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C 语言嵌入式系统编程修炼之三内存操作

xilinxue
xilinxue

2008-11-08

数据指针
在嵌入式系统的编程中,常常要求在特定的内存单元读写内容,汇编有对应的MOV 指令,而除C/C++以外的其它编程
语言基本没有直接访问绝对地址的能力。在嵌入式系统的实际调试中,多借助C 语言指针所具有的对绝对地址单元内容的
读写能力。以指针直接操作内存多发生在如下几种情况:
(1) 某I/O 芯片被定位在CPU 的存储空间而非I/O 空间,而且寄存器对应于某特定地址;
(2) 两个CPU 之间以双端口RAM 通信,CPU 需要在双端口RAM 的特定单元(称为mail box)书写内容以在对方CPU 产
生中断;
(3) 读取在ROM 或FLASH 的特定单元所烧录的汉字和英文字模。
譬如:
unsigned char *p = (unsigned char *)0xF000FF00;
*p=11;
以上程序的意义为在绝对地址0xF0000+0xFF00(80186 使用16 位段地址和16 位偏移地址)写入11。
在使用绝对地址指针时,要注意指针自增自减操作的结果取决于指针指向的数据类别。上例中p++后的结果是p=
0xF000FF01,若p 指向int,即:
int *p = (int *)0xF000FF00;
p++(或++p)的结果等同于:p = p+sizeof(int),而p-(或-p)的结果是p = p-sizeof(int)。
同理,若执行:
long int *p = (long int *)0xF000FF00;
则p++(或++p)的结果等同于:p = p+sizeof(long int) ,而p-(或-p)的结果是p = p-sizeof(long int)。
记住:CPU 以字节为单位编址,而C 语言指针以指向的数据类型长度作自增和自减。理解这一点对于以指针直接操作
内存是相当重要的。
函数指针
首先要理解以下三个问题:
(1)C 语言中函数名直接对应于函数生成的指令代码在内存中的地址,因此函数名可以直接赋给指向函数的指针;
(2)调用函数实际上等同于"调转指令+参数传递处理+回归位置入栈",本质上最核心的操作是将函数生成的目标代
码的首地址赋给CPU 的PC 寄存器;
(3)因为函数调用的本质是跳转到某一个地址单元的code 去执行,所以可以"调用"一个根本就不存在的函数实体,
晕?请往下看:
请拿出你可以获得的任何一本大学《微型计算机原理》教材,书中讲到,186 CPU 启动后跳转至绝对地址0xFFFF0(对
应C 语言指针是0xF000FFF0,0xF000 为段地址,0xFFF0 为段内偏移)执行,请看下面的代码:
typedef void (*lpFunction) ( ); /* 定义一个无参数、无返回类型的函数指针类型*/
/* 定义一个函数指针,指向CPU 启动后所执行第一条指令的位置*/
lpFunction lpReset = (lpFunction)0xF000FFF0;
lpReset(); /* 调用函数 */
在以上的程序中,我们根本没有看到任何一个函数实体,但是我们却执行了这样的函数调用:lpReset(),它实际上起
到了"软重启"的作用,跳转到CPU 启动后第一条要执行的指令的位置。
记住:函数无它,唯指令集合耳;你可以调用一个没有函数体的函数,本质上只是换
一个地址开始执行指令!
数组vs.动态申请
在嵌入式系统中动态内存申请存在比一般系统编程时更严格的要求,这是因为嵌入式系统的内存空间往往是十分有限
的,不经意的内存泄露会很快导致系统的崩溃。
所以一定要保证你的malloc 和free 成对出现,如果你写出这样的一段程序:
char * function(void)
{
char *p;
p = (char *)malloc(…);
if(p==NULL)
…;
… /* 一系列针对p 的操作 */
return p;
}
在某处调用function(),用完function 中动态申请的内存后将其free,如下:
char *q = function();

free(q);
上述代码明显是不合理的,因为违反了malloc 和free 成对出现的原则,即"谁申请,就由谁释放"原则。不满足这个
原则,会导致代码的耦合度增大,因为用户在调用function 函数时需要知道其内部细节!
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