蓝桥杯之单片机设计与开发（11）——单片机C语言小结

叁歲伎倆 2022-03-21 13:00 418阅读 0赞

今天闲着无聊把书翻看一遍，收获颇丰。

**目录**

1、数据类型

基本类型数据长度

强制类型转换

bit强制类型转换

2、变量类型

局部变量

全局变量

变量的存储类别

--------------------

## 1、数据类型 ##

C语言的数据基本类型分为：字符型、整型、长整型以及浮点型。

>  *  字符型、整型和长整型只能表示整数
>  *  unsigned型只能表达非负整数
>  *  signed型可以表达负整数
>  *  浮点型表达小数

### 基本类型数据长度 ###

<table style="width:500px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>字符型</td> 
   <td>unsigned char</td> 
   <td>0 ~ 255</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>signed char</td> 
   <td>-128 ~ 127</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>整型</td> 
   <td>unsigned int</td> 
   <td>0 ~ 65535</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>signed int</td> 
   <td>-32768 ~ 32767</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>长整型</td> 
   <td>unsigned long</td> 
   <td>0 ~ 4294967295</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>signed long</td> 
   <td>-2147483648 ~ 2147483647</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>浮点型</td> 
   <td>float</td> 
   <td>-3.4 × e38 ~ 3.4 × e38</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>double</td> 
   <td>C51中等于float</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

在C语言中，不同的数据类型之间是可以混着运算的。当表达式中的数据类型不一致是，首先转换为同一种类型，然后再进行计算。转换原则是：**短字节的数据向长字节数据转换。**

如下面代码：

unsigned char a;
    unsigned int b;
    unsigned long c;
    c = a * b;

在运算的过程中，程序会自动全部按照unsigned int 型来计算。

比如 a = 10， b = 200， c 的结果就是2000.

那当a = 100， b = 700,时，c为多少？

所以一定要注意每个变量类型的取值范围，c的数据类型是unsigned int型，取值范围为0 ~ 65535，而70000超出了范围，其结果就会溢出，最终c的结果就是（70000 - 65535） = 4464.

那么，如果想让c正常获得70000这个结果，需要把c定义为unsigned long型变量。

unsigned char a = 100;
    unsigned int b = 700;
    unsigned long c = 0;
    c = a * b;

此时c的结果是多少？

答案是：c = 4464

WHY？？？

因为C语言在不同类型运算时，数值会转换为同一类型运算，但是每一步运算都会进行识别判断，不会进行一个总的分析判断。

比如这段代码中，a和b相乘时，是按照unsigned int类型运算的，所以运算结果也就是unsigned int类型的4464，只是把最终的unsigned int型4464赋值给了unsigned long型的变量c而已。

为避免这种情况，我们可以采用强制类型转换的方法。

### **强制类型转换** ###

在一个变量的前边加上一个数据类型名，并且使用小括号括起来，就表示把这个变量强制转换为括号里的类型。

比如

c = (unsigned long)a * b;

根据符号运算优先级，首先把a强制转换为unsigned long型变量，然后与b相乘，根据C语言运算规则，b就会自动转换成一个unsigned long型的变量，而后运算完毕的结果也是一个unsigned long型的，最终赋值给c。

不同类型变量之间的相互赋值，短字节类型变量向长字节类型变量赋值时，其值保持不变。如

unsigned char a = 100;
    unsigned int b = 700;
    b = a;

此时程序的最终结果就是b = 100.

但如果是

unsigned char a = 100;
    unsigned int b = 700;
    a = b;

那么a的值仅仅是取了b的低8位，首先把700变成一个16位的二进制数据，然后取它的低八位出来，也就是188，所以最终结果就是a = 188。这就是长字节数据类型给短字节数据类型赋值的结果，会从长字节类型变量的低位开始截取正好等于短字节类型长度的位，然后赋值给短字节类型。

### bit强制类型转换 ###

但是在51单片机中，有一个例外就是bit类型的强制转换。

bit a = 0;
    unsigned char b;
    a = (bit)b;

在这里，使用bit作强制类型转换，不是取b的最低位，而是判断b是不是0，如果b是0，那么a的结果就是0；如果b是任意非0的其他值，那么a的结果都是1。

## 2、变量类型 ##

### 局部变量 ###

在一个函数内部声明的变量就是局部变量，它只在本函数内有效，在本函数之外是不能使用的。

函数的形参也是局部变量。

### 全局变量 ###

在函数外声明的变量就是全局变量。其作用域就是从它开始声明的位置一直到程序结束。

全局变量可以被其作用域内的所有函数使用。

一般来说，一个程序文件内的所有全局变量都在文件的开头部分定义，在所有函数之前。

全局函数优缺点：

由于C语言函数只有一个返回值。但是却经常会希望一个函数可以提供或影响多个结果值，这时就可以利用全局变量来实现。但是考虑到全局变量的此特征，应该限制全局变量的使用，过多使用全局变量也会带来一些问题。

> (1)全局变量可以被作用域内所有的函数直接引用，可以增加函数间数据联系的途径，但同时加强了函数模块之间的数据联系，使这些函数的独立性降低。对其中任何一个函数的修改都可能会影响到其他函数的执行结果，函数之间过于紧密的联系不利于程序的维护。
> 
> (2) 全局变量的应用会降低函数的通用性。函数在执行的时候过多依赖于全局变量，不利于函数的重复利用。目前编写的程序还都比较简单，就一个c文件，但以后要学到一个程序中有多个.c文件，当一个函数被另外一个.c文件调用的时候，必须将这个全局变量的变量值一起移植 。而全局变量不只被一个函数调用，这样会引起些不可预见的后果。
> 
> (3) 过多使用全局变量会降低程序的清晰度，使程序的可读性下降。在各个函数执行的时候都可能改变全局变量值，往往难以清楚地判断出每个时刻各个全局变量的值。
> 
> (4)定义全局变量会永久占用单片机的内存单元，而局部变量只有进入定义局部变量的函数时才会占用内存单元，函数退出后会自动释放所占用的内存。所以大量的全局变量会额外增加内存消耗。

综上所述，在编程规范上有一条原则，就是尽量减少全局变量的使用。能用局部变量代替的就不用全局变量。

还有一种特殊情况，大家在看程序的时候请注意，C语言是允许局部变量和全局变量同名的，它们定义后在内存中占有不同的内存单元。**如果在同源文件中全局变量和局部变量同名，在局部变量作用域范围内，只有局部变量最有效，全局变量不起作用，也就是说局部变量是具有更高的优先级。**但是从编程规范上讲，是要避免全局变量与局部变量重名的，从而避免不必要的误解和误操作。

### 变量的存储类别 ###

变量的存储类别分为自动、静态、寄存器和外部四种。

**动态变量**

函数中的局部变量，如果不加static这个关键字来修饰都属于自动变量也叫作动态存储变量。这种存储类别的变量，在调用该函数的时候系统会给它们分配存储空间，在函数调用结束后会自动释放这些存储空间。动态存储变量的关键字是auto，但是这个关键字一般可以省略，所以平时不用。

**静态变量**

全局变量都是静态变量。

另外的在定义局部变量时前边加上static这个关键字修饰，这个变量就称为静态局部变量。它的特点就是在整个生存期只赋一次初值，在第一次执行该函数时，它的值就是给定的那个初值，而之后在该函数的所有执行次数中，它的值都是上一次函数执行结束后的值，即它可以保持前一次的执行结果。