DSP编程技巧之：非常“关键”的关键字

ourhlhw · 发表于 2017-2-19 22:21:10

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什么是“关键字”?关键字就是已被C语言本身使用，不能作其它用途使用的字，例如关键字不能用作变量名、函数名等。那“关键字”到底有多关键?简单得说，就是如果不掌握它们的使用方法，程序就不能按照我们的设计产生预期的结果。C28x的编译器支持所有的标准C89的关键字，包括const、volatile和register，标准的C99关键字，包括inline和restrict，以及支持TI自定义的扩展关键字__cregister、__asm，和__interrupt;对于FPU的操作，还支持restrict关键字。接下来我们就看一下几个常用关键字的用法，包括const，cregister，far，__interrupt等。在前面的一篇文章DSP编程技巧之15-使用代码优化时必须考虑的五大问题中，我们已经描述了volatile和restrict的用法，在此不再重复描述。　　
1. const 　　const关键字用来定义值不会发生变化/不允许被改变的变量、数组等，即相当于这些变量、数组是“只读”的。通常情况下，const定义的全局变量会存放在cmd文件定义的.const段中，而.const段一般会被链接器分配到ROM或者FLASH存储，而不是RAM中;考虑到片上ROM/FLASH的空间通常比RAM的空间大，且RAM的空间经常会比较紧张，这种存储分配方式是很有优势的。但是在两种情况下const定义的全局变量仍然会被分配到RAM的地址空间中，包括：　　1) 使用const定义变量的同时还使用了volatile关键字，例如volatile const int x，volatile类型的变量是默认存放在RAM中的，volative const也会被分配到RAM中;程序中无法对volative const定义的常量进行修改(但是某些情况下外部程序可以对其修改)。　　2) 在函数的作用域内，对象被自动的存储。　　在使用const关键字的时候，其位置是非常重要的，例如：　　int * const p = &x; //指针p为constant类型(p不可变)，指向的内容为可变的int类型变量　　const int * q = &x; //指针q为可变的，指向constant的int类型　　使用const关键字，我们可以定义内容较多的常数型数据表(例如一个100点的自定义数学表)，并把它们分配到ROM/Flash中，例如　　const int digits[] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}; 　　通常情况下我们会直接使用#define来预定义某些符号的值，那#define与const的区别是什么? const定义的只读变量在程序运行过程中只有一份拷贝(比如它存放在ROM中，有固定的地址)，而#define定义的宏常量在内存中有若干个拷贝。#define宏是在预编译阶段进行替换，而const修饰的只读变量是在编译的时候确定其值。#define宏没有类型，而const修饰的只读变量具有特定的类型(该是啥类型还是啥类型，只不过其值为只读的)。const 的好处是引入了常量的概念，让我们不要去修改不该修改的内存;当我们不小心尝试改变const变量的值时，编译器就可以给出相关的错误信息提醒我们了。
2. cregister 　　使用cregister关键字，当我们定义的该类型的对象与C28x的标准的控制寄存器匹配时，编译器会自动产生相关的代码去控制对应的寄存器，使得我们可以在高级编程语言C/C++中对寄存器进行控制;如果不匹配则产生编译器错误。目前可匹配此类型的寄存器包括：　　IER：中断使能寄存器　　IFR：中断标志寄存器　　其定义方式为; 　　extern cregister volatile unsigned int IFR; 　　extern cregister volatile unsigned int IER; 　　cregister类型只能对整形或者指针类型进行定义，并且只在本文件的作用域内生效，它既不能在函数内定义，也不能被用在浮点类型、结构体或者共同体类型上面。如果cregister类型定义的变量是可以被外部控制修改的，那么该变量也必须同时使用volatile类型进行声明。　　在定义了寄存器之后，我们就可以直接使用寄存器的名字了，但是还有以下的限制(如果不按照规范来，则会有“Illegal use of control register”的错误提示)：　　1)IFR是不能直接写的，它的置位操作只能通过“或”操作(操作符是|)进行修改，且操作数必须是立即数，它的复位操作只能被“与”操作(操作符是&)进行修改，例如：　　IFR |= 0x4; 　　IFR &= 0x0800 　　2)IER寄存器除了通过“或”操作或者“与”操作进行修改之外，也可直接赋值，例如：　　IER = x; 　　IER |= 0x100; 　　printf("IER = %x\n", IER); 　
　3. far 　　默认情况下，C/C++的编译器只支持到低64K的存储空间，且所有的指针都默认为16位的。但是C28x的存储空间一般都在16bit以上，此时通过使用far类型，C代码中的指针可以为22bit宽(需要两个存储单元来存储)，并支持对高达4M的存储空间的存取。(在C++中，不支持far关键字，对高地址的存取是通过使用在编译器选项中开启large memory model选项实现的。)
当一个变量被定义为far类型时，它被存储在高于64K的地址范围中，此时far类型的全局变量不再保存在.bss段中，而是保存在一个新的段，即.ebss中，相同的道理，far类型的const变量也被保存到.econst段中。注意：只有全局变量和静态变量可以被定义为far类型，函数中的非静态变量(自动存储对象)因为被分配到栈中，被自动当near类型来处理。对于结构体，如果结构体被声明为far类型，则全部成员都会自动继承为far类型。举例如下;
　　int far *ptr; // 指针指向far类型的int，但是指针本身是near类型的
　　int * far ptr; // 指针指向near类型的int，但是指针本身是far类型的
　　int far * far ptr; //指针和指向的内容都是far类型的
　　int far *memcpy_ff(far void *dest, const far void *src, int count);
　　// 函数的参数为两个far类型的指针，且返回值也为far类型的指针
　　int *far func();// 错误：far类型只能用于数据，不能用于函数
　　//因为程序地址空间本身就是22位的
　　最后需要注意的是，目前对于两个far类型指针相减的操作，其结果是16位的指针。
　　4. _interrupt
　　__interrupt用来声明一个函数是中断处理函数;在严格的ANSIC/C++模式下，也可以使用interrupt关键字来代替。中断处理函数要遵循特殊的寄存器保存规则和退出顺序，从而保证代码的安全。在C/C++程序中产生中断时，所有被中断子程序使用，或者被中断子程序调用的函数使用的状态都需要被保留。此外，__interrupt定义的函数不能有参数，也没有返回值，即：
　　__interrupt void int_handler()
　　{
　　unsigned int flags;
　　...
　　}
　　唯一特殊的是c_int00函数，它是C/C++程序的入口点，被系统保留为默认的复位中断函数，并在其中调用main函数。因为c_int00函数不被任何函数所调用，所以它不需要保存任何状态(毕竟是在复位和初始化状态)。
　　在DSP/BIOS和SYS/BIOS HWI对象中，不需要使用__interrupt关键字，因为Hwi_enter/Hwi_exit宏和Hwi解包器已经包含了该函数，此时使用__interrupt关键字会产生负面的效果。