如何在兩個函數之間共享變量而不用C語言將其聲明為全局變量

Question

我已經閱讀了很多答案，對此有很多意見，但我找不到可以回答我的問題的代碼（我找到了很多回答“如何通過聲明共享變量”的代碼） ”）

這是情況：

• 使用嵌入式系統
• 使用 IAR 工作台系統
• STM32F4xx HAL 驅動程序
• 聲明全局變量不是一個選項（編輯：與保持內存大小有關，因此局部變量在范圍結束時消失，但全局變量保留。局部變量作為輸出發送，因此我們將它們丟棄離開，因為我們不需要它們）
• C語言
• 如果這很重要：2 個 .c 文件和 1 個 .h 包含在兩個文件中

既然已經解決了，讓我寫一個例子。

file1.c - 監控

void function(){
    uint8_t varFlag[10]; // 10 devices
    for (uint8_t i = 0; i < 10; i++)
    {
        while (timeout <= 0){
            varFlag[i] = 1;
            // wait for response. We'll know by the ack() function
            // if response back from RX, 
            // then varFlag[i] = 0;
    }

file2.c - RX 端

// listening... once indicated, this function is called
// ack is not called in function(), it is called when 
// there's notification that there is a received message
// (otherwise I would be able to use a pointer to change 
// the value of varFlag[]
void ack(uint8_t indexDevice)
{
    // indexDevice = which device was acknowledged? we have 10 devices
    // goal here is to somehow do varFlag[indexDevice] = 0
    // where varFlag[] is declared in the function()

}

Answer 1

您共享值或數據，而不是變量。 嚴格意義上，變量在運行時不存在； 只有編譯器知道它們（最多，使用-g ，它可能會在調試部分放置一些元數據，例如偏移量和本地類型 - 通常在生產代碼中剝離 - 可執行文件）。 鏈接器符號表（用於全局變量）可以並且經常被剝離到嵌入式發布的ELF二進制文件中。 在運行時，您有一些數據段，可能還有一個由調用幀組成的調用堆棧（在某些插槽中保存一些局部變量，即它們的值）。 在運行時，只有位置是相關的。

^{（一些嵌入式處理器對其調用堆棧有嚴格的限制；其他的 RAM 或暫存器內存有限；因此了解您所針對的實際處理器和ISA並了解您擁有多少 RAM 會很有幫助）}

所以有一些全局變量保持這些共享值（可能通過一些指針和數據結構間接傳遞），或者通過參數傳遞這些值（可能間接，同樣......）。

因此，如果您想共享十個字節的varFlag[10]數組：

• 看起來你不想聲明uint8_t varFlag[10]; 作為全局（或static ）變量。 你確定你真的不應該（這十個字節必須放在某個地方，而且它們確實消耗了一些 RAM，也許在你的調用堆棧中......）？

• 將varFlag （數組，作為參數傳遞時衰減為指針）作為參數傳遞，因此也許聲明：

   void ack(uint8_t indexDevice, uint8_t*flags);

  並從function調用ack(3,varFlag) ...
  

  • 或聲明一個全局指針：

     uint8_t*globflags;

並在將varFlag聲明為局部變量的函數開始時設置它（使用globflags = varFlag; ），並在該函數varFlag清除 if （使用globflags = NULL; ）。

我建議您查看編譯器生成的匯編代碼（使用GCC，您可以使用gcc -S -Os -fverbose-asm -fstack-usage ....）進行編譯。 我還強烈建議您讓同事審查您的代碼...

附注。 也許你應該使用GCC或Clang/LLVM作為交叉編譯器，也許你的IAR實際上正在使用這樣的編譯器......

Answer 2

您不使用全局變量的論點：

與保持較小的內存大小有關，因此局部變量在范圍結束時消失，但全局變量保留。 局部變量作為輸出發送，因此我們立即丟棄它們，因為我們不需要它們

將生命周期與范圍混淆。 無論范圍（或可見性）如何，具有靜態生命周期的變量都會永久占用內存。 具有全局作用域的變量碰巧也是靜態分配的，但其他任何靜態變量也是如此。

為了跨上下文共享變量，它必須是靜態的，因此避免使用全局變量不會節省內存。 然而，還有很多其他更有力的論據來避免全局變量，您應該閱讀 Jack Ganssle 的A Pox on Globals 。

C 支持三級作用域：

• 函數（在函數內部）
• 翻譯單元（靜態鏈接，在函數外）
• 全球（外部鏈接）

其中第二個允許變量在同一源文件中的函數之間直接可見，而外部鏈接允許在多個源文件之間直接可見。 但是，在大多數情況下您希望避免直接訪問，因為這是全局變量基本問題的根源。 你可以使用訪問器函數來做到這一點； 要使用您的示例，您可以添加一個包含以下內容的 file3.c：

#include "file3.h"

static uint8_t varFlag[10]; 
void setFlag( size_t n )
{
    if( n < sizeof(varFlag) )
    {
        varFlag[n] = 1 ;
    }
}

void clrFlag( size_t n )
{
    if( n < sizeof(varFlag) )
    {
        varFlag[n] = 0 ;
    }
}

uint8_t getFlag( size_t n )
{
    return varFlag[n] == 0 ? 0 : 1 ;
}

帶有關聯的頭文件3.h

#if !defined FILE3_INCLUDE
#define FILE3_INCLUDE

void setFlag( size_t n ) ;
void clrFlag( size_t n ) ;
uint8_t getFlag( size_t n ) ;

#endif

file1.c 和 file2.c 包含其中，以便它們可以通過訪問器函數訪問varFlag[] 。 好處包括：

• varFlag[]不能直接訪問
• 函數可以強制執行有效值
• 在調試器中，您可以在代碼中的任何位置設置斷點捕獲，專門設置、清除或讀取訪問表單。
• 內部數據表示被隱藏

關鍵的是，避免使用全局變量並不能節省您的內存——數據仍然是靜態分配的——因為你不能無所事事地獲得varFlag[]必須存在的東西，即使它不可見。 也就是說，關於內部表示的最后一點確實提供了存儲效率的潛力，因為您可以將標志表示從 uint8_t 更改為單個位標志，而無需更改數據接口或訪問訪問代碼：

#include <limits.h>
#include "file3.h"

static uint16_t varFlags ;

void setFlag( size_t n )
{
    if( n < sizeof(varFlags) * CHAR_BIT )
    {
        varFlags |= 0x0001 << n ;
    }
}

void clrFlag( size_t n )
{
    if( n < sizeof(varFlags) * CHAR_BIT )
    {
        varFlags &= ~(0x0001 << n) ;
    }
}

uint8_t getFlag( size_t n )
{
    return (varFlags & (0x0001 << n)) == 0 ? 0 : 1 ;
}

還有更多的機會來生成健壯的代碼，例如，您可以只公開讀取訪問器 (getter) 並隱藏它，以便除一個翻譯單元外的所有翻譯單元都具有只讀訪問權限。

Answer 3

將函數放入單獨的翻譯單元並使用static變量：

static type var_to_share = ...;

void function() {
    ...
}

void ack() {
    ...
}

請注意，我說的是翻譯單元，而不是文件。 您可以執行一些#include魔術（以盡可能最干凈的方式）以將兩個函數定義分開。

Answer 4

不幸的是，你不能在 C 中。

做這種事情的唯一方法是使用組裝。