嵌入式C語言必須要用的4個(gè)關(guān)鍵字和它的詳細(xì)資料概述

1.static關(guān)鍵字

這個(gè)關(guān)鍵字前面也有提到，它的作用是強(qiáng)大的。

要對static關(guān)鍵字深入了解，首先需要掌握標(biāo)準(zhǔn)C程序的組成。

標(biāo)準(zhǔn)C程序一直由下列部分組成：

1）正文段——CPU執(zhí)行的機(jī)器指令部分，也就是你的程序。一個(gè)程序只有一個(gè)副本；只讀，這是為了防止程序由于意外事故而修改自身指令； 2）初始化數(shù)據(jù)段（數(shù)據(jù)段）——在程序中所有賦了初值的全局變量，存放在這里。 3）非初始化數(shù)據(jù)段（bss段）——在程序中沒有初始化的全局變量；內(nèi)核將此段初始化為0。

注意：只有全局變量被分配到數(shù)據(jù)段中。 4）棧——增長方向：自頂向下增長；自動(dòng)變量以及每次函數(shù)調(diào)用時(shí)所需要保存的信息（返回地址；環(huán)境信息）。這句很關(guān)鍵，常常有筆試題會問到什么東西放到棧里面就足以說明。 5）堆——?jiǎng)討B(tài)存儲分配。

在嵌入式C語言當(dāng)中，它有三個(gè)作用：

作用一：在函數(shù)體，一個(gè)被聲明為靜態(tài)的變量在這一函數(shù)被調(diào)用過程中維持其值不變。

這樣定義的變量稱為局部靜態(tài)變量：在局部變量之前加上關(guān)鍵字static，局部變量就被定義成為一個(gè)局部靜態(tài)變量。也就是上面的作用一中提到的在函數(shù)體內(nèi)定義的變量。除了類型符外，若不加其它關(guān)鍵字修飾，默認(rèn)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(gè)例子中，變量a是局部變量，變量b為局部靜態(tài)變量。作用一說明了局部靜態(tài)變量b的特性：在函數(shù)體，一個(gè)被聲明為靜態(tài)的變量（也就是局部靜態(tài)變量）在這一函數(shù)被調(diào)用過程中維持其值不變。這句話什么意思呢？若是連續(xù)兩次調(diào)用上面的函數(shù)test1：

void main（void）

{

…

test1（）；

test1（）；

…

}

然后使程序暫停下來，讀取a和b的值，你會發(fā)現(xiàn)，a=1，b=2。怎么回事呢，每次調(diào)用test1函數(shù)，局部變量a都會重新初始化為0x00；然后執(zhí)行a++；而局部靜態(tài)變量在調(diào)用過程中卻能維持其值不變。

通常利用這個(gè)特性可以統(tǒng)計(jì)一個(gè)函數(shù)被調(diào)用的次數(shù)。

聲明函數(shù)的一個(gè)局部變量，并設(shè)為static類型，作為一個(gè)計(jì)數(shù)器，這樣函數(shù)每次被調(diào)用的時(shí)候就可以進(jìn)行計(jì)數(shù)。這是統(tǒng)計(jì)函數(shù)被調(diào)用次數(shù)的最好的辦法，因?yàn)檫@個(gè)變量是和函數(shù)息息相關(guān)的，而函數(shù)可能在多個(gè)不同的地方被調(diào)用，所以從調(diào)用者的角度來統(tǒng)計(jì)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(jié)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(tài)變量的詳細(xì)特性，注意它的作用域。

1）內(nèi)存中的位置：靜態(tài)存儲區(qū)

2）初始化：未經(jīng)初始化的全局靜態(tài)變量會被程序自動(dòng)初始化為0（自動(dòng)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(dāng)定義它的函數(shù)或者語句塊結(jié)束的時(shí)候，作用域隨之結(jié)束。

注：當(dāng)static用來修飾局部變量的時(shí)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(tài)存儲區(qū)。但是局部靜態(tài)變量在離開作用域之后，并沒有被銷毀，而是仍然駐留在內(nèi)存當(dāng)中，直到程序結(jié)束，只不過我們不能再對他進(jìn)行訪問。

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

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

定義全局靜態(tài)變量的好處：

<1>不會被其他文件所訪問，修改，是一個(gè)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(fā)生沖突。

全局變量的詳細(xì)特性，注意作用域，可以和局部靜態(tài)變量相比較：

1）內(nèi)存中的位置：靜態(tài)存儲區(qū)（靜態(tài)存儲區(qū)在整個(gè)程序運(yùn)行期間都存在）

2）初始化：未經(jīng)初始化的全局靜態(tài)變量會被程序自動(dòng)初始化為0（自動(dòng)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(tài)變量在聲明他的文件之外是不可見的。準(zhǔn)確地講從定義之處開始到文件結(jié)尾。

當(dāng)static用來修飾全局變量的時(shí)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(tài)存儲區(qū)中。

作用三：在模塊內(nèi)，一個(gè)被聲明為靜態(tài)的函數(shù)只可被這一模塊內(nèi)的其它函數(shù)調(diào)用。那就是，這個(gè)函數(shù)被限制在聲明它的模塊的本地范圍內(nèi)使用。

這樣定義的函數(shù)也成為靜態(tài)函數(shù)：在函數(shù)的返回類型前加上關(guān)鍵字static，函數(shù)就被定義成為靜態(tài)函數(shù)。函數(shù)的定義和聲明默認(rèn)情況下是extern的，但靜態(tài)函數(shù)只是在聲明他的文件當(dāng)中可見，不能被其他文件所用。

定義靜態(tài)函數(shù)的好處：

<1> 其他文件中可以定義相同名字的函數(shù)，不會發(fā)生沖突

<2> 靜態(tài)函數(shù)不能被其他文件所用。它定義一個(gè)本地的函數(shù)。

這里我一直強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)和函數(shù)的本地化，這對于程序的結(jié)構(gòu)甚至優(yōu)化都有巨大的好處，更大的作用是，本地化的數(shù)據(jù)和函數(shù)能給人傳遞很多有用的信息，能約束數(shù)據(jù)和函數(shù)的作用范圍。在C++的對象和類中非常注重的私有和公共數(shù)據(jù)/函數(shù)其實(shí)就是本地和全局?jǐn)?shù)據(jù)/函數(shù)的擴(kuò)展，這也從側(cè)面反應(yīng)了本地化數(shù)據(jù)/函數(shù)的優(yōu)勢。

最后說一下存儲說明符，在標(biāo)準(zhǔn)C語言中，存儲說明符有以下幾類：

auto、register、extern和static

對應(yīng)兩種存儲期：自動(dòng)存儲期和靜態(tài)存儲期。auto和register對應(yīng)自動(dòng)存儲期。具有自動(dòng)存儲期的變量在進(jìn)入聲明該變量的程序塊時(shí)被建立，它在該程序塊活動(dòng)時(shí)存在，退出該程序塊時(shí)撤銷。

關(guān)鍵字extern和static用來說明具有靜態(tài)存儲期的變量和函數(shù)。用static聲明的局部變量具有靜態(tài)存儲持續(xù)期（static storage duration），或靜態(tài)范圍（static extent）。雖然他的值在函數(shù)調(diào)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(nèi)。靜態(tài)局部對象在程序執(zhí)行到該對象的聲明處時(shí)被首次初始化。

2. const關(guān)鍵字

const關(guān)鍵字也是一個(gè)優(yōu)秀程序中經(jīng)常用到的關(guān)鍵字。關(guān)鍵字const 的作用是為給讀你代碼的人傳達(dá)非常有用的信息，實(shí)際上，聲明一個(gè)參數(shù)為常量是為了告訴了用戶這個(gè)參數(shù)的應(yīng)用目的。通過給優(yōu)化器一些附加的信息，使用關(guān)鍵字const 也許能產(chǎn)生更緊湊的代碼。合理地使用關(guān)鍵字const 可以使編譯器很自然地保護(hù)那些不希望被改變的參數(shù)，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(xiàn)。

深入理解const關(guān)鍵字，你必須知道：

a. const關(guān)鍵字修飾的變量可以認(rèn)為有只讀屬性，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(dǎo)致編譯錯(cuò)誤，因?yàn)橹荒鼙蛔x

j=i; //合法

b. const關(guān)鍵字修飾的變量在聲明時(shí)必須進(jìn)行初始化。如下代碼：

const int i=5; //合法

const int j; //非法，導(dǎo)致編譯錯(cuò)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(biāo)準(zhǔn)前)的c中，如果想建立一個(gè)常量，必須使用預(yù)處理器：#define PI 3.14159

此后無論在何處使用PI，都會被預(yù)處理器以3.14159替代。編譯器不對PI進(jìn)行類型檢查，也就是說可以不受限制的建立宏并用它來替代值，如果使用不慎，很可能由預(yù)處理引入錯(cuò)誤，這些錯(cuò)誤往往很難發(fā)現(xiàn)。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(xiàn)，比較好的解決了上述問題。

d. C標(biāo)準(zhǔn)中，const定義的常量是全局的。

e. 必須明白下面語句的含義，我自己是反復(fù)記憶了許久才記住，方法是：若是想定義一個(gè)只讀屬性的指針，那么關(guān)鍵字const要放到‘* ’后面。

char *const cp; //指針不可改變，但指向的內(nèi)容可以改變

char const *pc1; //指針可以改變，但指向的內(nèi)容不能改變

const char *pc2; //同上（后兩個(gè)聲明是等同的）

f. 將函數(shù)傳入?yún)?shù)聲明為const，以指明使用這種參數(shù)僅僅是為了效率的原因，而不是想讓調(diào)用函數(shù)能夠修改對象的值。

參數(shù)const通常用于參數(shù)為指針或引用的情況，且只能修飾輸入?yún)?shù);若輸入?yún)?shù)采用“值傳遞”方式，由于函數(shù)將自動(dòng)產(chǎn)生臨時(shí)變量用于復(fù)制該參數(shù)，該參數(shù)本就不需要保護(hù)，所以不用const修飾。例子：

void fun0(const int * a );

void fun1(const int & a);

調(diào)用函數(shù)的時(shí)候，用相應(yīng)的變量初始化const常量，則在函數(shù)體中，按照const所修飾的部分進(jìn)行常量化，如形參為const int * a，則不能對傳遞進(jìn)來的指針?biāo)赶虻膬?nèi)容進(jìn)行改變，保護(hù)了原指針?biāo)赶虻膬?nèi)容；如形參為const int & a，則不能對傳遞進(jìn)來的引用對象進(jìn)行改變，保護(hù)了原對象的屬性。

g. 修飾函數(shù)返回值，可以阻止用戶修改返回值。（在嵌入式C中一般不用，主要用于C++）

h. const消除了預(yù)處理器的值替代的不良影響，并且提供了良好的類型檢查形式和安全性，在可能的地方盡可能的使用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。

最后，舉兩個(gè)常用的標(biāo)準(zhǔn)C庫函數(shù)聲明，它們都是使用const的典范。

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

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

3.volatile關(guān)鍵字

一個(gè)定義為volatile 的變量是說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(shè)這個(gè)變量的值了。精確地說就是，優(yōu)化器在用到這個(gè)變量時(shí)必須每次都小心地重新讀取這個(gè)變量的值，而不是使用保存在寄存器里的備份。

由于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(yōu)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(chǎn)生時(shí)，在main當(dāng)中調(diào)用dosomething函數(shù)，但是，由于編譯器判斷在main函數(shù)里面沒有修改過i，因此可能只執(zhí)行一次對從i到某寄存器的讀操作，然后每次if判斷都只使用這個(gè)寄存器里面的“i副本”，導(dǎo)致dosomething永遠(yuǎn)也不會被調(diào)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(yōu)化（肯定執(zhí)行）。此例中i也應(yīng)該如此說明。一般說來，volatile用在如下的幾個(gè)地方：1、中斷服務(wù)程序中修改的供其它程序檢測的變量需要加volatile；2、多任務(wù)環(huán)境下各任務(wù)間共享的標(biāo)志應(yīng)該加volatile；3、存儲器映射的硬件寄存器通常也要加volatile說明，因?yàn)槊看螌λ淖x寫都可能有不同意義；

不懂得volatile 的內(nèi)容將會帶來災(zāi)難，這也是區(qū)分C語言和嵌入式C語言程序員的一個(gè)關(guān)鍵因素。為強(qiáng)調(diào)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(nèi)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(nèi)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(shù)編譯器優(yōu)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(xiàn)I/O空間0x100端口漏讀現(xiàn)象,若是增加volatile,像代碼二所示的那樣,優(yōu)化器將不會優(yōu)化掉任何代碼.

從上面來看,volatile關(guān)鍵字是會降低編譯器優(yōu)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(guān)鍵字volatile是件考驗(yàn)編程功底的事情.

4.struct與typedef關(guān)鍵字

面對一個(gè)人的大型C/C++程序時(shí)，只看其對struct的使用情況我們就可以對其編寫者的編程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行評估。因?yàn)橐粋€(gè)大型的C/C++程序，勢必要涉及一些(甚至大量)進(jìn)行數(shù)據(jù)組合的結(jié)構(gòu)體，這些結(jié)構(gòu)體可以將原本意義屬于一個(gè)整體的數(shù)據(jù)組合在一起。從某種程度上來說，會不會用struct，怎樣用struct是區(qū)別一個(gè)開發(fā)人員是否具備豐富開發(fā)經(jīng)歷的標(biāo)志。

在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、通信控制、嵌入式系統(tǒng)的C/C++編程中，我們經(jīng)常要傳送的不是簡單的字節(jié)流（char型數(shù)組），而是多種數(shù)據(jù)組合起來的一個(gè)整體，其表現(xiàn)形式是一個(gè)結(jié)構(gòu)體。

經(jīng)驗(yàn)不足的開發(fā)人員往往將所有需要傳送的內(nèi)容依順序保存在char型數(shù)組中，通過指針偏移的方法傳送網(wǎng)絡(luò)報(bào)文等信息。這樣做編程復(fù)雜，易出錯(cuò)，而且一旦控制方式及通信協(xié)議有所變化，程序就要進(jìn)行非常細(xì)致的修改。

用法:

在C中定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體類型要用typedef:typedef struct Student{ int a;}Stu;于是在聲明變量的時(shí)候就可：Stu stu1;如果沒有typedef就必須用struct Student stu1;來聲明這里的Stu實(shí)際上就是struct Student的別名。另外這里也可以不寫Student（于是也不能struct Student stu1;了）typedef struct{ int a;}Stu;

struct關(guān)鍵字的一個(gè)總要作用是它可以實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的封裝,有一點(diǎn)點(diǎn)類似與C++的對象,可以將一些分散的特性對象化,這在編寫某些復(fù)雜程序時(shí)提供很大的方便性.

比如編寫一個(gè)菜單程序,你要知道本級菜單的菜單索引號、焦點(diǎn)在屏上是第幾項(xiàng)、顯示第一項(xiàng)對應(yīng)的菜單條目索引、菜單文本內(nèi)容、子菜單索引、當(dāng)前菜單執(zhí)行的功能操作。若是對上述條目單獨(dú)操作，那么程序的復(fù)雜程度將會大到不可想象，若是菜單層數(shù)少些還容易實(shí)現(xiàn)，一旦菜單層數(shù)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(shí)候結(jié)構(gòu)體struct就開始顯現(xiàn)它的威力了：

//結(jié)構(gòu)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(xiàng)對應(yīng)的菜單條目索引

unsigned char FocusLine; //焦點(diǎn)在屏上是第幾項(xiàng)

}Menu_Statestruct;

typedef struct

{

unsigned char *MenuTxt; //菜單文本內(nèi)容

unsigned char MenuChildID;//子菜單索引

void (*CurrentOperate)();//當(dāng)前菜單執(zhí)行的功能操作

}MenuItemStruct;

typedef struct

{

MenuItemStruct *MenuPanelItem;

unsigned char MenuItemCount;

}MenuPanelStruct;