目录
引言
结构体（struct）在 C/C++ 及嵌入式开发中广泛应用。访问结构体成员时，使用点运算符（.）或箭头运算符（->）是基础操作。本文分为两大部分：
- 深入理解 C/C++ 结构体：讲解
.与->的原理与用法，包括调试与最佳实践。 - 在 STM32 单片机中应用：结合外设寄存器、HAL 库及动态句柄场景，分享嵌入式开发中的实战示例与优化技巧。
一、深入理解 C/C++ 结构体：. 与 -> 的区别与用法
1. .（点运算符）详解
作用：用于直接访问结构体变量的成员。
示例代码：
#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct Student {
char name[50];
int age;
float score;
};
int main() {
struct Student stu1; // 定义结构体变量
strcpy(stu1.name, "Alice"); // 使用 . 访问成员
stu1.age = 20;
stu1.score = 95.5;
printf("Name: %s, Age: %d, Score: %.1f\n", stu1.name, stu1.age, stu1.score);
return 0;
}
关键点：
stu1是一个结构体变量，使用.访问其成员。
2. ->（箭头运算符）详解
作用：用于访问结构体指针所指向的对象的成员。
示例代码：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
struct Student {
char name[50];
int age;
float score;
};
int main() {
struct Student *stu_ptr = malloc(sizeof(struct Student)); // 动态分配内存
strcpy(stu_ptr->name, "Bob"); // 使用 -> 访问指针指向的成员
stu_ptr->age = 22;
stu_ptr->score = 88.5;
printf("Name: %s, Age: %d, Score: %.1f\n", stu_ptr->name, stu_ptr->age, stu_ptr->score);
free(stu_ptr); // 释放内存
return 0;
}
关键点：
stu_ptr是一个结构体指针，使用->访问其指向的结构体成员。->等同于(*ptr).member的简写。
3. . 与 -> 的等价与转换
struct Student *ps = &stu1;
// 等价示例：
ps->age = 25; // 使用 ->
(*ps).age = 25; // 解引用后用 .
链式访问时，-> 更简洁：
node->next->data;
4. 常见错误与调试技巧
| 场景 | 错误示例 | 正确写法 | 调试思路 |
|---|---|---|---|
对指针使用 . |
stu_ptr.name = 20; |
stu_ptr->name = 20; |
检查变量类型 |
对实例使用 -> |
stu1->age = 20; |
stu1.age = 20; |
确认对象是否指针 |
| 空指针访问 | Node *n = NULL; n->x; |
— | 添加空指针检查 |
调试技巧：
- 使用 GDB：
p stu1vsp *stu_ptr - 加断言：
assert(ptr); ptr->field; - 使用 Valgrind 检测内存问题
5. C++ 特性与运算符重载
- 智能指针：
std::unique_ptr<T>、std::shared_ptr<T>支持->。 - 运算符重载：自定义
operator->()实现代理模式。
struct Wrapper {
Target* ptr;
Target* operator->() { return ptr; }
};
6. 实战案例：链表与智能指针
6.1 传统 C 链表
struct Node { int data; struct Node *next; };
6.2 C++ 智能指针实现
#include <memory>
#include <iostream>
struct Node { int data; std::unique_ptr<Node> next; };
auto head = std::make_unique<Node>();
head->data = 1;
head->next = std::make_unique<Node>();
head->next->data = 2;
自动释放，无需手动
delete
7. 最佳实践与性能考量
- 优先使用智能指针与容器
- 注意结构体对齐与缓存友好
- 简化多级解引用为
p->next->x
二、在 STM32 单片机中，结构体的 . 与 -> 使用详解
在 STM32 单片机开发中，结构体被广泛用于外设寄存器映射、HAL/LL 库配置及自定义数据管理。以下在不修改示例的基础上，保留原内容并优化说明。
1. 外设寄存器访问：-> 的绝对主场
// STM32F4 GPIO 寄存器定义
typedef struct {
__IO uint32_t MODER;
__IO uint32_t OTYPER;
__IO uint32_t OSPEEDR;
__IO uint32_t PUPDR;
__IO uint32_t IDR;
__IO uint32_t ODR;
__IO uint32_t BSRR;
__IO uint32_t LCKR;
__IO uint32_t AFR[2];
} GPIO_TypeDef;
#define GPIOA ((GPIO_TypeDef *)0x40020000U)
// 设置 PA0 为推挽输出，高速，无上下拉
GPIOA->MODER &= ~(3U << (0 * 2));
GPIOA->MODER |= (1U << (0 * 2));
GPIOA->OTYPER &= ~(1U << 0);
GPIOA->OSPEEDR |= (2U << (0 * 2));
GPIOA->PUPDR &= ~(3U << (0 * 2));
// 切换 PA0 电平
GPIOA->ODR ^= (1U << 0);
关键点：
GPIOA是指针宏，需用->- 可加
__DSB()/__ISB()保证时序
2. 库函数配置：. 与 -> 的混合使用
UART_HandleTypeDef huart2;
huart2.Instance = USART2;
huart2.Init.BaudRate = 115200;
huart2.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
huart2.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
huart2.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
HAL_UART_Init(&huart2);
- 配置结构体变量用
. - HAL 内部以
->操作寄存器
3. 动态分配与回调：-> 的灵活应用
DMA_HandleTypeDef *hdma = malloc(sizeof(DMA_HandleTypeDef));
hdma->Instance = DMA1_Channel1;
hdma->Init.Direction = DMA_MEMORY_TO_PERIPH;
HAL_DMA_Init(hdma);
void USART2_IRQHandler(void) {
HAL_UART_IRQHandler(&huart2);
}
- 建议
memset清零并检查 NULL - 回调使用句柄指针，结合 HAL 生命周期管理
4. 常见错误与避坑指南
| 场景 | 错误示例 |
|---|---|
变量误用 -> |
GPIO_InitStruct->Pin = ...; |
| 指针未初始化访问 | hi2c->Instance = I2C1; |
5. 实战技巧与性能优化
- 位带别名提升 GPIO 操作速度
- DMA 缓存一致性：使用
SCB_CleanDCache() - 多句柄存储于数组或链表
三、综合总结
通用 C/C++ 场景：
.用于访问结构体实例成员，简洁直观->用于解引用结构体指针并访问其成员，语法糖简化书写
STM32 嵌入式场景：
.用于配置 HAL/LL 库的局部结构体变量（InitStruct 等）->用于外设寄存器映射（宏定义指针）、动态句柄和回调中访问成员
C++ 扩展：
- 智能指针（
std::unique_ptr/std::shared_ptr）原生支持->，自动管理生命周期 - 可自定义
operator->实现代理或链式访问
- 智能指针（
性能与可靠性优化：
- 位掩码和位带操作加速单比特寄存器访问
- DMA 传输需进行 Cache 管理（如
SCB_CleanDCache()、SCB_InvalidateDCache()） - 关注结构体对齐与数据局部性，提高缓存友好性