Возможно ли как-то использовать обычную функцию заместо макро-функции?

Question

[djEban]

#define PORTB 0x04
#define PORTB0 0

void bit_set(uint8_t port, uint8_t bit)
{
    port |= (1 << bit);
}

int main(void)
{
    bit_set(PORTB, PORTB0);
}

Если задавать значение регистра через функцию, то, насколько я понял, компилятор оптимизирует это дело, и выходной результат такой, будто я вовсе не вызывал bit_set

#define BIT_SET(port, bit) (port |= (1 << bit))

int main(void)
{
    BIT_SET(PORTB, PORTB0);
}

Хотя вот такой вариант, с макро-функцией, работает, так как это просто текстовая замена
Конечныый результат в ассемблере должен быть такой

_main:
    sbi 0, 0x04

Answer 1

[jcmvbkbc]

#define BIT_SET(port, bit) (port |= (1 << bit))

int main(void)
{
    BIT_SET(PORTB, PORTB0);
}

вот такой вариант, с макро-функцией, работает, так как это просто текстовая замена

Он работает, потому что с таким определением BIT_SET PORTB не может быть определён просто как 0x04. Потому что просто текстовая замена 0x04 |= 1 << 0 не имеет смысла. Он определён как volatile ссылка на память с адресом 0x04. Когда ты научишься передавать ссылку на такую память в функцию, функция тоже начнёт работать.

Comments

[djEban]

Вот именно что передать это значение, определенное просто как 0x04, как ссылку на память не получится, либо придется постоянно кастовать, что, я думаю, не поможет и неудобно
Я смотрел дефайны этих портов, там просто хекс-значение, без какого либо каста к volatile ссылке, видимо это делается непосредственно компилятором, поэтому я и подумал, что вариант с прокидыванием аргументов тоже должен сработать

[jcmvbkbc]

Я смотрел дефайны этих портов, там просто хекс-значение, без какого либо каста к volatile ссылке, видимо это делается непосредственно компилятором

djEban, Нет, не делается. Здесь нет никакой магии, всё должно быть написано явно. Ты не привёл полный компилируемый код и опции компилятора, поэтому я напишу его сам и возьму опции на своё усмотрение. Смотри, что получается после препроцессора и после компилятора если взять atmega88p в качестве таргета. А если в опции добавить -dM то можно увидеть как определен PORTB:

#define PORTB _SFR_IO8(0x05)
…
#define _SFR_IO8(io_addr) _MMIO_BYTE((io_addr) + __SFR_OFFSET)
…
#define _MMIO_BYTE(mem_addr) (*(volatile uint8_t *)(mem_addr))

[djEban]

jcmvbkbc, да, действительно.
Там еще есть запись

#define _SFR_IO8(io_addr) ((io_addr) + __SFR_OFFSET)

Она меня и сбила, а ту, другую, я не заметил

Answer 2

[Vindicar]

bit_set() принимает аргумент по значению, т.е. принимает его копию. От того, что эта копия изменена внутри функции, снаружи ничего не поменяется. А раз других побочных эффектов у функции нет, компилятор удаляет её вызов.
Макрос же после всех подстановок сделает просто присваивание указанной переменной. Тут побочный эффект есть.

Comments

[djEban]

Придется использовать макрос, значит

[Vindicar]

djEban, я не настолько хорошо знаю плюсы, но я бы сначала попробовал передать параметр по ссылке
void bit_set(uint8_t& port, uint8_t bit)
Но не факт, что это заработает! В конце концов, передача по ссылке - это передача адреса в памяти, а у регистра процессора адреса нет...

Так что да, может, придётся использовать макрос. Да оно и быстрее будет.

[res2001]

Vindicar, Вроде бы вопрос по Си. А тут нету ссылок. Значит что бы был эффект надо передавать указатель на port и внутри функции работать с port как с указателем.
Так же для подсказки компилятору можно объявить функцию set_port как inline.
Вообще компилятор в любом случае (и в случае макроса и в случае функции) попытается оптимизировать код, в идеале результат будет +- одинаковым. Но использование функции лучше по сравнению с макросом потому что в функции встроена типизация. А ваш макрос BIT_SET может работать с любыми целыми типами, но какие-то комбинации типов могут давать результат не тот, что вам бы хотелось.
Так же обратите внимание на ответ jcmvbkbc

[djEban]

Vindicar, быстрее оно не будет, так как я фукнцию хотел заинлайнить

Answer 3

[Василий Дёмин]

Да, возможно, но вы это делаете не правильно.

#define PORTB 0x04
#define PORTB0 0

void bit_set(uint8_t port, uint8_t bit)
{
    port |= (1 << bit);
}

int main(void)
{
    bit_set(PORTB, PORTB0);
}

Здесь вообще ничего не делается, это же void функция. Если поменять её тип на uint8_t и добавить return, то компилятор всё равно оставит и функцию и её вызов, потому что она не объявлена статической, а значит может вызываться откуда-то ещё.

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

#define PORTB 0x04
#define PORTB0 0

// вызов функции останется
uint8_t bit_set(uint8_t port, uint8_t bit)
{
    return port |= (1 << bit);
}

int main(void)
{
    uint8_t res = bit_set(PORTB, PORTB0);
    printf("%hhd\n", res);
}

Если же сделать функцию статической, то её вызов будет заинлайнен, но лучше тогда сразу static inline использовать:

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

#define PORTB 0x04
#define PORTB0 0

// А вот так функция будет заинлайнена
static inline uint8_t bit_set(uint8_t port, uint8_t bit)
{
    return port |= (1 << bit);
}

int main(void)
{
    uint8_t res = bit_set(PORTB, PORTB0);
    printf("%hhd\n", res);
}

И да, чтобы переиспользовать static inline функции, их надо объявлять в заголовочных файлах, объявить прототип в заголовочном файле, а тело в .c файле не выйдет.
Рекомендую проверить самостоятельно с помощью https://godbolt.org. Не забудьте, что без указания флагов оптимизации, ничего заинлайнено не будет, даже если объявить функцию, как static inline

Comments

[djEban]

Лучше использовать __attribute__((always_inline)) для гарантированного инлайнинга

[Василий Дёмин]

djEban, Так тоже можно, но это только gcc поддерживает.

Answer 4

[vanyamba-electronics]

inline void bit_set(uint8_t port, uint8_t bit)
{
    port |= (1 << bit);
}

Comments

[djEban]

Почему инлайн помогает? inline провоцирует внешнюю линковку?

[vanyamba-electronics]

djEban, inline указывает компилятору включить тело функции в код в месте вызова.

[djEban]

vanyamba-electronics, это я знаю, но оно не помогает. К тому же, не факт, что включит