Рудякова А.Н., Липинский А.Ю., Данилов В.В., Рудяков И.Ю. Аппаратно-программные средства встраиваемых компьютерных систем

Подождите немного. Документ загружается.

Основные понятия языка С

Компилятор GCC

символом подчеркивания, последующие символы должны быть буквами,

цифрами или символами подчеркивания.

Длина идентификатора может быть любой, однако не все его символы

будут значащими.

Верхние и нижние регистры символов рассматриваются как различные.

Идентификатор не может совпадать с ключевым словом языка С или с

именем библиотечной функции.

Общая форма объявления переменных следующая:

тип_переменных список_переменных;

При этом

тип_переменных означает один из базовых или объявленных

программистом типов, а список_переменных состоит из одного или более

идентификаторов, разделенных запятыми, например:

int summa;

unsigned char i, // можно записать и i, j, k, но в столбик

j, // удобнее закомментировать ненужную

k; // переменную при необходимости

volatile unsigned char button;

В примере выше употреблены комментарии – разъяснения, не влияющие

на работу программы. Как видно из примера, для расположения

комментария, начиная с какого-то символа, и до конца строки, используются

два знака разделить

//. Если же нужно внести комментарий в середину или

начало строки, используется комбинация знаков разделить и умножить,

например

/* как здесь */.

Переменные на языке С могут быть описаны внутри некоторой функции

или программного блока, выделенного фигурными скобками (локальные

переменные), вне всех функций (глобальные переменные), или в месте

определения параметров функции (формальные параметры, см. п. 2.2).

Глава 2

Локальную переменную можно использовать только внутри блока, в

котором она объявлена. Более того, локальные переменные существуют

только во время выполнения этого программного блока - создаются при

входе в блок, и разрушаются при выходе. Таким образом, локальная

переменная, объявленная в одном блоке, не имеет никакого отношения к

переменной с тем же именем,

объявленной в другом блоке. Однако, во

избежание трудно идентифицируемых ошибок при разработке

программного обеспечения для микроконтроллеров, лучше не

злоупотреблять этими сведениями, и использовать разные имена локальных

переменных хотя бы в пределах каждой функции. Исключение могут

составлять переменные-счетчики цикла.

В отличие от локальных, глобальные переменные могут использоваться

в любом месте

программы, и сохраняют свое значение на протяжении всей ее

работы. Глобальная переменная может входить в любое выражение,

независимо от того, в каком блоке оно используется. Однако если имена

глобальной и локальной переменной в каком-либо блоке совпадают, внутри

этого блока будет использована локальная переменная, а глобальная видна не

будет.

При объявлении

переменной она может быть инициализирована. Для

этого нужно после ее объявления поставить знак равенства и константу –

необходимое начальное значение:

тип_переменной имя_переменной = константа;

Глобальные переменные инициализируются только один раз в начале

работы программы, неинициализированные глобальные переменные в начале

работы программы автоматически обнуляются. Локальные переменные

инициализируются каждый раз при входе в блок, в котором они объявлены,

неинициализированные локальные переменные до первого присвоения

имеют произвольное значение.

Основные понятия языка С

Компилятор GCC

Для реализации заданного алгоритма работы программы, переменные

при помощи различных операций могут образовывать выражения.

Существует четыре основных класса операций - арифметические,

логические, поразрядные и операции сравнения.

Кроме перечисленных, есть также некоторые специальные операторы,

например, оператор присваивания, который

может присутствовать в любом

выражении языка С. Общая форма оператора присваивания:

имя_переменной = выражение;

При этом

выражение может быть просто константой или сколь угодно

сложным выражением, составленным из переменных и констант при помощи

операторов. Если в операторе присваивания встречаются переменные разных

типов, происходит преобразование типов – значение выражения в правой

части преобразуется к типу объекта в левой части, в этом случае может

произойти потеря информации.

В языке С

возможно также множественное присваивание, когда одно

значение присваивается нескольким переменным:

имя_переменной_1 = имя_переменной_2 = имя_переменной_3 =

выражение;

Составное присваивание

Составное присваивание – это разновидность оператора присваивания, в

которой запись сокращается и становится более удобной в написании.

Например, оператор:

x = x+10;

можно записать как:

Глава 2

x += 10;

Оператор "+=" сообщает компилятору, что к переменной х нужно

прибавить 10.

"Составные" операторы присваивания существуют для всех бинарных

операций (то есть операций, имеющих два операнда). Любой оператор вида

переменная = переменная оператор выражение;

можно записать как

переменная оператор = выражение;

Арифметические операции

В табл. 2.4 приведены арифметические операции С. Операции +, —, * и /

работают так же, как и в большинстве других языков программирования. Их

можно применять почти ко всем встроенным типам данных. Если операция /

применяется к целому или символьному типам, то остаток от деления

отбрасывается.

Таблица 2.4 –

Арифметические операции

Оператор Операция

- Вычитание, так же унарный минус

+ Сложение

* Умножение

/ Деление

% Остаток от деления

-- Декремент, или уменьшение

++ Инкремент, или увеличение

Основные понятия языка С

Компилятор GCC

Оператор деления по модулю % в С работает так же, как и в других

языках, его результатом является остаток от целочисленного деления. Этот

оператор, однако, нельзя применять к типам данных с плавающей точкой.

Унарный минус умножает операнд на -1, то есть меняет его знак на

противоположный.

Операции увеличения (инкремента) и уменьшения (декремента)

В языке С есть два полезных оператора, значительно упрощающие

широко распространенные операции. Это инкремент ++ и декремент --.

Оператор ++ увеличивает значение операнда на 1, а – уменьшает на 1. Иными

словами,

i = i + 1;

можно записать как

++i;

Аналогично, оператор

i = i - 1;

равносилен оператору

i--;

Как инкремент, так и декремент могут предшествовать операнду

(префиксная форма) или следовать за ним (постфиксная форма). Например

i = i + 1;

можно записать как в виде :

++i;

так и в виде:

i++;

Однако префиксная и постфиксная формы отличаются при

использовании их в выражениях. Если оператор инкремента или декремента

предшествует операнду, то сама операция выполняется до использования

результата в выражении. Если же оператор следует за операндом, то в

выражении значение операнда используется до выполнения операции

инкремента или декремента.

Глава 2

Большинство компиляторов С генерируют для инкремента и декремента

очень быстрый, эффективный объектный код, значительно лучший, чем для

соответствующих операторов присваивания. Поэтому везде, где это

возможно, рекомендуется использовать инкремент и декремент.

Приоритет выполнения арифметических операторов следующий:

Наивысший ++ --

- (унарный минус)

* / %

Наинизший + -

Операции с одинаковым приоритетом выполняются слева направо.

Используя круглые скобки, можно

изменить порядок вычислений. В языке С

круглые скобки интерпретируются компилятором так же, как и в любом

другом языке программирования: они как бы придают операции (или

последовательности операций) наивысший приоритет.

Операции сравнения и логические операции

Операции сравнения – это операции, в которых значения двух

переменных сравниваются друг с другом. Логические же операции

реализуют средствами языка С операции формальной логики. Между

логическими операциями и операциями сравнения существует тесная связь:

результаты операций сравнения часто являются операндами логических

операций.

В операциях сравнения и логических операциях в качестве операндов и

результатов операций используются значения ИСТИНА (true) и ЛОЖЬ

(false). В языке С значение ИСТИНА представляется любым числом,

отличным

от нуля. Значение ЛОЖЬ представляется нулем. Результатом

операции сравнения или логической операции являются ИСТИНА (true, 1)

или ЛОЖЬ (false, 0).

Таблица истинности логических операций приведена в табл. 2.5.

Основные понятия языка С

Компилятор GCC

Таблица 2.5 –

Таблица истинности логических операций

p q p && q p || q !p

0 0 0 0 1

0 1 0 1 1

1 1 1 1 0

1 0 0 1 0

Как операции сравнения, так и логические операции имеют низший

приоритет по сравнению с арифметическими. В одном выражении можно

использовать несколько операций.

В табл. 2.6 приведен полный список операций сравнения и логических

операций.

Таблица 2.6 –

Операции сравнения и логические операции

Оператор Операция

> Больше чем

>= Больше или равно

< Меньше чем

<= Меньше или равно

== Равно

!= Не равно

&& И

|| ИЛИ

! НЕ, отрицание

В языке С не определена операция "исключающего ИЛИ" (exclusive OR,

или XOR). Однако с помощью логических операторов несложно написать

функцию, выполняющую эту операцию. Результатом операции

Глава 2

"исключающее ИЛИ" является ИСТИНА, если и только если один из

операндов (но не оба) имеют значение ИСТИНА.

Ниже приведен приоритет логических операций:

Наивысший !

> >= < <=

== !=

Наинизший ||

Как и в арифметических выражениях, для изменения порядка

выполнения операций сравнения и логических операций можно использовать

круглые скобки.

Необходимо помнить, что результатом любой операции сравнения

или

логической операции есть 0 или 1.

Поразрядные операции

В отличие от многих других языков программирования, в С определен

полный набор поразрядных операций. Это обусловлено тем, что С был

задуман как язык, призванный во многих приложениях заменить ассемблер,

который способен оперировать битами данных. Поразрядные операции —

это тестирование (проверка), сдвиг или присвоение значений отдельным

битам данных. Эти операции осуществляются над ячейками памяти,

содержащими данные типа char или int. Данные типа float, double, long

double, void или другие более сложные не могут участвовать в поразрядных

операциях. В табл. 2.7 приведен полный список знаков поразрядных

операций, выполняемых над отдельными разрядами (битами) операндов.

Таблица 2.7 –

Поразрядные операции

Оператор Операция

& И

| ИЛИ

Основные понятия языка С

Компилятор GCC

^ исключающее ИЛИ

~ НЕ (отрицание, дополнение к 1)

>> Сдвиг вправо

<< Сдвиг влево

Таблицы истинности логических операций и поразрядных операций И,

ИЛИ, НЕ совпадают. Отличие лишь в том, что поразрядные операции

выполняются над отдельными разрядами (битами) операндов. Операция

«исключающее ИЛИ» имеет следующую таблицу истинности, приведенную

в табл. 2.8.

Таблица 2.8 –

Таблица истинности «исключающего ИЛИ»

p q p ^ q

0 0 0

1 0 1

1 1 0

0 1 1

Как показано в таблице, результат операции «исключающее ИЛИ» равен

ИСТИНА если и только если один из операндов равен 1, иначе результат

будет равен ЛОЖЬ.

Операция И может быть использована для очищения бита. Иными

словами, для гашения бита используется следующее свойство операции И:

если бит одного из операндов равен 0, то соответствующий бит

результата

будет равен 0 независимо от состояния этого бита во втором операнде.

Поразрядная операция ИЛИ, являющаяся двойственной операции И,

применяется для установки необходимых битов в 1.

Операция исключающего ИЛИ (XOR) устанавливает бит результата в 1,

если соответствующие биты операндов различны.

Глава 2

Необходимо помнить, что результат логической операции всегда равен 0

или 1. В то же время результатом поразрядной операции может быть любое

значение, которое, как видно из предыдущих примеров, не обязательно равно

0 или 1.

Поразрядные операторы сдвига >> и << сдвигают все биты переменной

вправо или влево. Общая форма оператора сдвига вправо:

переменная >> количество_разрядов

Общая форма оператора сдвига влево:

переменная << количество_разрядов

Во время сдвига битов в один конец числа, другой конец заполняется

нулями. Но если число типа signed int отрицательно, то при сдвиге вправо

левый конец заполняется единицами, так что знак числа сохраняется.

Необходимо отметить различие между сдвигом и циклическим сдвигом. При

циклическом сдвиге биты, сдвигаемые за пределы операнда, появляются на

другом конце

операнда. А при сдвиге вышедшие за границу биты теряются.

Поразрядные операции сдвига очень полезны при декодировании

выходов внешних устройств, например таких, как цифро-аналоговые

преобразователи, а также при считывании информации о статусе устройств.

Побитовые операторы сдвига могут быстро умножать и делить целые числа.

Сдвиг на один бит вправо делит число на

2, а на один бит влево – умножает

на 2.

Поразрядная операция отрицания (дополнения) ~ инвертирует состояние

каждого бита операнда. То есть, 0 преобразует в 1, а 1 – в 0.

Поразрядные операции часто используются в процедурах кодирования.