我們由下表可以看出三種記憶體模子的函數參數及自動變數和預設全體變數都被放在相同的記憶體區間翻譯社 並且除 SMALL MODEL 是仍然是放在內部記憶體 (data) 以外翻譯社 COMPACT MODEL 及 LARGE MODEL 都是放在外部記憶體 (pdata, xdata).
Keil C51 和標準 C 主要的差別
什麼是 reentrant
- 方式一: 實作一個軟體堆疊區來因應參數傳遞及區域變數的需求. 但畢竟軟體堆疊無法像硬體堆疊的操作一樣快速簡練, 若是每一個函數都利用軟體堆疊就會拖慢系統的履行速度.
- 方式二: 把沒法用暫存器傳遞的函數參數和區域變數都設置裝備擺設在固定位置上, 並且執行呼叫樹分析 (call tree analysis, 這個是 Keil C51 獨有的) 來決意可重疊區域的大小, 用以下降記憶體的需求. 所以長處是速度較快, 瑕玷是記憶體需求大, 而負作用就是函數變成 non-reentrant.
要注意的是 Keil C51 函數預設是 non-reentrant 真實的原因是 "函數參數及區域變數都被安放在固定位置,而不再是動態使用堆疊區了".
- Keil C51 因應 8051 的特征多了 bit翻譯社 sbit, sfr, sfr16 等四種資料型態. 一般天成翻譯公司們只會用到 bit, 其他三個是界說 CPU 的非凡功能暫存器用的.
- Keil C51 在界說變數時多了貯存空間潤色字, 用來點竄變數利用記憶體空間. 具體可參考這一篇
- 多了定義間斷辦事常式 ISR 的方式及進入 ISR 時切換暫存器區段 (register bank) 的語法翻譯社 例如: static void UART0_ISR(void) interrupt 4 using 2
- 標準函數庫沒有依標準來實作翻譯社 如: printf()
- 在 Keil C51 中翻譯社 函數預設是 non-reentrant翻譯社 這點是最嚴重的差別. 天成翻譯公司們在使用時要有所警覺才好翻譯社 才不致於掉到陷阱裡而不自知.
In computing, a computer program or subroutine is called reentrant if it can be interrupted in the middle of its execution and then safely called again ("re-entered") before its previous invocations complete execution.
接著我們來看一下該若何解決原本 reentrant 函數被 Keil C51 釀成 non-reentrant 的問題呢?
void myFunc (long arg1, long arg2, long arg3) reentrant
{
}
還可以指定是哪一種記憶體模型 (samll, compact翻譯社 large)
一般常見的方式有以下二種:
別的要注意不要把 reentrant 和 thread-safe 搞混了. 兩者狀態近似, 但講的是分歧的概念. 請參考: 可重入與履行緒平安 (reentrant vs thread-safe) Part1
至於若何把本來是 non-reentrant 的函數改為 reentrant 函數呢? 偏向如下:
;============================================================== ; Reentrant Stack Initilization ; The following EQU statements define the stack pointer for ; reentrant functions and initialized it: ; IBPSTACK EQU 0 ; set to 1 if SMALL model is used. IBPSTACKTOP EQU 0FFH+1 ; set to highest location+1. ; XBPSTACK EQU 0 ; set to 1 if LARGE model is used. XBPSTACKTOP EQU 0FFFFH+1 ; set to highest location+1. ; PBPSTACK EQU 0 ; set to 1 if COMPACT model is used. PBPSTACKTOP EQU 0FFFFH+1 ; set to highest location+1. ;==============================================================
具體資料可以參考 Keil C51 Application Notes 129: Function Pointers in C51
如何將 non-reentrant function 改為 reentrant
此中第一項是因為這二種資料顛末編譯及保持以後城市佔用在 "固定位址" 上 (相對的自動變數應該要使用堆疊區, 不見得每次執行時都利用一樣的位址), 一旦發生 "中斷-再進入"翻譯社 這些資料將沒法被包管和中止前一致. 因此這也意味著, 不能用靜態 (或全域) 變數回傳資料給呼喚者.
- 將靜態 (或全域) 變數, 改為使用區域變數.
- 需要將暫存的資料回傳給呼喚者時,
- 應改成由呼喚者供給回傳所需的暫存區 (所以函數的原型介面會有所更動, 可以對比標準函數庫 strtok(), strtok_r() 的差別).
- 若是呼喚者用 malloc() 動態獲得暫存區, 也要記得 free().
- 如果函數的原型介面不可以被更動, 也可以將 malloc() 改由函數本身來呼喚, 但如許子程式會變得不容易保護. 主要是因為呼叫 malloc() 和 free() 在不同一個函數內, 容易出錯而造成 memory leak翻譯社 故非不得已不建議採用.
- 真的有艱巨時 (只有 library翻譯社 沒有 source code)翻譯社 請改用近似 thread-safe wrapper 的方式來避免産生 reentrancy: 重寫另外一個函數來代替它翻譯社 內容為制止中斷 (是中斷不是 mutex); 呼叫該函數; 掏出回傳資料; 復原中止的本來設定. (要注意:是復原中斷的本來設定而不是啟用中止; 可能會有其他負感化)
對於應用 8051 CPU 的專案來說翻譯社 需要用到以 C 語言作為開發東西的翻譯社 一般都是中型以上的專案了. 也許對於如許的專案來講翻譯社 208 Bytes 即要當全域變數區翻譯社 又要當堆疊區, 函數的參數傳遞區和區域變數區真的太難了, 所以一般城市有擴充的外部記憶體可用. 正因為如斯, Keil C51 就把這 208 Bytes 儘量留給堆疊區 (如許可以放寬大型專案的副程式呼叫深度). 然後把全域變數, 參數傳遞區和區域變數等等放到另一個區域去. 然則對 C 說話來講, 區域變數和部份參數的傳遞也都需要依托堆疊區, 所以 Keil C51 提出二種方式來因應:
Keil 的 C51 是以 ANSI C90 為其設計根本翻譯社 即使是如斯, 它和標準 C 語言 (ANSI C90) 之間還是有幾個滿大的差別:
| model | 函數參數及主動變數 | 預設全部變數 | 預設常數 | 預設指標佔用空間 |
|---|---|---|---|---|
| small | data | data | data | 3 Bytes |
| compact | pdata | pdata | pdata | 3 Bytes |
| large | xdata | xdata | xdata | 3 Bytes |
Keil C51 把方式二是看成預設值, 並且許可混用方式一. 需要利用方式一時, 只需在函數界說後面加上 keyword reentrant, 例如:
在此先來領會一下 reentrant 的界說, Wiki 網站上給 reentrancy 下的界說是
批改 Keil C51 釀成的 non-reentrant 問題
意思是 reentrant function 可以在執行傍邊被中斷, 而且在前一次被挪用 (invocation) 履行結束之前, 可以安全的再被呼叫. 我想這裡所謂的安全的再被呼叫應當是指產出的履行結果和沒有被中斷完全一致並且也不會附帶產生任何不預期的後果. Wiki 還說這個問題原始是起因於在單一履行緒的程式情況中 (意即:沒有使用 OS; 或者不是多工環境; 或者只有單一個執行緒和這個 ISR 相幹), 程式的履行可能隨時被硬體中止 (hardware interrupt) 打斷, 然後跳到中斷服務程式 (ISR) 履行. 是以 ISR 傍邊利用的任何副程式只要主程式中也有使用話都會激發 reentrant 問題. (換句話說, 任何 ISR 和主程式共用的副程式城市激發 reentrant 問題)
- 不克不及持有靜態 (或全域) 極度數資料.
- 不成點竄本身的程式碼 (會影響本身下一次呼叫時的行為)
- 不成呼喚不成重入 non-reentrant 的函數
- 加上 keyword reentrant 把共用的函數改回 reentrant, 參看上面的例子.
- 不要有共用函數 (直接在名稱上區別用途)
- 這是懶人法: 直接把需要共用的函數再複製一份, 改個名字. 一個給主程式用, 一個給 ISR用.
- 必須肯定函數本來真的是 reentrant function.
- 錯誤謬誤是程式膨脹了, 別的在保護上也需要多一點心力
- 需要注意定名法例, 以及在 ISR 及主程式中各自呼叫正確的副程式 (這是最常出錯的部分).
- 有 bug 要一路改翻譯社 二份 code 要一致
- 在多工環境中可能需要不只二份
void myFunc (long arg1翻譯社 long arg2翻譯社 long arg3) large reentrant { }
不過一旦用了方法一翻譯社 別的還需要在 STARTUP.A51 中針對用到的軟體堆疊區進行計劃
reentrant function 一般具有下列條件:
回到主題, 我們知道 8051 的 SP (Stack Pointer register) 只有 8 Bits 巨細 (只能記錄 256 個地址, 意思是: stack 區最大只能是 256 bytes). 而實際上 8051 CPU 在不擴充外部記憶體的情況下, 內部只有 128 byte 記憶體可用. 如果再扣除 Register Bank0 ~ Bank3 (32Bytes)翻譯社 還有 Bit Addressable Area (16Bytes), 就只剩 80 Bytes 可用 (128-32-16=80). 而 8052 CPU 則略微好一點, 又多了 128 Bytes 可用翻譯社 然則 208 (80+128) Bytes 幾近已是上限了.
為什麼 Keil C51 預設是 non-reentrant
本文出自: http://magicjackting.pixnet.net/blog/post/105099235-c-%e8%aa%9e%e8%a8%80%3akeil-c51-%e5%92%8c%e6%a8%有關各國語文翻譯公證的問題歡迎諮詢天成翻譯公司02-77260931
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