声明复杂的 C 结构化 const 数据的策略？

Question

我有一个复杂的数据结构（有很多不完整的数组类型/结构的异构长度数组和指向结构数组的结构的指针......）

我想把它们放在闪存中，所以我想把它们放在静态存储的 const 对象中（它们将存储在闪存上）并让编译器完成它的工作。

我正在研究嵌入式环境，其中 ROM==flash== 我无法物理更改的数据。我的内存很少，当然不足以存储我的所有数据。可以告诉 GCC 将存储静态 const 数据毫无问题地放入 ROM。

数据不能动态构造，因为它应该保留在闪存中。

我目前使用的是 C（不是 C++），gcc 为 4.8，不介意使用 GCCisms。

但是我不断遇到错误消息，例如：

• 初始化元素不是常量
• 不兼容的指针类型
• ...

与最近的 gcc 版本不同，表明此功能（混合复合文字、指定的初始化程序等）是最近的或不是主线的。

请注意，此代码是由程序（脚本）生成的。

除了我不断犯的错误（我可以更具体并在那里寻求帮助），你会建议什么策略：

• 继续尝试使用复合文字来使用复杂的嵌套文字结构
  • 拥有大量类型的复合字面量
  • 具有多个相互指向的复合文字类型
• 用它们的名字构建许多中间对象（使整个东西变得非常不可读）

• 构建一个大的 uint32_t datablob[] 并适当地转换我的结构（额外无法在对象之间存储指针，因为我的链接器将指定这将在哪里结束）

• 还有其他选择吗？

（编辑：添加细节）

好吧，我的问题更多的是关于通用策略，但这里有一个例子：

struct A
{
    int id; 
    int codes[]; 
};

struct B 
{
    int b_member;
    struct A *a[]; // array of ptr to A objects
};


struct C 
{
    int c_member;
    struct B *objects[]; // array of ptrs on B
};

const struct A rom_data = { .id=4, .codes = {1,2,3,4}}; // this is in ROM

int main(void) {}

我想像我为 A 所做的那样声明一个 C 结构数组。 （这意味着我不想复制数据、从磁盘读取数据或对其进行 malloc，只需声明一个包含数据的 const。）

我所有关于字面量的例子都很简单。

我的平台的细节是一个 ARM 微控制器，但考虑一下我想声明一个 const。

Answer 1

您应该使用const-qualified 指针而不是灵活的数组成员。

有一些示例代码：

#include <stddef.h>

struct A
{
    int id; 
    const int *codes; 
};

struct B 
{
    int b_member;
    const struct A *const *a;
};

struct C 
{
    int c_member;
    const struct B *const *objects;
};

static const struct C ROOT = { 0, (const struct B *[]){
    &(const struct B){ 0, (const struct A *[]){
        &(const struct A){ 0, (const int []){ 1, 2, 3 } },
        &(const struct A){ 1, (const int []){ 0 } },
    } },
    &(const struct B){ 42, NULL },
} };

正如 cmets 中提到的，似乎没有必要通过指针引用结构。这简化了代码：

#include <stddef.h>

struct A
{
    int id; 
    const int *codes; 
};

struct B 
{
    int b_member;
    const struct A *a;
};

struct C 
{
    int c_member;
    const struct B *objects;
};

static const struct C ROOT = { 0, (const struct B []){
    { 0, (const struct A []){
        { 0, (const int []){ 1, 2, 3 } },
        { 1, (const int []){ 0 } },
    } },
    { 42, NULL },
} };

如果您想要或需要 C90 兼容性，您可以展平您的树并让生成脚本跟踪相应数组中的偏移量：

static const int ARRAY_OF_INT[] = {
    1, 2, 3,
    0,
};

static const struct A ARRAY_OF_A[] = {
    { 0, ARRAY_OF_INT + 0 },
    { 1, ARRAY_OF_INT + 3 },
};

static const struct B ARRAY_OF_B[] = {
    { 0, ARRAY_OF_A + 0 },
    { 42, NULL },
};

static const struct C ROOT = { 0, ARRAY_OF_B + 0 };

Answer 2

假设您有大量的每种类型的struct，可能值得您花时间编写代码生成器。基本上，您定义了一种人类可读且非常易于解析的语法。然后编写一个代码生成器，使用该语法将其转换为完全不可读的 C 代码。最后，将该 C 代码编译到项目中。 （您还应该将该 C 代码编译为验证程序，以确保您的代码生成器中没有任何错误。）

让我举例说明。首先，这里是结构定义。请注意，我在A 中添加了count，并根据需要在B 和C 中添加了const 关键字。

struct A
{
    int id;
    int count;    // number of entries in the codes array
    int codes[];
};

struct B
{
    int b_member;
    const struct A *a[];
};

struct C
{
    int c_member;
    const struct B *objects[];
};

代码生成器的输入可能如下所示

 C hello  333
 B    11
 A       55    1 2 3
 A       56    4 5 6 7
 B    12
 A       57    1 8
 A       58    9
 X

 C world  444
 B    17
 A       73    20
 A       74    21 22
 A       75    23 24 25
 X

以字母C 开头的行定义了一个顶级结构。 C 后面的字符串是结构的名称，后面是 c_member 初始化器。以B 开头的行具有b_member 初始化程序。以A 开头的行有id，后跟任意数量的codes。带有X 的行表示C 结构的结束。

这是代码生成器将生成的 C 代码

const struct A A1 = { 55, 3, { 1, 2, 3 } };
const struct A A2 = { 56, 4, { 4, 5, 6, 7 } };
const struct A A3 = { 57, 2, { 1, 8 } };
const struct A A4 = { 58, 1, { 9 } };
const struct A A5 = { 73, 1, { 20 } };
const struct A A6 = { 74, 2, { 21, 22 } };
const struct A A7 = { 75, 3, { 23, 24, 25 } };

const struct B B1 = { 11, { &A1, &A2, NULL } };
const struct B B2 = { 12, { &A3, &A4, NULL } };
const struct B B3 = { 17, { &A5, &A6, &A7, NULL } };

const struct C hello = { 333, { &B1, &B2, NULL } };
const struct C world = { 444, { &B3, NULL } };

显然，难的部分是编写解析器。如果您熟悉 lex 和 yacc，它们可以让您的生活更轻松。就个人而言，我一直都是手工编写解析器/代码生成器。

一旦编写了代码生成器，验证就是下一个问题，因为显然有缺陷的代码生成器将是一场永无止境的噩梦。幸运的是，验证很容易。将自动生成的代码编译成打印结构的测试程序。除了空白差异之外，测试程序的输出应该与原始输入相同。

以下代码演示了如何打印结构，以便输出与本文顶部的输入相匹配。 （虽然代码有点难读，但这主要是因为通用的 A B C 结构名称。更多描述性的结构名称会使代码更容易阅读。）

void ShowStruct( const struct C *cptr, const char *name )
{
    int i;
    const struct B * const *bptr;
    const struct B *bEntry;
    const struct A * const *aptr;
    const struct A *aEntry;

    printf( "C %s %d\n", name, cptr->c_member );
    for ( bptr = cptr->objects; *bptr != NULL; bptr++ )
    {
        bEntry = *bptr;

        printf( "B    %d\n", bEntry->b_member );

        for ( aptr = bEntry->a; *aptr != NULL; aptr++ )
        {
            aEntry = *aptr;

            printf( "A       %d   ", aEntry->id );
            for ( i = 0; i < aEntry->count; i++ )
                printf( " %d", aEntry->codes[i] );
            printf( "\n" );
        }
    }
    printf( "X\n\n" );
}

int main( void )
{
    ShowStruct( &hello, "hello" );
    ShowStruct( &world, "world" );
}

PS。感谢您提醒我为什么我总是尽量避免使用 const 关键字；）

Answer 3

我会考虑将 JSON / BSON 用于此类配置任务。

或任何其他设置类似的格式。包括proto-buffers之类的东西。