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c51軟復位經(jīng)典分析

  在電子BBS討論區上溜達，看到一個(gè)有趣的帖子，整個(gè)帖子內容如下：
  純C51復位功能函數：一個(gè)大三學(xué)生，讓人又愛(ài)又怕

  現單列復位部分如下：

main()
{
unsigned char code rst[]={0xe4,0xc0,0xe0,0xc0,0xe0,0x32};  // 復位代碼
  (*((void (*)())(rst)))();  // 執行上一行代碼，將rst數組當函數調用
}

本來(lái)我告訴他嵌入如下代碼：
clr a
push acc
push acc
reti

  結果他卻玩了前面哪一段，而數組rst[]中的內容恰恰是上面的匯編機器碼，他的做法是將rst數組的數據當作代碼保存，然后采用絕對地址方式指向該數組，將該數組中的代碼當作函數來(lái)運行。居然通過(guò)了！

  我覺(jué)得有問(wèn)題，我說(shuō)即使如此，那絕對地址調用也應該寫(xiě)成(*((void(*)())(&rst)))()才對呀，結果他反駁說(shuō)，那樣的話(huà)，rst的地址就會(huì )當成參數傳遞給這個(gè)絕對地址函數，而實(shí)際LJMP調用的地址并非rst的地址，而是一個(gè)不確定的地址。于是我按照自己的說(shuō)法嘗試了一下，看看匯編結果，還真的是將rst的地址傳遞給了R1R2，而絕對函數最終LJMP到了
一個(gè)莫名其妙的地址上去了，死翹！

  看來(lái)C真是一匹不容易駕馭的野馬，這個(gè)大三學(xué)生理解力在我之上，我30多歲的人了，干了這么多年還沒(méi)他的境界呢，唉，人家才學(xué)了幾天啊，翻了幾天書(shū)就這么厲害了，服了！

l 首先分析帖子的C語(yǔ)言代碼
  第一句定義一個(gè)數組rst[]，數組內數據就是完成復位功能的匯編機器碼，具體對應關(guān)系
為：clr a == 0xe4、push acc == 0xc0,0xe0、reti ==0x32
  第二句是一個(gè)函數指針的用法，函數指針用法稍微有點(diǎn)復雜，可參看本人著(zhù)的書(shū)，

，以
下為快速入門(mén)講解。

  定義一個(gè)返回值是空函數指針的定義形式如下：
void (*p) ( )
當把函數指針賦值后，就能通過(guò)函數指針調用函數，調用形式如下，
(*p) ( );
或等價(jià)的簡(jiǎn)化形式：
p ( );
假設rst就是函數指針，則如下調用形式就可以令單片機復位再起。
(*rst ) ( );
但可惜，rst不是函數指針，而是數組名，雖然兩者都是地址，但不可直接調用數組名。
如同把char型變量a賦值給int型變量b，(int) 表示強制類(lèi)型轉換：
b = (int) a
函數指針的強制類(lèi)型轉換公式如下（C語(yǔ)言的哲學(xué)是定義形式和使用一致）：
(  (void (*)()  ) rst
這樣經(jīng)過(guò)轉換后的rst就可以當作函數指針使用了，簡(jiǎn)單的調用形式如下：
#define  K    (  (void (*)( )  ) rst
  (*K) ( )
或：
  (    * (  void (*)( )  )rst    ) ( );
這樣的語(yǔ)句就完成復位再啟功能了。類(lèi)型轉換符()的優(yōu)先級跟指針運算符*的優(yōu)先級相同，
二者的結合方向是自右至左，所以上述語(yǔ)句就能完成復位功能了。保險起見(jiàn)有些程序員常
常喜歡再加個(gè)括號：
#define  K    ( (  (void (*)( )  ) rst )
  (*K) ( )
或
  (    *( (  void (*)( )  )rst ) ) ( );

由于沒(méi)有輸入參數，上述復位代碼更嚴謹的寫(xiě)法是：
#define  K    ( (  (void (*)(void )  ) rst )
  (*K) ( )
或
  (    *( (  void (*)(void )  )rst ) ) ( );

關(guān)于帖子作者的解釋
  千萬(wàn)不要犯“&rst”形式的錯誤，對于一維數組而言，數組名rst就代表地址。以下二者等
價(jià)，更常用的是等式左邊的形式：
  rst == &rst[0]
  整個(gè)函數指針無(wú)所謂參數傳遞，只是把rst當作程序執行地址調用而已，那個(gè)學(xué)生的解釋也
有問(wèn)題。
  還有一點(diǎn)必須提及，不是說(shuō)能通過(guò)編譯，甚至生成正確代碼，就表示某語(yǔ)句一定是對的。
對很復雜的語(yǔ)句，要考慮到編譯器不嚴格甚至出錯的可能性。

  哈佛結構和一個(gè)蠕蟲(chóng)病毒
  請注意，定義數組rst[]時(shí)用了關(guān)鍵字code，這是C51特有的關(guān)鍵字，意味著(zhù)把數組定義到程序空間。標準C是沒(méi)有關(guān)鍵字code的。

  哈佛結構和普林斯頓結構：
哈佛結構——程序空間和存儲空間分開(kāi)的。C51算是不太嚴格的哈佛結構——雖地址線(xiàn)分開(kāi)，但數據線(xiàn)沒(méi)有分開(kāi)。DSP是增強的哈佛結構。
  PC電腦上奔騰CPU是普林斯頓結構——數據空間和程序空間統一編址。
  如果數組rst[]數據的匯編機器碼是刪除文件的機器碼，這算不算是病毒？
  曾經(jīng)流行過(guò)一種蠕蟲(chóng)病毒，其發(fā)作機理采取的就是將惡意代碼保存成文本文件，然后通過(guò)指針調用執行這個(gè)文本，很多殺毒程序也不會(huì )查詢(xún)文本文件。
  程序也罷，數據也罷都是二進(jìn)制形式，如果數據空間和程序空間是統一編碼的，數據當然可以當作程序運行。
  在這一點(diǎn)上，相對而言，哈佛結構的CPU安全性會(huì )好一點(diǎn)點(diǎn)。但嵌入式應用少有病毒，一般不用關(guān)心。

單片機復位的更好方法
帖子中匯編語(yǔ)言解釋如下：
clr a                //清除ACC=0
push acc             //壓0到堆?！?位
push acc             //再壓0到堆?！?位
reti                      //返回到0地址，從而執行。

帖子作者的這種復位方法比較麻煩，更加簡(jiǎn)單的復位寫(xiě)法是（摘自《C缺陷與陷阱》）：
  (    * (  void (*)( )  )0    ) ( );
本句的分析方法同上，但更加精煉，沒(méi)有多余的匯編語(yǔ)句。

  上述復位的方法可稱(chēng)為軟件復位。
  軟件復位跟真正上電復位有很大差別：上電復位時(shí)大部分寄存器都有確定的復位值；軟件復位則只相當于從0地址開(kāi)始執行而已，寄存器不會(huì )變?yōu)榇_定的復位值。
  如果用戶(hù)要編程實(shí)現上電復位這種情況，在程序中不要踢看門(mén)狗即可。大部分單片機都有看門(mén)狗吧。

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