1、關於可重入函式（可再入函式）和模擬堆疊（模擬堆疊）

　　“可重入函式可以被一個以上的任務呼叫，而不必擔心資料被破壞。可重入函式任何時候都可以被中斷，一段時間以後又可以執行，而相應的資料不會丟失。”（摘自嵌入式實時作業系統uC/OS-II）

　　在理解上述概念之前，必須先說一下keilc51的“覆蓋技術”。（採用該技術的原因請看附錄中一網友的解釋）

　　（1）區域性變數儲存在全域性RAM空間（不考慮擴充套件外部儲存器的情況）；

　　（2）在編譯連結時，即已經完成區域性變數的定位；

　　（3）如果各函式之間沒有直接或間接的呼叫關係，則其區域性變數空間便可覆蓋。

　　正是由於以上的原因，在Keil C51環境下，純粹的函式如果不加處理（如增加一個

　　在上面的程式碼中，TaskA與TaskB並不存在直接或間接的呼叫關係，因而它們的區域性變數a與b便是可以被互相覆蓋的，即它們可能都被定位於某一個相同的RAM空間。這樣，當TaskA執行一段時間，改變了a後，TaskB取得CPU控制權並執行時，便可能會改變b。由於a和b指向相同的RAM空間，導致TaskA重新取得CPU控制權時，a的值已經改變，從而導致程式執行不正確，反過來亦然。另一方面，func（）與TaskB有直接的呼叫關係，因而其區域性變數b與c不會被互相覆蓋，但也不能保證func的區域性變數c不會與TaskA或其他任務的區域性變數形成可覆蓋關係。

　　根據上述分析我們很容易就能夠判斷出TaskA和TaskB這兩個函式是不可重入的（當然，func也不可重入）。那麼如何讓函式成為可重入函式呢？C51編譯器採用了一個擴充套件關鍵字reentrant作為定義函式時的選項，需要將一個函式定義為可重入函式時，只要在函式後面加上關鍵字reentrant即可。

　　與非可重入函式的引數傳遞和區域性變數的儲存分配方法不同，C51編譯器為可重入函式生成一個模擬棧（相對於系統堆疊或是硬體堆疊來說），通過這個模擬棧來完成引數傳遞和存放區域性變數。模擬棧以全域性變數?C_IBP、?C_PBP和？C_XBP作為棧指標（系統堆疊棧頂指標為SP），這些變數定義在DATA地址空間，並且可在檔案startup.a51中進行初始化。根據編譯時採用的儲存器模式，模擬棧區可位於內部（IDATA）或外部（PDATA或XDATA）儲存器中。如表1所示：

表1

　　注意：51系列微控制器的系統堆疊（也叫硬體堆疊或常規棧）總是位於內部資料儲存器中（SP為 8位暫存器，只能指向內部），而且是“向上生長”型的（從低地址向高地址），而模擬棧是“向下生長”型的。

　　1、可重入函式引數傳遞過程剖析

　　在進入剖析之前，先簡單講講c51函式呼叫時引數是如何傳遞的。簡單來說，引數主要是通過暫存器R1~R7來傳遞的，如果在呼叫時，引數無暫存器可用或是採用了編譯控制指令“NOREGPARMS”，則引數的傳遞將發生在固定的儲存器區域，該儲存器區域稱為引數傳遞段，其地址空間取決於編譯時所選擇的儲存器模式。利用51微控制器的工作暫存器最多傳遞3個引數，如表2所示。

表二

　　舉兩個例子：

　　func1（int a）：“a”是第一個引數，在R6，R7中傳遞；

　　func2（int b，int c， int *d）：“b”在R6，R7中傳遞，“c”在R4，R5中傳遞，“*d”則在R1，R2，R3中傳遞。

　　至於函式的返回值通過哪些暫存器或是什麼方法傳遞這裡就不說了，大家可以看看c51的相關文件或是書籍。

　　好了，接下來我們開始剖析一個簡單的程式，程式碼如下：

　　程式很簡單，廢話少說，下面跟我一起看看c51翻譯成的組合語言是什麼樣子的（大儲存模式下large XDATA）。 

　　說明：模擬棧指標最初在startup.a51中初始化為0xFFFF+1；由以上彙編程式碼可以看出引數是從右往左掃描的。

　　接下來看看fun的彙編程式碼：（很長，大家耐心看吧，有些可以跳過的）

　　說明：模擬棧結構如下

　　接下來說明兩個重點子函式C_ADDXBP和C_XBPOFF

　　終於到尾聲了，最後重點說明啦~~~

　　模擬堆疊是向下生長的，C_XBP最初等於0xffff+1，那麼請看下面這句

　　其實是這樣：加0xffff相當與減1，加0xfffe相當與減2，加0xfffd相當於減4。。。。。。為啥，就不用說了吧：）

　　結束語：

　　經過了幾天的研究，終於寫了個總結報告，算是自己的一點小小成就吧，錯誤之處在所難免，希望能夠同大家一起討論問題，共同進步。

　　參考文獻：

　　1、徐愛鈞，彭秀華 《微控制器高階語言C51windows環境程式設計與應用》電子工業出版社 2001

　　2、彭光紅，構造一個51微控制器的實時作業系統。

　　附錄：

　　在其它環境下(比如PC,比如ARM),函式重入的問題一般不是要特別注意的問題.只要你沒有使用static變數,或者指向static變數的指標,一般情況下,函式自然而然地就是可重入的.

　　但C51不一樣,如果你不特別設計你的函式,它就是不可重入的.

　　引起這個差別的原因在於:一般的C編譯器(或者更確切點地說:基於一般的處理器上的C編譯器),其函式的區域性變數是存放於堆疊中的,而C51是存放於一個可覆蓋的(資料)段中的.

　　至於C51這樣做的原因,不是象有些人說的那樣,為了節約記憶體.事實上,這樣做根本節約不了記憶體.理由如下:

　　1) 如果一個函式func1呼叫另一個函式func2,那麼func1,func2的區域性變數根本就不能是同一塊記憶體.C51還是要為他們分配不同的RAM.這跟使用堆疊相比,節約不了記憶體.

　　2) 如果func1,func2不是在一個呼叫鏈上,那麼C51可以通過覆蓋分析,讓它們的區域性變數共享相同的記憶體地址.但這樣也不會比使用堆疊節約記憶體.因為既然它們是在不同的呼叫鏈上,那麼當其中一個函式執行時,那麼另外一個函式必然不在其生命期內,它所佔用的堆疊也已釋放,歸還給系統.

　　真實的原因(C51使用覆蓋段作為區域性變數的存放地的原因)是:

　　51的指令系統沒有一個有效的相對定址(變址定址)的指令,這使得使用堆疊作為變數的代價太過昂貴.

　　使用堆疊存放變數的一般做法是:

　　進入函式時,保留一段堆疊空間,作為變數的存放空間,用一個可作為基址定址的暫存器指向這個空間,通過加上一個偏移量,就可以訪問不同的變量了.

　　例如: MOV EAX, [EBP + 14];X86指令

　　LDR R0, [R12, #14];ARM指令

　　都可以很好的解決這個問題.

　　但51缺少這樣的指令.

　　*其實,51中還是有2個可變址定址的指令的,但不適合訪問堆疊的區域性變數這樣的場合.

　　MOVC A, @A+DPTR

　　MOVC A, @A+PC

　　所以,C51有個特別的關鍵字: reentrant 用來解決函式重入的問題.