KEIL C51可重入函数及模拟栈浅析

再入函数可被递归调用，无论何时，包括中断函数在内的任何函数都可以调入。再入函数在C51编译时使用的是模拟栈。

函数说明：函数名（形式参数表） reentrant

注意事项：

1、再入函数不能传递bit类型参数。

2、与PL/M51兼容的函数不能具有reentrant属性，这样也不能调用再入函数。

3、在编译时：再入函数建立的是模拟堆栈区，small模式下模拟堆栈区位于idata区,compact模式下模拟堆栈区位于pdata区,large模式下模拟堆栈区位于xdata区。

4、在同一程序中可以定义和使用不同存储器模式的再入函数，任意模式的再入函数不能调用不同存储器模式的再入函数，但可以调用普通函数。

5、实际参数可以传递给间接调用的再入函数。无再入属性的间接调用函数不能包含调用参数。

—————————————————————————————————－－－－－

KEIL C51可重入函数及模拟栈浅析

摘要：本文较详细的介绍了keil c51可再入函数和模拟堆栈的一些概念和实现原理，通过一个简单的程序来剖析keil c51在大存储模式下可重入函数的调用过程，希望能为keil c51和在51系列单片机上移植嵌入式实时操作系统的初学者提供一些帮助。

1、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keil c51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：

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