关于可重入函数（可再入函数）和模拟堆栈（仿真堆栈）

“可重入函数可以被一个以上的任务调用，而不必担心数据被破坏。可重入函数任何时候都可以被中断，一段时间以后又可以运行，而相应的数据不会丢失。”（摘自嵌入式实时操作系统uC/OS-II）

在理解上述概念之前，必须先说一下keilc51的“覆盖技术”。（采用该技术的原因请看附录中一网友的解释）

（1）局部变量存储在全局RAM空间（不考虑扩展外部存储器的情况）；

（2）在编译链接时，即已经完成局部变量的定位；

（3）如果各函数之间没有直接或间接的调用关系，则其局部变量空间便可覆盖。

正是由于以上的原因，在Keil C51环境下，纯粹的函数如果不加处理（如增加一个模拟栈），是无法重入的。举个例子：

void TaskA（void* pd）

{

int a；

//其他一些变量定义

do{

//实际的用户任务处理代码

}while（1）；

}

void TaskB（void* pd）

{

int b；

//其他一些变量定义

do{

func（）；

//其他实际的用户任务处理代码

}while（1）；

}

void func（）

{

int c；

//其他变量的定义

//函数的处理代码

}

在上面的代码中，TaskA与TaskB并不存在直接或间接的调用关系，因而它们的局部变量a与b便是可以被互相覆盖的，即它们可能都被定位于某一个相同的RAM空间。这样，当TaskA运行一段时间，改变了a后，TaskB取得CPU控制权并运行时，便可能会改变b。由于a和b指向相同的RAM空间，导致TaskA重新取得CPU控制权时，a的值已经改变，从而导致程序运行不正确，反过来亦然。另一方面，func（）与TaskB有直接的调用关系，因而其局部变量b与c不会被互相覆盖，但也不能保证func的局部变量c不会与TaskA或其他任务的局部变量形成可覆盖关系。

根据上述分析我们很容易就能够判断出TaskA和TaskB这两个函数是不可重入的（当然，func也不可重入）。那么如何让函数成为可重入函数呢？C51编译器采用了一个扩展关键字reentrant作为定义函数时的选项，需要将一个函数定义为可重入函数时，只要在函数后面加上关键字reentrant即可。

与非可重入函数的参数传递和局部变量的存储分配方法不同，C51编译器为可重入函数生成一个模拟栈（相对于系统堆栈或是硬件堆栈来说），通过这个模拟栈来完成参数传递和存放局部变量。模拟栈以全局变量?C_IBP、?C_PBP和？C_XBP作为栈指针（系统堆栈栈顶指针为SP），这些变量定义在DATA地址空间，并且可在文件startup.a51中进行初始化。根据编译时采用的存储器模式，模拟栈区可位于内部（IDATA）或外部（PDATA或XDATA）存储器中。如表1所示：

表1

注意：51系列单片机的系统堆栈（也叫硬件堆栈或常规栈）总是位于内部数据存储器中（SP为8位寄存器，只能指向内部），而且是“向上生长”型的（从低地址向高地址），而模拟栈是“向下生长”型的。

2、可重入函数参数传递过程剖析

在进入剖析之前，先简单讲讲c51函数调用时参数是如何传递的。简单来说，参数主要是通过寄存器R1~R7来传递的，如果在调用时，参数无寄存器可用或是采用了编译控制指令“NOREGPARMS”，则参数的传递将发生在固定的存储器区域，该存储器区域称为参数传递段，其地址空间取决于编译时所选择的存储器模式。利用51单片机的工作寄存器最多传递3个参数，如表2所示。

表二

举两个例子：

func1（int a）：“a”是第一个参数，在R6，R7中传递；

func2（int b，int c，int *d）：“b”在R6，R7中传递，“c”在R4，R5中传递，“*d”则在R1，R2，R3中传递。

至于函数的返回值通过哪些寄存器或是什么方法传递这里就不说了，大家可以看看c51的相关文档或是书籍。

好了，接下来我们开始剖析一个简单的程序，代码如下：

int fun(char a, char b, char c, char d ) reentrant//为了分析简单，参数都是char型；

{

int j1,j2;

j1 = a + b + c +d;

j2 = j1 + 10;

return j2;

}

main()

{

int i;

i = fun(1,2,3,4);

}

程序很简单，废话少说，下面跟我一起看看c51翻译成的汇编语言是什么样子的。

main()

{

int i;

i = fun(1