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在嵌入式系統(tǒng)的編程中,常常要求在特定的內(nèi)存單元讀寫內(nèi)容,匯編有對(duì)應(yīng)的MOV指令,而除C/C++以外的其它編程語言基本沒有直接訪問絕對(duì)地址的能力.在嵌入式系統(tǒng)的實(shí)際調(diào)試中,多借助C語言指針?biāo)哂械膶?duì)絕對(duì)地址單元內(nèi)容的讀寫能力.以指針直接操作內(nèi)存多發(fā)生在如下幾種情況:
(1) 某I/O芯片被定位在CPU的存儲(chǔ)空間而非I/O空間,而且寄存器對(duì)應(yīng)于某特定地址;
(2) 兩個(gè)CPU之間以雙端口RAM通信,CPU需要在雙端口RAM的特定單元(稱為mail box)書寫內(nèi)容以在對(duì)方CPU產(chǎn)生中斷;
(3) 讀取在ROM或FLASH的特定單元所燒錄的漢字和英文字模.
譬如:
unsigned char *p = (unsigned char *)0xF000FF00;
*p=11;
以上程序的意義為在絕對(duì)地址0xF0000+0xFF00(80186使用16位段地址和16位偏移地址)寫入11.
在使用絕對(duì)地址指針時(shí),要注意指針自增自減操作的結(jié)果取決于指針指向的數(shù)據(jù)類別.上例中p++后的結(jié)果是p= 0xF000FF01,若p指向int,即:
int *p = (int *)0xF000FF00;
p++(或++p)的結(jié)果等同于:p = p+sizeof(int),而p-(或-p)的結(jié)果是p = p-sizeof(int).
同理,若執(zhí)行:
long int *p = (long int *)0xF000FF00;
則p++(或++p)的結(jié)果等同于:p = p+sizeof(long int) ,而p-(或-p)的結(jié)果是p = p-sizeof(long int).
記住:CPU以字節(jié)為單位編址,而C語言指針以指向的數(shù)據(jù)類型長度作自增和自減.理解這一點(diǎn)對(duì)于以指針直接操作內(nèi)存是相當(dāng)重要的.
函數(shù)指針
首先要理解以下三個(gè)問題:
(1)C語言中函數(shù)名直接對(duì)應(yīng)于函數(shù)生成的指令代碼在內(nèi)存中的地址,因此函數(shù)名可以直接賦給指向函數(shù)的指針;
(2)調(diào)用函數(shù)實(shí)際上等同于"調(diào)轉(zhuǎn)指令+參數(shù)傳遞處理+回歸位置入棧",本質(zhì)上最核心的操作是將函數(shù)生成的目標(biāo)代碼的首地址賦給CPU的PC寄存器;
(3)因?yàn)楹瘮?shù)調(diào)用的本質(zhì)是跳轉(zhuǎn)到某一個(gè)地址單元的code去執(zhí)行,所以可以"調(diào)用"一個(gè)根本就不存在的函數(shù)實(shí)體,暈?請(qǐng)往下看:
請(qǐng)拿出你可以獲得的任何一本大學(xué)《微型計(jì)算機(jī)原理》教材,書中講到,186 CPU啟動(dòng)后跳轉(zhuǎn)至絕對(duì)地址0xFFFF0(對(duì)應(yīng)C語言指針是0xF000FFF0,0xF000為段地址,0xFFF0為段內(nèi)偏移)執(zhí)行,請(qǐng)看下面的代碼:
typedef void (*lpFunction) ( ); /* 定義一個(gè)無參數(shù)、無返回類型的 */
/* 函數(shù)指針類型 */
lpFunction lpReset = (lpFunction)0xF000FFF0; /* 定義一個(gè)函數(shù)指針,指向*/
/* CPU啟動(dòng)后所執(zhí)行第一條指令的位置 */
lpReset(); /* 調(diào)用函數(shù) */
在以上的程序中,我們根本沒有看到任何一個(gè)函數(shù)實(shí)體,但是我們卻執(zhí)行了這樣的函數(shù)調(diào)用:lpReset(),它實(shí)際上起到了"軟重啟"的作用,跳轉(zhuǎn)到CPU啟動(dòng)后第一條要執(zhí)行的指令的位置.
記住:函數(shù)無它,唯指令集合耳;你可以調(diào)用一個(gè)沒有函數(shù)體的函數(shù),本質(zhì)上只是換一個(gè)地址開始執(zhí)行指令!
數(shù)組vs.動(dòng)態(tài)申請(qǐng)
在嵌入式系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)內(nèi)存申請(qǐng)存在比一般系統(tǒng)編程時(shí)更嚴(yán)格的要求,這是因?yàn)榍度胧较到y(tǒng)的內(nèi)存空間往往是十分有限的,不經(jīng)意的內(nèi)存泄露會(huì)很快導(dǎo)致系統(tǒng)的崩潰.
所以一定要保證你的malloc和free成對(duì)出現(xiàn),如果你寫出這樣的一段程序:
char * function(void)
{
char *p;
p = (char *)malloc(…);
if(p==NULL)
…;
… /* 一系列針對(duì)p的操作 */
return p;
}
在某處調(diào)用function(),用完function中動(dòng)態(tài)申請(qǐng)的內(nèi)存后將其free,如下:
char *q = function();
…
free(q);
上述代碼明顯是不合理的,因?yàn)檫`反了malloc和free成對(duì)出現(xiàn)的原則,即"誰申請(qǐng),就由誰釋放"原則.不滿足這個(gè)原則,會(huì)導(dǎo)致代碼的耦合度增大,因?yàn)橛脩粼谡{(diào)用function函數(shù)時(shí)需要知道其內(nèi)部細(xì)節(jié)!
正確的做法是在調(diào)用處申請(qǐng)內(nèi)存,并傳入function函數(shù),如下:
char *p=malloc(…);
if(p==NULL)
…;
function(p);
…
free(p);
p=NULL;
而函數(shù)function則接收參數(shù)p,如下:
void function(char *p)
{
… /* 一系列針對(duì)p的操作 */
}
基本上,動(dòng)態(tài)申請(qǐng)內(nèi)存方式可以用較大的數(shù)組替換.對(duì)于編程新手,筆者推薦你盡量采用數(shù)組!嵌入式系統(tǒng)可以以博大的胸襟接收瑕疵,而無法"海納"錯(cuò)誤.畢竟,以最笨的方式苦練神功的郭靖勝過機(jī)智聰明卻范政治錯(cuò)誤走反革命道路的楊康.
給出原則:
(1)盡可能的選用數(shù)組,數(shù)組不能越界訪問(真理越過一步就是謬誤,數(shù)組越過界限就光榮地成全了一個(gè)混亂的嵌入式系統(tǒng));
(2)如果使用動(dòng)態(tài)申請(qǐng),則申請(qǐng)后一定要判斷是否申請(qǐng)成功了,并且malloc和free應(yīng)成對(duì)出現(xiàn)!
關(guān)鍵字const
const意味著"只讀".區(qū)別如下代碼的功能非常重要,也是老生長嘆,如果你還不知道它們的區(qū)別,而且已經(jīng)在程序界摸爬滾打多年,那只能說這是一個(gè)悲哀:
const int a;
int const a;
const int *a;
int * const a;
int const * a const; |
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