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单元一（3）08C语言运算符使用及Codewarrior调试
一、08C语言运算符介绍
C语言的运算符与大多数计算机语言基本相同，分为算术、逻辑、关系和位运算及一些特殊的操作符。下表列出了C语言的运算符及使用方法举例。

注：增量运算符和减量运算符存在运算和取数先后次序，例如，A++是先取变量A的值再对A加1，而++A是先对变量A加1再取A的值。

二、变量定义
1.全局变量和局部变量
全局变量为整个程序而定义，在整个程序运行期间，它们占用固定的RAM资源。在C语言中，在所有函数外部声明的变量都认为具有全局作用域，这些声明通常置于源文件的顶部。“全局”实际上仅仅意味着标识符从声明点到文件末尾的范围内是可访问的，当程序包含多个源文件时，则在一个文件中定义的全局变量在其他文件引用时，需要使用extern关键字声明。在引用文件内部，标识符的作用域是由extern声明的位置确定的。如果该声明是全局的，那么该标识符对于文件是全局的；如果该声明是放在块内的，则它对于那个块就是局部的。局部变量为某个函数或子程序而定义，只在函数运行时，从堆栈空间中分配存储空间；函数运行结束，所占用堆栈空间释放。

2．变量修饰符
变量定义有三个修饰符值得注意，虽然它们与标准C是相同的，但是在嵌入式C语言中又有不同的含义。
(1) volatile
大多数编译器对源程序编译时做优化操作，其中一种优化方法是基于这种假设：除非明确地把某值写到内存，否则内存中的值不会改变。所以如果源程序中频繁使用某个内存，编译器会把这个内存放到CPU寄存器或高速缓存中，提高代码运行速度。在嵌入式系统中，这种优化会影响程序的正确执行，典型的情况是：
① 硬件外设寄存器的值随时都在变化，并且这种变化是不需要在写寄存器程序来改变。
② 内存变量在主程序中没有显示改变，但在中断服务程序被改变，如果编译器在主程序中将内存以寄存器来取代，中断服务程序对变量的改变就不能传递到主程序中。对于这两种情况做变量声明时，需要加前缀volatile，告诉编译器不要对这些变量做优化操作。
例如：volatile char device_status
Volatile变量其值在正常程序流程以外可能改变的变量在嵌入式系统中，这种情况通过两种主要途径发生：
l 通过一个中断服务程序
l 硬件动作的结果
例如，通过一个串口接收到一个字符，结果串口状态寄存器更新，这完全在程序流程之外发生。很多程序员知道编译器不会试图优化一个volatile寄存器，而宁可每次重载它在嵌入式设备中。将所有外设寄存器声明为volatile是一个好习惯，访问定义为volatile的变量从不会被编译器优化。

(2) static
使用静态变量有二个主要功能：
l 第一个最常用的用法是定义一个变量，在函数连续调用期间，变量不会消失。
l 第二个使用静态的用法是限制变量的范围。在模块级定义时，能被整个模块中所有函数访问，不能被其它模块中的函数访问

使用静态函数是结构化编程的好习惯。静态函数只能被其所在模块中的其它函数调用，静态函数能产生小而快的代码，编译器在编译时确切地知道什么函数能调用一个给定的静态函数。因此，函数的相关内存区域能被调整，以致使用调用的一个短版本或跳转指令

(3) const
修饰符const可以用在任何变量之前，用于声明变量值不会被改变，即“只读的”。这提供了一种保护性编程，编译器会将任何想修改这种变量的行为看成是违犯语法的行为。
const声明的变量必须包含一个初值，不允许在以后的使用中修改它的值。
Const声明可用于任何变量，它告诉编译器将其存贮在ROM区中。编译器保留了那个位置程序存贮器地址。由于位于ROM中，其值不能改变。
Const变量必须初始化
比如:
const double PI = 3.14159265;
Const 变量与明显的常数相对，很多文章要求用const变量代替明显的常数。
例如：
用const unsigned char channels = 8;代替#define CHANNELS 8 。
本方法的基本原理是在调试器内部，你能检查一个const变量，然而一个明显的常数不可访问。不幸的是，在很多8位机上你将为这一好处付出极大的代价。这两个主要代价是：
l 一些编译器在RAM中创建一个真实的变量来支持const变量，这是一个极大的惩罚。
l 一些编译器如CodeWarrior，知道变量为const，将把变量存贮在ROM中。无论怎样，变量仍作为变量处理和访问，典型地用某些变址寻址（16位）的方式。与直接寻址（8位）方式相比，这种方法通常很慢。

宏定义常量和const有一些相似之处，但const还声明了数据类型，编译器对它们的处理也有所不同，如：
#define TYPEA 10 /*字符”TYPEA”在编译时用10来代替*/
const unsigned int typeA=10; /*typeA 是一个无符号整型数值为10*/
在嵌入式系统编程时，const修饰的变量应该把它看成一种常量，常量值存储在ROM中。一个变量既能是常量，又能是可变量吗？
答案是“能”。
这个修饰符应该用于能出乎意料地改变的任何存贮器位置，因此需要volatile限定语，由于const该变量是只读的。最明显的例子是硬件状态寄存器，象SCI状态寄存器SCS1。这个寄存器包含信号状态标志，如发送空、发送完成、接收满以及其它。这是一个可变寄存器由于这些标志的改变依赖于串行通信的状态，这也是只读，由于标志不能被程序直接改写，它们只对模块的状态作出响应。这个状态寄存器最佳声明方法是：
/* SCI Status Register */
const volatile unsigned char SCS1 @0x0016

三、数组和指针
1．数组
数组是一种构造类型数据，是有序数据的集合，数组中的每一个元素都属于同一个数据类型。数组中的所有元素占连续的存储单元，数组的首地址是数组中第一个元素的存储地址，用一个统一的名称和下标来唯一地确定数组中的元素。数组包括一维和多维。
（1）一维数组
l 一维数组的定义
定义一个一维数组的一般方法为：
类型说明符 数组名[常量表达式]；
说明：
①数组名命名规则与变量名相同，遵循标识符命名规则。
②数组名后用方括号[ ]，不能用圆括号（）。
③常量表达式表示元素的个数，即数组长度。例如有定义：int a[10]；则定义了名字是a，长度是10的一维数组，数组的每一个元素都是int类型的。数组有10个元素，下标从0开始，即a[0]，a[1]，a[2]，a[3]，a[4]，a[5]，a[6]，a[7]，a[8]，a[9]。注意：不要使用元素a[10]，由于C语言对数组下标不进行越界检查，所以在使用数组元素时，应该特别注意。
④常量表达式必须是正的整形常量，不一定要求是整常数。
l 一维数组元素的引用
表示形式为：数组名[下标]
下标可以是整形常量、整形变量或整形表达式。
例如：有定义 int a[20]，b[10]，i=8; 则a[2*i]，a[i]，b[i-3]都是对数组元素的合法使用。
l 一维数组元素的初始化
C语言允许在定义数组的同时对数组的元素进行初始化。
①在定义数组时对数组元素赋以初值，将初始值依次写在花括号{}内。
例如：int a[5] ={10，20，30，40，50}；
相当于a[0]=10，a[1]=20，a[2]=30，a[3]=40，a[4]=50。
②当花括号{}内提供的初值个数（至少要有一个）少于数组元素的个数时，系统自动用0赋值。例如：有定义int b[5]={6，7}；
相当于：b[0]=6，b[1]=7，b[2]=0，b[3]=0，b[4]=0。
当花括号{}内初值个数多于元素个数时，将导致编译出错。
③C语言允许通过所赋初值的个数来定义数组的长度，即在定义数组时不指明数组的长度，在编译时系统会根据花括号中提供的初值个数确定数组的实际长度。
例如：int a[ ] ={1，2，3，4，5}；
相当于 int a[5]={1，2，3，4，5}；

(2) 二维数组
l 二维数组的定义
定义一个二维数组的一般方法为：
类型说明符 数组名[常量表达式1][常量表达式2]；
例如：float b[2][3]；
该语句定义了2行3列6个元素的实型二维数组b，数组b的6个元素分别为b[0][0]，b[0][1]，b[0][2]，b[1][0]，b[1][1]，b[1][2]，每一维下标都是从0开始的，下标最大元素为：
数组名[常量表达式1-1][常量表达式2-1]。
在C语言中二维数组元素在内存中按行存放。
l 二维数组元素的初始化
①分行给二维数组元素赋初值。例如：int b[2][3]={{1，2，3}，{4，5，6}}；将第一个内层花括号内的数据依次赋值给数组第一行的各元素，第二个内层花括号的数据依次赋值给数组第二行的各元素。
当内层花括号中的数据个数少于对应行元素个数（列数）时，系统会自动用0赋值。
例如： int b[2][3]={{1}，{4，6}}；
相当于b[0][1]=0，b[0][2]=0，b[1][2]=0。
②按数组的元素在内存中排列的顺序赋初值。
例如：int b[2][3]={1，2，3，0，5，-16}；
③在给出二维数组全部元素的初值时，可以省略第一维数组的长度，但是不能省略第二维的长度。
例如：int b[ ][3]={1，2，3，4，5，6，7，8，9}；
系统将按3行处理。
④分行给出二维数组部分元素的初值时，可以省略第一维的长度。
例如：int a[ ][4]={{1，2}，{3，4，5，6}，{7}}；
系统将按3行处理。
l 二维数组元素的引用
表示形式为：数组名[下标][下标]
同一维数组一样，下标可以是整形常量、整形变量或整形表达式。
例如：定义 int b[2*5][3*4]，i=15；那么b[2*3][0]，b[1][i-5]都是对数组元素的合法使用。

2.指针
指针是Ｃ语言中广泛使用的一种数据类型，运用指针是Ｃ语言最主要的风格之一。利用指针变量可以表示各种数据结构，很方便地使用数组和字符串，并能像汇编语言一样处理内存地址，从而编出精练而高效的程序。
指针是一种特殊的数据类型，在其它语言中一般没有。指针是指向变量的地址，实质上指针就是存储单元的地址。根据所指的变量类型不同，可以是整型指针(int *)、浮点型指针(float *)、字符型指针(char *) 结构指针(struct *)和联合指针(union *)。
(1) 指针变量的定义
其一般形式为：类型说明符 * 变量名；
其中，*表示这是一个指针变量，变量名即为定义的指针变量名，类型说明符表示本指针变量所指向的变量的数据类型。
例如：int *point_1;
表示point_1是一个指向整型的指针变量，它的值是一个整型变量的地址。
(2) 指针变量的赋值
指针变量同普通变量一样，使用之前不仅要定义说明，而且必须赋予具体的值。未经赋值的指针变量不能使用，否则将造成系统混乱，甚至死机。指针变量的赋值只能赋予地址。
① 指针变量初始化的方法
int a;
int *point =&a;
② 给指针赋值的方法
int a;
int *point;
point =&a;
(3) 指针的运算
① 取地址运算符 &0
取地址运算符&是单目运算符，其结合性为自右至左，其功能是取变量的地址。
② 取内容运算符 *
取内容运算符*是单目运算符，其结合性为自右至左，用来表示指针变量所指的变量。在*运算符之后跟的变量必须是指针变量。
注意：指针运算符*和指针变量说明中的指针说明符*并非相同。在指针变量说明中，“*”是类型说明符，表示其后的变量是指针类型。而表达式中出现的“*”则是一个运算符用以表示指针变量所指的变量。
main(){
int a=5,*point=&a;
printf("%d",*point);
}
表示指针变量point取得了整型变量a的地址。本语句表示输出变量a的值。
③ 加减算术运算
对于指向数组的指针变量，可以加上或减去一个整数n。设pa是指向数组a的指针变量，则pa+n,pa-n,pa++,++pa,pa--,--pa运算都是合法的。指针变量加或减一个整数n的意义是把指针指向的当前位置(指向某数组元素)向前或向后移动n个位置。
注意：数组指针变量向前或向后移动一个位置和地址加1或减1在概念上是不同的。因为数组可以有不同的类型，各种类型的数组元素所占的字节长度是不同的。如指针变量加1，即向后移动1个位置表示指针变量指向下一个数据元素首地址，而不是在原地址基础上加1。
例如：
int a[5],*pa;
pa=a; /*pa指向数组a，也是指向a[0]*/
pa=pa+2; /*pa指向a[2]，即pa的值为&pa[2]*/

四、现场实践环节
编写程序，使用不同的运算符进行运算，熟悉运算符的功能，并进一步熟悉CodeWarrior调试功能。