第二话——C语言基础

2.1.1、C51数据类型

先总览一下C语言包含的数据类型

后面的阐述也大致是围绕这个图展开的了

2.2.1.1、基本数据类型

我相信看我这篇文章的小伙伴都是有一定的编程基础的了，那么我就不像教科书一样，逐一阐述各个基本的数据类型的意思，放一张总结的图在这儿，起到一个温故而知新的作用吧。然后提一下需要注意的点。

和C语言一样，C51中也是存在一定的隐式转换，转换规则如下：

bit→char→int→long→float→signed→unsigned。

同样的，也是支持强制转换：

可以通过强制类型转换符“（）”对数据类型进行人为的强制转换。

在C 语言的书籍上还能看到有short int，long int，signed short int等数据类型，在单片机的C51中我们默认的规则如下： short int 即为int，long int 即为long，前面若无unsigned符号则一律认为是signed 型。

关于所占位数：

在编写程序时，无论是以十进制、十六进制还是二进制表示的数，在单片机中，所有的数据都是以二进制形式存储在存储器中的，既然是二进制，那么就只有两个数，0和1，这两个数每一个所占的空间就是1 位（bit），位也是单片机存储器中最小的单位。比位大的单位是字节（B），1 个字节等于8位（即1B=8b 或者写为 1Byte=8bit）。

关于float的精度损失： float 型和double 型是用来表示浮点数的，也就是带小数点的数，如12.345,0.213 等。

在一般的系统中，float 型数据只能提供7 位有效数字，double 型数据能够提供15~16 位有效数字。 由于float型变量只能接受7 位有效数字，因此最后3 位小数将会被四舍五入截掉，即实际a 的值将是123.1235。若将a 改成double型变量，则能全部接收上述10 位数字并存储在变量a 中。

小贴士：在算法竞赛中，为了防止float影响结果，建议都使用double。

2.2.1.2、扩充数据类型

单片机内部有很多的特殊功能寄存器，每个寄存器在单片机内部都分配有唯一的地址，一般我们会根据寄存器功能不同给寄存器赋予各自的名称，当我们需要在程序中操作这些特殊功能寄存器时，必须要在程序的最前面将这些名称加以声明，声明的过程实际就是将这个寄存器在内存中的地址编号赋给这个名称，这样编译器在以后的程序中才可认识这些名称所对应的寄存器。

C51 扩充数据类型主要如下：

这些寄存器的声明已经完全被包含在51单片机的特殊功能寄存器声明头文件reg51.h中了。只需要大致有个概念就好，后面直接用就可以，倘若忘记了，使用搜索引擎的时候

能更精确的查找。

2.2.2、运算量

2.2.2.1、常量

常量是指在程序执行过程中其值不能改变的量。在C51 中支持整型常量、浮点型常量、字符型常量和字符串型常量。

①整型常量

十进制整数。如234、-56、0 等。 十六进制整数。以0x 开头表示，如0x12 表示十六进制数12H。 长整数。在C51中当一个整数的值达到长整型的范围，则该数按长整型存放，在存储器中占四个字节，另外，如一个整数后面加一个字母L，这个数在存储器中也按长整型存放。如123L在存储器中占四个字节。

②浮点型常量

浮点型常量也就是实型常数。有十进制表示形式和指数表示形式。十进制表示形式又称定点表示形式，由数字和小数点组成。如0.123、34.645等都是十进制数表示形式的浮点型常量。指数表示形式为： [] 数字[.数字] e []数字。例如：123.456e-3、-3.123e2 等都是指数形式的浮点型常量。

③字符型常量

这个不太常用了，了解就好。 字符型常量是用单引号引起的字符，如‘a’、‘1’、‘F’等。可以是可显示的ASCII字符，也可以是不可显示的控制字符。对不可显示的控制字符须在前面加上反斜杠“\”组成转义字符。

④字符串型常量

字符串型常量由双引号“”括起的字符组成。如“D”、“1234”、“ABCD”等。注意字符串常量与字符常量是不一样，一个字符常量在计算机内只用一个字节存放，而一个字符串常量在内存中存放时不仅双引号内的字符一个占一个字节，而且系统会自动的在后面加一个转义字符“\0”作为字符串结束符。

2.2.2.2、变量

变量是在程序运行过程中其值可以改变的量。一个变量由两部分组成：变量名和变量值

在C51 中，变量在使用前必须对变量进行定义，指出变量的数据类型和存储模式。以便编译系统为它分配相应的存储单元。

常规的 数据类型说明符 变量名 = 初始值的形式大多数小伙伴应该都是比较熟悉的，稍微蒙一点的是这个可以根据自己开发需求而写的存储种类 和存储器类型叭~，稍安勿躁，马上介绍它们。

（1）、变量名

这里和C语言相差不大。 在C51 中规定变量名可以由字母、数字和下划线三种字符组成，且第一个位置必须为字母或下划线。变量名有两种：普通变量名和指针变量名。它们的区别是指针变量名前面要带 * 号。

（2）、typedef 起别名

有的时候，变量名太长了，比如：

（3）、存储种类

存储种类是指变量在程序执行过程中的作用范围。C51变量的存储种类有四种，分别是自动(auto)、外部(extern)、静态(static)和寄存器(register)。

①、auto： 使用auto 定义的变量称为自动变量，其作用范围在定义它的函数体或复合语句内部，当定义它的函数体或复合语句执行时，C51 才为该变量分配内存空间， 结束时占用的内存空间释放。自动变量一般分配在内存的堆栈空间中。定义变量 时，如果省略存储种类，则该变量默认为自动(auto)变量。

②、extern： 使用extern 定义的变量称为外部变量。在一个函数体内，要使用一个已在该函数体外或别的程序中定义过的外部变量时，该变量在该函数体内要用 extern说明。外部变量被定义后分配固定的内存空间，在程序整个执行时间内 都有效，直到程序结束才释放。

③、static：

使用static定义的变量称为静态变量。它又分为内部静态变量和外部静态变量。在函数体内部定义的静态变量为内部静态变量，它在对应的函数体内有效，一直存在，但在函数体外不可见，这样不仅使变量在定义它的函数体外被保护，还可以实现当离开函数时值不被改变。外部静态变量上在函数外部定义的静态变量。它在程序中一直存在，但在定义的范围之外是不可见的。如在多文件或多模 块处理中，外部静态变量只在文件内部或模块内部有效。

④、register：

使用register 定义的变量称为寄存器变量。它定义的变量存放在CPU 内部 的寄存器中，处理速度快，但数目少。C51 编译器编译时能自动识别程序中使用 频率最高的变量，并自动将其作为寄存器变量，用户可以无需专门声明。

（4）、存储器类型

存储器类型是用于指明变量所处的单片机的存储器区域情况。存储器类型与存储种类完全不同。 C51编译器能识别的存储器类型有以下几种：

定义变量时也可以省“存储器类型”，省时C51 编译器将按编译模式默认存储器类型。

（5） 、特殊功能寄存器变量

51 系列单片机片内有许多特殊功能寄存器，通过这些特殊功能寄存器可以控制51 系列单片机的定时器、计数器、串口、I/O及其它功能部件，每一个特殊功能寄存器在片内RAM 中都对应于一个字节单元或两个字节单元。在C51 中，允许用户对这些特殊功能寄存器进行访问，访问时须通过sfr 或sfr16 类型说明符进行定义，定义时须指明它们所对应的片内RAM单元的地址。

sfr 用于对51 单片机中单字节的特殊功能寄存器进行定义，sfr16用于对双字节特殊功能寄存器进行定义。特殊功能寄存器名一般用大写字母表示。地址一般用直接地址形式。

（6） 、位变量

在C51 中，允许用户通过位类型符定义位变量。位类型符有两个：bit 和sbit。可以定义两种位变量。

在格式中可以加上各种修饰，但注意存储器类型只能是bdata、data、idata。只能是片内RAM 的可位寻址区，严格来说只能是bdata。

如位地址为位直接地址，其取值范围为0x00~0xff；

如位地址是可位寻址变量带位号或特殊功能寄存器名带位号，则在它前面须对可位寻址变量或特殊功能寄存器进行定义。字节地址与位号之间、特殊功能寄存器与位号之间一般用“^”作间隔。

在C51 中，为了用户操作方便，C51 编译器把51 单片机的常用的特殊功能寄存器和特殊位进行了定义，放在一个reg51.h或reg52.h的头文件中，当用户要使用时，只须要在使用之前用一条预处理命令 #include <reg51.h> 或 #include <reg52.h> 把这个头文件包含到程序最开始位置，然后就可使用殊功能寄存器名和特殊位名称。

2.2.3、运算符

2.2.3.1、赋值运算符

赋值运算符 = ，在C51 中，它的功能是将一个数据的值赋给一个变量， 如x=10。利用赋值运算符将一个变量与一个表达式连接起来的式子称为赋值表 达式，在赋值表达式的后面加一个分号“;”就构成了赋值语句，

在C51 中，允许在一个语句中同时给多个变量赋值，赋值顺序自右向左。

2.2.3.2、算术运算符

算术运算符这儿和咱们经常见到的那些是一致的,就不过多赘述啦~

常规的加减乘除我就不提啦，我这里写一下需要注意的点：

对于取余运算，则要求参加运算的两个数必须为整数，运算结果为它们的余数。例如：x=5%3，结果x 的值为2。

2.2.3.3 关系运算符

关系运算用于比较两个数的大小，用关系运算符将两个表达式连接起来形成的式子称为关系表达式。关系表达式通常用来作为判别条件构造分支或循环程序

2.2.3.4、逻辑运算符

关系运算符用于反映两个表达式之间的大小关系，逻辑运算符则用于求条件式的逻辑值，用逻辑运算符将关系表达式或逻辑量连接起来的式子就是逻辑表达式。

逻辑与，格式： 条件式1 && 条件式2 当条件式1 与条件式2 都为真时结果为真（非0 值），否则为假（0 值）。

逻辑或，格式： 条件式1 || 条件式2 当条件式1 与条件式2 都为假时结果为假（0 值），否则为真（非0值）。

逻辑非，格式： ！条件式 当条件式原来为真（非0 值），逻辑非后结果为假（0 值）。当条件式原来 为假（0值），逻辑非后结果为真（非0 值）。

例如：若a=8，b=3，c=0，则!a 为假，a && b 为真，b && c 为假。

2.2.3.5、位运算符

C51 语言能对运算对象按位进行操作。位运算是按位对变量进行运算，但并不改变参与运算的变量的值。如果要求按位改变 55 量的值，则要利用相应的赋值运算。C51中位运算符只能对整数进行操作，不能对浮点数进行操作。

大家接触比较少的应该是左移和右移运算符吧。简单来说了，这个两个运算符是对操作数的二进制形式操作的。

2.2.3.6、复合赋值运算符

C51中支持在赋值运算符 = 的前面加上其它运算符，组成复合赋值运算符。

复合赋值运算的一般格式如下：

变量 复合运算赋值符 表达式

它的处理过程：先把变量与后面的表达式进行某种运算，然后将运算的结果赋给前面的变量。是C51中 偷懒 简化程序的一种方法，大多数二目运算都可以用复合赋值运算符简化表示。

2.2.3.7、逗号运算符

在C51中，逗号“,”是一个特殊的运算符，可以用它将两个或两个以 上的表达式连接起来，称为逗号表达式。

程序执行时对逗号表达式的处理：按从左至右的顺序依次计算出各个表达式的值，而整个逗号表达式的值是最右边的表达式（表达式n）的值。

例如： x=(a=3,6*3)结果x 的值为18。

2.2.3.8、条件运算符

条件运算符 (逻辑表达式)？（表达式1）：（表达式2）是C51 语言中唯一的一个三目运算符，它要求有三个运算对象，用它可以将三个表达式连接在一起构成一个条件表达式。

其功能是先计算逻辑表达式的值，当逻辑表达式的值为真（非0 值）时，将计算的表达式1 的值作为整个条件表达式的值；当逻辑表达式的值为假（0 值）时，将计算的表达式2 的值作为整个条件表达式的值。

例如：

maxv=(a>b)?a:b 的执行结果是将a 和b 中较大的数赋值给变量maxv。

2.2.3.9、指针与地址运算符

指针是C51 中的一个十分重要的概念，在C51 中的数据类型中专门有一种指针类型。

指针为变量的访问提供了另一种方式，变量的指针就是该变量的地址，还可以定义一个专门指向某个变量的地址的指针变量

指针运算符 * 放在指针变量前面，通过它实现访问以指针变量的内容为地址所指向的存储单元。例如：指针变量p 中的地址为2000H，则*p 所访问的是地址为2000H 的存储单元，x =* p ，实现把地址为2000H 的存储单元的内容送给变量x。

取地址运算符 & 放在变量的前面，通过它取得变量的地址，变量的地址通常送给指针变量,例如：设变量x 的内容为12H，地址为2000H，则 &x 的值为2000H，如有一指针变量p，则通常用 p=& x，实现将x 变量的地址送给指针变量p，指针变量p 指向变量x，以后可以通过*p 访问变量x。