1.關(guān)于+=以及-=
這是兩個(gè)運算符,但你否有過(guò)這種經(jīng)歷:
2. 關(guān)于意想不到的死循環(huán)
當我們用上述代碼想實(shí)現一個(gè)小循環(huán)時(shí),結果卻事與愿違,這其實(shí)是死循環(huán)的另一種寫(xiě)法,因為無(wú)符號變量i最大只有255,要命的是,編譯器并不會(huì )指出這個(gè)錯誤。
與之相類(lèi)似的代碼是:
這也是一個(gè)死循環(huán),你看出什么原因了嗎?無(wú)論i如何減,i都是大于等于0的。
這就告訴我們對于每個(gè)變量類(lèi)型的取值范圍要由清醒的認識。值得注意的是相同的變量類(lèi)型對于不同的CPU構架和不同的編譯器會(huì )有不同的結果。比如int類(lèi)型在大多數16位CPU構架中占用兩個(gè)字節,但在32位CPU中卻往往占用4個(gè)字節;char類(lèi)型在絕大多數編譯器中都是有符號數,但在keil MDK中卻是無(wú)符號數,若是要在keil MDK下定義有符號char類(lèi)型變量,必須用signed顯式聲明。我曾讀過(guò)一本書(shū),其中有一句話(huà):“signed關(guān)鍵字也是很寬宏大量,你也可以完全當它不存在,在缺省狀態(tài)下,編譯器默認數據位signed類(lèi)型”,這句話(huà)便是有異議的,我們應該對自己所用的CPU構架以及編譯器熟練掌握。
3. 關(guān)于'='和'=='
當我們判斷一個(gè)變量是否等于0x01時(shí),你是否也寫(xiě)過(guò)類(lèi)似上面的代碼?C語(yǔ)言的創(chuàng )造者認為賦值運算符"="出現的概率要遠遠大于等于運算符"==",因此,我們正常邏輯中的"等于"符號(=)在C語(yǔ)言中成了賦值運算符,而C語(yǔ)言的"等于"運算符卻被兩個(gè)等于號(==)所代替。我之所以對這個(gè)事件耿耿于懷是因為我在大二的時(shí)候參加的C++二級上機考試,當我感覺(jué)很輕松的做完最后一道題后,卻發(fā)現運算的結果卻與邏輯相悖,經(jīng)過(guò)調試發(fā)現,有一個(gè)條件一直為真,我檢查了很多遍才發(fā)現出問(wèn)題的邏輯將等于運算符寫(xiě)成了賦值運算符。在if語(yǔ)句中給變量賦一個(gè)非零值,也難怪這個(gè)邏輯總是為真。
編譯器同樣不對這個(gè)問(wèn)題做出指導性建議,值得一提的是,如果你在Keil的if語(yǔ)句中使用了賦值運算符,編譯器會(huì )給出警告。
避免這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)很好的辦法是使用良好編程習慣,比如上面的代碼可寫(xiě)為:
將常量值放到變量的前面,即使將等于運算符寫(xiě)成賦值運算符,編譯器也能產(chǎn)生一個(gè)語(yǔ)法錯誤,因為將一個(gè)變量賦值給一個(gè)常量是非法的。
4. error: #7: unrecognized token
我在剛使用C語(yǔ)言以及Keil編譯器時(shí),對于這個(gè)編譯器錯誤,有很深的印象。出現這個(gè)編譯錯誤的典型代表是在敲代碼的時(shí)候輸入了中文標點(diǎn)??!
真是讓人感慨萬(wàn)分的錯誤!我們這些與硬件打交道的程序員,為模數電生,為PCB死,為Debug奮斗一輩子,吃需求的虧,上大小寫(xiě)的當,最后死在標點(diǎn)上??!
5. 關(guān)于字母'O'和數字'0',以及字母'l'和數字'1' ,在嵌入式編程中很容易和寄存器打交道,一個(gè)CPU如果有兩個(gè)相同模塊時(shí),這些模塊寄存器,往往使用數字0和數字1來(lái)區分模塊0和模塊1,比如,NXP的ARM7 串口模塊的兩個(gè)接收緩沖寄存器分別為:U0RBR和U1RBR,要命的是在鍵盤(pán)上字母O和數字0相距的還那么近,你是否也有將上述寄存器寫(xiě)成UORBR和UlRBR的經(jīng)歷,我是曾經(jīng)在這方面糾結過(guò)一次,好在編譯器能指出這個(gè)未定義的字符串。
6. sizeof()
不知道有多少人和我曾經(jīng)一樣,將這個(gè)關(guān)鍵字認為是一個(gè)庫函數。
既然提到它,不如多說(shuō)一下,sizeof在計算變量所占空間大小時(shí),括號可以省略,而計算類(lèi)型大小時(shí),不能省略。什么意思呢?還是上面的變量聲明,可以寫(xiě)成j=sizeof(i)也可以寫(xiě)成j=sizeof i,因為這是計算變量所占空間大??;可以寫(xiě)成j=sizeof(int),但不可以寫(xiě)成j=sizeof int,因為這是計算數據類(lèi)型大小。
總體來(lái)說(shuō),關(guān)鍵字sizeof的具有一定的變態(tài)基礎的,在我還是小白的時(shí)候,曾經(jīng)為下面的一道題傷過(guò)腦袋:
下面代碼里,假設在32位系統下,個(gè)sizeof計算的結果分別是多少?
int *p=NULL;
sizeof(p)的值是:
sizeof(*p)的值是:
int a[100]
sizeof(a)的值是:
sizeof(a[100])的值是:
sizeof(&a)的值是:
sizeof(&a[0])的值是:
int b[100];
void fun(int b[100])
{
sizeof(b);
}
sizeof(b)的值為:
7 關(guān)于數組越界
這是個(gè)典型的數組越界例子,最近我同事的一個(gè)程序中便出現了。不知道有多少同學(xué)遇到或將要遇到數組越界問(wèn)題,即便你定義了30個(gè)數組a[30],你也不可以為a[30]賦值,因為下標為30的元素已經(jīng)越界了。所以說(shuō)數組下標定義的很奇特,它是從0開(kāi)始的。但當我們還是新手的時(shí)候,最容易忽視這一點(diǎn)。幸好現在的有些編譯器會(huì )對這個(gè)越界產(chǎn)生警告信息。
8. 關(guān)于宏
這個(gè)錯誤編譯器會(huì )指出的,即便這樣,相信很多同學(xué)在最初的時(shí)候也不會(huì )在第一時(shí)間發(fā)現這句代碼的最后多了一個(gè)分號。這個(gè)分號會(huì )導致一些編譯器報錯,因為宏定義的結尾并不需要分號。
同樣與define有關(guān)的是這樣一句:#define "config.h",我便吃過(guò)類(lèi)似暗虧,在編譯器的提示之下,看了幾遍才發(fā)現頭文件包含應該是#include "config.h"。
既然提到#define,還是說(shuō)說(shuō)它需要注意的幾個(gè)點(diǎn),也是經(jīng)常在資料上被提及的。
a.使用#define時(shí),括號一定要足夠。比如定義一個(gè)宏函數,求x的平方:
或者這樣寫(xiě):
上面兩種都是有風(fēng)險的,對于第一種定義,SQR(10+1)就會(huì )得到和我們的設想不一致的結果;第二種SQR(5*3)*SQR(5*3)也會(huì )得到和我們設想不一致的結果,因此更安全的定義方法是:
b.使用#define的時(shí)候,,意空格的使用。比如下面的例子:
這已經(jīng)不是SQR(x)函數了,編譯器會(huì )把認為定義了一個(gè)宏SQR,代表(x) ((x)*(x)),因為SQR與(x)之間有空格。這點(diǎn)需要注意。
c.使用'#'在字符串中包含宏參數。比如下面的例子:
則輸出為:
The square of x is 64.
這個(gè)時(shí)候引號中的x被當做字符串來(lái)處理了,而不是一個(gè)可以被宏參數替換的符號.如果你想在字符中的x也被宏參數替換,可以這么來(lái)定義宏:
這樣得到的結果為:
The square of 8 is 64.
上面的這些例子,恐怕是網(wǎng)上隨處可見(jiàn)的,但真的會(huì )這么用卻有待考證。下面給出一個(gè)我自己遇到的不加括號產(chǎn)生錯誤的例子。在嵌入式編程中,遇到讀取IO端口某一位的電平狀態(tài)的場(chǎng)合是在平常不過(guò)的了,比如在NXP的ARM7中,讀取端口P0.11的電平狀態(tài)并判斷是否為高電平,代碼如下:
9. 數組和指針
在32位系統下,
定義一個(gè)數組:
定義一個(gè)指針:
那么,a、a[0]、&a、&a[0]各表示什么意思?
那么,sizeof(a)、sizeof(a[0])、sizeof(&a)、sizeof(&a[0])的值各是什么
如果,對指針p賦值:
p=a;
并且通過(guò)編譯器仿真,得知現在p等于a等于0x0000 0200,
那么,a+1=?
&a+1=?
p+1=?
p[2]=?
*(p+2)=?
*(a+2)=?
再如果
那,*(ptr-1)=?
世上最曖昧、最糾纏不清的,莫過(guò)于數組名和指針。這一方面源于大學(xué)的教材并沒(méi)有重視這一塊,也源于教學(xué)時(shí)硬生生的將C語(yǔ)言和硬件分開(kāi)。一方面,教材和教這一門(mén)的老師在開(kāi)始時(shí)便向我們灌輸了“數組名和指針很像,可以等同”的思想;另一方面,在學(xué)C語(yǔ)言的時(shí)候,并沒(méi)有系統的學(xué)過(guò)計算機硬件(尋址、存儲、匯編),C語(yǔ)言是一個(gè)很接近硬件的高級語(yǔ)言,如果沒(méi)有處理器(包括單片機等微處理器)的基礎知識,會(huì )導致非常多的同學(xué)怎么都理解不透C語(yǔ)言的指針和數組。
當我們定義一個(gè)數組int a[10]時(shí),編譯器會(huì )分配一塊內存,這塊內存的名字命名為a,這個(gè)a只是一個(gè)名字,只是方便編譯器和編程者使用,編譯器并不為這個(gè)名字分配空間來(lái)存儲它。我們可以用a[0]、a[1]來(lái)訪(fǎng)問(wèn)數組內的元素。a作為右值(位于等號的右邊)時(shí),表示的是數組第一個(gè)元素的地址(意義與&a[0]一樣,但&a[0]是一個(gè)指針變量,編譯器會(huì )為他分配空間,a卻不一樣,編譯器并不為它分配什么空間),而并非數組首地址,&a才表示數組的首地址。
所以,第一個(gè)問(wèn)題,a是這個(gè)數組所在的內存的名字,當它為右值時(shí),表示數組首元素的地址,a[0]是數組的第一個(gè)元素,其值等于1,&a是整個(gè)數組的首地址,它是一個(gè)指針;&a[0]是數組首元素的地址,它的值和a做右值時(shí)一樣,但意義不同,因為&a[0]是一個(gè)指針,編譯器要為它分配存儲空間,但a卻不會(huì )被分配存儲空間,a也不是指針型變量。
明白了上面那些,關(guān)于sizeof的計算也就不會(huì )困難了:
sizeof(a)=4*10=40,因為a代表的是整塊數組內存;
sizeof(a[0])=4,這相當于計算int的大小,在32位系統下,int占4個(gè)字節。
sizeof(&a)和sizeof(&a[0])都是計算指針變量的大小,在32位系統下,指針變量占4個(gè)字節。
對于最后一個(gè)問(wèn)題,涉及到指針的加減。
指針的加減中有一個(gè)重要的原則就是它的加減跟我們普通意義上的加減不是一個(gè)概念,它是按指針所指類(lèi)型的內存大小來(lái)進(jìn)行加減的。當我還是一個(gè)新手的時(shí)候,對于p++、p+1這類(lèi)指針運算的含義超出了我的意料之外,在上例中,若是p=0x0000 0200,那么p++運算之后的p值應該為0x0000 0204。有多少同學(xué),曾經(jīng)把它計算成0x0000 0201!
數組名a在做計算的時(shí)候表示數組首元素的地址,這時(shí)候a等于0x0000 0200,所以a+1等于0x0000 0200+4=0x0000 0204,因為一個(gè)int型在32位系統下占用4個(gè)字節。&a是整個(gè)數組的首地址,&a+1=0x0000 0200+4*10=0x0000 0228。
其它的也都比較好理解,p+1=0x0000 0200+04=0x0000 0204、 p[2]=3、 *(p+2)=3、*(ptr-1)=0.
10. 3/(-3)=?
3%(-2)=?
(-3)%2=?
拋開(kāi)它是否有實(shí)際的意義,這個(gè)看似簡(jiǎn)單的語(yǔ)句,不知道有多少同學(xué)不確定結果到底是什么。
其實(shí)大多數的編譯器遵循這樣一個(gè)規定:余數與被除數的正負號相同,被除數等于結果乘以除數加上余數。所以,以上的三個(gè)結果分別為-1、1、-1。
11. 指針數組與數組指針
有一段時(shí)間,我怎么都不能區分指針數組和數組指針,就像下面的聲明:
首先,要來(lái)解釋一下什么是指針數組,什么是數組指針:指針數組首先是一個(gè)數組,它的成員都是指針型變量;數組指針首先是一個(gè)指針,這個(gè)指針指向一個(gè)數組(它的值和數組名表示的值一樣,只是數組指針是一個(gè)變量,編譯器要為它分配存儲空間,但數組名類(lèi)似于一個(gè)常亮,是編譯器在編譯階段就確定好的一個(gè)值,編譯器不會(huì )為它分配存儲空間)。
對于p1,由于中括號的優(yōu)先級(關(guān)于優(yōu)先級,后面會(huì )專(zhuān)門(mén)提起)是大于*的,所以p1首先與'[]'相結合,構成一個(gè)數組,在這個(gè)數組之前又有一個(gè)'*'運算符,說(shuō)明這是定義一個(gè)指針數組(int *a:定義一個(gè)指針a,這里可以將p1[10]替換成a,就不難理解了),數組的元素都是指向int型的指針。
對于p2,'()'雖然與'[]'為同一優(yōu)先級,但卻是表達式結合方向從左到右結合的,所以編譯器會(huì )先處理(*p2),這是典型的定義一個(gè)指針,只不過(guò)這個(gè)指針指向一個(gè)包含10個(gè)int型數據的內存塊。為了加強理解,這里給出兩個(gè)相同原理的函數聲明:
void * p1(void); ---------------------- 聲明1,定義一個(gè)返回值是void類(lèi)型指針的函數p1
void (*p2)(void); ----------------------- 聲明2,定義一個(gè)函數指針,該函數不返回任何值
有了上面的鋪墊,現在定義一個(gè)高級C語(yǔ)言編程技巧中常用的函數指針數組應該很容易了吧!首先這是一個(gè)數組,數組的元素是指向一個(gè)函數的指針,以定義一個(gè)參數為空,返回值為int類(lèi)型的函數指針數組p1為例:
分析如下:
定義一個(gè)返回值為int類(lèi)型的函數指針p1應該是:
那么將這類(lèi)指針?lè )诺揭粋€(gè)數組中不正是我們需要的定義嗎,套用指針數組的定義方法,返回值為int類(lèi)型函數指針數組定義為:int (*p1[5])(void);
12 .運算符的優(yōu)先級
C語(yǔ)言有32個(gè)關(guān)鍵字卻有44個(gè)運算符!運算符之間有固定的優(yōu)先級,雖然它們可以分成15類(lèi)優(yōu)先級,但如果讓一個(gè)程序員完全記住這些運算符之間的優(yōu)先級關(guān)系,怕是老手也是不容易的吧。如果你的程序只是語(yǔ)法錯誤,這類(lèi)錯誤是最容易解決的,編譯器就會(huì )幫你檢測出來(lái);如果是你自己的邏輯出現錯誤,那么根據運行結果仔細檢查一下代碼可能也不難發(fā)現;但若是你的邏輯正確卻記錯了運算符的優(yōu)先級關(guān)系,導致程序運行結果和你設想的不同,這種錯誤就很難查出了,因為在你的潛意識里,已經(jīng)把這種錯誤點(diǎn)當成理所當然不用關(guān)注的。
請看下面一句代碼代表什么意思:
由于*和++但是單目運算符,優(yōu)先級相同,但結合方向卻是自右向左,那么*string++應該就是*(string++),取出當前字符后將指針后移。不知道有沒(méi)有人把它認為是(*string)++,即取指針string所指向的對象,然后將該對象增1.
我曾經(jīng)在代碼中不止一次的出現過(guò)因為優(yōu)先級問(wèn)題而導致的程序邏輯錯誤,那個(gè)時(shí)候我并沒(méi)有完整的記過(guò)優(yōu)先級,二十使用了一種“偷巧”的方法:只是簡(jiǎn)單記住前幾級優(yōu)先級,其它自己沒(méi)把握的一律使用括號。這種方法我現在是不推薦的,一是因為大量的括號影響代碼閱讀和程序的簡(jiǎn)潔,二是總有時(shí)候我們稍微一松懈,就忘記了加括號,而后一種情況,正是很多人可能會(huì )遇到的。比如下面一句代碼,無(wú)符號8位變量ucTimeValue 中存放十進(jìn)制編碼的數據23,我想將十進(jìn)制編碼轉成16進(jìn)制編碼,代碼為:
像這類(lèi)代碼編譯肯定可以通過(guò),但運行的結果卻出乎我的意料,而且由于我先入為主的錯誤思想,要在一大段代碼中發(fā)現這個(gè)錯誤著(zhù)實(shí)要花費一番功夫。
再例如,如果我想判斷一個(gè)寄存器的某一位是否為零,假如是判斷寄存器IO0SET的bit17是否為零,但代碼卻寫(xiě)成了這樣:
這樣寫(xiě)其實(shí)是得不到正確的結果的,因為我忽略了"=="的優(yōu)先級是大于"&"的.按照上面的代碼分析:因為"=="的優(yōu)先級大于"&",所以程序先判斷(1<<17)是否等于0?發(fā)現這是不相等的,所以(1<<17)==0表達式的值為假,即為0,0與(&)上任何一個(gè)數都是0,所以IO0SET&(1<<17))==0整個(gè)表達式的值永遠為0,這與原意相差甚遠。
按照原意,應該這樣寫(xiě):
其實(shí),運算符的優(yōu)先級是有一定的規律可循的,下面給出優(yōu)先級口訣(注:口訣來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng))
優(yōu)先級口訣
括號成員第一; 括號運算符[]() 成員運算符. ->
全體單目第二; 所有的單目運算符比如++ -- +(正) -(負) 指針運算*&
乘除余三,加減四; 這個(gè)"余"是指取余運算即%
移位五,關(guān)系六; 移位運算符:<< >> ,關(guān)系:> < >= <= 等
等于(與)不等排第七; 即== !=
位與異或和位或; 這幾個(gè)都是位運算: 位與(&)異或(^)位或(|)
"三分天下"八九十;
邏輯或跟與; 邏輯運算符:|| 和 &&
十二和十一; 注意順序:優(yōu)先級(||) 底于 優(yōu)先級(&&)
條件高于賦值, 三目運算符優(yōu)先級排到 13 位只比賦值運算符和","高
逗號運算級最低! 逗號運算符優(yōu)先級最低
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