C语言嵌入式系统编程修炼之内存操作

　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。

　　const在C++语言中则包含了更丰富的含义，而在C语言中仅意味着："只能读的普通变量"，可以称其为"不能改变的变量"（这个说法似乎很拗口，但却最准确的表达了C语言中const的本质），在编译阶段需要的常数仍然只能以#define宏定义！故在C语言中如下程序是非法的：

const int SIZE = 10; char a[SIZE]; /* 非法：编译阶段不能用到变量 */

　　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。

　　CPU字长与存储器位宽不一致处理

　　在背景篇中提到，本文特意选择了一个与CPU字长不一致的存储芯片，就是为了进行本节的讨论，解决CPU字长与存储器位宽不一致的情况。80186的字长为16，而NVRAM的位宽为8，在这种情况下，我们需要为NVRAM提供读写字节、字的接口，如下：

typedef unsigned char BYTE; typedef unsigned int WORD; /* 函数功能：读NVRAM中字节 * 参数：wOffset，读取位置相对NVRAM基地址的偏移 * 返回：读取到的字节值 */ extern BYTE ReadByteNVRAM(WORD wOffset) { 　LPBYTE lpAddr = (BYTE*)(NVRAM + wOffset * 2); /* 为什么偏移要×2? */ 　return *lpAddr; } /* 函数功能：读NVRAM中字 * 参数：wOffset，读取位置相对NVRAM基地址的偏移 * 返回：读取到的字 */ extern WORD ReadWordNVRAM(WORD wOffset) { 　WORD wTmp = 0; 　LPBYTE lpAddr; 　/* 读取高位字节 */ 　lpAddr = (BYTE*)(NVRAM + wOffset * 2); /* 为什么偏移要×2? */ 　wTmp += (*lpAddr)*256; 　/* 读取低位字节 */ 　lpAddr = (BYTE*)(NVRAM + (wOffset +1) * 2); /* 为什么偏移要×2? */ 　wTmp += *lpAddr; 　return wTmp; } /* 函数功能：向NVRAM中写一个字节 *参数：wOffset，写入位置相对NVRAM基地址的偏移 * byData，欲写入的字节 */ extern void WriteByteNVRAM(WORD wOffset, BYTE byData) { 　… } /* 函数功能：向NVRAM中写一个字 */ *参数：wOffset，写入位置相对NVRAM基地址的偏移 * wData，欲写入的字 */ extern void WriteWordNVRAM(WORD wOffset, WORD wData) { 　… }

　　子贡问曰：Why偏移要乘以2?

　　子曰：请看图1，16位80186与8位NVRAM之间互连只能以地址线A1对其A0,CPU本身的A0与NVRAM不连接。因此，NVRAM的地址只能是偶数地址，故每次以0x10为单位前进！

图1 CPU与NVRAM地址线连接

　　子贡再问：So why 80186的地址线A0不与NVRAM的A0连接？

　　子曰：请看《IT论语》之《微机原理篇》，那里面讲述了关于计算机组成的圣人之道。

　　总结

　　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！

　　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！

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