDA_GetSize(dynamic_array_def *pThis);
/* 设置dynamic_array某元素的值 */
intDA_SetValue(dynamic_array_def *pThis, unsigned index, int value);
/* 获取dynamic_array某元素的值 */
intDA_GetValue(dynamic_array_def *pThis, unsigned index, int *pValue);
#endifdynamic_array.c：/* 公众号：嵌入式大杂烩 */
#include "dynamic_array.h"
#include
/* 创建一个动态数组结构体模板 */
struct dynamic_array
{
int*array;
unsigned len;
};
/* 初始化dynamic_array */
dynamic_array_def *DA_Init(void)
{
dynamic_array_def *pArray =malloc(sizeof(dynamic_array_def));
pArray->array=NULL;
pArray->len =0;
}
/* 销毁dynamic_array */
voidDA_Clean(dynamic_array_def *pThis)
{
free(pThis->array);
pThis->len =0;
free(pThis);
}
/* 设置dynamic_array长度 */
voidDA_SetSize(dynamic_array_def *pThis, size_t len)
{
pThis->len = len;
pThis->array=(int*)realloc(pThis->array, pThis->len*sizeof(int));
}
/* 获取dynamic_array长度 */
size_tDA_GetSize(dynamic_array_def *pThis)
{
return pThis->len;
}
/* 设置dynamic_array某元素的值 */
intDA_SetValue(dynamic_array_def *pThis, size_t index, int value)
{
if(index > pThis->len)
{
return-1;
}
pThis->array[index]= value;
return0;
}
/* 获取dynamic_array某元素的值 */
intDA_GetValue(dynamic_array_def *pThis, size_t index, int *pValue)
{
if(index > pThis->len)
{
return-1;
}
*pValue = pThis->array[index];
return0;
}main.c/* 公众号：嵌入式大杂烩 */
#include
#include
#include "dynamic_array.h"
intmain(void)
{
int arr_elem =0;
/* 初始化一个动态数组 */
dynamic_array_def *pArray = DA_Init();
/* 设置数组长度为10 */
DA_SetSize(pArray,10);
/* 给数组元素赋值 */
for(int i =0; i 10; i++)
{
DA_SetValue(pArray, i, i);
}
/* 遍历数组元素并打印 */
for(int i =0; i 10; i++)
{
DA_GetValue(pArray, i,&arr_elem);
printf("%d ", arr_elem);
}
/* 数组清理 */
DA_Clean(pArray);
return0;
}编译、运行：

rbyrxsylfde6405241709.png