KEIL C51可重入函数及模仿栈浅析

重入函数,又名再入函数，是一种能够在函数体内直接或直接调用其本身的一种函数。

再入函数可被递归调用，不管何时，包括中止函数在内的任何函数都能够调入。再入函数在C51编译时运用的是模仿栈。

函数阐明：函数名（方式参数表） reentrant

留意事项：

1、再入函数不能传递bit类型参数。

2、与PL/M51兼容的函数不能具有reentrant特点，这样也不能调用再入函数。

3、在编译时：再入函数树立的是模仿仓库区，small形式下模仿仓库区坐落idata区,compact形式下模仿仓库区坐落pdata区,large形式下模仿仓库区坐落xdata区。

4、在同一程序中能够界说和运用不同存储器形式的再入函数，恣意形式的再入函数不能调用不同存储器形式的再入函数，但能够调用一般函数。

5、实践参数能够传递给直接调用的再入函数。无再入特点的直接调用函数不能包括调用参数。

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KEIL C51可重入函数及模仿栈浅析

　　摘要：本文较具体的介绍了keil c51可再入函数和模仿仓库的一些概念和完结原理，经过一个简略的程序来剖析keil c51在大存储形式下可重入函数的调用进程，期望能为keil c51和在51系列单片机上移植嵌入式实时操作体系的初学者供给一些协助。

1、关于可重入函数（可再入函数）和模仿仓库（仿真仓库）

“可重入函数能够被一个以上的使命调用，而不用忧虑数据被损坏。可重入函数任何时候都能够被中止，一段时间今后又能够运转，而相应的数据不会丢掉。”（摘自嵌入式实时操作体系uC/OS-II）

在了解上述概念之前，有必要先说一下keil c51的“掩盖技能”。（选用该技能的原因请看附录中一网友的解说）

（1）局部变量存储在大局RAM空间（不考虑扩展外部存储器的状况）；

（2）在编译链接时，即现已完结局部变量的定位；

（3）假如各函数之间没有直接或直接的调用联系，则其局部变量空间便可掩盖。

正是由于以上的原因，在Keil C51环境下，朴实的函数假如不加处理（如添加一个模仿栈），是无法重入的。举个比方：

在上面的代码中，TaskA与TaskB并不存在直接或直接的调用联系，因此它们的局部变量a与b便是能够被相互掩盖的，即它们或许都被定坐落某一个相同的RAM空间。这样，当TaskA运转一段时间，改动了a后，TaskB获得CPU操控权并运转时，便或许会改动b。由于a和b指向相同的RAM空间，导致TaskA从头获得CPU操控权时，a的值现已改动，然后导致程序运转不正确，反过来亦然。另一方面，func（）与TaskB有直接的调用联系，因此其局部变量b与c不会被相互掩盖，但也不能确保func的局部变量c不会与TaskA或其他使命的局部变量构成可掩盖联系。

　　依据上述剖析咱们很简略就能够判别出TaskA和TaskB这两个函数是不行重入的（当然，func也不行重入）。那么怎么让函数成为可重入函数呢？C51编译器选用了一个扩展关键字reentrant作为界说函数时的选项，需要将一个函数界说为可重入函数时，只需在函数后边加上关键字reentrant即可。

　　与非可重入函数的参数传递和局部变量的存储分配办法不同，C51编译器为可重入函数生成一个模仿栈（相对于体系仓库或是硬件仓库来说），经过这个模仿栈来完结参数传递和寄存局部变量。模仿栈以大局变量?C_IBP、?C_PBP和？C_XBP作为栈指针（体系仓库栈顶指针为SP），这些变量界说在DATA地址空间，并且可在文件startup.a51中进行初始化。依据编译时选用的存储器形式，模仿栈区可坐落内部（IDATA）或外部（PDATA或XDATA）存储器中。如表1所示：

表1

　　留意：51系列单片机的体系仓库（也叫硬件仓库或惯例栈）总是坐落内部数据存储器中（SP为 8位寄存器，只能指向内部），并且是“向上成长”型的（从低地址向高地址），而模仿栈是“向下成长”型的。

2、可重入函数参数传递进程剖析

　　在进入剖析之前，先简略讲讲c51函数调用时参数是怎么传递的。简略来说，参数主要是经过寄存器R1~R7来传递的，假如在调用时，参数无寄存器可用或是选用了编译操控指令“NOREGPARMS”，则参数的传递将发生在固定的存储器区域，该存储器区域称为参数传递段，其地址空间取决于编译时所挑选的存储器形式。运用51单片机的作业寄存器最多传递3个参数，如表2所示。

表二

　　举两个比方：

　　func1（int a）：“a”是第一个参数，在R6，R7中传递；

　　func2（int b，int c， int *d）：“b”在R6，R7中传递，“c”在R4，R5中传递，“d”则在R1，R2，R3中传递。

　　至于函数的返回值经过哪些寄存器或是什么办法传递这儿就不说了，咱们能够看看c51的相关文档或是书本。

　　好了，接下来咱们开端剖析一个简略的程序，代码如下：

　　程序很简略，废话少说，下面跟我一同看看c51翻译成的汇编语言是什么姿态的（大存储形式下large XDATA）。

　　阐明：模仿栈指针开始在startup.a51中初始化为0xFFFF+1；由以上汇编代码能够看出参数是从右往左扫描的。

　　接下来看看fun的汇编代码：（很长，咱们耐性看吧，有些能够越过的）

　　阐明：栈结构如下

　　接下来阐明两个要点子函数C_ADDXBP和C_XBPOFF

　　总算到结尾了，最终要点阐明啦~~~

　　是向下成长的，C_XBP开始等于0xffff+1，那么请看下面这句

　　其实是这样：加0xffff适当与减1，加0xfffe适当与减2，加0xfffd适当于减3。。。。。。为啥，就不用说了吧：）

结束语：

　　经过了几天的研讨，总算写了个总结报告，算是自己的一点小小成果吧，过错之处在所难免，期望能够同咱们一同评论问题，共同进步。

附录：

　　在其它环境下(比方PC,比方ARM),函数重入的问题一般不是要特别留意的问题。只需你没有运用static变量,或许指向static变量的指针,一般状况下,函数自然而然地便是可重入的。

　　但C51不一样,假如你不特别规划你的函数,它便是不行重入的.

　　引起这个不同的原因在于:一般的C编译器(或许更确切点地说:根据一般的处理器上的C编译器),其函数的局部变量是寄存于仓库中的,而C51是寄存于一个可掩盖的(数据)段中的。

　　至于C51这样做的原因,不是象有些人说的那样,为了节省内存.事实上,这样做底子节省不了内存.理由如下:

　　1)假如一个函数func1调用另一个函数func2,那么func1,func2的局部变量底子就不能是同一块内存.C51仍是要为他们分配不同的RAM.这跟运用仓库比较,节省不了内存.

　　2)假如func1,func2不是在一个调用链上,那么C51能够经过掩盖剖析,让它们的局部变量同享相同的内存地址.但这样也不会比运用仓库节省内存.由于已然它们是在不同的调用链上,那么当其间一个函数运转时,那么别的一个函数必定不在其生命期内,它所占用的仓库也已开释,归还给体系.

　　实在的原因(C51运用掩盖段作为局部变量的寄存地的原因)是:

　　51的指令体系没有一个有用的相对寻址(变址寻址)的指令,这使得运用仓库作为变量的价值过分贵重.

　　运用仓库寄存变量的一般做法是:

　　进入函数时,保存一段仓库空间,作为变量的寄存空间,用一个可作为基址寻址的寄存器指向这个空间,经过加上一个偏移量,就能够拜访不同的变量了.

　　例如:

　　MOV EAX, [EBP + 14];X86指令

　　LDR R0, [R12, #14];ARM指令

　　都能够很好的处理这个问题。但51短少这样的指令.

　　其实,51中仍是有2个可变址寻址的指令的,但不合适拜访仓库的局部变量这样的场合.

　　MOVC A, @A+DPTR

　　MOVC A, @A+PC

　　所以,C51有个特别的关键字: reentrant用来处理函数重入的问题。