原创 C语言嵌入式系统编程内存操作

<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />1 C语言嵌入式系统编程内存操作

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。

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*/

lpFunction lpReset = (lpFunction)0xF000FFF0;/* 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*/

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。

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！

正确的做法是在调用处申请内存，并传入function函数，如下：

char *p=malloc(…);

if(p==NULL)

…;

function(p);

…

free(p);

p=NULL;

而函数function则接收参数p，如下：

void function(char *p)

{

… /* 一系列针对p的操作 */

}

基本上，动态申请内存方式可以用较大的数组替换。对于编程新手，尽量采用数组！

给出原则：

（1）尽可能的选用数组，数组不能越界访问；

（2）如果使用动态申请，则申请后一定要判断是否申请成功了，并且malloc和free应成对出现！