Keil C51 中的函數指針和再入函數

函數指針是C語(yǔ)言中幾個(gè)難點(diǎn)之一。由于8051的C編譯器的獨特要求，函數指針和再入函數有更多的挑戰需要克服。主要由于函數變量的傳遞。

典型的（絕大部分8051芯片）函數變量通過(guò)堆棧的入棧和出棧命令來(lái)傳遞。因為8051只有有限的堆?？臻g（128字節或更少的64字節），函數變量必須通過(guò)不同的方式進(jìn)行傳遞。

8051的PL/M-51編譯器，介紹在固定的存儲空間存儲變量的方式。當使用連接器時(shí)，程序建立一個(gè)調用樹(shù)，計算出函數變量的互斥空間，然后覆蓋它們。這就是連接器的“OVERLAY”指令。

因為PL/M-51不支持函數指針，所以不能實(shí)現間接函數調用。然而，C語(yǔ)言中存在這樣的問(wèn)題。連接器知道哪塊空間用于存儲間接函數的變量。怎樣間接加入函數進(jìn)入調用樹(shù)？

本文解釋在C51編程中，怎樣有效使用函數指針。特別地，討論如下幾個(gè)話(huà)題：

分配常量地址給一個(gè)指針；

定義函數指針；

C51中函數指針問(wèn)題；

使用OVERLAY指令確定調用樹(shù)；

再入函數的指針；

固定地址的指針

你很容易的給函數指針?lè )峙湟粋€(gè)數字地址。有許多原因需要這樣做。例如，你需要復位目標。你可以設置函數指針為0000H去實(shí)現。

你可以使用標準C語(yǔ)言的類(lèi)型映射特點(diǎn)，映射0X0000指針指向地址0的函數。例如，當你編譯如下C代碼….

（（void (code *) (void)）0x0000） （）；

…編譯器產(chǎn)生如下如下代碼：

；FUNCTION main (BEGIN)

;SOURCELINE#3

0000120000LCALL00H

;SOURCELINE#4

000322RET

; FUNCTION main (END)

這正是我們期望的：LCALL0

把一個(gè)數字常量映射成一個(gè)函數指針是一件很復雜的事情。下面關(guān)于上面的函數調用的各部分的描述，將幫助你怎樣更好的使用它們。

在上面的函數調用中，（void ( *) (void)）是數據類(lèi)型：一個(gè)不帶參數且返回void的函數指針。

0x0000是一個(gè)映射地址。經(jīng)過(guò)類(lèi)型映射，函數指針指向地址0x0000。注意我們把一個(gè)圓括號放在數據類(lèi)型和0x0000后面。如果我們僅僅想映射0x0000成為函數指針，這是不必要的。然而，因為我們將引用這個(gè)函數，這些圓括號是必要的。

映射一個(gè)數值常量成為指針和通過(guò)指針調用函數是不同的。為了實(shí)現這個(gè)，我們必須指定一個(gè)變量表。這就是為什么在此行的后面有一個(gè)（）。

注意上面表達式中的所有圓括號都是必須的。分組和優(yōu)先級是很重要的。

上面不帶參數的函數指針和帶參數的函數指針的唯一不同是數據類(lèi)型和變量列表。例如，下面的函數調用…..

（（long (code *) (int int int ) 0x8000）(1,2,3);

聲明一個(gè)函數，地址在0x8000，接收3個(gè)int型參數，返回long型結果。

不帶參數的函數指針

指向函數的函數指針是可變的。函數的地址是一個(gè)可變的數值。例如，下面的函數指針的聲明….

void (*function_ptr) (void);

是一個(gè)調用function_ptr的指針。使用下面的代碼調用function_ptr函數。

(*function_ptr ) ();

因為函數沒(méi)有參數傳送，所以參數列表時(shí)空的。

當定義變量的時(shí)候，函數指針可以被分配地址：void (*function_ptr) (void) = another_fuction;或者在程序執行過(guò)程中被分配，function_ptr = another_fuction;

注意，必須分配一個(gè)地址給函數指針。如果沒(méi)有分配，函數指針將有一個(gè)0值（如果你運氣好），或者有一些你完全不知道的數值，依賴(lài)于你的數據存儲區的使用情況。當你間接的調用一個(gè)函數通過(guò)函數指針，如果函數指針沒(méi)有初始化，你的程序將是混亂的。

為了聲明一個(gè)帶返回值的函數指針，在聲明過(guò)程中你必須指定返回值的數據類(lèi)型。例如，下面的聲明改變了上面的函數指針的聲明，返回一個(gè)float 數據。

float(*function_ptr) (void) = another_fuction;

帶參數的函數指針

帶參數的函數指針與不帶參數的函數指針是相似的。例如：

void (*function_ptr) (int, long,char); 一個(gè)函數指針，帶一個(gè)int參數，帶一個(gè)long參數，帶一個(gè)char參數。使用下面的代碼調用函數。

(*function_ptr) (12, 34L,‘A’);

注意，函數指針僅僅可以指向小于等于3個(gè)參數的函數。這是因為，間接調用函數時(shí)，參數必須保存在寄存器中。關(guān)于超過(guò)3個(gè)參數的函數指針的信息，在再入函數中介紹。

使用函數指針的附加說(shuō)明

如果你在C51中使用函數指針編程，有幾個(gè)附加的說(shuō)明你必須注意。

參數列表的限制

通過(guò)函數指針傳遞參數給函數必須把所有的參數存入寄存器。在大部分情況下，3個(gè)參數能夠自動(dòng)通過(guò)寄存器傳遞。在C51的用戶(hù)手冊中能找到傳遞參數進(jìn)入寄存器的運算法則。但是并不保證，任何的3個(gè)數據類(lèi)型可以傳遞。

因為C51在寄存器中傳遞3個(gè)參數，用于傳遞參數的存儲空間是不被分配的，除非函數指向一個(gè)要求更多參數的函數。如果在那樣的情況下，可以把參數混入一個(gè)結構體中，然后通過(guò)一個(gè)結構體指針傳遞參數。如果這樣不可接受，你可以使用再入函數（看下面）。

調用樹(shù)的保存

C51不把函數參數壓棧（除非使用再入函數）。函數參數和全局變量被存入寄存器或固定的存儲空間。這樣阻止函數的再入。例如，一個(gè)函數調用它自己，它將覆蓋它自己的參數或存儲空間。函數的再入問(wèn)題通過(guò)關(guān)鍵字“reentrant”來(lái)解決。函數指針的非再入函數的副作用，在執行中出現問(wèn)題。

為了保護盡量多的數據空間，連接器執行調用樹(shù)的性能分析，決定一些存儲空間被安全的覆蓋。例如，如果你的應用中包含main 函數，函數a，函數b，函數c，并且main函數調用a,b,c，但是a,b,c之間沒(méi)有互相調用。在你應用中的調用樹(shù)見(jiàn)出現如下：

MAIN

+→ A

+→ B

+→ C

這樣A,B，C的存儲空間可以被安全的覆蓋。

當調用樹(shù)不能正確的建立，函數指針將帶來(lái)問(wèn)題。因為連接器不能決定函數之間的引用。在這個(gè)問(wèn)題上，沒(méi)有自動(dòng)的解決方法。