c - C字符串文字作为参数等于在AVR-GCC中为-1？

Question

我正在为AVR微控制器开发软件。坦白说，现在我只有LED和按钮可以调试。问题是，如果我将字符串文字传递给以下函数：

void test_char(const char *str) {
  if (str[0] == -1)
    LED_PORT ^= 1 << 7;         /* Test */
}

main()中的某处

test_char("AAAAA");

现在，LED更改状态。在我的x86_64机器上，我编写了相同的函数进行比较（当然不是LED），但是事实证明 str[0]等于 'A'。为什么会这样呢？

更新：
不知道这是否相关，但是我有一个名为 button的结构，如下所示：

typedef struct {
  int8_t seq[BTN_SEQ_COUNT];    /* The sequence of button */
  int8_t seq_count;             /* The number of buttons registered */
  int8_t detected;              /* The detected button */
  uint8_t released;             /* Whether the button is released
                                   after a hold */
} button;
button btn = {
  .seq = {-1, -1, -1},
  .detected = -1,
  .seq_count = 0,
  .released = 0
};

但是事实证明，尽管我将其定义为0，但 btn.seq_count却以 -1开头。

更新2

对于后面的问题，我通过初始化函数中的值来解决。但是，这不能解释为什么在前一种情况下 seq_count设置为 -1，也不能解释为什么字符串常量中的字符等于 -1。

更新3

回到最初的问题，我在这里添加了一个完整的迷你示例，并且发生了同样的事情：

void LED_on() {
  PORTA = 0x00;
}

void LED_off() {
  PORTA = 0xFF;
}

void port_init() {
  PORTA = 0xFF;
  DDRA |= 0xFF;
}

void test_char(const char* str) {
    if (str[0] == -1) {
        LED_on();
    }
}

void main() {
  port_init();
  test_char("AAAAA");
  while(1) {
  }
}

更新4

我正在尝试遵循名义动物的建议，但并不太成功。这是我更改的代码：

void test_char(const char* str) {
    switch(pgm_read_byte(str++)) {
        case '\0': return;
        case 'A': LED_on(); break;
        case 'B': LED_off(); break;
    }
}
void main() {
  const char* test = "ABABA";
  port_init();
  test_char(test);
  while(1) {
  }
}

我正在使用gcc 4.6.4，

avr-gcc -v
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=avr-gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/home/carl/Softwares/AVR/libexec/gcc/avr/4.6.4/lto-wrapper
Target: avr
Configured with: ../configure --prefix=/home/carl/Softwares/AVR --target=avr --enable-languages=c,c++ --disable-nls --disable-libssp --with-dwarf2
Thread model: single
gcc version 4.6.4 (GCC) 

Answer 1

从头开始重写，以期消除一些混乱。

首先，一些重要背景：

AVR微控制器具有用于RAM和ROM / Flash（“程序存储器”）的单独地址空间。

GCC生成的代码假定所有数据始终位于RAM中。 （较早的版本曾经具有特殊类型，例如prog_char，它们引用了ROM地址空间中的数据，但是较新的GCC版本不并且也不支持此类数据类型。）

当链接到avr-libc时，链接器添加代码（__do_copy_data），以将所有初始化的数据从程序存储器复制到RAM。如果您同时安装了avr-gcc和avr-libc软件包，并且使用avr-gcc -Wall -O2 -fomit-frame-pointer -mmcu=AVRTYPE source.c -o binary.elf之类的东西将源文件编译为程序二进制文件，请使用avr-objcopy将elf文件转换为固件实用程序支持的格式，您正在针对avr-libc进行链接。

如果使用avr-gcc仅生成目标文件source.o，并且使用某些其他实用程序来链接程序并将其上载到微控制器，则可能不会发生从程序存储器到RAM的复制。这取决于您使用的链接器和库。

由于大多数AVR只有几十到几百个字节的可用RAM，因此用完RAM非常非常容易。我不确定avr-gcc和avr-libc是否可以可靠地检测到何时您拥有的初始化数据多于可用的RAM。如果您指定任何包含字符串的数组，则很可能您已经超出了RAM，从而导致出现各种有趣的错误。

avr/pgmspace.h头文件是avr-libc的一部分，并定义了一个宏PROGMEM，该宏可用于指定仅由采用程序存储器地址（指针）的函数（例如 或 pgm_read_byte()。链接器不会将此类变量复制到RAM中，但是编译器也不会告诉您是否使用了错误的变量。

如果同时使用avr-gcc和avr-libc，则建议对所有只读数据使用以下方法：

#include <avr/pgmspace.h>

/*
 * Define LED_init(), LED_on(), and LED_off() functions.
*/

void blinky(const char *str)
{
    while (1) {
        switch (pgm_read_byte(str++)) {
            case '\0': return;
            case 'A':  LED_on();  break;
            case 'B':  LED_off(); break;
        }

        /* Add a sleep or delay here,
         * or you won't be able to see the LED flicker. */
    }
}

static const char example1[] PROGMEM = "AB";
const char example2[] PROGMEM = "AAAA";

int main(void)
{
    static const char example3[] PROGMEM = "ABABB";

    LED_init();

    while (1) {
        blinky(example1);
        blinky(example2);
        blinky(example3);
    }
}

由于GCC内部的变化（新的限制）， strcmp_P()属性只能与变量一起使用；如果引用类型，则不执行任何操作。因此，您需要使用上述形式之一将字符串指定为字符数组。 （ PROGMEM仅在此编译单元中可见， example1也可以从其他编译单元中引用，并且 example2仅在其定义的函数中可见。此处，visible是指您可以引用的位置变量；与内容无关。）

example3属性实际上并不更改GCC生成的代码。它所做的只是将内容放在 PROGMEM部分，如果没有它，它们将放在 .progmem.data中。所有的魔力实际上都在链接以及链接的库代码中。

如果您不使用avr-libc，则您需要非常明确地使用 .rodata属性，因为它们确定了内容将以哪个部分结尾。可变（非const）数据应以 const结尾部分，而不变（const）数据则以 .data部分结尾。请记住从变量本身开始，从右到左阅读说明符，并以'*'分隔：最左边的是内容，而最右边的是变量。换一种说法，

const char *s = p;

定义 .rodata，以便可以更改变量的值，但是变量所指向的内容是不可变的（不可更改/常量）；而

char *const s = p;

定义 s，以便您不能修改变量本身，但是可以使内容- s指向的内容是可变的，可修改的。此外，

const char *s = "literal";

定义 s指向文字字符串（并且您可以修改 s，例如，使其指向其他文字字符串），但是您不能修改内容；和

char s[] = "string";

将 s定义为一个字符数组（长度为6；字符串长度+ 1（表示字符串结尾的char）），并且碰巧已初始化为 s。

所有处理目标文件的链接器工具都使用这些部分来确定如何处理内容。 （实际上，avr-libc将 { 's', 't', 'r', 'i', 'n', 'g', '\0' }节的内容复制到RAM，并且仅将 .rodata保留在程序存储器中。）



Carl Dong，在某些情况下，您可能会观察到奇怪的行为，甚至可重复的奇怪行为。我不再确定是您的问题的根本原因，所以我只列出我认为可能的原因：


如果链接到avr-libc，则RAM用完

AVR的RAM很少，即使将字符串文字复制到RAM中也很容易吃光。如果发生这种情况，任何奇怪的行为都是可能的。
无法链接到AVR-libc

如果您认为使用avr-libc，但不确定，请使用 .progmem.data查看ELF二进制文件是否包含任何库代码。我认为，您应该期望在该列表中至少看到 avr-objdump -d binary.elf | grep -e '^[0-9a-f]* <_'， <__do_clear_bss>:和 <_exit>:。
链接到其他C库，但期望avr-libc行为

您链接的其他库可能有不同的规则。特别是，如果将它们设计为与其他C编译器配合使用（尤其是支持多个地址空间的C编译器，因此可以推断何时使用 <__stop_program>:和何时基于类型的 ld），则可能是不可能的即使所有工具之间都能很好地通信，也可以在该库中使用avr-gcc。
使用自定义链接程序脚本和独立的环境（根本没有C库）

就个人而言，我可以将不可变数据（ lpm部分）保存在程序存储器中，而我自己必须在需要时将任何不可变数据显式复制到RAM。这样，我可以在独立模式下使用简单的特定于微控制器的链接描述文件和GCC（完全不使用C库），并获得对微控制器的完全控制。另一方面，您会丢失avr-libc和其他C库提供的所有漂亮的预定义宏和功能。

在这种情况下，您需要了解AVR架构，以期获得有意义的结果。您将需要设置中断向量和所有其他内容，以使实际执行的最小化无为循环成为可能。我个人阅读了GCC产生的所有汇编代码（从我自己的C源代码开始），只是看它是否有意义，并尝试确保正确处理了所有这些代码。




有什么问题吗