数据类型、数组越界和宏定义引发的悲剧

小编在定义一个变量的时候，数据类型往往不会经过特别的考虑；在使用数组的时候，很多时候会忽略数组越界的问题，因为这个问题在C/C++编译器中是不进行检查的，越界不是编译、链接错误，运行时也未必会出错；但是直到上面的“不小心”引发问题的时候就会让人手足无措，当检查出问题的时候才追悔莫及。

如果是在visual C++里进行编程，出现上述的情况估计不是大问题，因为C++的调试工具使用非常方便，可以相对容易地发现问题。但是，往往小编遇到的问题是在嵌入式系统中运行的，这个和硬件相关，且调试工具不是那么方便，出现问题的时候就很头大了。以下举几个我曾经遇到的例子。

（1）我在大二的时候做一个智能车的比赛，单片机从传感器采集数据利用自带的AD转化成数字量，存入16位的寄存器。考虑到节约内存，于是小编想将结果存储到unsigned short （16位）中，这个本来是没有多大问题。但是，小编还希望多次采集数据取平均值，当时是3次。为了防止溢出，每次将采集到的数据先除以3，再进行相加。后来，我改成了采集6次数据，但是除数忘了改，还是3。于是，悲剧就发生了：智能车上有两组传感器，在AD值比较大的位置，得到的数据溢出，比较小的地方正常，这样，整个系统当然不能正常工作。还好，当时是用飞思卡尔的codewarrior进行调试，BDM可以无干扰的观察在线数据，及时发现了溢出的问题。后来改成long型变量，就没有问题了，也不用考虑那么多。现在想想，真是不值得，那个芯片的RAM还是挺大的，何必为了一点内存自找这么多麻烦？不过定义大数组的时候变量的类型和数组长度应该坚持“够用就好”。
（2）第二个例子问题相当严重！！！我整整被这个问题困扰了两个月！现在忽然有点恍然大悟的感觉，于是才下定决心写这篇文章。小编的一个项目使用AT91作为单片机，其中应用了uC/OS操作系统，使用AT91的串口接收数据，中断方式，以g_Frame1作为接受缓冲，接受数据时将数据从g_Frame1拷贝到g_Frame，他们的类型都是UARTFRAME_DATA，数据类型定义为：
typedef struct
{
Uint8 byHead;
Uint8 byLength;
Uint8 byData[150];
} UARTFRAME_DATA;
程序运行通常没有问题，但是运行一段时间（通常是2小时或者更长时间，甚至长达4天才出现一次）之后会出现卡死的情况，且卡死得很诡异，主程序已经不能运行，但是中断却可以进入。于是我就认为是串口的问题，把串口的配置改来改去还是不行。后来认为是操作系统的问题，但是把串口接收程序去掉之后，操作系统运行很长时间也不会出现问题。再后来认为可能是中断和主程序同时访问一个变量出现问题，于是加入临界区，但是这个显然不会起什么作用，因为即使同时访问，应该只是数据错误，而不应该是卡死。在各种改啊改之后，每次都以为“啊，这次终于你妹的解决了这个问题！”的时候，总是过不了多久，就旧病复发了。每次都想说“去你妹的，你搞了我两个月了”的时候，又总是鼓起勇气再次调试。
其实小编很早就发现了一个现象，就是如果发送的数据比较混乱，出现了错误，程序一两分钟就会卡死。但是没有把这个现象和问题出现的原因联系起来，终于一个偶然的机会……
我以为是在处理接收到的报文（保存在g_Frame）的时候，由于第二个字节错误，于是产生了数组越界的情况，又因为使用了操作系统，所以在修改g_Frame的时候，把g_Frame以外的变量也修改了，其中可能有操作系统中的变量，于是导致操作系统崩溃。于是，我将g_Frame的数据长度加长到300，但是发现烧写程序失败了。于是小编开始使用我最惯用的伎俩——屏蔽法，把程序一段一段的注释掉，发现是TestSendUDP的问题，发现这个函数只能发送255个字符，多一个字符烧写就会失败，怪哉啊！——但是真相只有一个，并且已经离我不远了。让我们来看看TestSendUDP的定义，大家不要笑：
void TestSendUDP(Uint32 dstIp, Uint16 dstPort, char* ch, Uint16 len)
{
char i;
……
for(i=0;i<len;i++)
{
*(payload+i)=ch[i];
}
……
}

まさか！？就是那个char让我自己坑了自己两个月！i的大小最大只有127而已，如果传入的len太大，那么，函数中的for就陷入死循环了。如果传入的数据全都正确自然没有问题，但是串口传输数据很多时候不可靠，万一出错，且恰好是byLength，变得很大，这样不就卡在这个函数中了。i++最多可以加到-1（0xff），这时和Uint len=255相等，于是退出，故最多可以发送255个字符。此处，我们还可以看到，这个编译器对符号不敏感，只是比较两个数值的十六进制数。不过，如果要求i>len的时候可能效果会不一样（这个我没有试过）。这里之所以会陷入死循环，是因为我是这么调用的：TestSendUDP(0x808003b9,0x0a0a,(char*)&g_Frame,g_Frame.byHead-1+8);这样，长度就有可能超过255。

那时候年轻，不懂事，以至于犯了这种错误。现在就知道定义变量类型的时候需谨慎。虽然改好之后还没有确定是这个问题，但是估计八九不离十，但如果不是这个问题，也算是长了见识了。
（3）宏定义的问题
有些时候百思不得其解，那段程序分明是执行了，但是为什么会没有应有的现象？变量分明定义了，为什么编译器告诉你没有定义？答案可能是：它没有执行，没有定义，只是你被骗了。
void USARTIni(UART_MODLE *UART_info)
{

（对USART进行初始化）
}
这个函数是执行了，并且使用SourceInSight可以看到定义：
#define USART USART0
但是当调用串口发送函数的时候，在UART0相应的引脚上没有任何波形，反而在UART1相应的引脚上有波形，这是为何？那是因为：
#if UART_PORT == UART0_PORT
#define USART USART0
#else
#define USART USART1
#endif
且有：
#define UART_PORT UART1_PORT

因此夹在宏定义之间的东西一定要仔细看。第二个情况类似。宏定义是预编译时候起作用的，相当于一些开关，告诉编译器是否编译某些内容，如何编译。

数据类型、数组越界和宏定义引发的悲剧相关推荐

STM32的C语言重点知识(1.C语言数据类型+2.C语言宏定义+3.C语言typedef+4.C语言结构体+5.C语言枚举)
1.C语言数据类型: 注:目的是看到stdint,如看到int8_t;uint16_t能够瞬间知道表示的是char,8字节:unsigned short,16字节. ST关键字意思是在老版本的引脚说明 ...
C语言数组使用、数组相关的宏定义剖析，及矩阵乘积、杨辉三角实例
数组一直是编程语言学习中需要重点掌握的部分,它是最基本的数据结构类型,是构成字符串及其他许多重要构造结构的基础.相对许多其他高级语言来说,C语言对数组本身提供的支持并不太多,尤其是不支持动态 ...
C语言-入门-宏定义(十七)
预处理编译一个C语言程序的第一步骤就是预处理阶段,这一阶段就是宏发挥作用的阶段.C预处理器在源代码编译之前对其进行一些文本性质的操作,主要任务包括删除注释.插入被#include进来的文件内容.定义 ...
C++宏定义的优缺点
一.#define的基本用法 #define是C语言中提供的宏定义命令,其主要目的是为程序员在编程时提供一定的方便,并能在一定程度上提高程序的运行效率,但学生在学习时往往不能理解该命令的本质 ...
c语言宏定义替换字符串,C语言中，宏替换的替换规则
匿名用户 1级 2011-10-25 回答简单来说:宏定义又称为宏代换.宏替换,简称"宏".是C提供的三种预处理功能的其中一种. 复杂的请看下面,讲的很全.下面的带参宏定义,多行 ...
matlab 类似宏定义,比较全面的宏定义解析
宏定义宏定义是C提供的三种预处理功能的其中一种,这三种预处理包括:宏定义.文件包含.条件编译. 参数不带参数宏定义又称为宏代换.宏替换,简称"宏". 格式: #define ...
C++中的宏定义详解
转载自:C++中的宏定义和 C++宏定义详解目录一.#define解析 1 #define命令剖析 1.1 #define的概念 1.2 宏替换发生的时机 1.3 ANSI标准说明了五个预定 ...
C语言宏定义（宏参数创建字符串、预处理粘合剂）
#define CNAME value 或者 #define CNAME expression,常见的常量的定义是这样的,但是宏定义可比想象中的要灵活的多.它可以定义宏常量.宏函数,还可以输入数据 ...
【C语言】高级宏定义
前言宏定义分为不带参数的宏定义和带参数的宏定义,不带参数的宏定义就是普通的宏定义,带参数的宏定义则稍稍复杂.下面将结合一些例子讲解这些显得比较高级的宏定义. 文章目录前言一.高级宏定义 1.#d ...

数据类型、数组越界和宏定义引发的悲剧

数据类型、数组越界和宏定义引发的悲剧相关推荐

最新文章

热门文章