DSP編程技巧之17---非常“關(guān)鍵”的關(guān)鍵字

　　什么是“關(guān)鍵字”?關(guān)鍵字就是已被C語言本身使用，不能作其它用途使用的字，例如關(guān)鍵字不能用作變量名、函數(shù)名等。那“關(guān)鍵字”到底有多關(guān)鍵?簡單得說，就是如果不掌握它們的使用方法，程序就不能按照我們的設(shè)計產(chǎn)生預(yù)期的結(jié)果。C28x的編譯器支持所有的標(biāo)準(zhǔn)C89的關(guān)鍵字，包括const、volatile和register，標(biāo)準(zhǔn)的C99關(guān)鍵字，包括inline和restrict，以及支持TI自定義的擴展關(guān)鍵字__cregister、__asm，和__interrupt;對于FPU的操作，還支持restrict關(guān)鍵字。接下來我們就看一下幾個常用關(guān)鍵字的用法，包括const，cregister，far，__interrupt等。在前面的一篇文章DSP編程技巧之15-使用代碼優(yōu)化時必須考慮的五大問題中，我們已經(jīng)描述了volatile和restrict的用法，在此不再重復(fù)描述。

　　1. const

　　const關(guān)鍵字用來定義值不會發(fā)生變化/不允許被改變的變量、數(shù)組等，即相當(dāng)于這些變量、數(shù)組是“只讀”的。通常情況下，const定義的全局變量會存放在cmd文件定義的.const段中，而.const段一般會被鏈接器分配到ROM或者FLASH存儲，而不是RAM中;考慮到片上ROM/FLASH的空間通常比RAM的空間大，且RAM的空間經(jīng)常會比較緊張，這種存儲分配方式是很有優(yōu)勢的。但是在兩種情況下const定義的全局變量仍然會被分配到RAM的地址空間中，包括：

　　1) 使用const定義變量的同時還使用了volatile關(guān)鍵字，例如volatile const int x，volatile類型的變量是默認存放在RAM中的，volative const也會被分配到RAM中;程序中無法對volative const定義的常量進行修改(但是某些情況下外部程序可以對其修改)。

　　2) 在函數(shù)的作用域內(nèi)，對象被自動的存儲。

　　在使用const關(guān)鍵字的時候，其位置是非常重要的，例如：

　　int * const p = &x; //指針p為constant類型(p不可變)，指向的內(nèi)容為可變的int類型變量

　　const int * q = &x; //指針q為可變的，指向constant的int類型

　　使用const關(guān)鍵字，我們可以定義內(nèi)容較多的常數(shù)型數(shù)據(jù)表(例如一個100點的自定義數(shù)學(xué)表)，并把它們分配到ROM/Flash中，例如

　　const int digits[] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};

　　通常情況下我們會直接使用#define來預(yù)定義某些符號的值，那#define與const的區(qū)別是什么? const定義的只讀變量在程序運行過程中只有一份拷貝(比如它存放在ROM中，有固定的地址)，而#define定義的宏常量在內(nèi)存中有若干個拷貝。#define宏是在預(yù)編譯階段進行替換，而const修飾的只讀變量是在編譯的時候確定其值。#define宏沒有類型，而const修飾的只讀變量具有特定的類型(該是啥類型還是啥類型，只不過其值為只讀的)。const 的好處是引入了常量的概念，讓我們不要去修改不該修改的內(nèi)存;當(dāng)我們不小心嘗試改變const變量的值時，編譯器就可以給出相關(guān)的錯誤信息提醒我們了。

　　2. cregister

　　使用cregister關(guān)鍵字，當(dāng)我們定義的該類型的對象與C28x的標(biāo)準(zhǔn)的控制寄存器匹配時，編譯器會自動產(chǎn)生相關(guān)的代碼去控制對應(yīng)的寄存器，使得我們可以在高級編程語言C/C++中對寄存器進行控制;如果不匹配則產(chǎn)生編譯器錯誤。目前可匹配此類型的寄存器包括：

　　IER：中斷使能寄存器

　　IFR：中斷標(biāo)志寄存器

　　其定義方式為;

　　extern cregister volatile unsigned int IFR;

　　extern cregister volatile unsigned int IER;

　　cregister類型只能對整形或者指針類型進行定義，并且只在本文件的作用域內(nèi)生效，它既不能在函數(shù)內(nèi)定義，也不能被用在浮點類型、結(jié)構(gòu)體或者共同體類型上面。如果cregister類型定義的變量是可以被外部控制修改的，那么該變量也必須同時使用volatile類型進行聲明。

　　在定義了寄存器之后，我們就可以直接使用寄存器的名字了，但是還有以下的限制(如果不按照規(guī)范來，則會有“Illegal use of control register”的錯誤提示)：

　　1)IFR是不能直接寫的，它的置位操作只能通過“或”操作(操作符是|)進行修改，且操作數(shù)必須是立即數(shù)，它的復(fù)位操作只能被“與”操作(操作符是&)進行修改，例如：

　　IFR |= 0x4;

　　IFR &= 0x0800

　　2)IER寄存器除了通過“或”操作或者“與”操作進行修改之外，也可直接賦值，例如：

　　IER = x;

　　IER |= 0x100;

　　printf("IER = %xn", IER);

　　3. far

　　默認情況下，C/C++的編譯器只支持到低64K的存儲空間，且所有的指針都默認為16位的。但是C28x的存儲空間一般都在16bit以上，此時通過使用far類型，C代碼中的指針可以為22bit寬(需要兩個存儲單元來存儲)，并支持對高達4M的存儲空間的存取。(在C++中，不支持far關(guān)鍵字，對高地址的存取是通過使用在編譯器選項中開啟large memory model選項實現(xiàn)的。)

　　當(dāng)一個變量被定義為far類型時，它被存儲在高于64K的地址范圍中，此時far類型的全局變量不再保存在.bss段中，而是保存在一個新的段，即.ebss中，相同的道理，far類型的const變量也被保存到.econst段中。注意：只有全局變量和靜態(tài)變量可以被定義為far類型，函數(shù)中的非靜態(tài)變量(自動存儲對象)因為被分配到棧中，被自動當(dāng)near類型來處理。對于結(jié)構(gòu)體，如果結(jié)構(gòu)體被聲明為far類型，則全部成員都會自動繼承為far類型。舉例如下;

　　int far *ptr; // 指針指向far類型的int，但是指針本身是near類型的

　　int * far ptr; // 指針指向near類型的int，但是指針本身是far類型的

　　int far * far ptr; //指針和指向的內(nèi)容都是far類型的

　　int far *memcpy_ff(far void *dest, const far void *src, int count);

　　// 函數(shù)的參數(shù)為兩個far類型的指針，且返回值也為far類型的指針

　　int *far func();// 錯誤：far類型只能用于數(shù)據(jù)，不能用于函數(shù)

　　//因為程序地址空間本身就是22位的

　　最后需要注意的是，目前對于兩個far類型指針相減的操作，其結(jié)果是16位的指針。

　　4. _interrupt

　　__interrupt用來聲明一個函數(shù)是中斷處理函數(shù);在嚴格的ANSIC/C++模式下，也可以使用interrupt關(guān)鍵字來代替。中斷處理函數(shù)要遵循特殊的寄存器保存規(guī)則和退出順序，從而保證代碼的安全。在C/C++程序中產(chǎn)生中斷時，所有被中斷子程序使用，或者被中斷子程序調(diào)用的函數(shù)使用的狀態(tài)都需要被保留。此外，__interrupt定義的函數(shù)不能有參數(shù)，也沒有返回值，即：

　　__interrupt void int_handler()

　　{

　　unsigned int flags;

　　...

　　}

　　唯一特殊的是c_int00函數(shù)，它是C/C++程序的入口點，被系統(tǒng)保留為默認的復(fù)位中斷函數(shù)，并在其中調(diào)用main函數(shù)。因為c_int00函數(shù)不被任何函數(shù)所調(diào)用，所以它不需要保存任何狀態(tài)(畢竟是在復(fù)位和初始化狀態(tài))。

　　在DSP/BIOS和SYS/BIOS HWI對象中，不需要使用__interrupt關(guān)鍵字，因為Hwi_enter/Hwi_exit宏和Hwi解包器已經(jīng)包含了該函數(shù)，此時使用__interrupt關(guān)鍵字會產(chǎn)生負面的效果。