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CONTROLSUITE: 关于宏函数的疑问

Part Number: CONTROLSUITE

在ControlSUIT的电机控制例程中,使用了很多宏函数,比如PI_MACRO、IMPULSE_MACRO、RC_MACRO等等,

请问这些宏函数编译的时候,是分配到那个段呢?在编译结果的.map文件里,是看不到这些宏函数的,请问这些宏函数的执行过程是怎样的呢?

  • 您好

    在C编程中,宏函数(或称为宏定义)是预处理器在编译前处理的一部分。宏函数并不在运行时执行,而是在编译前将宏中的代码替换到宏被调用的位置。因此,宏函数本身并不占用任何内存空间,也没有独立的执行过程。

    例如,如果你有以下宏定义:

    c
    #define PI_MACRO 3.14159
    当你在代码中使用PI_MACRO时,预处理器会在编译前将其替换为3.14159。

    由于宏函数在编译前就已经被展开并替换为实际的代码,所以在最终的编译结果(如.map文件或目标文件)中,你不会看到宏函数本身。相反,你会看到宏展开后的代码。

    关于段(section)的分配,宏展开后的代码会根据其类型和属性被分配到不同的段中。例如,全局变量和静态变量通常会被分配到数据段(data section)或BSS段(未初始化的数据),而函数代码则会被分配到代码段(text section 或 code section)。

    在你提到的ControlSUITE电机控制例程中,这些宏函数(如PI_MACRO、IMPULSE_MACRO、RC_MACRO等)可能用于定义常量、简化复杂表达式或实现某些特定功能。当编译器处理源代码时,它会查找所有的宏定义,并在编译前将它们替换为相应的代码。因此,在最终的编译结果中,你看到的是这些宏展开后的实际代码,而不是宏本身。

    如果你想了解宏展开后的代码是如何分布的,你可以查看编译器的输出文件(如汇编代码文件或.map文件),这些文件通常会提供关于代码和数据的段分配信息。但是,请注意,这些文件中不会直接列出宏函数,而是会列出宏展开后的实际代码。

    更详细说明参考以下链接

    https://www.ti.com/lit/ug/sprui45c/sprui45c.pdf

    https://www.ti.com/tool/CONTROLSUITE

  • 您好 感谢您的解答

    还有一些疑问希望得到您的帮助

    看到过一些说法,宏函数省去了普通C函数调用时的出栈、入栈时间,因此会节省一些执行空间,请问是这样的吗?

    再有就是宏函数会比同样功能的C函数占用空间大一些,使用宏函数是利用空间换时间,这个说法是对的吗?

    谢谢

  • 您好

    针对您的问题,做出以下说明:

    首先,宏函数并不是省去了函数调用时的出栈、入栈时间,而是因为它在预处理阶段就已经被展开到代码中了,所以根本不存在函数调用这个过程。宏函数实际上是在编译前通过文本替换的方式直接插入到代码中的,因此它在执行时不需要进行常规的函数调用,也就没有了相应的栈操作。但这并不意味着宏函数就一定比函数调用快或者节省空间,这取决于宏函数的具体实现和使用场景。

    关于宏函数占用空间的问题,实际上并不是宏函数本身比同样功能的C函数占用空间大,而是宏函数的展开可能会导致代码膨胀。如果宏函数在代码中多次使用,并且展开后的代码很大,那么最终生成的代码体积可能会比使用函数调用要大。这通常发生在宏函数内部包含复杂的表达式或逻辑时。因此,说宏函数是“利用空间换时间”并不完全准确。实际上,宏函数可能既不会节省时间也不会节省空间,反而可能引入其他问题,比如操作符优先级问题、重复计算等。

    总的来说,宏函数和C函数各有优缺点,应该根据具体的需求和场景来选择使用。宏函数在某些情况下可以提高代码的执行效率,但也可能导致代码难以维护和理解。而C函数调用虽然增加了栈操作的开销,但提供了更好的类型检查和调试支持,并且使代码更加模块化和可重用。因此,在选择使用宏函数还是C函数时,需要综合考虑代码的可读性、可维护性、性能以及具体需求。

  • 好的 感谢您的帮助

  • 您好 麻烦再请问下 controlsuit

    例程中比如pi控制器 svpwm这些模块使用宏函数的初衷是什么呢

  • 您好

    关于例程的初衷已经不可验证了,但是目的大致有以下几种种请您参考:

    1、代码复用和模块化:宏函数允许我们定义可复用的代码段,这些代码段可以在多个地方使用,而无需重复编写。通过将PI控制器或SVPWM的实现封装成宏函数,可以方便地在不同的控制任务或项目中重复使用这些模块,从而提高开发效率。

    2、提高代码的可读性和可维护性:通过宏函数,我们可以为复杂的控制算法或功能提供一个简洁、直观的接口。这样,当其他开发者阅读或修改代码时,可以更容易地理解每个模块的功能和作用,从而降低出错的可能性。同时,如果需要对这些模块进行修改或优化,也只需要在宏函数内部进行更改,而无需改动整个代码库。

    3、参数化和灵活性:宏函数通常可以接受参数,这使得我们可以根据实际需求调整PI控制器的参数(如比例系数、积分系数)或SVPWM的相关参数(如调制比、扇区号等)。这种参数化的设计使得我们的控制算法更加灵活,可以适应不同的应用场景和需求。

    4、性能优化:在某些情况下,宏函数的使用可能有助于性能优化。由于宏函数在预处理阶段进行展开,因此可以避免函数调用的开销,特别是在对性能要求较高的实时控制系统中。

    5、例程是TI官方方便客户学习以及二次开发,以及考虑以上优势做了宏函数

  • 顺便请确认下,如果宏函数同时有被一般函数以及有ramfunc标识的函数调用,那么宏函数对应的代码在运行时是否也对应的是在flash及ram中运行?

  • 您好

    宏函数在C或C++中是通过预处理器在编译之前进行文本替换的,它本身并不产生任何运行时的代码。因此,宏函数本身并不直接决定其替换后的代码是存储在Flash中还是RAM中。

    当宏函数被一般函数调用时,其替换后的代码会和其他代码一起被编译,并通常存储在Flash中(或者其他非易失性存储介质中),然后在运行时从Flash中读取并执行。

    如果宏函数被标记为ramfunc的函数调用,这通常意味着编译器或链接器会特殊处理这些函数,将它们的代码复制到RAM中,并在运行时从RAM中执行。但是,这并不影响宏函数本身,因为宏函数的替换是在编译之前进行的,它不知道也不会关心其替换后的代码最终将存储在哪里。

    因此,宏函数对应的代码在运行时是否存储在Flash或RAM中,取决于调用它的上下文和编译器/链接器的设置,而不是宏函数本身。