面试题：C语言联合体在复杂场景下的应用

Question

在一个通信协议解析项目中，接收到的数据帧格式可能是多种类型，每种类型的数据结构不同，但都共享部分内存空间。请设计一个使用联合体的方案来解析这些数据帧。假设已知数据帧头有一个标识位来区分数据帧类型，至少需要处理三种不同类型的数据帧，详细描述你的设计思路并给出关键代码片段。

Answer 1

设计思路

1. 定义一个联合体，其中包含不同数据帧类型对应的结构体，这些结构体共享联合体的内存空间。
2. 定义一个公共的数据帧头结构体，包含标识位用于区分数据帧类型。
3. 在接收数据后，首先解析数据帧头，根据标识位确定数据帧类型，然后使用联合体来正确解析对应的数据结构。

关键代码片段

// 公共数据帧头结构体
typedef struct {
    unsigned int type : 4; // 假设用4位标识数据帧类型
    // 其他公共字段可继续添加
} FrameHeader;

// 数据帧类型1结构体
typedef struct {
    FrameHeader header;
    int data1;
    char data2[10];
} FrameType1;

// 数据帧类型2结构体
typedef struct {
    FrameHeader header;
    float data3;
    short data4;
} FrameType2;

// 数据帧类型3结构体
typedef struct {
    FrameHeader header;
    long data5;
    double data6;
} FrameType3;

// 联合体用于解析不同类型数据帧
typedef union {
    FrameType1 type1;
    FrameType2 type2;
    FrameType3 type3;
} FrameUnion;

// 解析函数示例
void parseFrame(const char* buffer, int length) {
    FrameUnion frame;
    memcpy(&frame, buffer, length);

    switch (frame.type1.header.type) {
        case 1:
            // 处理FrameType1数据
            printf("Frame Type 1: data1 = %d, data2 = %s\n", frame.type1.data1, frame.type1.data2);
            break;
        case 2:
            // 处理FrameType2数据
            printf("Frame Type 2: data3 = %f, data4 = %hd\n", frame.type2.data3, frame.type2.data4);
            break;
        case 3:
            // 处理FrameType3数据
            printf("Frame Type 3: data5 = %ld, data6 = %lf\n", frame.type3.data5, frame.type3.data6);
            break;
        default:
            printf("Unknown frame type\n");
    }
}

在实际应用中，parseFrame 函数的 buffer 参数将是接收到的数据帧内容，length 是数据帧的长度。根据实际协议可能需要更多的错误处理和优化。以上代码以C语言为例，不同编程语言实现方式略有不同，但核心思路一致。