單片機運行完main函數(shù)后，接下來發(fā)生了什么？

正常的程序，都不會跳出main，但是，如果跳出了 main 函數(shù)，程序到底去哪兒了，你有相關(guān)這個問題嗎？

一、問題提出

今天在單片機led模塊定義函數(shù)中看到一個有趣的問題。提問者在進(jìn)行基本的C51編程實驗，編寫了一個簡單的C51程序如下：

#include?

void?test(num)?{
????switch(num)?{
????????case?1:?P2_0=0;?P2_1=0;?
????????????break;
????}
}

void?main(void)?{
????test(1);
}

程序執(zhí)行完之后，可以看到實驗板上的有兩個LED被點亮，另外六個居然微微發(fā)亮。

如果在主程序中，增加一個無限循環(huán)：while(1); ，則電路板上的就不再會出現(xiàn)“微微點亮”的現(xiàn)象了。

#include?

void?test(num)?{
????switch(num)?{
????????case?1:?P2_0=0;?P2_1=0;?
????????????break;
????}
}

void?main(void)?{
????test(1);
????while(1);
}

上面兩種情況的區(qū)別，在于第二個程序中主循環(huán) main()函數(shù)始終沒有退出，而第一個程序，main()函數(shù)退出了。似乎前面LED微微點亮 應(yīng)該與主函數(shù)退出之后，單片機都干了些啥有關(guān)系。

那么就剩下一個問題：對于普通的嵌入式系統(tǒng)，C語言編程中main()函數(shù)退出之后，程序去哪兒了？

二、程序去哪兒了？

從上面提問者書寫的代碼來看，應(yīng)該是一位C51的愛好者，使用的是C51的編譯器，在一款C51開發(fā)板上愉快的進(jìn)行實驗。他一開始沒有安裝嵌入式程序開發(fā)的慣例 在主程序void main(void)中利用無限循環(huán)將程序控制在主程序函數(shù)中，就出現(xiàn)了前面實驗結(jié)果中令人迷惑的情況。

“

注：他是一個膽大心細(xì)的人，觀察還挺仔細(xì)的。

”

2.1 盤古開天辟地

對于C語言編程來說，所有的用戶程序世界是從主程序main()開始的。給用戶程序開天辟地的任務(wù)是由一小段盤古代碼STARTUP.A51。

51單片機程序執(zhí)行流程（STARTUP.A51管理Main函數(shù)的執(zhí)行）

下面截取了STARTUP.A51 代碼的一段，可以看到盤古在單片機RESET之后做了點準(zhǔn)備工作（初始化全局變量、堆棧指針）之后，就直接跳轉(zhuǎn)至：?C_START

?NAME?????C_STARTUP

?C_C51STARTUP???SEGMENT???CODE
?STACK??????????SEGMENT???IDATA

????????????????RSEG?????STACK
????????????????DS??????1

????????????????EXTRN?CODE?(?C_START)
????????????????PUBLIC???C_STARTUP

????????????????CSEG????AT??????0
?C_STARTUP:?????LJMP????STARTUP1

????????????????RSEG?????C_C51STARTUP

STARTUP1:

IF?IDATALEN?<>?0
????????????????MOV?????R0,#IDATALEN?-?1
????????????????CLR?????A
IDATALOOP:??????MOV?????@R0,A
????????????????DJNZ????R0,IDATALOOP
ENDIF

IF?XDATALEN?<>?0
????????????????MOV?????DPTR,#XDATASTART
????????????????MOV?????R7,#LOW?(XDATALEN)
??IF?(LOW?(XDATALEN))?<>?0
????????????????MOV?????R6,#(HIGH?(XDATALEN))?+1
??ELSE
????????????????MOV?????R6,#HIGH?(XDATALEN)
??ENDIF
????????????????CLR?????A
XDATALOOP:??????MOVX????@DPTR,A
????????????????INC?????DPTR
????????????????DJNZ????R7,XDATALOOP
????????????????DJNZ????R6,XDATALOOP
ENDIF

IF?PPAGEENABLE?<>?0
????????????????MOV?????PPAGE_SFR,#PPAGE
ENDIF

IF?PDATALEN?<>?0
????????????????MOV?????R0,#LOW?(PDATASTART)
????????????????MOV?????R7,#LOW?(PDATALEN)
????????????????CLR?????A
PDATALOOP:??????MOVX????@R0,A
????????????????INC?????R0
????????????????DJNZ????R7,PDATALOOP
ENDIF

IF?IBPSTACK?<>?0
EXTRN?DATA?(?C_IBP)

????????????????MOV??????C_IBP,#LOW?IBPSTACKTOP
ENDIF

IF?XBPSTACK?<>?0
EXTRN?DATA?(?C_XBP)

????????????????MOV??????C_XBP,#HIGH?XBPSTACKTOP
????????????????MOV??????C_XBP+1,#LOW?XBPSTACKTOP
ENDIF

IF?PBPSTACK?<>?0
EXTRN?DATA?(?C_PBP)
????????????????MOV??????C_PBP,#LOW?PBPSTACKTOP
ENDIF

????????????????MOV?????SP,#?STACK-1
????????????????LJMP?????C_START

????????????????END

上面的代碼也被博文51單片機程序執(zhí)行流程（STARTUP.A51）中進(jìn)行逐步調(diào)試跟蹤驗證過：

2.2 世界盡頭

由于進(jìn)入main()函數(shù)是長跳轉(zhuǎn)，所以main函數(shù)是不會正常返回到啟動程序STARTUP.A51，那么程序去哪了？

在博文單片機C語言while(1)的問題中作者對于KEIL編譯器和PIC的MAPLAB編譯器對于main函數(shù)的最后時光進(jìn)行了反匯編查看。

Keil編譯器

在main函數(shù)的最后，程序增加了一下幾行代碼：

MOV?R0,?#0x7F
CLR?A
MOV?@R0,?A
DJNZ?R0,?(3)
MOV?SP,?#0x0C
LJMP?main

這幾條語句，前4條，是將我們單片機的內(nèi)存的前128個地址清零，第5條，是定義堆棧，第6條，是將程序重新跳轉(zhuǎn)到main函數(shù)的首行進(jìn)行執(zhí)行。

MAPLAB編譯器

PIC 單片機語言程序進(jìn)行跟蹤，發(fā)現(xiàn)main() 函數(shù)最后一條語句為 reset，也就是單片機直接復(fù)位，這是 MAPLAB編譯器根據(jù) PIC 單片機特點增加的復(fù)位語句。

總結(jié)

對于嵌入式系統(tǒng)，如果沒有運行RTOS，那么程序開發(fā)中的主函數(shù)（main()）需要通過某種機制使其永遠(yuǎn)愉快的運行下去，它沒有終點。如果想從main函數(shù)中退出，具體干什么是由所使用的C語言編譯器決定的。

審核編輯：黃飛

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