嵌入式系统编译期定长IO适配器状态结构体设计咨询

环境与核心需求 #

平台为仅支持静态内存的嵌入式系统，所有内容必须在编译期确定，无堆内存及内存管理机制。需要设计代表IO适配器的结构体，包含配置、读写数据指针、读写操作所需变量等信息，函数通过指向特定IO适配器结构体的指针完成读写操作，目标是让这些结构体设计尽可能相似。

所有IO结构体需包含统一的状态存储结构，但原设计的StatusS存在语法问题：

typedef struct ChannelStatusS ChannelStatusS;

struct ChannelStatusS{
    const int size;
    int entry[];
};


typedef struct StatusS StatusS;

struct StatusS{
    const int size; 
    int general[];
    ChannelStatusS channel[];
};

这种写法不可行：

1. 柔性数组只能位于结构体末尾，StatusS中general[]后还有channel[]不符合语法规则
2. C99中无法初始化可变大小的结构体，如下初始化方式在无编译器扩展时非法：

ChannelStatusS channelstatus = {
          .size = 5, 
          .entry = {0, 0, 0, 0, 0}
};

核心诉求：所有IO结构体采用统一的状态结构/存储方式，以便仅用一个函数即可获取状态。

IO结构体示例 #

typedef struct ExampleS ExampleS;
struct ExampleS {
    // 配置变量
    const char_t device_name[20];
    const bool_t simultaneous_update_supported;
    const int bit_resolution; // 12
    const bool use_raw_data;
    const int IO_BUFfER_SIMULTANEOUS_ADR;
    
    // 设备特定数据结构
    ExampleDataS channel[ES753_NUMBER_OF_CHANNELS];
    ExampleRegisterDataS input_register[ES753_NUMBER_OF_CHANNELS];

    // 内部变量（无需外部初始化）
    StatusS status;
    InternalVariablesS vars;
    
    // 函数指针结构体
    FunctionsPointerS f;
};

现有解决方案思路 #

• 方案1：不使用Status结构体，仅用int数组和int类型的size成员变量，数组大小通过#define为每个适配器定义（原本也需定义）。
• 方案2：使用宏定义特定大小的Status结构体，但该方案无法仅通过StatusS指针调用统一函数，需为每个状态结构体单独编写函数。
• 方案3：先声明静态数组，让结构体持有指向数组的指针。

求问 #

1. 满足需求的最佳实现方式是什么？
2. 关于IO结构体相似性/一致性设计的思路或资源。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Socialist2