Keil中函数调用时对局部变量的处理

这两天在上电子发烧友学院的从零开始写RTOS的课程。刚学到任务切换的章节，发现老师给的例子中的task都没有局部变量。于是自己探索了一下有局部变量的task，在做任务切换的时候具体是什么行为，当然其实本质就是在调用函数的时候Keil编译器是怎么做局部变量保存的。

先给出老师告诉我的标准答案：局部变量一般是放在内和寄存器或者当前任务的堆栈里面

-_-|| 拜托能不能说详细点啊喂！
只能自己上手探索了。在老师给的例子上作了简化，便于理解。

先上代码

// called function in task
void TaskSched()
{
    delay(100);;  // 调用一个其它函数防止这个TsakSched函数被优化掉.
}

// task code
int g_variable;     
void task(void * param)
{
    int i1=0;
    for(;;)
    {
        i1++;
        g_variable=i1;    //这里的赋值是保证在调试的时候局部变量不会被优化掉.
        TaskSched();
    }
}

非常简单的小程序，我们想要观察的就是在task中调用TaskSched函数的时候，i1（我为啥要用i1呢好奇怪...）这个变量被编译器存到了哪里。让我们来看看反汇编的结果。

Figure 1. Disassembly of task

Figure 2. Disassembly of TaskSched

上面一段是task的反汇编，很明显i1这个局部变量在task运行的时候是一直存放在r2寄存器中。下面这段是TaskSched的反汇编结果，可以看到在这个函数运行之初有一个压栈的操作...ちょっと待って，为什么没有把r2压倒栈里？难道这个意思是函数调用的时候不保存局部变量？我的世界观好像有点崩塌...老师不是这么教我的呀...

仔细想一想，TaskSched这个函数太过简单，整个执行过程只用到了r0寄存器，对r2寄存器并没有任何影响，所以不压栈也是可以理解的。那我把TaskSched改的复杂点。

void TaskSched()
{
    int i=100;
    int j=200;
    int k=200;
    delay(i);
    delay(j);
    delay(k);
}

在TaskSched中加了三个局部变量来增加寄存器的使用，来看反编译结果

Figure 3. Disassembly of Complex TaskSched

这次终于在函数调用的时候是把r4压栈了，为什么不是r2?

Figure 4. Disassembly of task

因为这次编译task函数的i1变量用的就是r4......
看来这个实验的结果跟老师说的还是一致的，

结论

1. 函数运行的时候，局部变量是保存在寄存器中的。
2. 调用其他子函数的时候，
   a. 如果子函数不复杂，局部变量不会被压栈，这样可以省机器周期和存储空间，还是很好的。
   b. 如果子函数比较复杂，局部变量会被压到栈中，等子函数运行完了，再从栈中取出来。

补充

补充内容就不多做解释了，算是实验的附属产物。

1. 局部变量在函数运行的时候是保存在寄存器中的，给局部变量赋初值的过程其实就是给特定的寄存器中填数。如果没有给局部变量赋初值，在使用局部变量的时候编译器还是会从选定的寄存器中取值， 但是这个值是多少就不好说了。所以一定要给局部变量赋初值呀。

2. 虽然上面说了局部变量在函数运行的时候是保存在寄存器中的，但是寄存器就那么几个，要是使用的局部变量太多，还是会被压到栈里面的。所以为了用太多局部变量可能会导致栈溢出。