Об адресах и указателях в Си

Сегодня на хабре появилась статья о работе с регистрами внешних устройств на языке Си. Такая статья наверняка полезна начинающим Си-программистам, а особенно хороша для людей, переползающих с ассемблера.

Хотелось бы добавить пять копеек. Возьмем последний пример кода из статьи:


#define IO_DATA_ADRESS  0x40000004
typedef struct  {
   uint32_t data;
   uint32_t status;
} IO_DEVICE;
IO_DEVICE * const pio_device = (IO_DEVICE *) (IO_DATA_ADRESS);
while (pio_device->status==0) {};
pio_device->data=3;


Не придираясь к стилистике (ну раз уж uint32_t, то почему не IO_DEVICE_t? И для чего верхний регистр, если это не константа?) обратим внимание на адрес и его применение:

#define IO_DATA_ADRESS  0x40000004
IO_DEVICE * const pio_device = (IO_DEVICE *) (IO_DATA_ADRESS);

Автор намеренно поместил адрес в скобки при приведении — это хороший тон и помогает избежать ошибок при работе с адресами и адресной арифметикой. Но так почему бы не поместить все дефайны сразу в скобки, чтобы избежать лишних проблем? Мне думается, что хорошо иметь привычку писать так:

#define IO_DATA_ADRESS  (0x40000004)
IO_DEVICE * const pio_device = (IO_DEVICE *) (IO_DATA_ADRESS);

Пара «лишних» скобок поможет избежать трудноуловимых проблем.

Однако в этой части кода присутствует и самая основная ошибка программистов встраиваемых систем. Компилятор взглянет на строчку:
while (pio_device->status==0) {};

И произведет оптимизацию либо в while(1), либо в while(0). Так что обязательно указать volatile ко всей структуре регистров переферии:

typedef volatile struct  {
   uint32_t data;
   uint32_t status;
} IO_DEVICE;

Скользкая дорожка для поклонников volatile



Прошло уже практически 30 лет с тех пор, как в стандарте языка C появился модификатор volatile, но в наши дни это ключевое слово вызывает лишь больше вопросов и непонимания даже среди программистов, общающихся с железом на “ты”. Сейчас уже никого не удивишь многоядерным мобильным телефоном или компьютером, умещающимся в одном чипе. Прогресс не стоит на месте, компиляторы умнеют, задачи программистов усложняются, вынуждая помнить о барьерах компиляции и барьерах памяти работая на многопроцессорных системах, только volatile по-прежнему остается темным уголком стандарта, в котором лишь сказано, что доступ к такой изменчивой переменной “implementation-defined” (Стандарт C, 6.7.3/7), т.е. как решат ребята, разрабатывающие компилятор, так и будет.



Читать дальше