Rust开发Arduino Nano时不可变函数参数传入后异常变更

核心问题 #

你的问题本质是栈帧损坏导致变量值被意外覆盖：在interrupt::free闭包内，调用ufmt::uwriteln后，栈上的unit变量被修改，导致第二次读取UNIT_PATTERNS[unit]时拿到了错误的值（从0xd4变成0x54，对应UNIT_PATTERNS[0]）。

为什么会发生？ #

Arduino Nano（atmega328p）的栈空间极小（默认通常仅512字节），而interrupt::free闭包内的操作（尤其是uwriteln的格式化输出会占用大量栈空间）可能引发栈溢出，覆盖了栈上的unit变量。第一次打印UNIT_PATTERNS[unit]时unit仍为正确值2，但uwriteln执行过程中栈帧被破坏，unit被改为0，因此传入set_digit时读取到的是UNIT_PATTERNS[0]（0x54）。

解决方案 #

将unit对应的模式值提前取出并存储在interrupt::free闭包外部，避免闭包内栈操作破坏变量：

fn display_inductance(l: u64, serial: &mut impl ufmt::uWrite) {
    let (mut l, unit) = match l {
        0..=9999              => (l, 0),
        10000..=9999999       => (l/1000, 1),
        10000000..=9999999999 => (l/1000000, 2),
        _                     => (l/1000000000, 3)
    };

    // 提前取出单位模式，存在闭包外部栈帧
    let unit_pattern = UNIT_PATTERNS[unit];

    interrupt::free(|cs| {
        let mut state = DISPLAY_STATE.borrow(cs).borrow_mut();
        let state = state.as_mut().unwrap();

        for i in (0..4).rev() {
            let digit = (l%10) as usize;
            set_digit(&mut state.buffer, i, DIGIT_PATTERNS[digit], serial);
            l /= 10;
        }

        ufmt::uwriteln!(serial, "Unit pattern = 0x{:x}", unit_pattern);
        set_digit(&mut state.buffer, 4, unit_pattern, serial);
    });
}

验证方法 #

可以在闭包内的uwriteln后额外打印unit的值，确认是否被篡改：

ufmt::uwriteln!(serial, "Unit pattern = 0x{:x}, unit = {}", UNIT_PATTERNS[unit], unit);
ufmt::uwriteln!(serial, "Unit pattern again = 0x{:x}", UNIT_PATTERNS[unit]);

如果输出中unit从2变为0，即可确认是栈覆盖导致的问题。

额外优化建议 #

• 减少uwriteln在闭包内的使用：调试输出尽量放在闭包外，避免占用闭包内栈空间。
• 增大栈空间：通过修改链接脚本或编译参数调整atmega328p的栈大小，但需注意不要超过RAM总容量（2KB）。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者GutturalWasp