In computing, a computer program or subroutine is called reentrant if it can be interrupted in the middle of its execution and then safely called again ("re-entered") before its previous invocations complete execution.

此中第一項是因為這二種資料顛末編譯及連結之後都會佔用在 "固定位址" 上 (相對的自動變數應當要利用堆疊區, 不見得每次執行時都使用同樣的位址), 一旦産生 "中止-再進入", 這些資料將無法被包管和間斷前一致. 是以這也意味著, 不克不及用靜態 (或全域) 變數回傳資料給呼喚者.

• 方式一: 實作一個軟體堆疊區來因應參數傳遞及區域變數的需求. 但究竟軟體堆疊無法像硬體堆疊的操作一樣快速簡練, 假如每一個函數都利用軟體堆疊就會拖慢系統的履行速度.
• 方式二: 把沒法用暫存器傳遞的函數參數和區域變數都配置在固定位置上, 而且履行呼喚樹闡明 (call tree analysis, 這個是 Keil C51 獨有的) 來決意可堆疊區域的大小, 用以下降記憶體的需求. 所以長處是速度較快, 弱點是記憶體需求大, 而負感化就是函數釀成 non-reentrant.

Keil C51 和標準 C 主要的差異

1. 將靜態 (或全域) 變數翻譯社 改為利用區域變數.
2. 需要將暫存的資料回傳給呼叫者時,
   • 應改成由呼叫者提供回傳所需的暫存區 (所以函數的原型介面會有所更動翻譯社 可以對比標準函數庫 strtok()翻譯社 strtok_r() 的差別).
   • 若是呼喚者用 malloc() 動態取得暫存區, 也要記得 free().
   • 如果函數的原型介面不可以被更動, 也能夠將 malloc() 改由函數自己來呼叫, 但如許子程式會變得不容易保護. 首要是因為呼叫 malloc() 和 free() 在不同一個函數內, 容易出錯而造成 memory leak, 故非不得已不建議採用.
3. 真的有堅苦時 (只有 library, 沒有 source code), 請改用近似 thread-safe wrapper 的方法來避免發生 reentrancy: 重寫另一個函數來取代它, 內容為制止間斷 (是間斷不是 mutex); 呼喚該函數; 取出回傳資料; 復原中止的本來設定. (要注意:是復原中斷的本來設定而不是啟用間斷; 可能會有其他負感化)

Keil 的 C51 是以 ANSI C90 為其設計基礎翻譯社 即便是如斯, 它和標準 C 說話 (ANSI C90) 之間還是有幾個滿大的差異:

為什麼 Keil C51 預設是 non-reentrant

• Keil C51 因應 8051 的特性多了 bit, sbit, sfr, sfr16 等四種資料型態. 一般華頓翻譯公司們只會用到 bit翻譯社 其他三個是界說 CPU 的特別功能暫存器用的.
• Keil C51 在定義變數時多了儲存空間修飾字翻譯社 用來點竄變數利用記憶體空間. 詳細可參考這一篇
• 多了定義中斷服務常式 ISR 的方式及進入 ISR 時切換暫存器區段 (register bank) 的語法, 例如: static void UART0_ISR(void) interrupt 4 using 2
• 標準函數庫沒有依標準來實作翻譯社 如: printf()
• 在 Keil C51 中翻譯社 函數預設是 non-reentrant翻譯社 這點是最嚴重的差別. 我們在使用時要有所警覺才好, 才不致於掉到陷阱裡而不自知.

• 加上 keyword reentrant 把共用的函數改回 reentrant, 參看上面的例子.
• 不要有共用函數 (直接在名稱上區分用處)
  • 這是懶人法: 直接把需要共用的函數再複製一份翻譯社 改個名字. 一個給主程式用, 一個給 ISR用.
  • 必須確定函數本來真的是 reentrant function.
  • 瑕玷是程式膨脹了, 別的在保護上也需要多一點心力
    • 需要注意定名法例, 和在 ISR 及主程式中各自呼喚准確的副程式 (這是最常犯錯的部分).
    • 有 bug 要一路改, 二份 code 要一致
    • 在多工情況中可能需要不只二份

接著我們來看一下該如何解決本來 reentrant 函數被 Keil C51 變成 non-reentrant 的問題呢?

若何將 non-reentrant function 改為 reentrant

Keil C51 把方式二是看成預設值, 並且答應混用方式一. 需要利用方式一時翻譯社 只需在函數定義後面加上 keyword reentrant, 例如:

• 不克不及持有靜態 (或全域) 十分數資料.
• 不可修改自身的程式碼 (會影響本身下一次呼喚時的行為)
• 不可呼叫不可重入 non-reentrant 的函數

別的要注意不要把 reentrant 和 thread-safe 搞混了. 兩者狀態近似, 但講的是分歧的概念. 請參考: 可重入與履行緒平安 (reentrant vs thread-safe) Part1

回到主題, 華頓翻譯公司們知道 8051 的 SP (Stack Pointer register) 只有 8 Bits 巨細 (只能記錄 256 個地址翻譯社 意思是: stack 區最大只能是 256 bytes). 而現實上 8051 CPU 在不擴充外部記憶體的情形下, 內部只有 128 byte 記憶體可用. 若是再扣除 Register Bank0 ~ Bank3 (32Bytes), 還有 Bit Addressable Area (16Bytes), 就只剩 80 Bytes 可用 (128-32-16=80). 而 8052 CPU 則略微好一點, 又多了 128 Bytes 可用, 可是 208 (80+128) Bytes 幾乎已是上限了.

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; Reentrant Stack Initilization
; The following EQU statements define the stack pointer for
; reentrant functions and initialized it:
;
IBPSTACK    EQU 0        ; set to 1 if SMALL model is used.
IBPSTACKTOP EQU 0FFH+1   ; set to highest location+1.
;
XBPSTACK    EQU 0        ; set to 1 if LARGE model is used.
XBPSTACKTOP EQU 0FFFFH+1 ; set to highest location+1.
;
PBPSTACK    EQU 0        ; set to 1 if COMPACT model is used.
PBPSTACKTOP EQU 0FFFFH+1 ; set to highest location+1.
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