子函數(shù)多層調(diào)用的主要注意事項(xiàng)分析

應(yīng)用方案設(shè)計(jì)中，開(kāi)發(fā)者經(jīng)常會(huì)碰到某個(gè)子函數(shù)需要多次多級(jí)調(diào)用的情況。程序執(zhí)行過(guò)程中有可能打斷本該順序執(zhí)行的指令轉(zhuǎn)而跨層執(zhí)行其他層級(jí)指令的情況，為了說(shuō)明方便，將主循環(huán)程序作為一層，不同的中斷服務(wù)程序各自為一層。

一、現(xiàn)象描述

keil編譯器編譯code后，經(jīng)常會(huì)遇到如下warning：[*** WARNING L15:MULTIPLE CALL TO SEGMENT ]，碰到此warning就是編譯器提醒開(kāi)發(fā)者，不同層級(jí)出現(xiàn)調(diào)用同一子函數(shù)的情況，或者主循環(huán)與中斷服務(wù)中都有調(diào)用，或者不同中斷服務(wù)程序中都有調(diào)用。

二、注意事項(xiàng)分析

1）全局變量有可能被非可控篡改。

同一子函數(shù)在不同層同時(shí)調(diào)用，那如果在當(dāng)前層執(zhí)行此函數(shù)時(shí)被臨時(shí)打斷跨層后同樣執(zhí)行此函數(shù)，那此子函數(shù)中的變了就有可能出現(xiàn)主循環(huán)中此子函數(shù)調(diào)用的變了出現(xiàn)非需求改變。

出錯(cuò)舉例：鍵盤應(yīng)用中，主循環(huán)和中斷中都調(diào)用USB上報(bào)鍵值的子函數(shù)，如下：

當(dāng)主循環(huán)剛好在執(zhí)行這個(gè)子函數(shù)時(shí)，出現(xiàn)中斷，轉(zhuǎn)而去執(zhí)行中斷服務(wù)程序，而中斷服務(wù)程序中也執(zhí)行這個(gè)子函數(shù)的時(shí)候。buffer_addr(xdata全局指針變量)的數(shù)據(jù)就將被填充成非正常的狀態(tài)，整程序運(yùn)行就會(huì)出錯(cuò)。

2）局部變量和全局變量全被非可控篡改。

KEIL編譯器在順序分配局部變量地址時(shí)，不同層級(jí)臨時(shí)變量分配地址不會(huì)復(fù)用，但同層級(jí)調(diào)用的子函數(shù)分配局部變量的地址時(shí)可能是相同的，舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子

如上：

delay_us()和pwm_control_led_mode1()在主循環(huán)中調(diào)用，KEIL編譯器可能將兩個(gè)函數(shù)中的臨時(shí)變量i（不局限同名）分配到同一個(gè)RAM地址中，如果子函數(shù)同層級(jí)調(diào)用時(shí)不會(huì)有問(wèn)題的，因?yàn)楹瘮?shù)都是順序執(zhí)行的。

同樣是上述兩個(gè)函數(shù)，delay_us()在timer0中斷服務(wù)程序中調(diào)用， pwm_control_led_mode1()在主循環(huán)和timer0中斷服務(wù)程序中都有調(diào)用，那編譯器有可能將delay_us()和pwm_control_led_mode1()判定為同層級(jí)（中斷服務(wù)），那臨時(shí)變量i就有可能分配為同一RAM地址。

此時(shí)如果主循環(huán)在pwm_control_led_mode1()函數(shù)中執(zhí)行到i=10時(shí)timer中斷發(fā)生，程序被打斷進(jìn)入中斷服務(wù)程序，中斷執(zhí)行delay_us()函數(shù)后i=500后回到主循環(huán)，因?yàn)閮蓚€(gè)子函數(shù)中臨時(shí)變量i在RAM中的地址是公用的，所以回到主循環(huán)pwm_control_led_mode1()繼續(xù)執(zhí)行時(shí)，其臨時(shí)變量i的值已經(jīng)是500了，變量led_status_temp[i]可能會(huì)因?yàn)閕值溢出導(dǎo)致賦值的數(shù)據(jù)被賦值到非led_status_temp變量存儲(chǔ)驅(qū)導(dǎo)致程序中變量出錯(cuò)。

三、解決辦法建議

出現(xiàn)[*** WARNING L15:MULTIPLE CALL TO SEGMENT ]warning的時(shí)候，程序都是存在潛在風(fēng)險(xiǎn)的，最徹底的改善就是從程序架構(gòu)上避免出現(xiàn)不同層級(jí)重復(fù)調(diào)用的情況。當(dāng)然正式應(yīng)用方案中可能會(huì)因?yàn)榭臻g大小或者其他原因不得不重復(fù)調(diào)用同一子函數(shù)的情況，針對(duì)此種情況，推薦幾種規(guī)避方式，僅供讀者參考

1）執(zhí)行子函數(shù)關(guān)中斷法

程序開(kāi)發(fā)中，出現(xiàn)多層調(diào)用的情況一般就是兩種情況，一是主循環(huán)跟中斷服務(wù)程序中重復(fù)調(diào)用，另外就是不同中斷服務(wù)程序中同時(shí)調(diào)用，經(jīng)過(guò)上面分析，但凡出問(wèn)題時(shí)，都是在執(zhí)行被重復(fù)調(diào)用的子函數(shù)時(shí)打斷去執(zhí)行其他層指令，要徹底解決出問(wèn)題的可能，只需在執(zhí)行低優(yōu)先級(jí)層（比如主循環(huán)）同一子函數(shù)之前關(guān)中斷，執(zhí)行完此子函數(shù)后再開(kāi)中斷就可解決所以可能存在的問(wèn)題。

說(shuō)明：有一種情況雖然會(huì)這個(gè)warning，但不會(huì)出問(wèn)題，比如在不同的中斷服務(wù)程序中掉用同一個(gè)子函數(shù)，但是中斷的優(yōu)先級(jí)同級(jí)，也就是不存在嵌套的情況。

優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單便捷，徹底解決問(wèn)題。

缺點(diǎn)：有些應(yīng)用中因?yàn)闀r(shí)序的問(wèn)題，不允許臨時(shí)關(guān)中斷。

2）子函數(shù)copy改名法

就是重復(fù)調(diào)用的子函數(shù)，copy一份改一下函數(shù)名稱，分別給不同層級(jí)調(diào)用，這樣waring也會(huì)消失。

優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，不存在臨時(shí)變量被改的情況

缺點(diǎn)：仍然存在全局變量同時(shí)操作并被修改的情況，需要設(shè)計(jì)者注意是否會(huì)存在執(zhí)行此子函數(shù)時(shí)臨時(shí)中斷換層又執(zhí)行到此子函數(shù)的情況。

3）臨時(shí)變量不復(fù)用法

在開(kāi)發(fā)者確定不會(huì)存在執(zhí)行此子函數(shù)時(shí)臨時(shí)中斷換層又執(zhí)行到此子函數(shù)的情況（全局變量篡改）下，可配置KEIL編譯器，使編譯器給臨時(shí)變量分配地址時(shí)，每個(gè)臨時(shí)變量占用一個(gè)地址，不復(fù)用。配置方式如下：

編譯器中嵌入這個(gè)NOOVERLAY命令，意思是臨時(shí)變量不復(fù)用RAM地址

優(yōu)點(diǎn)：可簡(jiǎn)單方便解決臨時(shí)變量篡改導(dǎo)致的問(wèn)題。

缺點(diǎn)：增加RAM的使用量。

說(shuō)明：如果重復(fù)調(diào)用的子函數(shù)臨時(shí)變量很少，不妨就將子函數(shù)中的臨時(shí)變量直接定義成全局變量，這樣不至于增加太多的RAM空間。

結(jié)束語(yǔ)：

上述推薦的方法只是一點(diǎn)建議，必定還有很多辦法可以解決這類問(wèn)題，個(gè)人認(rèn)為最重要的是慎重處理此warning，并明確其存在的風(fēng)險(xiǎn)和內(nèi)在邏輯，至于如何解除應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)，每個(gè)人每個(gè)方案的做法可以根據(jù)實(shí)際情況處理。

審核編輯：劉清