C51中 return语句在main()函数中的副作用追踪

chencc8 · 发表于 2013-12-4 10:00:42

先说结论：
1、 C51中mian()并不是被调用的，而是跳转进去的；
2、在main()中调用return语句，将会从栈中弹出SP大小的数据到SP中，进而程序会运行到弹出数据指向的地址，C51中可能就是SP指针返回0x0000。

昨天和我合作一个工程的同事在调试的时候，发现单片机程序会经常出现重启的现象，当时我认为可能是数组溢出、指针越界导致的程序跑飞。
后来同事将有问题的语句定位到某个分支中的“return 0;”语句上，我一看这居然是在main()函数上使用了“return 0;”，认为程序会在调用这个语句后，
PC指针离开main()，继续执行main()函数后面的代码导致程序跑飞（同事估计是受到VC等PC编译环境的影响，汗~）。
不过，回到坐位后却想起return对应的指令，会负责将栈中的值取出来赋值给PC指针，这样的话执行“return 0;”后应该返回到调用main()函数的地方。
既然有疑问就动手吧，首先向同事拿到了出问题的工程，在main()开始的地方设置了两个“return 0;”（分别是第25行和32行）。
然后进入仿真模式，如下图，可以观察到sp指针指向起始值0x07，PC指针指向0x0000，PC指针的长度为2。

图1 请无视main()里面的那个void~~
在disassembly界面单步跟踪，发现了跳转到main()的地方，并且可以看到sp是被赋值为0x28的。（不过这LJMP只是跳转而已，看来没有调用main()的过程）

图2
全速运行到图1中0x0003的断点后，看到的寄存器如下：

图3
sp指针在之前已经被设置成0x28了，这时候如果有ret语句被执行的话，0x27和0x28地址RAM上的数据应该就是会被弹出到PC指针上的。
现在观察下RAM中的情况：

图4
不过因为这两个地址（0x27和0x28）上的数据都是0，所以单步可以发现执行反汇编窗口0x0008地址上的RET语句后PC指针又跑回0x0000上了，这就是重启的原因：

图5 单步到0x0008，黄色的箭头是PC指针

图6 指针返回到了0x0000，并且sp指针退了两格
下面为了证明，执行RET指令后，SP指针指向的数据是退出函数后的位置，再加个实验，首先将图1中第25行的“return 0;”注释掉。

图7 即将调用MCU_Init()
运行到调用MCU_Init()这步上，可以看到PC指针为0x02EF，而退出后应该是运行到0x02F2上，单步进入到MCU_Init()后，0x29和0x2A果然被写入了0x02F2（进入函数，SP首先会将PC
压入栈，PC指针自然是在0x29和0x2A上），并且可以看出SP指针的低位是先被压入栈的~

图8

chencc8 · 发表于 2013-12-4 10:28:00

结论说错了，是PC指针回到0x0000~~

kenshudemayi · 发表于 2013-12-4 11:00:22

学习了，非常不错

typedef · 发表于 2013-12-4 11:03:51

新版本的Keil C51 V9.52 在main 中使用 return x; 时会有警告

zjsx133 · 发表于 2013-12-4 12:32:36

main函数中不是要有一个while（1）么，怎么会返回回去呢？

hunxiyi · 发表于 2013-12-4 12:42:33

没看懂什么意思。。。。。。

chencc8 · 发表于 2013-12-4 15:18:04

zjsx133 发表于 2013-12-4 12:32
main函数中不是要有一个while（1）么，怎么会返回回去呢？

你试下在while(1)循环里调用return x;效果也会是一样的。

chencc8 · 发表于 2013-12-4 15:20:53

typedef 发表于 2013-12-4 11:03
新版本的Keil C51 V9.52 在main 中使用 return x; 时会有警告

在9.0版本上，定义成int main()，并且没有while(1)的话就报错：MAIN.C(28): warning C290: missing return value
定义成void main()，并且没有while(1)的话就不会报错。
在实验的时候发现，两者的代码没有什么不同。
两者都会因为没有while(1) 在执行到main()最后的时候，让PC指针返回0x0000
(注：如果mian()最后是一个函数，那么这个函数就不是被调用的，而是使用LJMP跳进去的，直到遇到函数最后的RET指令)

我就说之前怎么会有网友问我为什么不加while(1)也能做流水灯，当时我以为是PC指针越过main()后，执行了后面的未知汇编代码偶尔导致
的单片机重启，现在看来C51本来就是会让它重启的~~

但这只能说明当前的调试环境的情况，而且软件仿真的时候相同的代码偶尔也有没跑回0x0000，到处乱飞的情况，不知道是不是仿真的BUG

奮闘ing · 发表于 2013-12-4 16:10:22

没完全看懂，再讲详细一些~

LVmcu · 发表于 2013-12-4 16:23:35

以后写程序要避免此种情况！

chencc8 · 发表于 2013-12-4 16:42:48

奮闘ing 发表于 2013-12-4 16:10
没完全看懂，再讲详细一些~

什么不懂捏~科普下CALL和RET指令的作用
在C51中，PC指针代表了单片机当前运行的位置，而SP指针对应的就是栈的指针。
调用函数对应的指令为LCALL(还有SCALL之类的)，这个指令会自动将当前PC指针+N的和压入到栈中，N的值就是LCAL之下的一条指令的地址

如主贴中图7所示，图7中Register窗口中PC的值为C:0x02EF，C说明这是CODE区的地址。刚好指向了LCALL MCU_Init()，而下一个指令的
地址为0x02F2，当执行LCALL MCU_Init()指令后，单片机自动将0x02F2这个值压入到栈中，同时SP指针+2，变成了0x2A
再接下来PC指针就被MCU_Init()这个常量赋值了，程序运行到了MCU_Init()这个函数里面。

return语句对应的是ret指令，它的作用是从栈中弹出两个字节的数据到PC指针上，也就是让程序运行到C:0x02F2上，这就是程序返回。

yaake · 发表于 2013-12-4 16:48:08

我就说之前怎么会有网友问我为什么不加while(1)也能做流水灯，当时我以为是PC指针越过main()后，执行了后面的未知汇编代码偶尔导致
的单片机重启，现在看来C51本来就是会让它重启的~~

的确看到很多51单片机的教学视频出现这个问题。还有的在操作马达的时候停不下来。
请问LZ，对于上面提到的这种情况，有什么办法可以不加while(1)循环的情况下，而至让程序跑一遍就停下来，以达到自己想要的效果？

mcu_lover · 发表于 2013-12-4 17:02:46

yaake 发表于 2013-12-4 16:48
的确看到很多51单片机的教学视频出现这个问题。还有的在操作马达的时候停不下来。
请问LZ，对于上面提到 ...

加个变量就可以了啊

if(condition_true)
{
//执行代码

conditon_true = false;
}

yaake · 发表于 2013-12-4 17:09:33

mcu_lover 发表于 2013-12-4 17:02
加个变量就可以了啊

if(condition_true)

嗯，这样加个判断应该可以。多谢回复。

typedef · 发表于 2013-12-5 09:11:26

chencc8 发表于 2013-12-4 15:20
在9.0版本上，定义成int main()，并且没有while(1)的话就报错：MAIN.C(28): warning C290: missing retur ...

您研究得真仔细，当时注意到，但也只是避过就算了

RelayProtect · 发表于 2013-12-5 09:44:53

楼主的钻研精神值得学习

wkman · 发表于 2013-12-5 11:13:16

还好，main中从来没写国return

iquer · 发表于 2013-12-6 21:15:21

为什么要在main中加return……

cyberjok · 发表于 2013-12-6 21:53:57

iquer 发表于 2013-12-6 21:15
为什么要在main中加return……

应该是C99 标准要求 main要有返回值。

颜靖峰 · 发表于 2013-12-8 14:15:53

哈哈，可以做自动复位了

DevLabs · 发表于 2013-12-8 15:07:24

IAR 在main()中加return会有警告, 但按道理main()永远也不会执行到return 0那个地方去啊,除非有意.

Alimy · 发表于 2013-12-8 15:28:14

本帖最后由 Alimy 于 2013-12-8 15:30 编辑

KeilC51的确是这样子的，学了一招，以后不会在main里面写return了。。

在执行main的时候，返回地址没有压栈。

llb126yx · 发表于 2013-12-8 15:30:20

佩服佩服，向楼主的钻研精神学习。不过怎么会有人想到在主程序里面使用return呢，这个是为你了返回函数的啊。至于有人说要退出while循环，这个可以使用break啊

颜靖峰 · 发表于 2013-12-8 16:44:14

typedef 发表于 2013-12-4 11:03
新版本的Keil C51 V9.52 在main 中使用 return x; 时会有警告

同意

chencc8 · 发表于 2013-12-8 23:38:38

llb126yx 发表于 2013-12-8 15:30
佩服佩服，向楼主的钻研精神学习。不过怎么会有人想到在主程序里面使用return呢，这个是为你了返回函数的啊 ...

~我也不清楚为什么这样用，刚来这家公司工作

公司里有些工程师之前貌似没多牢固的基础知识，所以经常能在他们面前摆显一下哈哈，
不过他们会的外设倒是比较时髦，比如WIFI 蓝牙之类的

圣骑士by · 发表于 2013-12-31 08:18:02

在程序中想要软件重启的话，在main函数调用一下return就行了？？

兄弟会十戒之首 · 发表于 2013-12-31 08:42:05

嗯，学习了。之前看单片机原理，有些不明白的地方。

brahen · 发表于 2013-12-31 08:45:33

对于单片机的话，不是一般都
//...
while(1)
{
//...
}
return 0;
这样么。。。。

cece_co · 发表于 2013-12-31 09:14:55

用好了就是个自动重启的功能啊~

chencc8 · 发表于 2013-12-31 09:20:17

圣骑士by 发表于 2013-12-31 08:18
在程序中想要软件重启的话，在main函数调用一下return就行了？？

只能说已知C51是这样的，别的单片机就不能这样做了，刚试了下STM32的话是会调用main()函数的，return后会返回调用main()的地方，然后进入到一个带有软件断点(BKPT指令)的死循环中。

yayagepei · 发表于 2013-12-31 09:29:41

学习了，谢楼主

yayagepei · 发表于 2013-12-31 18:18:40

受教了！！！

locky_z · 发表于 2013-12-31 22:22:20

PC机上的程序main的return是返回操作系统
单片机上没有操作系统，main中的return是没有意义的。

C51中 return语句在main()函数中的副作用追踪

本帖子中包含更多资源

阿莫论坛20周年了！感谢大家的支持与爱护！！

浏览过的版块