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在單片機(jī)中,C語(yǔ)言的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與程序編寫需要哪些基本知識(shí)?

5RJg_mcuworld ? 來(lái)源:未知 ? 作者:易水寒 ? 2018-07-17 19:41 ? 次閱讀

一、五大內(nèi)存分區(qū)

內(nèi)存分成5個(gè)區(qū),它們分別是堆、棧、自由存儲(chǔ)區(qū)、全局/靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)和常量存儲(chǔ)區(qū)。

1、棧區(qū)(stack):FIFO就是那些由編譯器在需要的時(shí)候分配,在不需要的時(shí)候自動(dòng)清除的變量的存儲(chǔ)區(qū)。里面的變量通常是局部變量、函數(shù)參數(shù)等。

2、堆區(qū)(heap):就是那些由new分配的內(nèi)存塊,它們的釋放編譯器不去管,由我們的應(yīng)用程序去控制,一般一個(gè)new就要對(duì)應(yīng)一個(gè)delete。如果程序員沒(méi)有釋放掉,那么在程序結(jié)束后,操作系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)回收。

3、自由存儲(chǔ)區(qū):就是那些由malloc等分配的內(nèi)存塊,它和堆是十分相似的,不過(guò)它是用free來(lái)結(jié)束自己的生命。

4、全局/靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū):全局變量和靜態(tài)變量被分配到同一塊內(nèi)存中,在以前的C語(yǔ)言中,全局變量又分為初始化的和未初始化的,在C++里面沒(méi)有這個(gè)區(qū)分了,他們共同占用同一塊內(nèi)存區(qū)。

5、常量存儲(chǔ)區(qū):這是一塊比較特殊的存儲(chǔ)區(qū),它們里面存放的是常量,不允許修改(當(dāng)然,你要通過(guò)非正當(dāng)手段也可以修改,而且方法很多)

code/data/stack

內(nèi)存主要分為代碼段,數(shù)據(jù)段和堆棧。代碼段放程序代碼,屬于只讀內(nèi)存。數(shù)據(jù)段存放全局變量,靜態(tài)變量,常量等,堆里存放自己malloc或new出來(lái)的變量,其他變量就存放在棧里,堆棧之間空間是有浮動(dòng)的。數(shù)據(jù)段的內(nèi)存會(huì)到程序執(zhí)行完才釋放。調(diào)用函數(shù)先找到函數(shù)的入口地址,然后計(jì)算給函數(shù)的形參和臨時(shí)變量在棧里分配空間,拷貝實(shí)參的副本傳給形參,然后進(jìn)行壓棧操作,函數(shù)執(zhí)行完再進(jìn)行彈棧操作。字符常量一般放在數(shù)據(jù)段,而且相同的字符常量只會(huì)存一份。

二、C語(yǔ)言程序的存儲(chǔ)區(qū)域

1、由C語(yǔ)言代碼(文本文件)形成可執(zhí)行程序(二進(jìn)制文件),需要經(jīng)過(guò)編譯-匯編-連接三個(gè)階段。編譯過(guò)程把C語(yǔ)言文本文件生成匯編程序,匯編過(guò)程把匯編程序形成二進(jìn)制機(jī)器代碼,連接過(guò)程則將各個(gè)源文件生成的二進(jìn)制機(jī)器代碼文件組合成一個(gè)文件。

2、C語(yǔ)言編寫的程序經(jīng)過(guò)編譯-連接后,將形成一個(gè)統(tǒng)一文件,它由幾個(gè)部分組成。在程序運(yùn)行時(shí)又會(huì)產(chǎn)生其他幾個(gè)部分,各個(gè)部分代表了不同的存儲(chǔ)區(qū)域:

1)代碼段(Code或Text)

代碼段由程序中執(zhí)行的機(jī)器代碼組成。在C語(yǔ)言中,程序語(yǔ)句執(zhí)行編譯后,形成機(jī)器代碼。在執(zhí)行程序的過(guò)程中,CPU的程序計(jì)數(shù)器指向代碼段的每一條機(jī)器代碼,并由處理器依次運(yùn)行。

2)只讀數(shù)據(jù)段(RO data)

只讀數(shù)據(jù)段是程序使用的一些不會(huì)被更改的數(shù)據(jù),使用這些數(shù)據(jù)的方式類似查表式的操作,由于這些變量不需要更改,因此只需要放置在只讀存儲(chǔ)器中即可。

3)已初始化讀寫數(shù)據(jù)段(RW data)

已初始化數(shù)據(jù)是在程序中聲明,并且具有初值的變量,這些變量需要占用存儲(chǔ)器的空間,在程序執(zhí)行時(shí)它們需要位于可讀寫的內(nèi)存區(qū)域內(nèi),并且有初值,以供程序運(yùn)行時(shí)讀寫。

4)未初始化數(shù)據(jù)段(BBS)

未初始化數(shù)據(jù)是在程序中聲明,但是沒(méi)有初始化的變量,這些變量在程序運(yùn)行之前不需要占用存儲(chǔ)器的空間。

5)堆(heap)

堆內(nèi)存只在程序運(yùn)行時(shí)出現(xiàn),一般由程序員分配和釋放。在具有操作系統(tǒng)的情況下,如果程序沒(méi)有釋放,操作系統(tǒng)可能在程序(例如一個(gè)進(jìn)程)結(jié)束后會(huì)后內(nèi)存。

6)棧(statck)

堆內(nèi)存只在程序運(yùn)行時(shí)出現(xiàn),在函數(shù)內(nèi)部使用的變量,函數(shù)的參數(shù)以及返回值將使用棧空間,棧空間由編譯器自動(dòng)分配和釋放。

3、代碼段、只讀數(shù)據(jù)段、讀寫數(shù)據(jù)段、未初始化數(shù)據(jù)段屬于靜態(tài)區(qū)域,而堆和棧屬于動(dòng)區(qū)域。代碼段、只讀數(shù)據(jù)段和讀寫數(shù)據(jù)段將在連接之后產(chǎn)生,未初始化數(shù)據(jù)段將在程序初始化的時(shí)候開(kāi)辟,而對(duì)堆和棧將在程序餓運(yùn)行中分配和釋放。

4、C語(yǔ)言程序分為映像和運(yùn)行時(shí)兩種狀態(tài)。在編譯-連接后形成的映像中,將只包含代碼段(Text)、只讀數(shù)據(jù)段(R0 Data)和讀寫數(shù)據(jù)段(RW Data)。在程序運(yùn)行之前,將動(dòng)態(tài)生成未初始化數(shù)據(jù)段(BSS),在程序的運(yùn)行時(shí)還將動(dòng)態(tài)生成堆(Heap)區(qū)域和棧(Stack)區(qū)域。

注:

1、一般來(lái)說(shuō),在靜態(tài)的映像文件中,各個(gè)部分稱之為節(jié)(Section),而在運(yùn)行時(shí)的各個(gè)部分稱之為段(Segment)。如果不詳細(xì)區(qū)分,統(tǒng)稱為段。

2、C語(yǔ)言在編譯連接后,將生成代碼段(TEXT),只讀數(shù)據(jù)段(RO Data)和讀寫數(shù)據(jù)段(RW Data)。在運(yùn)行時(shí),除了上述三個(gè)區(qū)域外,還包括未初始化數(shù)據(jù)段(BBS)區(qū)域和堆(heap)區(qū)域和棧(Stack)區(qū)域。

三、C語(yǔ)言程序的段

1、段的分類

每一個(gè)源程序生成的目標(biāo)代碼將包含源程序所需要表達(dá)的所有信息和功能。目標(biāo)代碼中各段生成情況如下:

1)代碼段(Code)

代碼段由程序中的各個(gè)函數(shù)產(chǎn)生,函數(shù)的每一個(gè)語(yǔ)句將最終經(jīng)過(guò)編譯和匯編生成二進(jìn)制機(jī)器代碼

2)只讀數(shù)據(jù)段(RO Data)

只讀數(shù)據(jù)段由程序中所使用的數(shù)據(jù)產(chǎn)生,該部分?jǐn)?shù)據(jù)的特點(diǎn)在運(yùn)行中不需要改變,因此編譯器會(huì)將數(shù)據(jù)放入只讀的部分中。C語(yǔ)言的一些語(yǔ)法將生成只讀數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)段。

2、只讀數(shù)據(jù)段(RO Data)

只讀數(shù)據(jù)段(RO Data)由程序中所使用的數(shù)據(jù)產(chǎn)生,該部分?jǐn)?shù)據(jù)的特點(diǎn)是在運(yùn)行中不需要改變,因此編譯器會(huì)將數(shù)據(jù)放入只讀的部分中。以下情況將生成只讀數(shù)據(jù)段。

1)只讀全局變量

定義全局變量const char a[100]=”abcdefg”將生成大小為100個(gè)字節(jié)的只讀數(shù)據(jù)區(qū),并使用字符串“abcdefg”初始化。如果定義為const char a[]=”abcdefg”,沒(méi)有指定大小,將根據(jù)“abcdefgh”字串的長(zhǎng)度,生成8個(gè)字節(jié)的只讀數(shù)據(jù)段。

2)只讀局部變量

例如:在函數(shù)內(nèi)部定義的變量const char b[100]=”9876543210”;其初始化的過(guò)程和全局變量。

3)程序中使用的常量

例如:在程序中使用printf("information\n”),其中包含了字串常量,編譯器會(huì)自動(dòng)把常量“information \n”放入只讀數(shù)據(jù)區(qū)。

注:在const char a[100]={“ABCDEFG”}中,定義了100個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)區(qū),但是只初始化了前面的8個(gè)字節(jié)(7個(gè)字符和表示結(jié)束符的‘\0’)。在這種用法中,實(shí)際后面的字節(jié)米有初始化,但是在程序中也不能寫,實(shí)際上沒(méi)有任何用處。因此,在只讀數(shù)據(jù)段中,一般都需要做完全的的初始化。

3、讀寫數(shù)據(jù)段(RW Data)

讀寫數(shù)據(jù)段表示了在目標(biāo)文件中一部分可以讀也可以寫的數(shù)據(jù)區(qū),在某些場(chǎng)合它們又被稱為已初始化數(shù)據(jù)段。這部分?jǐn)?shù)據(jù)段和代碼,與只讀數(shù)據(jù)段一樣都屬于程序中的靜態(tài)區(qū)域,但是具有科協(xié)的特點(diǎn)。

1)已初始化全局變量

例如:在函數(shù)外部,定義全局的變量char a[100]=”abcdefg”

2)已初始化局部靜態(tài)變量

例如:在函數(shù)中定義static char b[100]=”9876543210”。函數(shù)中由static定義并且已經(jīng)初始化的數(shù)據(jù)和數(shù)組將被編譯為讀寫數(shù)據(jù)段。

說(shuō)明:

讀寫數(shù)據(jù)區(qū)的特點(diǎn)是必須在程序中經(jīng)過(guò)初始化,如果只有定義,沒(méi)有初始值,則不會(huì)生成讀寫數(shù)據(jù)區(qū),而會(huì)定義為未初始化數(shù)據(jù)區(qū)(BSS)。如果全局變量(函數(shù)外部定義的變量)加入static修飾符,寫成static char a[100]的形式,這表示只能在文件內(nèi)部使用,而不能被其他文件使用。

4、未初始化數(shù)據(jù)段(BSS)

未初始化數(shù)據(jù)段常被稱之為BSS(英文名為Block start by symbol的縮寫)。與讀寫數(shù)據(jù)段類似,它也屬于靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)。但是該段中數(shù)據(jù)沒(méi)有經(jīng)過(guò)初始化。因此它只會(huì)在目標(biāo)文件中被標(biāo)識(shí),而不會(huì)真正稱為目標(biāo)文件中的一個(gè)段,該段將會(huì)在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生。未初始化數(shù)據(jù)段只有在運(yùn)行的初始化階段才會(huì)產(chǎn)生,因此它的大小不會(huì)影響目標(biāo)文件的大小。

四、在C語(yǔ)言的程序中,對(duì)變量的使用需要注意的問(wèn)題

1、在函數(shù)體中定義的變量通常是在棧上,不需要在程序中進(jìn)行管理,由編譯器處理。

2、用malloc,calloc,realoc等分配分配內(nèi)存的函數(shù)所分配的內(nèi)存空間在堆上,程序必須保證在使用后使用后freee釋放,否則會(huì)發(fā)生內(nèi)存泄漏。

3、所有函數(shù)體外定義的是全局變量,加了static修飾符后的變量不管在函數(shù)內(nèi)部或者外部存放在全局區(qū)(靜態(tài)區(qū))。

4、使用const定義的變量將放于程序的只讀數(shù)據(jù)區(qū)。

說(shuō)明:

在C語(yǔ)言中,可以定義static變量:在函數(shù)體內(nèi)定義的static變量只能在該函數(shù)體內(nèi)有效;在所有函數(shù)體外定義的static變量,也只能在該文件中有效,不能在其他源文件中使用;對(duì)于沒(méi)有使用 static修飾的全局變量,可以在其他的源文件中使用。這些區(qū)別是編譯的概念,即如果不按要求使用變量,編譯器會(huì)報(bào)錯(cuò)。使用static 和沒(méi)使用static修飾的全局變量最終都將放置在程序的全局去(靜態(tài)去)。

五、程序中段的使用

C語(yǔ)言中的全局區(qū)(靜態(tài)區(qū)),實(shí)際上對(duì)應(yīng)著下述幾個(gè)段:

只讀數(shù)據(jù)段:RO Data

讀寫數(shù)據(jù)段:RW Data

未初始化數(shù)據(jù)段:BSS Data

一般來(lái)說(shuō),直接定義的全局變量在未初始化數(shù)據(jù)區(qū),如果該變量有初始化則是在已初始化數(shù)據(jù)區(qū)(RW Data),加上const修飾符將放置在只讀區(qū)域(RO Data).

例如:

const char ro[ ]=”this is a readonlydata”; //只讀數(shù)據(jù)段,不能改變r(jià)o數(shù)組中的內(nèi)容,ro存放在只讀數(shù)據(jù)段。

char rw1[ ]=”this is global readwrite data”; //已初始化讀寫數(shù)據(jù)段,可以改變數(shù)組rw1中的內(nèi)容。應(yīng)為數(shù)值/是賦值不是把”this is global readwrite data” 地址給了rw1,不能改變char rw1[ ]=”this is global readwrite data”; //已初始化讀寫數(shù)據(jù)段,可以改變數(shù)組rw1中的內(nèi)容。應(yīng)為數(shù)值/是賦值不是把”this is global readwrite data” 地址給了rw1,不能改變”this is global readwrite data”的數(shù)值。因?yàn)槠鹗俏淖殖A糠旁谥蛔x數(shù)據(jù)段中

char bss_1[100];//未初始化數(shù)據(jù)段

const char *ptrconst = “constant data”; //”constant data”放在只讀數(shù)據(jù)段,不能改變ptrconst中的值,因?yàn)槠涫堑刂焚x值。ptrconst指向存放“constant data”的地址,其為只讀數(shù)據(jù)段。但可以改變ptrconst地址的數(shù)值,因其存放在讀寫數(shù)據(jù)段中。

實(shí)例講解:

int main( )

{

short b;//b放置在棧上,占用2個(gè)字節(jié)

char a[100];//需要在棧上開(kāi)辟100個(gè)字節(jié),a的值是其首地址

char s[]=”abcde”;

//s在棧上,占用4個(gè)字節(jié),“abcde”本身放置在只讀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū),占6字節(jié)。s是一個(gè)地址

//常量,不能改變其地址數(shù)值,即s++是錯(cuò)誤的。

char *p1;//p1在棧上,占用4個(gè)字節(jié)

char *p2 ="123456";//"123456"放置在只讀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū),占7個(gè)字節(jié)。p2在棧上,p2指向的內(nèi)容不能更

//改,但是p2的地址值可以改變,即p2++是對(duì)的。

static char bss_2[100]; //局部未初始化數(shù)據(jù)段

static int c=0 ; //局部(靜態(tài))初始化區(qū)

p1 = (char *)malloc(10*sizeof(char)); //分配的內(nèi)存區(qū)域在堆區(qū)

strcpy(p1,”xxx”); //”xxx”放置在只讀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū),占5個(gè)字節(jié)

free(p1); //使用free釋放p1所指向的內(nèi)存

return 0;

}

說(shuō)明:

1、只讀數(shù)據(jù)段需要包括程序中定義的const型的數(shù)據(jù)(如:const char ro[]),還包括程序中需要使用的數(shù)據(jù)如“123456”。對(duì)于const char ro[]和const char * ptrconst的定義,它們指向的內(nèi)存都位于只讀數(shù)據(jù)據(jù)區(qū),其指向的內(nèi)容都不允許修改。區(qū)別在于前者不允許在程序中修改ro的值,后者允許在程序中修改ptrconst本身的值。對(duì)于后者,改寫成以下的形式,將不允許在程序中修改ptrconst本身的值:

const char * const ptrconst = “const data”;

2、讀寫數(shù)據(jù)段包含了已經(jīng)初始化的全局變量static char rw1[]以及局部靜態(tài)變量static char

rw2[]。rw1和rw2的差別在于編譯時(shí),是在函數(shù)內(nèi)部使用的還是可以在整個(gè)文件中使用。對(duì)于前者,static修飾在于控制程序的其他文件時(shí)候可以訪問(wèn)rw1變量,如果有static修飾,將不能在其他的C語(yǔ)言源文件中使用rw1,這種影響針對(duì)編譯-連接的特性,但無(wú)論有static,變量rw1都將被放置在讀寫數(shù)據(jù)段。對(duì)于后者rw2,它是局部的靜態(tài)變量,放置在讀寫數(shù)據(jù)區(qū);如果不使用static修飾,其意義將完全改變,它將會(huì)是開(kāi)辟在棧空間局部變量,而不是靜態(tài)變量。

3、未初始化數(shù)據(jù)段,事例1中的bss_1[100]和 bss_2[200]在程序中代表未初始化的數(shù)據(jù)段。其區(qū)別在于前者是全局的變量,在所有文件中都可以使用;后者是局部的變量,只在函數(shù)內(nèi)部使用。未初始化數(shù)據(jù)段不設(shè)置后面的初始化數(shù)值,因此必須使用數(shù)值指定區(qū)域的大小,編譯器將根據(jù)大小設(shè)置BBS中需要增加的長(zhǎng)度。

4、棧空間包括函數(shù)中內(nèi)部使用的變量如short b和char a[100],以及char *p1中p1這個(gè)變量的值。

1)變量p1指向的內(nèi)存建立在堆空間上,堆空間只能在程序內(nèi)部使用,但是堆空間(例如p1指向的內(nèi)存)可以作為返回值傳遞給其他函數(shù)處理。

2)棧空間主要用于以下3類數(shù)據(jù)的存儲(chǔ):

a、函數(shù)內(nèi)部的動(dòng)態(tài)變量

b、函數(shù)的參數(shù)

c、函數(shù)的返回值

3)棧空間主要的用處是供函數(shù)內(nèi)部的動(dòng)態(tài)變量使用,變量的空間在函數(shù)開(kāi)始之前開(kāi)辟,在函數(shù)退出后由編譯器自動(dòng)回收。看一個(gè)例:

int main( )

{

char *p = "tiger";

p[1] = 'I';

p++;

printf("%s\n",p);

}

編譯后提示:段錯(cuò)誤

分析:

char *p = "tiger";系統(tǒng)在棧上開(kāi)辟了4個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)p的數(shù)值。"tiger"在只讀存儲(chǔ)區(qū)中存儲(chǔ),因此"tiger"的內(nèi)容不能改變,*p="tiger",表示地址賦值,因此,p指向了只讀存儲(chǔ)區(qū),因此改變p指向的內(nèi)容會(huì)引起段錯(cuò)誤。但是因?yàn)閜是存放在棧上,因此p的數(shù)值是可以改變的,因此p++是正確的。

六、const的使用

1、前言:

const是一個(gè)C語(yǔ)言的關(guān)鍵字,它限定一個(gè)變量不允許被改變。使用const在一定程序上可以提高程序的健壯性,另外,在觀看別人代碼的時(shí)候,清晰理解const所起的作用,對(duì)理解別人的程序有所幫助。

2、const變量和常量

1)const修飾的變量,其值存放在只讀數(shù)據(jù)段中,其值不能被改變。稱為只讀變量。

其形式為 const int a=5;此處可以用a代替5

2)常量:其也存在只讀數(shù)據(jù)段中,其數(shù)值也不能被改變。其形式為"abc" ,5

3、const 變量和const限定的內(nèi)容,先看一個(gè)事例:

typedef char* pStr;

int main( )

{

char string[6] = “tiger”;

const char *p1 = string;

const pStr p2 = string;

p1++;

p2++;

printf(“p1=%s\np2=%s\n”,p1,p2);

}

程序經(jīng)過(guò)編譯后,提示錯(cuò)誤為

error:increment of read-only variable ‘p2’

1)const 使用的基本形式為:const char m;

//限定m 不可變

2)替換1式中的m,const char *pm;

//限定*pm不可變,當(dāng)然pm是可變的,因此p1++是對(duì)的。

3)替換1式中的char,const newType m;

//限定m不可變,問(wèn)題中的pStr是一種新類型,因此問(wèn)題中p2不可變,p2++是錯(cuò)誤的。

4、const 和指針

類型聲明中const用來(lái)修飾一個(gè)常量,有如下兩種寫法:

1)const在前面

const int nValue;//nValue是const

const char *pContent;//*pContent是const,pConst可變

const (char *)pContent;//pContent是const,*pContent可變

char *const pContent;//pContent是const,*pContent可變

const char * const pContent;//pContent和*pContent都是const

2)const 在后面與上面的聲明對(duì)等

int const nValue; // nValue是const

char const *pContent;//*pContent是const, pContent可變

(char *) constpContent;//pContent是const, *pContent可變

char* const pContent;// pContent是const, *pContent可變

char const* const pContent;//pContent和*pContent都是const

說(shuō)明:const和指針一起使用是C語(yǔ)言中一個(gè)很常見(jiàn)的困惑之處,下面是兩天規(guī)則:

1)沿著*號(hào)劃一條線,如果const位于*的左側(cè),則const就是用來(lái)修飾指針?biāo)赶虻淖兞浚粗羔樦赶驗(yàn)槌A浚蝗绻鹀onst位于*的右側(cè),const就是修飾指針本身,即指針本身是常量。你可以根據(jù)這個(gè)規(guī)則來(lái)看上面聲明的實(shí)際意義,相信定會(huì)一目了然。

2)對(duì)于const (char *) ; 因?yàn)閏har *是一個(gè)整體,相當(dāng)于一個(gè)類型(如char),因此,這是限定指針是const。

七、單片機(jī)C語(yǔ)言中的data,idata,xdata,pdata,code

從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)類型來(lái)說(shuō),8051系列有片內(nèi)、片外程序存儲(chǔ)器,片內(nèi)、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,片內(nèi)程序存儲(chǔ)器還分直接尋址區(qū)和間接尋址類型,分別對(duì)應(yīng)code、data、xdata、idata以及根據(jù)51系列特點(diǎn)而設(shè)定的pdata類型,使用不同的存儲(chǔ)器,將使程序執(zhí)行效率不同,在編寫C51程序時(shí),最好指定變量的存儲(chǔ)類型,這樣將有利于提高程序執(zhí)行效率(此問(wèn)題將在后面專門講述)。與ANSI-C稍有不同,它只分SAMLL、COMPACT、LARGE模式,各種不同的模式對(duì)應(yīng)不同的實(shí)際硬件系統(tǒng),也將有不同的編譯結(jié)果。

在51系列中data,idata,xdata,pdata的區(qū)別:

data:固定指前面0x00-0x7f的128個(gè)RAM,可以用acc直接讀寫的,速度最快,生成的代碼也最小。

idata:固定指前面0x00-0xff的256個(gè)RAM,其中前128和data的128完全相同,只是因?yàn)樵L問(wèn)的方式不同。idata是用類似C中的指針?lè)绞皆L問(wèn)的。匯編中的語(yǔ)句為:mox ACC,@Rx.(不重要的補(bǔ)充:c中idata做指針式的訪問(wèn)效果很好)

xdata:外部擴(kuò)展RAM,一般指外部0x0000-0xffff空間,用DPTR訪問(wèn)。

pdata:外部擴(kuò)展RAM的低256個(gè)字節(jié),地址出現(xiàn)在A0-A7的上時(shí)讀寫,用movx ACC,@Rx讀寫。這個(gè)比較特殊,而且C51好象有對(duì)此BUG,建議少用。但也有他的優(yōu)點(diǎn),具體用法屬于中級(jí)問(wèn)題,這里不提。

單片機(jī)C語(yǔ)言u(píng)nsigned char code table[]code 是什么作用?

code的作用是告訴單片機(jī),我定義的數(shù)據(jù)要放在ROM(程序存儲(chǔ)區(qū))里面,寫入后就不能再更改,其實(shí)是相當(dāng)與匯編里面的尋址MOVX(好像是),因?yàn)镃語(yǔ)言中沒(méi)辦法詳細(xì)描述存入的是ROM還是RAM(寄存器),所以在軟件中添加了這一個(gè)語(yǔ)句起到代替匯編指令的作用,對(duì)應(yīng)的還有data是存入RAM的意思。

程序可以簡(jiǎn)單的分為code(程序)區(qū),和data (數(shù)據(jù))區(qū),code區(qū)在運(yùn)行的時(shí)候是不可以更改的,data區(qū)放全局變量和臨時(shí)變量,是要不斷的改變的,cpu從code區(qū)讀取指令,對(duì)data區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理,因此code區(qū)存儲(chǔ)在什么介質(zhì)上并不重要,象以前的計(jì)算機(jī)程序存儲(chǔ)在卡片上,code區(qū)也可以放在rom里面,也可以放在ram里面,也可以放在flash里面(但是運(yùn)行速度要慢很多,主要讀flash比讀ram要費(fèi)時(shí)間),因此一般的做法是要將程序放到flash里面,然后load到 ram里面運(yùn)行的;DATA區(qū)就沒(méi)有什么選擇了,肯定要放在RAM里面,放到rom里面改動(dòng)不了。

bdata如何使用它呢?

若程序需要8個(gè)或者更多的bit變量,如果你想一次性給8個(gè)變量賦值的話就不方便了,(舉個(gè)例子說(shuō)說(shuō)它的方便之處,想更深入的了解請(qǐng)?jiān)趹?yīng)用中自己琢磨)又不可以定義bit數(shù)組,只有一個(gè)方法

char bdata MODE;

sbit MODE_7 = MODE^7;

sbit MODE_6 = MODE^6;

sbit MODE_5 = MODE^5;

sbit MODE_4 = MODE^4;

sbit MODE_3 = MODE^3;

sbit MODE_2 = MODE^2;

sbit MODE_1 = MODE^1;

sbit MODE_0 = MODE^0;

8個(gè)bit變量MODE_n 就定義好了

這是定義語(yǔ)句,Keilc 的特殊數(shù)據(jù)類型。記住一定要是sbit

不能 bit MODE_0 = MODE^0;

賦值語(yǔ)句要是這么寫C語(yǔ)言就視為異或運(yùn)算。

Flash相對(duì)單片機(jī)里的RAM屬于外部存取器,雖其結(jié)構(gòu)位置裝在單片機(jī)中,其實(shí)xdata是放在相對(duì)RAM的外面,而flash正是相對(duì)RAM外面。

inta變量定義在內(nèi)部RAM,xdatainta定義在外部RAM或flash,uchar codea定義在flash。

uchar code duma[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40,0x00}; //共陰的數(shù)碼管段選,P2口要取的數(shù)值

若定義 uchar aa[5],aa[5]中的內(nèi)容是存放在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)(RAM)中的,在程序運(yùn)行工程中各個(gè)數(shù)組元素的值可以被修改,掉電后aa[5]中的數(shù)據(jù)無(wú)法保存。

若定義 uchar code bb[5]中的內(nèi)容是存放在程序存儲(chǔ)區(qū)(如flash)中的,只有在燒寫程序時(shí),才能改變bb[5]中的各元素的值,在程序運(yùn)行工程中無(wú)法修改,并且掉電后bb[5]中的數(shù)據(jù)不消失。

八、C語(yǔ)言中堆和棧的區(qū)別

C語(yǔ)言程序經(jīng)過(guò)編譯連接后形成編譯、連接后形成的二進(jìn)制映像文件由棧、堆、數(shù)據(jù)段(由三部分部分組成:只讀數(shù)據(jù)段,已經(jīng)初始化讀寫數(shù)據(jù)段,未初始化數(shù)據(jù)段即BBS)和代碼段組成,如下圖所示:

1、棧區(qū)(stack):由編譯器自動(dòng)分配釋放,存放函數(shù)的參數(shù)值,局部變量等值。其操作方式類似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧。

2、堆區(qū)(heap):一般由程序員分配釋放,若程序員不釋放,則可能會(huì)引起內(nèi)存泄漏。注堆和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的堆棧不一樣,其類是與鏈表。

3、程序代碼區(qū):存放函數(shù)體的二進(jìn)制代碼。

4、數(shù)據(jù)段:由三部分組成:

1)只讀數(shù)據(jù)段:

只讀數(shù)據(jù)段是程序使用的一些不會(huì)被更改的數(shù)據(jù),使用這些數(shù)據(jù)的方式類似查表式的操作,由于這些變量不需要更改,因此只需要放置在只讀存儲(chǔ)器中即可。一般是const修飾的變量以及程序中使用的文字常量一般會(huì)存放在只讀數(shù)據(jù)段中。

2)已初始化的讀寫數(shù)據(jù)段:

已初始化數(shù)據(jù)是在程序中聲明,并且具有初值的變量,這些變量需要占用存儲(chǔ)器的空間,在程序執(zhí)行時(shí)它們需要位于可讀寫的內(nèi)存區(qū)域內(nèi),并且有初值,以供程序運(yùn)行時(shí)讀寫。在程序中一般為已經(jīng)初始化的全局變量,已經(jīng)初始化的靜態(tài)局部變量(static修飾的已經(jīng)初始化的變量)

3)未初始化段(BSS):

未初始化數(shù)據(jù)是在程序中聲明,但是沒(méi)有初始化的變量,這些變量在程序運(yùn)行之前不需要占用存儲(chǔ)器的空間。與讀寫數(shù)據(jù)段類似,它也屬于靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)。但是該段中數(shù)據(jù)沒(méi)有經(jīng)過(guò)初始化。未初始化數(shù)據(jù)段只有在運(yùn)行的初始化階段才會(huì)產(chǎn)生,因此它的大小不會(huì)影響目標(biāo)文件的大小。在程序中一般是沒(méi)有初始化的全局變量和沒(méi)有初始化的靜態(tài)局部變量。

堆和棧的區(qū)別

1、申請(qǐng)方式

(1)棧(satck):由系統(tǒng)自動(dòng)分配。例如,聲明在函數(shù)中一個(gè)局部變量int b;系統(tǒng)自動(dòng)在棧中為b開(kāi)辟空間。

(2)堆(heap):需程序員自己申請(qǐng)(調(diào)用malloc,realloc,calloc),并指明大小,并由程序員進(jìn)行釋放。容易產(chǎn)生memory leak.

eg:charp;

p = (char *)malloc(sizeof(char));//但是,p本身是在棧中。

2、申請(qǐng)大小的限制

1)棧:在windows下棧是向底地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),是一塊連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域(它的生長(zhǎng)方向與內(nèi)存的生長(zhǎng)方向相反)。棧的大小是固定的。如果申請(qǐng)的空間超過(guò)棧的剩余空間時(shí),將提示overflow。

2)堆:堆是高地址擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(它的生長(zhǎng)方向與內(nèi)存的生長(zhǎng)方向相同),是不連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域。這是由于系統(tǒng)使用鏈表來(lái)存儲(chǔ)空閑內(nèi)存地址的,自然是不連續(xù)的,而鏈表的遍歷方向是由底地址向高地址。堆的大小受限于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有效的虛擬內(nèi)存。

3、系統(tǒng)響應(yīng):

1)棧:只要棧的空間大于所申請(qǐng)空間,系統(tǒng)將為程序提供內(nèi)存,否則將報(bào)異常提示棧溢出。

2)堆:首先應(yīng)該知道操作系統(tǒng)有一個(gè)記錄空閑內(nèi)存地址的鏈表,但系統(tǒng)收到程序的申請(qǐng)時(shí),會(huì)遍歷該鏈表,尋找第一個(gè)空間大于所申請(qǐng)空間的堆結(jié)點(diǎn),然后將該結(jié)點(diǎn)從空閑鏈表中刪除,并將該結(jié)點(diǎn)的空間分配給程序,另外,對(duì)于大多數(shù)系統(tǒng),會(huì)在這塊內(nèi)存空間中的首地址處記錄本次分配的大小,這樣,代碼中的free語(yǔ)句才能正確的釋放本內(nèi)存空間。另外,找到的堆結(jié)點(diǎn)的大小不一定正好等于申請(qǐng)的大小,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的將多余的那部分重新放入空閑鏈表中。

說(shuō)明:對(duì)于堆來(lái)講,對(duì)于堆來(lái)講,頻繁的new/delete勢(shì)必會(huì)造成內(nèi)存空間的不連續(xù),從而造成大量的碎片,使程序效率降低。對(duì)于棧來(lái)講,則不會(huì)存在這個(gè)問(wèn)題,

4、申請(qǐng)效率

1)棧由系統(tǒng)自動(dòng)分配,速度快。但程序員是無(wú)法控制的

2)堆是由malloc分配的內(nèi)存,一般速度比較慢,而且容易產(chǎn)生碎片,不過(guò)用起來(lái)最方便。

5、堆和棧中的存儲(chǔ)內(nèi)容

1)棧:在函數(shù)調(diào)用時(shí),第一個(gè)進(jìn)棧的主函數(shù)中后的下一條語(yǔ)句的地址,然后是函數(shù)的各個(gè)參數(shù),參數(shù)是從右往左入棧的,然后是函數(shù)中的局部變量。注:靜態(tài)變量是不入棧的。

當(dāng)本次函數(shù)調(diào)用結(jié)束后,局部變量先出棧,然后是參數(shù),最后棧頂指針指向最開(kāi)始存的地址,也就是主函數(shù)中的下一條指令,程序由該點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行。

2)堆:一般是在堆的頭部用一個(gè)字節(jié)存放堆的大小。

6、存取效率

1)堆:char *s1=”hellowtigerjibo”;是在編譯是就確定的

2)棧:char s1[]=”hellowtigerjibo”;是在運(yùn)行時(shí)賦值的;用數(shù)組比用指針?biāo)俣雀煲恍羔樤诘讓訁R編中需要用edx寄存器中轉(zhuǎn)一下,而數(shù)組在棧上讀取。

補(bǔ)充:

棧是機(jī)器系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),計(jì)算機(jī)會(huì)在底層對(duì)棧提供支持:分配專門的寄存器存放棧的地址,壓棧出棧都有專門的指令執(zhí)行,這就決定了棧的效率比較高。堆則是C/C++函數(shù)庫(kù)提供的,它的機(jī)制是很復(fù)雜的,例如為了分配一塊內(nèi)存,庫(kù)函數(shù)會(huì)按照一定的算法(具體的算法可以參考數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)/操作系統(tǒng))在堆內(nèi)存中搜索可用的足夠大小的空間,如果沒(méi)有足夠大小的空間(可能是由于內(nèi)存碎片太多),就有可能調(diào)用系統(tǒng)功能去增加程序數(shù)據(jù)段的內(nèi)存空間,這樣就有機(jī)會(huì)分到足夠大小的內(nèi)存,然后進(jìn)行返回。顯然,堆的效率比棧要低得多。

7、分配方式:

1)堆都是動(dòng)態(tài)分配的,沒(méi)有靜態(tài)分配的堆。

2)棧有兩種分配方式:靜態(tài)分配和動(dòng)態(tài)分配。靜態(tài)分配是編譯器完成的,比如局部變量的分配。動(dòng)態(tài)分配由alloca函數(shù)進(jìn)行分配,但是棧的動(dòng)態(tài)分配和堆是不同的。它的動(dòng)態(tài)分配是由編譯器進(jìn)行釋放,無(wú)需手工實(shí)現(xiàn)。

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原文標(biāo)題:在單片機(jī)中,C語(yǔ)言的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與程序編寫需要知道的知識(shí)!

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