面试题：C语言结构体位域与硬件寄存器交互的内存考量

// 为了处理字节序和对齐差异，使用标准库中的 <stdint.h> 来定义固定宽度整数类型
#include <stdint.h>

// 定义控制寄存器结构体
typedef struct {
    // 第0 - 3位用于设置设备模式
    uint8_t device_mode : 4;
    // 第4 - 7位用于设置数据速率
    uint8_t data_rate : 4;
} __attribute__((packed)) CR1_t;

// 定义状态寄存器结构体
typedef struct {
    // 第0 - 2位表示设备状态标志
    uint8_t device_status : 3;
    // 保留位（如果有），用未命名位域填充，确保结构体大小正确
    uint8_t : 5;
} __attribute__((packed)) SR1_t;

// 为了确保可移植性和高效性，还可以提供访问函数
// 设置控制寄存器的设备模式
void set_device_mode(CR1_t *cr1, uint8_t mode) {
    cr1->device_mode = mode & 0x0F;
}

// 获取控制寄存器的设备模式
uint8_t get_device_mode(const CR1_t *cr1) {
    return cr1->device_mode;
}

// 设置控制寄存器的数据速率
void set_data_rate(CR1_t *cr1, uint8_t rate) {
    cr1->data_rate = rate & 0x0F;
}

// 获取控制寄存器的数据速率
uint8_t get_data_rate(const CR1_t *cr1) {
    return cr1->data_rate;
}

// 获取状态寄存器的设备状态标志
uint8_t get_device_status(const SR1_t *sr1) {
    return sr1->device_status;
}

说明

使用 stdint.h：定义了固定宽度整数类型，如 uint8_t，确保在不同平台上数据类型的大小一致，增强可移植性。
位域定义：在结构体中使用位域来精确表示寄存器中的各个位段，节省内存空间并方便对寄存器位的操作。
__attribute__((packed))：告诉编译器不要对结构体进行填充和对齐优化，确保结构体的大小和内存布局与定义的位域一致，避免因平台对齐规则不同导致的问题。
访问函数：提供了一些简单的访问函数来操作寄存器的位域，这样不仅可以提高代码的可读性和可维护性，还能在函数内部进行必要的边界检查和数据处理，增强代码的健壮性。

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面试题：C语言结构体位域与硬件寄存器交互的内存考量

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