嵌入式领域,你要了解你的编译器

红太狼 2022-09-30 06:26 38阅读 0赞

我做嵌入式行业，编程也多和硬件打交道，好多人说编译器只是工具，重要的在于算法和思想。这话说的本来没错，但要有一个条件在先：那就是你真正掌握了你所用的编译器。但就我来看，真正熟悉编译器的却并不多见。当你深入了解一个编译器后，你能像用汇编一样用C，可以像汇编那样随心所欲的操作MCU！

了解一个编译器，首先应该有汇编的基础，不要求能用汇编编写程序或做过项目，但至少看的懂！不熟悉汇编的嵌入式程序员是不合格的程序员！

了解一个编译器，最好的方法是看它自带的帮助文件，至少要看过Compiler User's Guide ，至少遇到问题会想到到帮助中查找方法，虽然帮助大多是E文。

工作以来一直使用keil MDK编译器，对于这个编译器的界面以及设置，可以参考博文：[http://blog.csdn.net/zhzht19861011/article/details/5964827][http_blog.csdn.net_zhzht19861011_article_details_5964827]，在这里先来看一看keil MDK编译器的一些细节，看看这些细节，你知道多少。

1. 在所有的内部和外部标识符中，大写和小写字符不同。

2. 默认情况下，char 类型的数据项是无符号的。它们可以显式地声明为signed char 或 unsigned char。

3.基本数据类型的大小和对齐：

<table style="width:512px; height:261px"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>类型&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</td> 
   <td>位大小&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;</td> 
   <td>按字节自然对齐</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>char</td> 
   <td>8</td> 
   <td>1</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>short</td> 
   <td>16</td> 
   <td>2</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>int</td> 
   <td>32</td> 
   <td>4</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>long</td> 
   <td>32</td> 
   <td>4</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>long long</td> 
   <td>64</td> 
   <td>8</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>float</td> 
   <td>32</td> 
   <td>4</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>double</td> 
   <td>64</td> 
   <td>8</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><span>long</span> <span>double</span></td> 
   <td>64</td> 
   <td>8</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>所有指针</td> 
   <td>32</td> 
   <td>4</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><span>bool</span> (仅用于C++ )</td> 
   <td>8</td> 
   <td>1</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><span>_Bool</span> (仅用于C&nbsp;)</td> 
   <td>8</td> 
   <td>1</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><span>wchar_t</span> (仅用于C++ )</td> 
   <td>16</td> 
   <td>2</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

注：a. 通常局部变量保留在寄存器中，但当局部变量太多放到栈里的时候，它们总是字对齐的。例如局部char变量在栈里以4为边界对齐；

b. 压缩类型的自然对齐方式为1。使用关键字\_\_packed来压缩特定结构，将所有有效类型的对齐边界设置为1.

4. 整数以二进制补码形式表示；浮点量按IEEE格式存储。

5. 有符号量的右移是算术移位，即移位时要保证符号位不改变。

6. 对于int类的值：超过31位的左移结果为零；无符号值或正的有符号值超过31位的右移结果为零。负的有符号值移位结果为-1。

7. 整数除法的余数的符号于被除数相同，由ISO C90标准得出；

8. 如果整型值被截断为短的有符号整型，则通过放弃适当数目的最高有效位来得到结果。如果原始数是太大的正或负数，对于新的类型 ，无法保证结果的符号将于原始数相同。所以强制类型转化的时候，对转换的结果一定要清晰。

9. 整型数超界不引发异常；像unsigned char test； test=1000；这类是不会报错的，赋值或计算时务必小心。

10. 默认情况下，整型数除以零返回零。

11. 对于两个指向相同类型和对齐属性的指针相减，计算结果如下表达式所示：

((int)a ‑ (int)b) / (int)sizeof(指向数据的类型)  
12. 在严格C中，枚举值必须被表示为整型，例如，必须在‑2147483648 到+2147483647的范围内。但keil MDK自动使用对象包含enum范围的最小整型来实现（比如char类型），除非使用编译器命令`‑‑enum_is_int` 来强制将enum的基础类型设为至少和整型一样宽。超出范围的枚举值默认仅产生警告：\#66: enumeration value is out of "int" range

13. 结构体：struct \{

char c；

short s；

int x；

\} //这个结构体占8个字节

但是，结构体：

struct \{

char c；

int x；

short s；

\} //这个结构体占12个字节

这是为什么？

对于结构体填充，据定义结构的方式，keil MDK编译器用以下方式的一种来填充结构：

*  定义为static或者extern的结构用零填充；
 *  栈或堆上的结构，例如，用 `malloc()` 或者 auto定义的结构，使用先前存储在那些存储器位置的任何内容进行填充。不能使用`memcmp()` 来比较以这种方式定义的填充结构！

14. 编译器不对声明为volatile 类型的数据进行优化。 我发现还有不少刚入门的嵌入式程序员从没见过这个关键字.

15. \_\_nop()：延时一个指令周期，编译器绝不会优化它。如果硬件支持NOP指令，则该句被替换为NOP指令，如果硬件不支持NOP指令，编译器将它替换为一个等效于NOP的指令，具体指令由编译器自己决定。

16. 还有一些编译器知识，我放在了另外一篇博文里，[《有趣的keil mdk细节》][keil mdk]。

后记：关于Keil MDK的应该掌握的知识，在[《编写优质嵌入式C程序》][C]一文的第三章中，做了进一步总结，可以直接查看该文。

[http_blog.csdn.net_zhzht19861011_article_details_5964827]: http://blog.csdn.net/zhzht19861011/article/details/5964827
[keil mdk]: http://blog.csdn.net/zhzht19861011/article/details/7745151
[C]: http://blog.csdn.net/zhzht19861011/article/details/45508029