关于结构体，指针的问题

jarming

[mw_shl_code=c,true] #include "stdint.h" // 命令结构体 typedef struct _Command_Block { uint8_t eCommandType; uint8_t Databuf[64]; }Command_Block_t; //试运行命令 数据类型 typedef struct _TestRun_CmdData { uint8_t Test_Mode; // 1 模式 uint8_t Test_Run; // 1 开始测试 double Speed; // 速度 }Test_Run_CmdData_t; // 主程序 void test_main(void) { Command_Block_t NewCommand; Test_Run_CmdData_t* NewCmd; // 主要是想将NewCmd 指向 NewCommand.Databuf NewCmd = (Test_Run_CmdData_t*)&NewCommand.Databuf[0]; //指针指Databuf存 NewCmd->Test_Mode = 1; NewCmd->Test_Run = 1; NewCmd->Speed = 0.05; // 这里会跳入 HardFault_Handler if(NewCmd->Test_Run == 0) return; }[/mw_shl_code]

1.请问问题出在那里？？？？
2.如果我把uint8_t Databuf[64];数组替换为uint8_t* Pbuf 。Pbuf初始化的时候指向一个全局数组变量Cmd[64]。再执行下面的操作就不会出问题。 这个又是什么原因？？？

[mw_shl_code=c,true][/mw_shl_code]

jarming

 回复【9楼】 ianhom :
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问题暂时得到解决。
不过我验证了我最初的想法，应该是结构体的字节对齐原因。我把结构体内变量定义的顺序改一下就可以了。对于为什么用全局数组就能解决还是有点困惑。 。
我解释的不太通，我放一个链接在这里，供大家参考。http://www.cnblogs.com/longlybits/articles/2385343.html
不过还是需要大神来解释一下，解答一下疑惑。

请问用uint16_t有啥问题，还有全局数组？   我暂时还没有发现。

代码只要调换一下定义顺序就可以执行了。

[mw_shl_code=c,true]#include "stdint.h" // 命令结构体 typedef struct _Command_Block { uint8_t Databuf[64]; // 关键问题在这里！！ 由于定义结构体时结构体所处的地址能被其中最大元素的大小(?)整除！ // 所以这个可以作为自定义结构体的起始地址 uint8_t eCommandType; // 结构体起始地址 不应该是一个不规则的地址(?)。若在这个变量后面，那么Databuf的起始地址为x+1 // 由于下面的结构体含有double类型，则要求结构体的起始地址必须能被8整除，显然x+1不能整除8 所以出错！ }Command_Block_t; //试运行命令 数据类型 typedef struct _TestRun_CmdData { uint8_t Test_Mode; // 1 模式 uint8_t Test_Run; // 1 开始测试 double Speed; // 速度 }Test_Run_CmdData_t; // 主程序 void test_main(void) { Command_Block_t NewCommand; Test_Run_CmdData_t* NewCmd; // 主要是想将NewCmd 指向 NewCommand.Databuf NewCmd = (Test_Run_CmdData_t*)&NewCommand.Databuf[0]; //指针指Databuf存 NewCmd->Test_Mode = 1; NewCmd->Test_Run = 1; NewCmd->Speed = 15; // 不会跳入了 HardFault_Handler if(NewCmd->Test_Run == 0) return; } [/mw_shl_code]

说到底HardFault_Handler 还是一样的错误，指针指向了一个不正确的地址，这个地址要求是必须能被8整除的。


这是我现在的见解，欢迎指正啊！

ianhom

在KL25芯片上IAR环境进行了仿真：
为了方便分析，我讲double改成了uint16_t，如图一，Command_Block_t的结构成员顺序不变，当申请结构体实体NewCommand的时候，地址是32位对齐，所以结构体的首地址就落在了0x20002FA8上，而结构体第一个成员是一个8位的变量，第二个成员才是数组，这时这个数据的首地址为0x20002FA9。随后对这个数组的首地址进行了指针类型转换，然后对这三个成员进行赋值，可以发现Test_Mode的地址理所当然地为0x20002FA9，Test_Run的地址为0X20002FAA，赋值情况可在汇编上看出（左边红框数据对红框汇编）。然而在编译器编译的时候，对于成员speed就是结构体的首地址加0x02（见蓝色汇编），也就是说speed的地址位0x20002FAB，注意这里speed是16位的，这个时候将16位的数据赋值到不对齐的地址上，就会出现hard fault。

基于以上分析，我们将Command_Block_t结构体里的成员顺序调整如下图黄框所示，数组为第一个成员，这样进行同样的流程就会发现，Test_Mode在地址0x20002FA8，Test_Run在地址0x20002FA9，之前出错的speed这在地址0X20002FAA这个16位对齐的地址上，请比较红蓝框内存数据和汇编。

然后继续执行以前会出现hard fault的语句，发现没有问题，0x20002FAA成功赋值“1”，见下图蓝框

那为什么同样的数据结构顺序，用数组就出错，但用指针的方式就没有出错呢。原因是当我们单独申请一个64个uint8_t类型的数组的时候，这个地址是对齐的，见下图，Test_Mode的地址为0x20002FA8，speed地址也是16位的0x20002FAA，情况同上，所以没有出现问题，内存数据和汇编请看下图左边红蓝框

也就是说，用指针的方式能成功是因为数组是单独申请的，地址是对齐的，所以没有问题，那我们继续验证，如果我们让指针不对齐，是不是就出现最初的问题呢，这次我们不将数组的首地址给NewCmd，而是吧数据的第二个元素的地址给NewCmd。这时会发现Test_Mode的地址位0x20002FA9，speed的地址为0x20002FAB这个不对齐的地址，情况和最初的分析一直，继续运行同样会出现hard Fault的问题，详见下图

那么我们再回到double的情况，通过sizeof可知在我的平台上double占八个字节，我们重新调整两个结构体内成员的排序，如下图黄匡，避免了未对齐的问题，依然用最初的结构体内数组的方式，运行OK，详见下图

所以我觉得问题出现在数据对齐上，正常的同类型同size的数据做类型转换应该问题不大，但要注意结构体内成员的安排（这个我要好好研究一下），同时要注意不同类型数据结构指针转换时，编译器会按照转化后的数据格式（位置）进行内存操作，而这时出现不对齐的数据操作，就会操作hard fault。
以上分析未必全面，恳请高手进一步点拨。

jarming

问题主要是在第35行  执行后会跳入HardFault_Handler。     编译器是KEIL。
说白了，就是结构体里定义一个足够长的数组， 我想用我需要的数据类型指针去访问这个数组。  求解答！

jarming

有兴趣的同学，可以吧我这段代码复制过去测试一下，研究一下到底是什么问题？

ianhom

试了一下KL25平台+iar也是一样的情况，看了下汇编结果也不一样，

用数组出错的汇编

用指针指向数组不出错的汇编

求高手看看

Beans

一般情况HardFault_Handler错误，主要原因是：
1、内存溢出或者访问越界。这个需要自己写程序的时候规范代码，遇到了需要慢慢排查。

2、堆栈溢出。增加堆栈的大小，或者你把Databuf[64]改小点试试

Beans

因为你定义的全局变量数组保存在数据段，不会出现堆栈溢出的现象，所有可以正常运行

jarming

回复【4楼】ianhom:
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多谢测试，同求大神解答一下，如果要靠定义全局数组来的实现的话，不能达到我要的效果。 我想一个命令一个实体。纠结中。。

jarming

回复【6楼】Beans:
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我把数组调小到了16还是出现同样的问题。  当我把double换成uint16_t一类的非浮点型数据时，就不会出现这个问题。   我在想是不是数据字节对齐的原因，可还是想不通

ianhom

回复【8楼】jarming:
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全局变量我也试验过，同样有问题
uint16_t的实验我也做过，同样有问题
这里的hardfault 不太像内存溢出或栈溢出，我检查了堆和栈都没看出问题，我经常遇到hardfault的情况是非法指针操作，检查了两种情况的汇编还是有差别，汇编不是很好，还在啃，求汇编高手指点

ianhom

回复【2楼】jarming:
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实验了一下，大致找到原因，你先把结构体改成这样在试试
    typedef struct _Command_Block
    {
        uint8_t        Databuf[64];
        uint8_t        eCommandType;
    }Command_Block_t;
     
    typedef struct _TestRun_CmdData
    {
        double  Speed;         // 速度
        uint8_t Test_Mode;  // 1 模式
        uint8_t Test_Run;     // 1 开始测试
        
    }Test_Run_CmdData_t;

ianhom

回复【11楼】jarming:
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看一下我的分析，不知能不能解决你的问题

jarming

经过这么一分析，清晰了不少。
今天这个真是学习了。  
谢谢ianhom的热情帮助！！！！！！！！！！！！

ianhom

回复【14楼】jarming:
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相互学习，通过你这个问题我也学习了不少