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嵌入式C語(yǔ)言?xún)?nèi)存操作技巧

　　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(xiě)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(yǔ)言基本沒(méi)有直接訪問(wèn)絕對(duì)地址的能力。嵌入式C語(yǔ)言高手煉成之內(nèi)存操作是怎樣的?下面是相關(guān)的知識(shí)，歡迎閱讀。

　　在嵌入式系統(tǒng)的實(shí)際調(diào)試中，多借助C語(yǔ)言指針?biāo)哂械膶?duì)絕對(duì)地址單元內(nèi)容的讀寫(xiě)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(chēng)為mail box)書(shū)寫(xiě)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(xiě)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(lèi)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)。

　　記�。篊PU以字節(jié)為單位編址，而C語(yǔ)言指針以指向的數(shù)據(jù)類(lèi)型長(zhǎng)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(wèn)題：

　　(1)C語(yǔ)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(shū)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(yǔ)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(wú)參數(shù)、無(wú)返回類(lèi)型的 */

　　/* 函數(shù)指針類(lèi)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(méi)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�。汉瘮�(shù)無(wú)它，唯指令集合耳;你可以調(diào)用一個(gè)沒(méi)有函數(shù)體的函數(shù)，本質(zhì)上只是換一個(gè)地址開(kāi)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(xiě)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(shuí)申請(qǐng)，就由誰(shuí)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?hù)在調(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(wú)法"海納"錯(cuò)誤。畢竟，以最笨的方式苦練神功的郭靖勝過(guò)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(wèn)(真理越過(guò)一步就是謬誤，數(shù)組越過(guò)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)!

　　const在C++語(yǔ)言中則包含了更豐富的含義，而在C語(yǔ)言中僅意味著："只能讀的普通變量"，可以稱(chēng)其為"不能改變的變量"(這個(gè)說(shuō)法似乎很拗口，但卻最準(zhǔn)確的表達(dá)了C語(yǔ)言中const的本質(zhì))，在編譯階段需要的常數(shù)仍然只能以#define宏定義!故在C語(yǔ)言中如下程序是非法的：

　　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(zhǎng)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(shuō)這是一個(gè)悲哀：

　　const int a;

　　int const a;

　　const int *a;

　　int * const a;

　　int const * a const;

　　const int SIZE = 10;

　　char a[SIZE]; /* 非法：編譯階段不能用到變量 */

　　關(guān)鍵字volatile

　　volatile變量可能用于如下幾種情況：

　　(1) 并行設(shè)備的硬件寄存器(如：狀態(tài)寄存器，例中的代碼屬于此類(lèi));