C语言高频面试题——嵌入式系统去访问某特定的内存位置

❤️问题

要求设置一绝对地址为0x67a9的整型变量的值为0xaa66。编译器是一个纯粹的ANSI编译器。写代码去完成这一任务。

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代码实现

#define ADDRESS 0x67a9  // 定义目标地址int main() {volatile unsigned int *ptr = (volatile unsigned int *)ADDRESS; // 定义指向绝对地址的指针*ptr = 0xaa66;                                                // 设置该地址的值为0xaa66return 0;
}

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代码逐行解析

1. 定义绝对地址宏：

   #define ADDRESS 0x67a9
   

   • 使用 #define 宏定义目标地址 0x67a9，提高代码可读性和维护性。
   • 如果后续需要修改地址，只需更改宏定义即可。

2. 定义指向绝对地址的指针：

   volatile unsigned int *ptr = (volatile unsigned int *)ADDRESS;
   

   • volatile 关键字：
     • 告诉编译器该指针指向的内存可能会被外部因素（如硬件中断）改变，防止编译器优化。
     • 在嵌入式编程中，volatile 是访问硬件寄存器时的常用修饰符。
   • 强制类型转换 (volatile unsigned int *)：
     • 将整型地址 0x67a9 转换为指向 unsigned int 的指针。
     • 这样可以通过指针直接访问该地址的内容。

3. 设置地址内容：

   *ptr = 0xaa66;
   

   • 使用解引用操作符 *，将指针指向的内存地址赋值为 0xaa66。
   • 编译器会生成对应的机器指令，将值写入指定的物理地址。

4. 返回主函数：

   return 0;
   

   • 主函数正常结束。

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关键点讲解

1. 为什么要用 volatile？

• 在嵌入式系统中，某些内存地址可能对应硬件寄存器，其值可能随时被硬件更新。
• 如果不加 volatile，编译器可能会假设该地址的值不会改变，从而进行优化（如缓存值或删除不必要的读写操作），导致程序行为异常。
• 加上 volatile 后，编译器会确保每次对该地址的操作都直接访问内存，而不是使用缓存值。

2. 为什么需要类型转换？

• 地址 0x67a9 是一个数值常量，编译器默认将其视为整型数据。
• 我们需要将其解释为一个指针类型（如 unsigned int *），才能通过指针访问该地址的内容。
• 强制类型转换 (volatile unsigned int *) 明确告诉编译器：这个地址是一个指向 unsigned int 类型的指针。

3. 为什么选择 unsigned int？

• 假设目标地址存储的是一个 32 位无符号整数（具体大小取决于目标平台）。
• 如果硬件手册明确说明地址 0x67a9 存储的是其他类型的数据（如 16 位、8 位等），可以调整类型：
  • 16 位：volatile unsigned short *
  • 8 位：volatile unsigned char *

4. ANSI C 的限制

• ANSI C 标准本身不支持直接访问绝对地址，因此需要通过指针和类型转换来实现。
• 这种方法依赖于具体的编译器和平台。不同平台对指针和地址的处理可能有所不同（如地址对齐、字节序等）。

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