開發(fā)過程中，你是否會發(fā)出“基礎(chǔ)不牢，地動山搖”的感慨，我相信，只要有經(jīng)驗的工程師，應(yīng)該都有過。

魚鷹曾經(jīng)因為一個很基礎(chǔ)的知識，差點毀了整個項目，這不是危言聳聽。

因為這個代碼用于整個系統(tǒng)自檢，一旦運行出錯，整個系統(tǒng)就廢了。

為了不讓別人篡改魚鷹的代碼，魚鷹設(shè)計了多套機制，其中一個就是定時檢查關(guān)鍵代碼是否已執(zhí)行，如果有一次沒有執(zhí)行，那么系統(tǒng)進入異常狀態(tài)，這個功能類似窗口看門狗。

uint16_trun_cnt, run_cnt_next;


void function1()
{
dosomething;
run_cnt++; // 自加，表示該函數(shù)已執(zhí)行
}
int main()
{
while(1)
{
function1();
if(run_cnt!=run_cnt_next+1)//判斷兩個變量是否匹配
{
doerrorsome thing
}
run_cnt_next++;//這個位置也自加，表示這里已執(zhí)行
}
}

類似流程如上，當(dāng)時魚鷹為了減少變量空間，將計數(shù)器設(shè)計成了 uint16_t 類型，導(dǎo)致埋下了隱患。

這個流程乍一看沒有問題，因為 run_cnt比 run_cnt_next 先加，那么run_cnt_next + 1 應(yīng)該等于run_cnt，如果不相等，作錯誤處理。

甚至短時間內(nèi)運行不會有任何問題，除非 16 位溢出…… 所以一個量產(chǎn)項目，任何一點改動，都可能需要長時間的穩(wěn)定測試，只有這樣才能確保系統(tǒng)穩(wěn)定性，不能認為自己能力強，寫的代碼不用測試就直接合并了。

原先魚鷹以為，這兩個變量都是 16 位，那么 + 1 的結(jié)果應(yīng)該也是16 位，最后比較時，也是 16 位比較，這樣即使最終 16 位自加溢出了，結(jié)果也會是正確的。

if(run_cnt != run_cnt_next + 1) // 判斷兩個變量是否匹配
{
      do error some thing
}

但你以為，終究是你以為。 實際上，因為你和1自加了，最終比較是按照 32 位進行比較，而 run_cnt 受到變量位數(shù)限制，始終是16位的結(jié)果（但擴展成 32 位比較，即高 16 位全是 0）



這樣就會導(dǎo)致在溢出時，兩者是不相等的。 比如上一次run_cnt 為0xFFFF 時（受位數(shù)限制，最大只能是這個），run_cnt_next 為 0xFFFE，此次結(jié)果比較即使按 32 位比較，也是沒有問題的，都是 0xFFFF。

但下一次運行時，run_cnt 自加，溢出變成 0，而run_cnt_next是 0xFFFF，再和 1 相加，因為比較會使用 32 位比較，所以此時結(jié)果是0x10000，最終導(dǎo)致兩者不相等（0 != 0x10000）。

那么為什么會導(dǎo)致上面的問題呢？這里涉及到兩個 C 語言基礎(chǔ)知識點，估計大家以前都了解過，但估計沒有當(dāng)回事。

1、常量默認為 int 型（但不一定是 32 bit ，和內(nèi)核和編譯器有關(guān)，上面的+1 就是 int 型）

2、整型提升（詳細可網(wǎng)上查找） 因為兩邊的結(jié)果類型不一致（+ 1 導(dǎo)致右邊結(jié)果成了 int 類型），所以最終按 int 型處理。

最終導(dǎo)致溢出時，結(jié)果判斷失敗。 我們可以通過匯編看出一些端倪：



我們可以看到 r0+ 1 之后，直接和 r1 比較，也就是說，結(jié)果可能超過 0xFFFF，導(dǎo)致出錯。

那么，怎么樣才可以保證結(jié)果為 16 位呢？ 我們可以這樣處理：

if((uint16_t)run_cnt!=(uint16_t)(run_cnt_next+1))//強制轉(zhuǎn)化為16位比較
{
      do error some thing
}

我們可通過匯編發(fā)現(xiàn)，多了一條 UXTH 指令，用于把 16 位結(jié)果擴展成 32 位(從這里我們也可以得出結(jié)論，結(jié)果比較總是 32 bit 比較)。



到此，分析結(jié)束，可以看到，為了解釋這么一條簡單的 C 語言語句，還是挺困難的事情。





審核編輯：劉清