问题现象及背景
在自行封装FLASH自用库的过程中,测试读取 API 时发现了一个隐藏Bug.
cpp
#define FLASH_BYTES_PER_PAGE (1024UL) // 无符号常量
bool Cus_Flash_ReadOutPage( uint32_t PageAddress, uint8_t *pOutBuffer, int32_t Size )
{
.............
if ( (Size - FLASH_BYTES_PER_PAGE) > 0 ) // 缓冲区给大了,已经读完一页了,剩下空间以0填充.
{
memset(&pOutBuffer[FLASH_BYTES_PER_PAGE], 0, (Size - FLASH_BYTES_PER_PAGE));
}
...............
}
(相关 API 问题部分如上)
cpp
uint8_t RxBuf[128] = { 0 };
Cus_Flash_ReadOutPage(Address, RxBuf, sizeof(RxBuf));
(调用示例)
具体问题为:函数调用时当传入的 Size 小于 FLASH_BYTES_PER_PAGE,在经过判断分支后,被判断为true,进而执行memset后触发硬件HardFault。
原因分析
经过调试分析,当有符号整数(int、int32_t)与无符号整数(unsigned int、uint32_t)进行算术运算(如减法)时,有符号数会被隐式转换为无符号数。如果运算结果本应为负数,则会变成一个很大的正数(无符号下溢),导致后续逻辑判断错误。
cpp
uint32_t a = 1024;
int32_t b = 64;
// b - a 的执行过程:
// 1. b 被转换为 uint32_t,值为 64(无符号)
// 2. 计算 64 - 1024,在无符号算术中结果为 2^32 - 960 = 4294966336
// 3. 这个值大于 0,所以条件永远为真
例如上述当 Size = 64 时,条件本应为假,但由于隐式转换,无符号下溢,条件为真,导致 memset 越界写入大量字节,进而导致HardFault触发。
解决方法
① 通过强制类型转换,将FLASH_BYTES_PER_PAGE转换为(int32_t)形式.
cpp
将 if ( (Size - FLASH_BYTES_PER_PAGE) > 0 )
改为:
if ( (Size - (int32_t)FLASH_BYTES_PER_PAGE) > 0 )
② 先赋值给有符号变量再判断.
cpp
int32_t remaining = Size - FLASH_BYTES_PER_PAGE;
if (remaining > 0)
{
memset(&pOutBuffer[FLASH_BYTES_PER_PAGE], 0, remaining);
}
总结
在 C 语言中,要注意有符号数与无符号数的混合运算,应始终确保操作数类型一致,或使用强制转换明确意图。