ARM Cortex M4 - C 编程和内存访问优化

Question

以下三行代码是用 1 条 MOV 指令修改位的优化方法，而不是使用较少中断安全的 read-modify-write 习惯用法。它们彼此相同，并且设置了 GPIO 端口的数据寄存器中的 LED_RED 位：

1. *((volatile unsigned long*)(0x40025000 + (LED_RED << 2))) = LED_RED;
2. *(GPIO_PORTF_DATA_BITS_R + LED_RED) = LED_RED;
3. GPIO_PORTF_DATA_BITS_R[LED_RED] = LED_RED;

LED_RED 就是(volatile unsigned long) 0x02。在此微控制器的内存映射中，该寄存器（和其他）的前 2 个 LSB 未使用，因此第一个示例中的左移是有意义的。

GPIO_PORTF_DATA_BITS_R 的定义是：

#define GPIO_PORTF_DATA_BITS_R ((volatile unsigned long *)0x40025000)

我的问题是： 为什么在使用指针算术或数组索引（分别为第 2 方法和第 3 方法）时不需要左移两次？我很难理解。提前谢谢你。

Answer 1

请记住 C 指针算法的工作原理：向指针添加偏移量以指向的类型为单位进行操作。由于GPIO_PORTF_DATA_BITS_R 具有unisgned long * 和sizeof(unsigned long) == 4 类型，因此GPIO_PORTF_DATA_BITS_R + LED_RED 有效地添加了2 * 4 = 8 个字节。

注意，(1) 对0x40025000 进行算术运算，这是一个整数，而不是指针，所以我们需要加 8 才能得到相同的结果。左移 2 与乘以 4 相同，所以 LED_RED << 2 再次等于 8。

根据[] 运算符的定义，(3) 完全等价于 (2)。