嵌入式C语言内存操作编程

　本篇主要讲述了嵌入式系统C 编程中内存操作的相关技巧。掌握并深入理解关于数据指针、函数指针、动态申请内存、const 及volatile 关键字等的相关知识，是一个优秀的C 语言程序设计师的基本要求。

如果你爱编程，请你爱C 语言；
如果你爱C 语言，请你爱指针；
如果你爱指针，请你爱指针的指针！

本篇主要讲述了嵌入式系统C 编程中内存操作的相关技巧。掌握并深入理解关于数
据指针、函数指针、动态申请内存、const 及volatile 关键字等的相关知识，是一个优秀
的C 语言程序设计师的基本要求。当我们已经牢固掌握了上述技巧后，我们就已经学会
了C 语言的99%，因为C 语言最精华的内涵皆在内存操作中体现。
我们之所以在嵌入式系统中使用C 语言进行程序设计，99%是因为其强大的内存操
作能力！

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。
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

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

给出原则：
（1）尽可能的选用数组，数组不能越界访问（真理越过一步就是谬误，数组越过
界限就光荣地成全了一个混乱的嵌入式系统）；
（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！

关键字const
const 意味着"只读"。区别如下代码的功能非常重要，也是老生长叹，如果你还不
知道它们的区别，而且已经在程序界摸爬滚打多年，那只能说这是一个悲哀：
const int a;
int const a;
const int *a;
int * const a;
int const * a const;
（1）关键字const 的作用是为给读你代码的人传达非常有用的信息。例如，在函
数的形参前添加const 关键字意味着这个参数在函数体内不会被修改，属于"输入参数"。
在有多个形参的时候，函数的调用者可以凭借参数前是否有const 关键字，清晰的辨别
哪些是输入参数，哪些是可能的输出参数。
（2）合理地使用关键字const 可以使编译器很自然地保护那些不希望被改变的参
数，防止其被无意的代码修改，这样可以减少bug 的出现。

关键字volatile
C 语言编译器会对用户书写的代码进行优化，譬如如下代码：
int a,b,c;
a = inWord(0x100); /*读取I/O 空间0x100 端口的内容存入a 变量*/
b = a;
a = inWord (0x100); /*再次读取I/O 空间0x100 端口的内容存入a 变量*/
c = a;
很可能被编译器优化为：
int a,b,c;
a = inWord(0x100); /*读取I/O 空间0x100 端口的内容存入a 变量*/
b = a;
c = a;
但是这样的优化结果可能导致错误，如果I/O 空间0x100 端口的内容在执行第一次
读操作后被其它程序写入新值，则其实第2 次读操作读出的内容与第一次不同，b 和c
的值应该不同。在变量a 的定义前加上volatile 关键字可以防止编译器的类似优化，正
确的做法是：
volatile int a；
volatile 变量可能用于如下几种情况：
(1) 并行设备的硬件寄存器（如：状态寄存器，例中的代码属于此类）；
(2) 一个中断服务子程序中会访问到的非自动变量(也就是全局变量)；
(3) 多线程应用中被几个任务共享的变量。