摘要：嵌入式C開發(fā)關(guān)鍵字的應(yīng)用技巧

1、volatile

volatile修飾表示變量是易變的，編譯器中的優(yōu)化器在用到這個(gè)變量時(shí)必須每次都小心地從內(nèi)存中重新讀取這個(gè)變量的值，而不是使用保存在寄存器里的備份，有效的防止編譯器自動(dòng)優(yōu)化，從而與軟件設(shè)計(jì)相符合。

中斷服務(wù)與主程序共享變量：

//volatileuint8_tflag=1;
uint8_tflag=1;

voidtest(void)
{
while(flag)
{
//dosomething
}
}

//interruptserviceroutine
voidisr_test(void)
{
flag=0;
}

如果沒使用volatile定義flag，可能在優(yōu)化后test陷入死循環(huán)，因?yàn)閠est里使用的flag并沒修改它，開啟優(yōu)化后，編譯器可能會(huì)固定從某個(gè)內(nèi)存取值。例如：

for(inti=0;i<100000;i++);
//對(duì)比
for(volatileinti=0;i<100000;i++);

前者可能被優(yōu)化掉，雖然編碼本意是需要執(zhí)行操作延時(shí)，但編譯器認(rèn)為代碼無意義。

總的來說，volatile是告知編譯器，不管代碼如何，必須保留，而且使用時(shí)需要重新從內(nèi)存讀取更新，不能使用先前讀取的緩存，一般在驅(qū)動(dòng)代碼中使用較多。

2、const

const是恒定不變的意思，其修飾的各種數(shù)據(jù)類似只讀效果。

1、 修飾變量

采用const修飾變量，即變量聲明為只讀，保護(hù)變量值以防被修改。例如

constinti=1;

上面這個(gè)例子表明，變量i具有只讀特性，不能夠被更改；若想對(duì)i重新賦值，如i = 10；屬于錯(cuò)誤操作。

特別說明，定義變量的同時(shí)進(jìn)行初始化，寫成int const i=1，是正確的。

2、 修飾數(shù)組

C語言中const還可以修飾數(shù)組，舉例如下：

constintarray[5]={1,2,3,4,5};
array[0]=array[0]+1;//錯(cuò)誤，array是只讀的，禁止修改

數(shù)組元素與變量類似，具有只讀屬性，不能被更改；一旦更改，編譯時(shí)就會(huì)報(bào)錯(cuò)。

使用大數(shù)組存儲(chǔ)固定的信息，例如查表（表驅(qū)動(dòng)法的鍵值表），可以使用const節(jié)省ram。編譯器并不給普通const只讀變量分配空間，而是將它們保存到符號(hào)表中，無需讀寫內(nèi)存操作，程序執(zhí)行效率也會(huì)提高。

3、 修飾指針

C語言中const修飾指針要特別注意，共有兩種形式，一種是用來限定指向空間的值不能修改；另一種是限定指針不可更改。舉例如下：

inti=1;
intj=2;

constint*p1=&i;
int*constp2=&j;

上面定義了兩個(gè)指針p1和p2，區(qū)別是const后面是指針本身還是指向的內(nèi)容。

在定義1中const限定的是* p1，即其指向空間的值不可改變，若改變其指向空間的值如* p1=10，則程序會(huì)報(bào)錯(cuò)；但p1的值是可以改變的，對(duì)p1重新賦值如p1=&k是沒有任何問題的。

在定義2中const限定的是指針p2，若改變p2的值如p2=&k，程序?qū)?huì)報(bào)錯(cuò)；但* p2，即其所指向空間的值可以改變，如* p2=20是沒有問題的，程序正常執(zhí)行。

4、 修飾函數(shù)參數(shù)

const關(guān)鍵字修飾函數(shù)參數(shù)，對(duì)參數(shù)起限定作用，防止其在函數(shù)內(nèi)部被修改。所限定的函數(shù)參數(shù)可以是普通變量，也可以是指針變量。例如：

voidfun(constinti)
{
……
i++;//對(duì)i的值進(jìn)行了修改，程序報(bào)錯(cuò)
}

常用的函數(shù)如strlen

size_tstrlen(constchar*string);

const在庫函數(shù)中使用非常普遍，是一種自我保護(hù)的安全編碼思維。

3、struct與union

對(duì)于struct 結(jié)構(gòu)體和union共聯(lián)體在嵌入式領(lǐng)域是使用得非常頻繁的，一些可編程芯片提供的寄存器庫都是采用結(jié)構(gòu)體和共聯(lián)體結(jié)合的方式來提供給軟件人員進(jìn)行開發(fā)，同時(shí)在平時(shí)的編碼過程中這兩個(gè)數(shù)據(jù)類型的靈活應(yīng)用也能夠?qū)崿F(xiàn)代碼更好的封裝與簡化。

如下面的簡單示例，就可以非常靈活的訪問Val中的bit位。

typedefunion
{
BYTEVal;
struct__packed
{
BYTEb0:1;
BYTEb1:1;
BYTEb2:1;
BYTEb3:1;
BYTEb4:1;
BYTEb5:1;
BYTEb6:1;
BYTEb7:1;
}bits;
}BYTE_VAL,BYTE_BITS;

其中:1表示按位操作。不只是位-字節(jié)可以，單字節(jié)與多字節(jié)也可以簡化拼接。

#include"stdio.h"

typedefstruct
{
union
{
struct
{
unsignedcharlow;
unsignedcharhigh;
};
unsignedshortresult;
};
}test_t;


intmain(intargc,char*argv[])
{
test_thello;

hello.high=0x12;
hello.low=0x34;

printf("result=%04X
",hello.result);//輸出result=1234

return0;
}

運(yùn)行輸出 result=1234 （win7系統(tǒng)下QT開發(fā)環(huán)境），原本需要 (high<<8)|low 運(yùn)算，可以簡化為共用體類型自動(dòng)完成，但必須注意平臺(tái)的字節(jié)順序，屬于大端還是小端模式。

在應(yīng)用層面，如果明確某個(gè)數(shù)據(jù)可能存在兩種可能，而且兩種結(jié)果不會(huì)同時(shí)存在，也可以使用結(jié)構(gòu)體與共用體組合的方式，確保模塊對(duì)外接口統(tǒng)一。

例如移動(dòng)通信模塊，使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)保存其基站信息，因?yàn)橹剖讲煌?，模塊可能工作在2G-GSM，也可能在4G-Cat1，為保證上層讀取基站信息接口唯一，使用共用體就非常合適，否則需定義兩套接口。如果覺得文章可以，可關(guān)注微信公眾號(hào)【嵌入式系統(tǒng)】獲取更多信息。

4、預(yù)定義標(biāo)識(shí)符

一般編譯器都支持預(yù)定義標(biāo)識(shí)符，這些標(biāo)識(shí)符結(jié)合printf等打印信息幫助程序員調(diào)試程序是非常有用的，一般編譯器會(huì)自動(dòng)根據(jù)用戶指定完成替換和處理。

部分標(biāo)識(shí):

__FILE__//表示編譯的源文件名
__LINE__//表示當(dāng)前文件的行號(hào)
__FUNCTION__//表示函數(shù)名
__DATE__//表示編譯日期
__TIME__//表示編譯時(shí)間

使用范例:

printf("file:%s,line:%d,date:%s,time:%s",__FILE__,__LINE__,__DATE__,__TIME__);

這些比較常見，主要用于日志分析、版本記錄，便于調(diào)試。

5、#與##

#：是一種運(yùn)算符，用于帶參宏的文本替換，將跟在后面的參數(shù)轉(zhuǎn)成一個(gè)字符串常量。

##：是一種運(yùn)算符，是將兩個(gè)運(yùn)算對(duì)象連接在一起，也只能出現(xiàn)在帶參宏定義的文本替換中。

#include"stdio.h"

#defineTO_STR(s)#s
#defineCOMB(str1,str2)str1##str2

intmain(intargc,char*argv[])
{
intUART0=115200;

printf("UART0=%d
",COMB(UART,0));//字符串合并為變量UART0
printf("%s
",TO_STR(3.14));//將數(shù)字變成字符串

return0;
}

6、void 與 void*

void表示的是無類型，不能聲明變量或常量，但是可以把指針定義為void類型，如void* ptr。void* 指針可以指向任意類型的數(shù)據(jù)，在C語言指針操作中，任意類型的數(shù)據(jù)地址都可轉(zhuǎn)為void* 指針。因?yàn)橹羔槺举|(zhì)上都是unsigned int。

常用的內(nèi)存塊操作庫函數(shù)：

void*memcpy(void*dest,constvoid*src,size_tlen);
void*memset(void*buffer,intc,size_tnum);

數(shù)據(jù)指針為void* 類型，對(duì)傳入任意類型數(shù)據(jù)的指針都可以操作。另外其中memcpy第二個(gè)參數(shù)，const現(xiàn)在也如前文所述，拷貝時(shí)對(duì)傳入的原數(shù)據(jù)內(nèi)容禁止修改。

特殊說明，指針是不能使用sizeof求內(nèi)容大小的，在ARM系統(tǒng)固定為int 4字節(jié)。對(duì)于函數(shù)無輸入?yún)?shù)的，也盡量加上void，如

voidfun(void);

7、weak

一般簡化定義

#define_WEAK__attribute__((weak))

函數(shù)名稱前面加上__WEAK屬性修飾符稱為“弱函數(shù)”，類似C++的虛函數(shù)。鏈接時(shí)優(yōu)先鏈接為非weak定義的函數(shù)，如果找不到則再鏈接帶weak函數(shù)。

_WEAKvoidfun(void)
{
//dothis
}

//不在同一個(gè).c，兩同名函數(shù)不能在同一個(gè)文件
voidfun(void)
{
//dothat
}

這種自動(dòng)選擇的機(jī)制，在代碼移植和多模塊配合工作的場景下應(yīng)用較多。例如前期移植代碼，需要調(diào)用某個(gè)接口fun，但當(dāng)前該接口不存在或者未移植完整使用，可以使用weak關(guān)鍵字定義為空函數(shù)先保證編譯正常。后續(xù)移植完成實(shí)現(xiàn)了fun，即軟件中有2個(gè)fun函數(shù)沒有任何錯(cuò)誤，編譯器自動(dòng)會(huì)識(shí)別使用后者。當(dāng)然也粗暴的#if 0屏蔽對(duì)fun的調(diào)用，但要確保后續(xù)記得放開。

8、總結(jié)

存在即合理，C語言里面的關(guān)鍵字，每個(gè)都有其特殊的意義，只是一般使用較少，譬如作文，使用常用的漢字可以；但引經(jīng)據(jù)典，使用特殊的修飾辭藻更能顯出水平。后續(xù)對(duì)section 進(jìn)行詳細(xì)說明，它和動(dòng)態(tài)加載（OTA）、接口自啟動(dòng)相關(guān)。