依赖溢出有危险吗？

Question

以下是我在我们的固件中找到的延迟功能。它看起来有点危险，或者至少让读者感到困惑。

全局变量

static int32u masterTimerCounter; // 32-bit unsigned timer counter

系统滴答中断处理程序

/* Called Every Millisecond */
void sysTickIrqHandler(void)
{
    masterTimerCounter++;
}

设置定时器过期功能

void setTimerExpiration(int32u *timerExpiration, int32u delay)
{
    *timerExpiration = masterTimerCounter + delay;
}

检查定时器是否过期功能

boolean timerExpired(int32u timerExpiration, int32u delay)
{
    if((masterTimerCounter - timerExpiration) < delay)
        return TRUE; // Timer has expired
    else
        return FALSE; // Timer still active
}

设置计时器到期并阻止直到计时器到期

int32u timerExpiration;
setTimerExpiration(&timerExpiration, 15); // Set expiration timer to 15 milliseconds
while(!timerExpired(timerExpiration, 15) // Block until timer has expired
    continue; 

问题

正如您在timerExpired() 中看到的那样，masterTimerCounter 减去了timerExpiration。如果计时器还没有到期，计算将产生一个非常大的数字（因为两个操作数都是无符号数字）。当计时器到期时，计算将产生一个小于延迟量的值。

虽然这似乎工作正常，但它似乎可能很危险，或者至少会让读者感到困惑（我不得不阅读几遍才能理解最初程序员的意图）。

如果我必须写类似这样的东西，我会定义timerExpired函数如下：

boolean timerExpired(int32u timerExpiration)
{
    if(timerExpiration > masterTimerCounter)
        return FALSE; // Timer still active
    else
        return TRUE; // Timer has expired
}

我应该重新定义'timerExpired()`吗？

注意：为了保护无辜，函数和变量名称已更改。

Answer 1

请注意，原始逻辑类似于：是过去的绝对到期时间，但小于一个完整的延迟期之前。也许我们可以松散地表达它，就像这个计时器最近触发了。

你修改的逻辑只是是过去的绝对过期时间，不一样。

---

您可以简单地通过在不等式的每一边添加timerExpiration 来避免下溢的风险：

boolean timerExpired(int32u timerExpiration, int32u delay)
{
// WAS: (masterTimerCounter - timerExpiration) < delay
    if(masterTimerCounter < timerExpiration + delay)
        return TRUE; // Timer has expired
    else
        return FALSE; // Timer still active
}

但这会改变行为，因为您说如果masterTimerCounter < timerExpiration，原件将始终为假。您可以通过显式检查来获得原始行为，而不会出现令人困惑的下溢：

boolean timerExpired(int32u timerExpiration, int32u delay)
{
    if(masterTimerCounter > timerExpiration &&       // did it expire ...
       masterTimerCounter < timerExpiration + delay) // ... recently?
        return TRUE; // Timer has expired
    else
        return FALSE; // Timer still active
}

Answer 2

那个固件代码没有意义。

int32u expire;
setTimerExpiration(&expire, 0);
timerExpired(expire, 0); // is always false, unless the timer overflows 

Answer 3

您的方式的问题是，如果 masterTimerCounter + delay 导致 32 位 int 翻转，那么 timerExpired 测试会立即通过。

我认为在可能发生翻转的情况下执行整数计时器的最直接方法是这样的：

void startTimer(int32u *timerValue)
{
    *timerValue = masterTimerCounter;
}

检查定时器是否过期功能

boolean timerExpired(int32u timerVal, int32u delay)
{
    if ((masterTimerCounter - timerVal) >= delay)
        return TRUE; // Timer has expired
    else
        return FALSE; // Timer still active
}

用法：

int32u timer;
startTimer(&timer); // Start timing
while(!timerExpired(timer, 15) // Block for 15 ticks
    continue;

即使timerExpired 中的减法下溢，这也会返回正确的结果。