嵌入式C語言的關鍵字

在嵌入式系統的編程中，常常要求在特定的內存單元讀寫內容，彙編有對應的MOV指令，而除C/C++以外的其它編程語言基本沒有直接訪問絕對地址的能力。嵌入式C語言的關鍵字有哪些?下面是相關的知識，歡迎閲讀。

　　ic關鍵字

這個關鍵字的作用是餓很難強大的。

要對static關鍵字深入瞭解，首先需要掌握標準C程序的組成。

標準C程序一直由下列部分組成：

1)正文段——CPU執行的機器指令部分，也就是你的程序。一個程序只有一個副本;只讀，這是為了防止程序由於意外事故而修改自身指令;

2)初始化數據段(數據段)——在程序中所有賦了初值的全局變量，存放在這裏。

3)非初始化數據段(bss段)——在程序中沒有初始化的全局變量;內核將此段初始化為0。

注意：只有全局變量被分配到數據段中。

4)棧——增長方向：自頂向下增長;自動變量以及每次函數調用時所需要保存的信息(返回地址;環境信息)。這句很關鍵，常常有筆試題會問到什麼東西放到棧裏面就足以説明。

5)堆——動態存儲分配。

在嵌入式C語言當中，它有三個作用：

作用一：在函數體，一個被聲明為靜態的變量在這一函數被調用過程中維持其值不變。

這樣定義的變量稱為局部靜態變量：在局部變量之前加上關鍵字static，局部變量就被定義成為一個局部靜態變量。也就是上面的作用一中提到的在函數體內定義的變量。除了類型符外，若不加其它關鍵字修飾，默認都是局部變量。比如以下代碼：

void test1(void)

{

unsigned char a;

static unsigned char b;

…

a++;

b++;

}

在這個例子中，變量a是局部變量，變量b為局部靜態變量。作用一説明了局部靜態變量b的特性：在函數體，一個被聲明為靜態的變量(也就是局部靜態變量)在這一函數被調用過程中維持其值不變。這句話什麼意思呢?若是連續兩次調用上面的函數test1：

void main(void)

{

…

test1();

test1();

…

}

然後使程序暫停下來，讀取a和b的值，你會發現，a=1，b=2。怎麼回事呢，每次調用test1函數，局部變量a都會重新初始化為0x00;然後執行a++;而局部靜態變量在調用過程中卻能維持其值不變。

通常利用這個特性可以統計一個函數被調用的次數。

聲明函數的一個局部變量，並設為static類型，作為一個計數器，這樣函數每次被調用的時候就可以進行計數。這是統計函數被調用次數的最好的辦法，因為這個變量是和函數息息相關的，而函數可能在多個不同的地方被調用，所以從調用者的角度來統計比較困難。代碼如下：

void count();

int main()

{

int i;

for (i = 1; i <= 3; i++)

{

count();

{

return 0;

}

void count()

{

static num = 0;

num++;

printf(" I have been called %d",num,"times/n");

}

輸出結果為：

I have been called 1 times.

I have been called 2 times.

I have been called 3 times.

看一下局部靜態變量的詳細特性，注意它的作用域。

1)內存中的位置：靜態存儲區

2)初始化：未經初始化的全局靜態變量會被程序自動初始化為0(自動對象的值是任意的，除非他被顯示初始化)

3)作用域：作用域仍為局部作用域，當定義它的函數或者語句塊結束的時候，作用域隨之結束。

注：當static用來修飾局部變量的時候，它就改變了局部變量的.存儲位置，從原來的棧中存放改為靜態存儲區。但是局部靜態變量在離開作用域之後，並沒有被銷燬，而是仍然駐留在內存當中，直到程序結束，只不過我們不能再對他進行訪問。

作用二：在模塊內(但在函數體外)，一個被聲明為靜態的變量可以被模塊內所用函數訪問，但不能被模塊外其它函數訪問。它是一個本地的全局變量。

這樣定義的變量也稱為全局靜態變量：在全局變量之前加上關鍵字static，全局變量就被定義成為一個全局靜態變量。也就是上述作用二中提到的在模塊內(但在函數體外)聲明的靜態變量。

定義全局靜態變量的好處：

<1>不會被其他文件所訪問，修改，是一個本地的局部變量。

<2>其他文件中可以使用相同名字的變量，不會發生衝突。

全局變量的詳細特性，注意作用域，可以和局部靜態變量相比較：

1)內存中的位置：靜態存儲區(靜態存儲區在整個程序運行期間都存在)

2)初始化：未經初始化的全局靜態變量會被程序自動初始化為0(自動對象的值是任意的，除非他被顯示初始化)

3)作用域：全局靜態變量在聲明他的文件之外是不可見的。準確地講從定義之處開始到文件結尾。

當static用來修飾全局變量的時候，它就改變了全局變量的作用域(在聲明他的文件之外是不可見的)，但是沒有改變它的存放位置，還是在靜態存儲區中。

作用三：在模塊內，一個被聲明為靜態的函數只可被這一模塊內的其它函數調用。那就是，這個函數被限制在聲明它的模塊的本地範圍內使用。

這樣定義的函數也成為靜態函數：在函數的返回類型前加上關鍵字static，函數就被定義成為靜態函數。函數的定義和聲明默認情況下是extern的，但靜態函數只是在聲明他的文件當中可見，不能被其他文件所用。

定義靜態函數的好處：

<1> 其他文件中可以定義相同名字的函數，不會發生衝突

<2> 靜態函數不能被其他文件所用。它定義一個本地的函數。

這裏我一直強調數據和函數的本地化，這對於程序的結構甚至優化都有巨大的好處，更大的作用是，本地化的數據和函數能給人傳遞很多有用的信息，能約束數據和函數的作用範圍。在C++的對象和類中非常注重的私有和公共數據/函數其實就是本地和全局數據/函數的擴展，這也從側面反應了本地化數據/函數的優勢。

最後説一下存儲説明符，在標準C語言中，存儲説明符有以下幾類：

auto、register、extern和static

對應兩種存儲期：自動存儲期和靜態存儲期。

auto和register對應自動存儲期。具有自動存儲期的變量在進入聲明該變量的程序塊時被建立，它在該程序塊活動時存在，退出該程序塊時撤銷。

關鍵字extern和static用來説明具有靜態存儲期的變量和函數。用static聲明的局部變量具有靜態存儲持續期(static storage duration)，或靜態範圍(static extent)。雖然他的值在函數調用之間保持有效，但是其名字的可視性仍限制在其局部域內。靜態局部對象在程序執行到該對象的聲明處時被首次初始化。

　　2. const 關鍵字

const關鍵字也是一個優秀程序中經常用到的關鍵字。關鍵字const 的作用是為給讀你代碼的人傳達非常有用的信息，實際上，聲明一個參數為常量是為了告訴了用户這個參數的應用目的。通過給優化器一些附加的信息，使用關鍵字const 也許能產生更緊湊的代碼。合理地使用關鍵字const 可以使編譯器很自然地保護那些不希望被改變的參數，防止其被無意的代碼修改。簡而言之，這樣可以減少bug的出現。

深入理解const關鍵字，你必須知道：

a. const關鍵字修飾的變量可以認為有隻讀屬性，但它絕不與常量劃等號。

如下代碼：

const int i=5;

int j=0;

...

i=j; //非法，導致編譯錯誤，因為只能被讀

j=i; //合法

b. const關鍵字修飾的變量在聲明時必須進行初始化。如下代碼：

const int i=5; //合法

const int j; //非法，導致編譯錯誤

c. 用const聲明的變量雖然增加了分配空間，但是可以保證類型安全。const最初是從C++變化得來的，它可以替代define來定義常量。在舊版本(標準前)的c中，如果想建立一個常量，必須使用預處理器：

#define PI 3.14159

此後無論在何處使用PI，都會被預處理器以3.14159替代。編譯器不對PI進行類型檢查，也就是説可以不受限制的建立宏並用它來替代值，如果使用不慎，很可能由預處理引入錯誤，這些錯誤往往很難發現。而且，我們也不能得到PI的地址(即不能向PI傳遞指針和引用)。const的出現，比較好的解決了上述問題。

d. C標準中，const定義的常量是全局的。

e. 必須明白下面語句的含義，我自己是反覆記憶了許久才記住，方法是：若是想定義一個只讀屬性的指針，那麼關鍵字const要放到‘* ’後面。

char *const cp; //指針不可改變，但指向的內容可以改變

char const *pc1; //指針可以改變，但指向的內容不能改變

const char *pc2; //同上(後兩個聲明是等同的)

f. 將函數傳入參數聲明為const，以指明使用這種參數僅僅是為了效率的原因，而不是想讓調用函數能夠修改對象的值。

參數const通常用於參數為指針或引用的情況，且只能修飾輸入參數;若輸入參數採用“值傳遞”方式，由於函數將自動產生臨時變量用於複製該參數，該參數本就不需要保護，所以不用const修飾。例子：

void fun0(const int * a );

void fun1(const int & a);

調用函數的時候，用相應的變量初始化const常量，則在函數體中，按照const所修飾的部分進行常量化，如形參為const int * a，則不能對傳遞進來的指針所指向的內容進行改變，保護了原指針所指向的內容;如形參為const int & a，則不能對傳遞進來的引用對象進行改變，保護了原對象的屬性。

g. 修飾函數返回值，可以阻止用户修改返回值。(在嵌入式C中一般不用，主要用於C++)

h. const消除了預處理器的值替代的不良影響，並且提供了良好的類型檢查形式和安全性，在可能的地方儘可能的使用const對我們的編程有很大的幫助，前提是：你對const有了足夠的理解。

最後，舉兩個常用的標準C庫函數聲明，它們都是使用const的典範。

1.字符串拷貝函數：char *strcpy(char *strDest，const char *strSrc);

2.返回字符串長度函數：int strlen(const char *str);

　　3. volatile關鍵字

一個定義為volatile 的變量是説這變量可能會被意想不到地改變，這樣，編譯器就不會去假設這個變量的值了。精確地説就是，優化器在用到這個變量時必須每次都小心地重新讀取這個變量的值，而不是使用保存在寄存器裏的備份。

由於訪問寄存器的速度要快過RAM，所以編譯器一般都會作減少存取外部RAM的優化。比如：

static int i=0;

int main(void)

{

...

while (1)

{

if (i)

dosomething();

}

}

/* Interrupt service routine. */

void ISR_2(void)

{

i=1;

}

程序的本意是希望ISR_2中斷產生時，在main當中調用dosomething函數，但是，由於編譯器判斷在main函數裏面沒有修改過i，因此可能只執行一次對從i到某寄存器的讀操作，然後每次if判斷都只使用這個寄存器裏面的“i副本”，導致dosomething永遠也不會被調用。

如果將將變量加上volatile修飾，則編譯器保證對此變量的讀寫操作都不會被優化(肯定執行)。此例中i也應該如此説明。

一般説來，volatile用在如下的幾個地方：

1、中斷服務程序中修改的供其它程序檢測的變量需要加volatile;

2、多任務環境下各任務間共享的標誌應該加volatile;

3、存儲器映射的硬件寄存器通常也要加volatile説明，因為每次對它的讀寫都可能有不同意義;

不懂得volatile 的內容將會帶來災難，這也是區分C語言和嵌入式C語言程序員的一個關鍵因素。為強調volatile的重要性,再次舉例分析:

代碼一:

int a,b,c;

//讀取I/O空間0x100端口的內容

a= inword(0x100);

b=a;

a=inword(0x100)

c=a;

代碼二:

volatile int a;

int a,b,c;

//讀取I/O空間0x100端口的內容

a= inword(0x100);

b=a;

a=inword(0x100)

c=a;

在上述例子中,代碼一會被絕大多數編譯器優化為如下代碼:

a=inword(0x100)

b=a;

c=a;

這顯然與編寫者的目的不相符,會出現I/O空間0x100端口漏讀現象,若是增加volatile,像代碼二所示的那樣,優化器將不會優化掉任何代碼.

從上面來看,volatile關鍵字是會降低編譯器優化力度的,但它保證了程序的正確性,所以在適合的地方使用關鍵字volatile是件考驗編程功底的事情.

　　ct與typedef關鍵字

面對一個人的大型C/C++程序時，只看其對struct的使用情況我們就可以對其編寫者的編程經驗進行評估。因為一個大型的C/C++程序，勢必要涉及一些(甚至大量)進行數據組合的結構體，這些結構體可以將原本意義屬於一個整體的數據組合在一起。從某種程度上來説，會不會用struct，怎樣用struct是區別一個開發人員是否具備豐富開發經歷的標誌。

在網絡協議、通信控制、嵌入式系統的C/C++編程中，我們經常要傳送的不是簡單的字節流(char型數組)，而是多種數據組合起來的一個整體，其表現形式是一個結構體。

經驗不足的開發人員往往將所有需要傳送的內容依順序保存在char型數組中，通過指針偏移的方法傳送網絡報文等信息。這樣做編程複雜，易出錯，而且一旦控制方式及通信協議有所變化，程序就要進行非常細緻的修改。

用法:

在C中定義一個結構體類型要用typedef:

typedef struct Student

{

int a;

}Stu;

於是在聲明變量的時候就可：Stu stu1;

如果沒有typedef就必須用struct Student stu1;來聲明

這裏的Stu實際上就是struct Student的別名。

另外這裏也可以不寫Student(於是也不能struct Student stu1;了)

typedef struct

{

int a;

}Stu;

struct關鍵字的一個總要作用是它可以實現對數據的封裝,有一點點類似與C++的對象,可以將一些分散的特性對象化,這在編寫某些複雜程序時提供很大的方便性.

比如編寫一個菜單程序,你要知道本級菜單的菜單索引號、焦點在屏上是第幾項、顯示第一項對應的菜單條目索引、菜單文本內容、子菜單索引、當前菜單執行的功能操作。若是對上述條目單獨操作，那麼程序的複雜程度將會大到不可想象，若是菜單層數少些還容易實現，一旦菜單層數超出四層，呃~我就沒法形容了。若是有編寫過菜單程序的朋友或許理解很深。這時候結構體struct就開始顯現它的威力了：

//結構體定義

typedef struct

{

unsigned char CurrentPanel;//本級菜單的菜單索引號

unsigned char ItemStartDisplay; //顯示第一項對應的菜單條目索引

unsigned char FocusLine; //焦點在屏上是第幾項

}Menu_Statestruct;

typedef struct

{

unsigned char *MenuTxt; //菜單文本內容

unsigned char MenuChildID;//子菜單索引

void (*CurrentOperate)();//當前菜單執行的功能操作

}MenuItemStruct;

typedef struct

{

MenuItemStruct *MenuPanelItem;

unsigned char MenuItemCount;

}MenuPanelStruct;

菜單程序中的結構體定義，這個菜單程序最大可以到256級菜單。當初要寫一個菜單程序之前，並沒有對結構體瞭解多少，也沒有想到使用結構體。只是一層層菜單的單獨處理：如果按鍵按下，判斷是哪個按鍵，調用對應按鍵的子程序，刷屏顯示。這樣處理起來每一層都要判斷當前的光標所在行，計算是不是在顯示屏的頂層，是不是在顯示層的底層，是不是需要翻頁等等，非常的繁瑣。