全局变量与模块化

某模块提供给其它模块调用的外部函数及数据需在.h 中文件中冠以extern 关键字声明；

这句话在上面的例子中已经有体现，即某模块提供给其它模块调用的外部函数和全局变量需在.h 中文件中冠以extern 关键字声明，下面重点说一下全局变量的使用。使用模块化编程的一个难点（相对于新手）就是全局变量的设定，初学者往往很难想通模块与模块公用的变量是如何实现的，常规的做法就是本句提到的，在.h文件中外部数据冠以extern关键字声明。比如上例的变量value就是一个全局变量，若是某个模块也使用这个变量，则和使用外部函数一样，只需在使用的模块.c文件中包含#include“lcd_device.h”即可。

另一种处理模块间全局变量的方法来自于嵌入式操作系统uCOS-II，这个操作系统处理全局变量的方法比较特殊，也比较难以理解，但学会之后妙用无穷，这个方法只需用在头文件中定义一次。方法为：

在定义所有全局变量（uCOS-II将所有全局变量定义在一个.h文件内）的.h头文件中：

#ifdef xxx_GLOBALS

#define xxx_EXT

#else

#define xxx_EXT extern

#endif

.H 文件中每个全局变量都加上了xxx_EXT的前缀。xxx 代表模块的名字。

该模块的.C文件中有以下定义：

#define xxx_GLOBALS

#include "includes.h"

当编译器处理.C文件时，它强制xxx_EXT（在相应.H文件中可以找到）为空，（因为xxx_GLOBALS已经定义）。所以编译器给每个全局变量分配内存空间，而当编译器处理其他.C 文件时，xxx_GLOBAL没有定义，xxx_EXT 被定义为extern，这样用户就可以调用外部全局变量。为了说明这个概念，可以参见uC/OS_II.H,其中包括以下定义：

#ifdef OS_GLOBALS

#define OS_EXT

#else

#define OS_EXT extern

#endif

OS_EXT INT32U OSIdleCtr;

OS_EXT INT32U OSIdleCtrRun;

OS_EXT INT32U OSIdleCtrMax;

同时，uCOS_II.H 有中以下定义：

#define OS_GLOBALS

#include “includes.h”

当编译器处理uCOS_II.C 时，它使得头文件变成如下所示，因为OS_EXT 被设置为空。

INT32U OSIdleCtr;

INT32U OSIdleCtrRun;

INT32U OSIdleCtrMax;

这样编译器就会将这些全局变量分配在内存中。当编译器处理其他.C 文件时，头文件变成了如下的样子，因为OS_GLOBAL没有定义，所以OS_EXT 被定义为extern。

extern INT32U OSIdleCtr;

extern INT32U OSIdleCtrRun;

extern INT32U OSIdleCtrMax;

在这种情况下，不产生内存分配，而任何 .C文件都可以使用这些变量。这样的就只需在 .H文件中定义一次就可以了。

（3） 模块内的函数和全局变量需在.c 文件开头冠以static 关键字声明；

这句话主要讲述了关键字static的作用。Static是一个相当重要的关键字，他能对函数和变量做一些约束，而且可以传递一些信息。比如上例在LCD驱动模块.c文件中定义的延时函数static void delay (uint us)，这个函数冠以static修饰，一方面是限定了函数的作用范围只是在本模块中起作用，另一方面也给人传达这样的信息：该函数不会被其他模块调用。下面详细说一下这个关键字的作用，在C 语言中，关键字static 有三个明显的作用：

1.在函数体，一个被声明为静态的变量在这一函数被调用过程中维持其值不变。

2.在模块内（但在函数体外），一个被声明为静态的变量可以被模块内所用函数访问，但不能被模块外其它函数访问。它是一个本地的全局变

量。

3.在模块内，一个被声明为静态的函数只可被这一模块内的其它函数调用。那就是，这个函数被限制在声明它的模块的本地范围内使用。

前两个都比较容易理解，最后一个作用就是刚刚举例中提到的延时函数（static void delay (uint us)），本地化函数是有相当好的作用的。

（4） 永远不要在.h 文件中定义变量！

呵呵，似乎有点危言耸听的感觉，但我想也不会有多少人会在.h文件中定义变量的。

比较一下代码：

代码一：

/*module1.h*/

int a = 5; /* 在模块1 的.h 文件中定义int a */

/*module1 .c*/

#include "module1.h" /* 在模块1 中包含模块1 的.h 文件 */


/*module2 .c*/

#include "module1.h" /* 在模块2 中包含模块1 的.h 文件 */


/*module3 .c*/

#include "module1.h" /* 在模块3 中包含模块1 的.h 文件 */

以上程序的结果是在模块1、2、3 中都定义了整型变量a，a 在不同的模块中对应不同的地址元，这个世界上从来不需要这样的程序。正确的做法是：

代码二：

/*module1.h*/

extern int a; /* 在模块1 的.h 文件中声明int a */


/*module1 .c*/

#include "module1.h" /* 在模块1 中包含模块1 的.h 文件 */

int a = 5; /* 在模块1 的.c 文件中定义int a */


/*module2 .c*/

#include "module1.h" /* 在模块2 中包含模块1 的.h 文件 */


/*module3 .c*/

#include "module1.h" /* 在模块3 中包含模块1 的.h 文件 */

这样如果模块1、2、3 操作a 的话，对应的是同一片内存单元。

注：

一个嵌入式系统通常包括两类（注意是两类，不是两个）模块：

（1）硬件驱动模块，一种特定硬件对应一个模块；

（2）软件功能模块，其模块的划分应满足低偶合、高内聚的要求。

下面以keil C 编译器为例，讲一下模块化编程的步骤。

下面这个程序分为三层，共7个模块，共同为主程序服务（它们之间也会相互调用）。