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嵌入式C語言中如何使用指針

作者: 時間:2007-04-24 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/258222.htm

數(shù)據(jù)指針

  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^對地址單元內(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的存儲空間而非I/O空間,而且寄存器對應(yīng)于某特定地址;

  (2) 兩個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。

  在使用絕對地址指針時,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問題:

 ?。?)C語言中函數(shù)名直接對應(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;

 ?。?)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;

 ?。?)因?yàn)楹瘮?shù)調(diào)用的本質(zhì)是跳轉(zhuǎn)到某一個地址單元的code去執(zhí)行,所以可以調(diào)用一個根本就不存在的函數(shù)實(shí)體,暈?請往下看:

  請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啟動后跳轉(zhuǎn)至絕對地址0xFFFF0(對應(yīng)C語言指針是0xF000FFF0,0xF000為段地 址,0xFFF0為段內(nèi)偏移)執(zhí)行,請看下面的代碼:



typedef void (*lpFunction) ( ); /* 定義一個無參數(shù)、無返回類型的 */
/* 函數(shù)指針類型 */
lpFunction lpReset = (lpFunction)0xF000FFF0; /* 定義一個函數(shù)指針,指向*/
/* CPU啟動后所執(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啟動后第一條要執(zhí)行的指令的位置。

  記?。汉瘮?shù)無它,唯指令集合耳;你可以調(diào)用一個沒有函數(shù)體的函數(shù),本質(zhì)上只是換一個地址開始執(zhí)行指令!

  數(shù)組vs.動態(tài)申請

  在嵌入式系統(tǒng)中動態(tài)內(nèi)存申請存在比一般系統(tǒng)編程時更嚴(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p的操作 */
 return p;
}


  在某處調(diào)用function(),用完function中動態(tài)申請的內(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成對出現(xiàn)的原則,即誰申請,就由誰釋放原則。不滿足這個原則,會導(dǎo)致代碼的耦合度增大,因?yàn)橛脩粼谡{(diào)用function函數(shù)時需要知道其內(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p的操作 */
}


  基本上,動態(tài)申請內(nèi)存方式可以用較大的數(shù)組替換。對于編程新手,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)智聰明卻范政治錯誤走反革命道路的楊康。

  給出原則:

 ?。?)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混亂的嵌入式系統(tǒng));

 ?。?)如果使用動態(tài)申請,則申請后一定要判斷是否申請成功了,并且malloc和free應(yīng)成對出現(xiàn)!



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