关于c语言程序设计基础知识

时间：2023-08-23 23:40:56 文/张东东老师知识学文网www.xuewenya.com

初学C语言编程基础知识

(1)学习过C语言的同学在对单片机有了基本了解之后，就可以开始试着写一两个基于单片机的C语言的程序了。C51语言继承了ANSI C 的绝大部分的特性，基本的语法相同，同学们上手会比较快。但是，由于C51语言是对硬件进行控制的编程语言，其本身又在硬件结构上有所扩展以增强C语言对硬件的控制，如关键字sbit，data，code等(后面会讲他们是做什么的)。

(2)因为单片机不是我们平时用的计算机，他的英文名为MCU(微控制器)，特点体现在这个“微”字。因而，它里面的硬件资源是非常少的，所以你在写程序的时候就要注意对RAM(存储数据)和ROM(存储程序)的使用。说白了，就是也程序的时候要尽量精简，如各种算法，不要让系统负担太大。少用浮点运算，能够使用unsigned的无符号型数据，就不要使用有符号的(当你写程序时，你会发现很多位置都用的unsigned，不像我们在ANSI C里面不同，不太注意，C51里面就非常注意资源的控制)。避免乘除，多用移位运算(写走马灯程序时，会使用到，很有意思，不是我们想象的用循环控制)。

基本的特性了解之后，我们来讲下，具体的东西：

首先，是C51针对硬件控制增加的一些关键字，数据类型。

(1)bit : 和我们平时用的int，char相同，只不过int是两个字节(16位，16bit)，char是单字节(8位，8bit)，bit就是一位，取值范围是0和1，类似windows编程里的BOOL。

(2)sbit : sbit是对应可位寻址空间的一个位，可位寻址区：20H～2FH。一旦用了sbit x x x = REGE^6这样的定义(例如，sibt a = P0^0,定义P0口的第0位为变量a，此时对a赋值0或者1时，就是在对P0口的第0位进行控制，赋低电平或高电平)，这个sbit量就确定地址了。(sbit大部分是用在特殊功能寄存器中的，方便对寄存器的某位进行操作的`。)

(3)sfr：用于定义特殊功能寄存器(8位的)(在程序中会写头文件#include,在Keil中右键点击打开reg51.h，就可以看到很多sfr的定义)，如sfr P0 = 0x80，就定义了端口P0。

(4)sfr16：同上用于16位的

其次，C51还提供了对8051所有存储区的访问。

8051芯片的存储区从逻辑上分为内部数据存储区，外部数据存储区和程序存储区(内外统一编址)。

80C51有4KB的内部程序存储区(片内ROM)(0000H~0FFFH)，其中前43单元有特殊用处，0000H~0002H无条件跳转，0003H~002AH用于存放中断程序(中断程序这里不解释)

256B的内部数据存储区(片内RAM)，分为低128B和高128B，有不同作用(可见硬件资源有多小了吧，所以我们要节省使用)，低128B又分为为工作寄存器区，又称通用寄存器(00H~1FH)，位寻址区(20H～2FH，之前的sbit就是对应位寻址空间中的一位)，数据缓冲区(30H~7FH,这个区域就是给用户用得，没有任何限制，一共80个单位)

高128B为特殊功能寄存器(就是上面说的sfr)，具体的内容在很多书上面都有。

http://www.mytutorialcafe.com/MicrocontrollerSpecialFunctionRegister.htm

给个英文的sfr的解释的网址，不过没必要看，看书就行了。

在这里讲这么多的原因是因为C51中在对变量进行声明的时候还可以明确的指定存储空间。关键字有：DATA，IDATA，BDATA(RAM中高128B)，CODE等。

(1)DATA指定RAM中低128B，可以在一个机器周期内直接寻址，寻址速度最快，所以应该把经常使用的变量放在DATA区

例如：unsigned char data system_status = 0;

(2)BDATA指定的是RAM中的位寻址区，在这个区域定义的变量可以进行位操作，什么意思呢?举例吧

unsigned char bdata status_byte,这里定义变量status_byte，是一个单字节(8位)的数据变量，我们可以对这个变量中的一位进行置0或置1的操作。我们把 status_byte=0x00,即变量里面的8位都置为了0，前面讲过一个sbit，用于位寻址区域中的一位，sbit a = status_byte^2;a = 1,表示把变量 status_byte的第2位置为了1(0,1,2,3,4,5,6,7共八位)，于是变量 status_byte就等于了0x02;

(3)CODE 程序存储区，他里面的内容是不变的，我们要使用的一些固定数据存于这个里面就不用占用RAM的空间了，比如我们学习数码管显示程序时，数码管上面的每一个数字都对应一个16进制的数字，我们可以把它存到程序存储区中去，例如：

unsigned char code table[]={

0x3f,0x06,0x5b,0x4f,

0x66,0x6d,0x7d,0x07,

0x7f,0x6f,0x77,0x7c,

0x39,0x5e,0x79,0x71};

关于特殊功能寄存器sfr的使用，我们以一个简单的程序为例，在80C51芯片的P0^0上接上一个发光二极管LED，一个电阻RES和一个电源VCC，三者串联，电流方向是从电源流向P0^0口。给80C51接上电源，接地，晶振，复位电路。如果使用proteus仿真，则这些电路不用接。

在Keil软件中写程序

#include

sbit a = P0^0;

void main(){

a = 0;

while(1);

}

因为芯片刚刚上电，P0管教为高电位，我们在程序中把它置为0;电流就可以流过LED，于是LED灯就会发光。并用while(1)让程序停在这里。

一个最简单的单片机C语言程序就写完了。讲了这么多希望同学们了解，C51对C语言的扩展有所了解，知道可以通过C语言对硬件进行控制，学会常用的关键字。

C语言基础知识总结

算法结构：

一、顺序结构、选择结构、循环结构;二、循环结构又分为while型、until型、for循环结构;程序流程图;

结构化程序设计方法：

(1)自顶向下;(2)逐步细化;(3)模块化设计;(4)结构化编码。

数据类型：

常量：常量包括字面常量、直接常量和符号常量;

变量：C语言规定标志符只能由字母、数字和下划线三种字符组成，且第一个字符必须是字母或者下划线;必须压迫先定义后使用;每一个变量被定义以确定类型后，在编译时就能为其分配相应的存储单元;

整数类型：整数常量有十进制、八进制和十六进制;“%d”

整形变量：数据在内存中存放形式是以二进制形式存放;有int型、short int型和long int型，无符号整型变量的范围是-32768—32767，有符号型为0~65535.通常把long定义为32位，把short定义为16位，int可以是32位也可以为16位，这都主要取决于机器字长。

实型常量的表示方法：(1)十进制，0.0;(2)指数形式，123e3

实型变量：实数型数据在内存中的存放形式，一般在内存中占4个字节，分成整数部分和小数部分存放。实型变量分为float型、double型long double型。实型数据会存在舍入误差。

实型常量的类型：C编译系统将实型常量作为双精度来处理。

字符型数组：(一)字符常量：转义字符(\n——换行，\t——tab,\r——回车，\f——换页，\b——退格，\ddd——1到3位8进制的数代表的字符)

(二)字符变量：字符数据存储形式实际是以ASCII码存储。“%c”

字符串常量：双撇号括起来的一系列字符序列。

C的运算符有以下几种：

1、算术运算符(+ - _ / %)结合方向自左向右

2、关系运算符(> < =="">= <= !="">

3、逻辑运算符(! && ||)

4、位运算符(<>> ~ | ^ &)

5、赋值运算符(=及符号扩展赋值运算符)

6、条件运算符(? : )

7、逗号运算符( , )

8、指针运算符(_ &)

9、求字节运算符(sizeof)

10、强制类型转换运算符((类型))

11、分量运算符( . ->)

12、下标运算符([])

13、其他

控制语句：

完成一定的控制功能。

1、if()~else~

2、for()~

3、while()~

4、do~while()

5、continue

6、break

7、switch

8、goto

9、return

字符数据的输入输出：

1、putchar()输入字符变量

2、getchar()只能接受一个字符

格式输入输出：

1、printf(%d—整型，%c—字符型，%ld，%md，%o，%u，%s，%-m.nf，%e，%g)

2、scanf(格式控制，地址列表)

数组

一维数组的定义：类型说明符数组名【常量表达式】;先定义后引用;一维数组初始化时可以只对一部分元素初始化，在对全部数组元素初始化的时候可以部规定长度;但是若被定义的数组长度与提供的初始值不一样时，则数组长度不能省略。

二维数组的定义：类型说明符数组名【常量表达式】【常量表达式】C语言中存放二维数组是先存放第一行的元素，紧接着是第二行，其实也是以一维的方式存放。如果初始化时能指定所有元素的初始值，第一维大小可以省略，但是第二维不能省略。

字符数组：定义和初始化跟数组差不多，只是需要加单引号。字符和字符串结束标志，C语言规定，以'\0’代表。

字符串处理函数：

1、puts()将一个字符串输出到终端

2、gets()从终端输入一个字符串到字符数组，并且得到一个函数值。

3、strcat()链接两个字符数组中的字符串。

4、strcpy()字符串复制函数。

5、strcmp()比较字符串作用。

6、strlen()测试字符串长度的函数不包括“\0”

7、strlwr()将字符串中的大写字母转换为小写字母。

8、strupr()将字符串中的小写字母转换为大写字母。

函数

(1)一个源程序由多个函数组成。

(2)C程序的执行从main()函数开始;

(3)所有函数都是平行的;

(4)函数分类;可以分为标准和自定义，还可以分为有参函数和无参函数。

函数定义的一般形式：

(1)类型标志符函数名()

{

声明部分

语句

}

(2)类型标志符函数名(形式参数列表)

{

声明部分

语句

}

关于形参和实参的说明：

(1) 在定义函数中指定的形参，在未出现函数调用时，他们并不占用内存中的存储单元，只有发生调用时，才会分配内存。

(2) 实参可以是常量、变量或者表达式;有时传递的时地址;

(3) 在被定义中，形参必须指定类型;

(4) 实参与形参的类型应相同或赋值兼容;

(5) C语言规定，实参变量对形参变量的数据传递是“值传递”，即单向传递，只有实参传递给形参，而不能由形参传递给实参。

函数的返回值：

希望通过函数调用使主调函数得到一个确定的值。

(1)函数的返回值是通过函数中的return语句获取的。

(2)函数值的类型;

(3)如果函数值的类型和return语句中表达式的值不一样，则以函数类型为准。

(4)如果调用函数中没有return语句，并不带回一个确定的用户需要的值，函数不是不带回值，而只是不带回有用的值，带回一个不确定的值。

(5)如不需要带回任何值，用void。

函数的调用：

调用方式1、函数语句;2、函数表达式;3、函数参数。

被调用的函数的声明：

一个函数调用另一个函数所具备的条件:

1、首先被调用的函数必须是已经存在的函数;

2、如果使用库函数，一般应该在本文件开头用#include命令将调用有关库函数时在所需要用到的信息“包含”到本文件中。.h文件是头文件所用的后缀。

3、如果使用用户自己定义的函数，而且该函数与使用它的函数在同一个文件中，一般还应该在主调函数中对被调用的函数做声明。

4、如果被调用的函数定义出现在主调函数之前可以不必声明。

5、如果已在所有函数定义之前，在函数的外部已做了函数声明，则在各个主调函数中不必多所调用的函数在做声明。

局部变量和全局变量：

(一)局部变量在一个函数内部定义的变量是内部变量，它只是在本函数范围内的有效，主函数也不能使用其它函数中定义的变量;不同函数中可以使用相同的名字的变量，他们代表不同的对象，互不干扰;形式参数也是局部变量;在一个函数内部，可以在复合语句中定义变量，这些变量只在本复合语句中有效，这种复合句也可以称为“分程序”或“程序块”;

(二)全局变量，在函数之外定义的变量称为外部变量，全局变量可以增加函数间数据联系的渠道，一般不再必要时不要使用，他在程序的全部执行过程中占用存储单元，是函数的通用性，使用全局变量会使程序的清晰性降低。还要注意若果同一源文件中，外部变量和局部变量同名，则在局部变量作用范围内，外部变量被“屏蔽”，不起任何作用。

变量的存储类别：

(变量值存储时间)动态存储方式，在程序运行期间进行分动态的分配存储空间的方式，静态存储方式是指在程序运行期间分配固定的存储空间的方式;存储空间分为程序区、静态存储区和动态存储区;全局变量全部放在静态存储区中，程序开始时分配空间，完毕时释放;动态存储区中存放以下数据：

1、函数形式参数;

2、自动变量;

3、函数调用时的现场保护和返回地址;在C语言中每个变量和函数都有两个属性，是数据类型和数据存储类型，存储类别是数据在内存中存储的方式。

存储方式分为静态和动态存储类，具体包含有四种：自动的(auto)，静态的(static)，寄存器的(register)，外部的(extern)，如果不加以声明，就自认为是auto型就会自动分配存储空间属于动态存储方式。

Static声明局部变量是在函数调用结束后不消失而保留原值，即占用存储单元不释放，在下一次调用该函数时，该变量已有值，就是上次函数调用结束时的值。其中需要说明的是在定义局部变量不赋初值的话，则静态局部变量编译时自动赋值为0或者空字符，虽然静态局部变量在函数调用结束后仍然存在，但是其他函数不能引用它的。静态局部变量主要用在当初始化后，变量只是被引用而不改变其值。

Register变量是C语言中允许将局部变量的值放在CPU中的寄存器中需要时直接从寄存器中取出来参加运算，不必再到内存中提取，但是计算机系统中寄存器数量有限，不能任意定义任意多的存储器，局部静态变量不能定义为寄存器变量。

Extern声明外部变量，用以扩展外部变量的作用域。在一个文件中，如果定义之前的函数想引用该外部变量，则应该在引用之前用关键字extern对该变量做外部变量声明。在多文件中，也可以采用extern声明的办法进行外部变量声明。有时希望某些局部变量只限于被本文件引用，而不能被其他文件引用，这时就可以采用在定义外部变量时外加一个static，这在程序模块化设计中加强了通用性。

Static来声明一个变量的作用有二个，一个是在声明对局部变量时。则为该变量分配的空间在整个程序执行期间始终存在;一个是在对全局变量声明中，该变量的作用域仅限于本文件模块操作。

注意：这些方法同样适用于函数的声明

C语言程序设计基础知识点

1、&是取地址符号，&x表示的是x在内存中的地址，表示把输入的数据放到x所在的内存单元中去。

2、C程序源程序扩展名为.c。目标程序扩展名为.obj。可执行程序的扩展名为.exe。

3、指针用来表示某个变量在内存储器中的地址。

4、十进制写法除非要写的整数本身就是0，否则开头第一个数字字符不能为0.

5、八进制整常数必须以0开头，数码取值为0-7。八进制数通常为无符号数。

6、十六进制数常数的前缀为0X或者0x。其数直码维阿0—9，A—F或者a—f。

二进制、八进制、十进制、十六进制之间的转换

7、字符串常量在内存中存储时有串尾标记 ‘ \0 ’，所以字符常量占一个字节的内存空间，而字符串常量占的内存字节数等于字符串中字符所占的字节数加1.

8、可以把一个字符常量赋予一个字符变量，但不能把一个字符串常量赋予一个字符变量。C语言中没有专门的字符串变量。字符串如果需要存放在变量中，需要使用字符型数组来存放。