嵌入式C語(yǔ)言中如何使用指針

數據指針

　　在嵌入式系統的編程中，常常要求在特定的內存單元讀寫(xiě)內容，匯編有對應的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(fǎng)問(wèn)絕對地址的能力。在嵌入式系統的實(shí)際調試中，多借助C語(yǔ)言指針所具有的對絕對地址單元內容的讀寫(xiě)能力。以指針直接操作內存多發(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(xiě)入11。

　　在使用絕對地址指針時(shí)，要注意指針自增自減操作的結果取決于指針指向的數據類(lèi)別。上例中p++后的結果是p= 0xF000FF01，若p指向int，即：

int *p = (int *)0xF000FF00;

　　p++(或++p)的結果等同于：p = p+sizeof(int)，而p-(或-p)的結果是p = p-sizeof(int)。

　　同理，若執行：

long int *p = (long int *)0xF000FF00;

　　則p++(或++p)的結果等同于：p = p+sizeof(long int) ，而p-(或-p)的結果是p = p-sizeof(long int)。

　　記?。篊PU以字節為單位編址，而C語(yǔ)言指針以指向的數據類(lèi)型長(cháng)度作自增和自減。理解這一點(diǎn)對于以指針直接操作內存是相當重要的。

函數指針

　　首先要理解以下三個(gè)問(wèn)題：

　?。?）C語(yǔ)言中函數名直接對應于函數生成的指令代碼在內存中的地址，因此函數名可以直接賦給指向函數的指針；

　?。?）調用函數實(shí)際上等同于調轉指令＋參數傳遞處理＋回歸位置入棧，本質(zhì)上最核心的操作是將函數生成的目標代碼的首地址賦給CPU的PC寄存器；

　?。?）因為函數調用的本質(zhì)是跳轉到某一個(gè)地址單元的code去執行，所以可以調用一個(gè)根本就不存在的函數實(shí)體，暈？請往下看：

　　請拿出你可以獲得的任何一本大學(xué)《微型計算機原理》教材，書(shū)中講到，186 CPU啟動(dòng)后跳轉至絕對地址0xFFFF0（對應C語(yǔ)言指針是0xF000FFF0，0xF000為段地 址，0xFFF0為段內偏移）執行，請看下面的代碼：

typedef void (*lpFunction) ( ); /* 定義一個(gè)無(wú)參數、無(wú)返回類(lèi)型的 */
/* 函數指針類(lèi)型 */
lpFunction lpReset = (lpFunction)0xF000FFF0; /* 定義一個(gè)函數指針，指向*/
/* CPU啟動(dòng)后所執行第一條指令的位置 */
lpReset(); /* 調用函數 */

　　在以上的程序中，我們根本沒(méi)有看到任何一個(gè)函數實(shí)體，但是我們卻執行了這樣的函數調用：lpReset()，它實(shí)際上起到了軟重啟的作用，跳轉到CPU啟動(dòng)后第一條要執行的指令的位置。

　　記?。汉瘮禑o(wú)它，唯指令集合耳；你可以調用一個(gè)沒(méi)有函數體的函數，本質(zhì)上只是換一個(gè)地址開(kāi)始執行指令！

　　數組vs.動(dòng)態(tài)申請

　　在嵌入式系統中動(dòng)態(tài)內存申請存在比一般系統編程時(shí)更嚴格的要求，這是因為嵌入式系統的內存空間往往是十分有限的，不經(jīng)意的內存泄露會(huì )很快導致系統的崩潰。

　　所以一定要保證你的malloc和free成對出現，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p的操作 */
　return p;
}

　　在某處調用function()，用完function中動(dòng)態(tài)申請的內存后將其free，如下：

char *q = function();
…
free(q);

　　上述代碼明顯是不合理的，因為違反了malloc和free成對出現的原則，即誰(shuí)申請，就由誰(shuí)釋放原則。不滿(mǎn)足這個(gè)原則，會(huì )導致代碼的耦合度增大，因為用戶(hù)在調用function函數時(shí)需要知道其內部細節！

　　正確的做法是在調用處申請內存，并傳入function函數，如下：

char *p=malloc(…);
if(p==NULL)
…;
function(p);
…
free(p);
p=NULL;

　　而函數function則接收參數p，如下：

void function(char *p)
{
　… /* 一系列針對p的操作 */
}

　　基本上，動(dòng)態(tài)申請內存方式可以用較大的數組替換。對于編程新手，筆者推薦你盡量采用數組！嵌入式系統可以以博大的胸襟接收瑕疵，而無(wú)法海納錯誤。畢竟，以最笨的方式苦練神功的郭靖勝過(guò)機智聰明卻范政治錯誤走反革命道路的楊康。

　　給出原則：

　?。?）盡可能的選用數組，數組不能越界訪(fǎng)問(wèn)（真理越過(guò)一步就是謬誤，數組越過(guò)界限就光榮地成全了一個(gè)混亂的嵌入式系統）；

　?。?）如果使用動(dòng)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應成對出現！