麦子学院嵌入式共享

课程介绍

本套课程的定位

前导课程：掌握简单C语言的基本语法计算机程序语言的学习思路？基本程序设计思想 + 语言工具的特性基本程序设计思想：数据类型、运算符、条件分支、循环设计面向对象的设计 C语言工具的特性：比如操作底层，尤其是内存地址的寻址及操作，指针的使用掌握C语言的设计思路，比普通的语法要重要的多万变不离其宗，掌握C语言的核心规律。

本套课程的想法

不是教程，是一种嵌入式C语言思想和设计的交流什么时候用？怎么用？为什么要这样设计？

推荐教程

C语言深度解剖（第2版）解开程序员面试笔试的秘密 C 专家编程程序员面试宝典（第4版） C 和指针

偏重嵌入式方向的使用

嵌入式课程的特点 ( )

2-1 ：GCC的使用及其常用选项介绍

【重点】掌握C语言如何变成机器指令的过程 gcc工具的几个常用选项的意义【难点】 C编译过程中在gcc工具上的体现【实验考核】自己编写程序，利用gcc工具集验证每一步的执行效果举例说明gcc选项的意义： gcc -I gcc -D gcc -E gcc -S gcc -c

Gcc概述

GCC最初的全名是GNU C Compiler 随着GCC支持的语言越来越多，它的名称变成了GNU Compiler Collection 翻译官翻译组织文件后缀名 gcc .c gcc -o output gcc -o 输出的文件名输入文件名 gcc -v -o

C语言的编译过程

预处理 cpp -o a.i 001.c 替换【gcc -E】编译 /usr/lib/gcc/i486-linux-gnu/4.4.3/cc1 -o a.s 001.c 【gcc -S】汇编 as -o a.o a.s 【gcc -c】链接 /usr/lib/gcc/i486-linux-gnu/4.4.3/collect2 -o build a.o+... 【gcc -o】 gcc -o build 001.c 【问题】 define include是关键字吗？

C语言常见错误举例

预处理错误： #include "name" #include not find gcc -I跟查找头文件的目录编译错误：语法错误； { } 链接错误：原材料不够 undefined reference to `fun' 寻找标签是否实现了，链接时是否加入一起链接多了 multiple definition of `fun' 多次实现了标签，只保留一个标签实现

预处理的使用

#include 包含头文件 #define 宏替换，不进行语法检查 #define 宏名宏体加括号 #define ABC 5+3 printf("the %d\n",ABC*5); 5+3*5 #define ABC (5+3) #define ABC(x) (5+(x)) #ifdef #else #endif 预定义宏 __FUNCTION__ : 函数名 __LINE__ ：行号 __FILE__ ：文件名

条件预处理举例

调试版本发行版本 gcc -D : gcc -DABC1 === #define ABC1

宏展开下的#、##

# 字符串化 ## 连接符号 #define ABC(x) #x #define ABC(x) day##x

2-2 ：C语言常用关键字及运算符操作

【重点】掌握C语言的常用关键字及其应用场景，使用技巧掌握位运算的典型操作掌握常用的逻辑操作【难点】 when to do? how to do? why to do? 【实验考核】

关键字

编译器预先定义了一定意义的字符串 int a; 32个关键字

数据类型

C 操作对象：资源/内存{内存类型的资源，LCD缓存、LED灯} C语言如何描述这些资源的属性那？资源属性【大小】限制内存（土地）的大小，关键字 int a; sizeof(a) = 4; ==========作业=============== 列出二进制、八进制、十六进制转换的码表

char

硬件芯片操作的最小单位： bit 1 0 软件操作的最小单位： 8bit == 1B 4M 4Mbit Kbit/s KB/S char a; bit a; 应用场景：硬件处理的最小单位 char buf[xx]; int buf[x]; ASCII码表 8bit 1 2 2 4 3 8 10 ？？ 8bit == 256 char a = 300; a++ 301

int

大小：根据编译器来决定 TC2.0 编译器最优的处理大小：系统一个周期，所能接受的最大处理单位，int 32bit 4B int 16bit 2B int int a; char a; ============================== 整型常量 char a = 300; 300l 300L 2B 65535 int a = 66535; 进制表示 10 十进制八进制十六进制二进制 3bit 8进制 111 0x7 1000 0x8 int a = 010; //8 12 001 010 4bit 16进制 int a = 0x10 //16

long、short

特殊长度的限制符

unsigned、signed

无符号：数据有符号：数字内存空间的最高字节是符号位还是数据 unsigned int a; char a; >> char a = -1; 0xff a>>1 unsigend char b= -1; b>>1

float、double

大小 float 4B double 8B 内存存在形式 0x10 16 0001 0000 16 1.0 0001 0000 (X) 浮点型常量 1.0 1.1 double 1.0f float

void

void a; a++; void fun();

自定义数据类型

C编译器默认定义的内存分配不符合实际资源的形式自定义 = 基本元素的集合

struct

元素之间的和 struct myabc{ unsigned int a; unsigned int b; unsigned int c; unsigned int d; }; int i; struct myabc mybuf; ------------------------------ 顺序有要求的

union

共用起始地址的一段内存技巧型代码 union myabc{ char a; int b; }; union myabc abc; int a;

enum

enumerate 一一列举被命名的整型常数的集合 #define MON 0 #define TUE 1 #define WED 2 enum abc{ MOD = 0,TUE,WED } enum 枚举名称{ 常量列表 }； enum week{ Monday = 0 ,Tuesday =1 ,Wednesday = 2, Thursday,Friday, Saturday,Sunday };

typedef

数据类型的别名 int a =170; int b = 3600; len_t a = 170; time_t b = 3600; int a; a是一个int类型的变量 typedef int a_t; a是一个int类型的外号 a_t mysize; xxx_t : typedef len_t time_t

逻辑结构

CPU顺序执行程序 PC 分支 ---》选择循环

if、else

条件 if(条件表达式) xxx; else yyy;

switch、case、default

多分支 swtich(整形数字) float a; switch(a){ case 1.0: break; case 2.0: }

do、while、for

for : 次数 while ：条件 do

continue、break、goto

goto

类型修饰符

对内存资源存放位置的限定资源属性中位置的限定

auto

默认情况--------> 分配的内存可读可写的区域 auto int a; auto long b; 区域如果再{ },栈空间

register

auto int a; register int a; 限制变量定义在寄存器上的修饰符定义一些快速访问的变量编译器会尽量的安排CPU的寄存器去存放这个A，如果寄存器不足时，a还是放在存储器中。 &这个符号对register不起作用 --------------------------- 内存（存储器）寄存器 0x100 R0，R2

static

静态应用场景：修饰3种数据： 1）、函数内部的变量 int fun() { int a; ===> static int a; } 2)、函数外部的变量 int a; ====> static int a; int fun() { } 3)、函数的修饰符 int fun(); ===> static int fun();

const

常量的定义只读的变量 const int a = 100; a = 200;

extern

外部申明

volatile

告知编译器编译方法的关键字，不优化编译修饰变量的值的修改，不仅仅可以通过软件，也可以通过其他方式（硬件外部的用户） int a = 100; while( a==100 ); mylcd(); ----------------------- [a] : a的地址 f1: LDR R0，[a] f2: CMP R0，#100 f3: JMPeq f1 ----> JMPEQ f2 f4: mylcd();

杂项

return

返回的概念

sizeof

int a; printf("the a is %d\n",sizeof(a)); sizeof : 编译器给我们查看内存空间容量的一个工具

运算符

算术操作运算

+ 、-

A + B

* 、/、%

* / CPU int a = b*10; CPU可能多个周期，甚至要利用软件的模拟方法去实现乘法 int a = b+10; CPU 一个周期可以处理 %： 0 % 3 = 0 1%3 = 1 2%3=2 3%3=0 4%3=1 ... ... n % m = res [0 - m-1] 取一个范围的数： eg. 给一个任意的数字，得到一个1到100以内的数字？ (m% 100)+1 ===> res; 得到M进制的一个个位数循环数据结构的下标

逻辑运算

真假返回结果就是1 0 int a = -1; if(a)

|| 、&&

A || B === B || A != A && B

>、>=、<、<=

！

对比位运算中取反 int a = 0x0; !a if(!a){ } ~a 0xffff

？：

位运算

<< 、>>

左移：乘法 *2 二进制下的移位 m m 4: 0 0 1 0 0 8: 0 1 0 0 0 int a = b*32; ===> b [数据、数字] -1 *2 -2： 8bit 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ==== -1 1 1 1 1 1 1 1 0 右移：除以2 m >> n m/2^n 符号变量有关 int a; a>>n unsigned int a a>>n int a = xxx; while(a){ a = a>>1; } printf("-------------\n");

&、|

& 、 | A & 0 ----> 0 &: 屏蔽 int a = 0x1234; a & 0xff00; 屏蔽低8bit，取出高8bit A & 1 ---> A &:取出 &:清零器 clr | ： A | 0 === A 保留 A | 1 === 1 设置为高电平的方法，设置set 设置一个资源的bit5为高电平，其他位不变 int a; a = (a | (0x1 a | (0x1 清除第五位 int a; a = a & 0 1 1 1 1 1 31 a & 31 31 : 32bit ~(0x1 a = a & ~(0x1 a = a & (~(0x1 我们想资源456bit设置为101？

^、~

^ : 1 ^ 1 = 0 0 ^ 0 = 0 1 ^ 0 = 1 算法 AES SHA1 ------------------------------- int fun() { int a = 20; int b = 30; int c; c = a; xxxx-----> a = b; b = c; a = a ^ b; b = a ^ b; a = a ^ b; a = 30 b =20 } ~ 0xf0 ~ 0xffff ff0f

赋值运算

a | (0x1 ~a a = a + b a+=b a = a+b; a+=b a | = (0x1 a &= ~(0x1

=

+=、-=、&=、...

内存访问符号

( )

限制符 (a+b) *c 函数访问 int fun(); fun();

[ ]

数组内存访问的ID符号 a[1] a[2]

{ }

函数体的限制符 struct abc{xxxxx};

->、.

-> .

&、*

&p a&0x1 *p a*10

逻辑操作

顺序执行

分支执行

循环执行

2-3 ：C语言内存空间的使用

【重点】 C语言内存地址访问的方式及使用连续空间的属性分类及访问【难点】空间的属性分类【实验考核】

指针

指针概述

内存类型资源地址、门牌号的代名词指针指针变量：存放指针这个概念的盒子 int a; int *p; char *p; C语言编译器对指针这个特殊的概念，有2个疑问？ 1、分配一个盒子，盒子要多大？在32bit系统中，指针就4个字节 2、盒子里存放的地址所指向内存的读取方法是什么？指针指向内存空间，一定要保证合法性 0x12 0001 0010 1.0 0001 0000 * &

指针+修饰符

char *p; int *p;

const

常量、只读【不能变】内存属性： 1、内存操作的大小 2、内存的变化性，可写可读 char *p; const char *p; 【T】字符串 “ hello world” "aaa" char const *p; char * const p; 【T】硬件资源 LCD char *p const; const char * const p ROM

volatile

防止优化指向内存地址 char *p; volatile char *p ; *p == 0x10 while( *p == 0x10 ); xxxx;

typedef

char *p; 什么类型变量名称； xxx a; int (*p[10])(int ,void (*p)(int)); char *name_t : name_t是一个指针，指向了一个char类型的内存 typedef char *name_t; name_t是一个指针类型的名称，指向了一个char类型的内存 name_t abc;

指针+运算符

++、--、+、-

int a = 100; a+1 int *p = xxx [0x12] p+1 [0x12 + 1*(sizeof(*p))] 指针的加法、减法运算，实际上加的是一个单位，单位的大小可以使用sizeof(p[0]) int *p p+1 char *p p+1 p++ p-- : 更新地址

[]

变量名[ n ] n:ID 标签地址内容的标签访问方式取出标签里的内存值

逻辑操作符

>= int *p1; int *p2; p1 > p2 *p1 > *p2 --------- == != 1、跟一个特殊值进行比较 0x0 : 地址的无效值，结束标志 if( p == 0x0) NULL 2、指针必须是同类型的比较才有意义 char * int *

多级指针

int **p; 存放地址的地址空间 char **p; p[0] p[1] ... p[n] p[m] == NULL ----> 结束了

数组

内存分配的一种形式

数组的定义

定义一个空间： 1、大小 2、读取方式数据类型数组名[m] m 的作用域是在申请的时候数组名是一个常量符号，一定不要放到=的左边 char buf[100]; buf = "hello world"; int a[100]; 越界 a[10]

数组空间的初始化

空间的赋值按照标签逐一处理 int a[10]; [ 0 - 9 ] a[0] = xx a[1] = yy; 程序员这样赋值，工作量比较大，能不能让编译器进行一些自动处理，帮助程序员写如上的程序 ----》空间定义时，就告知编译器的初始化情况，空间的第一次赋值，初始化操作 int a[10] = 空间; C语言本身，CPU内部本身一般不支持空间和空间的拷贝 int a[10] = {10,20,30}; ====> a[0] = 10; a[1] = 20; a[2] = 30; a[3]=0; ---------------------------------------------------------------------- 数组空间的初始化和变量的初始化本质不同，尤其在嵌入式的裸机开发中，空间的初始化往往需要库函数的辅助

char

char buf[10] = {'a','b','c'}; buf当成普通内存来看，没有问题 buf当成一个字符串来看,最后加上一个'\0' 0 字符串的重要属性，结尾一定有个'\0' char buf[10] = {"abc"}; char buf[10] = "abc"; buf[2] = 'e'; char *p = "abc"; p[2] = 'e'; char buf[] = "abcd"; //5 char buf[10] = "abc"; buf = "hello world" 第二次内存初始化，赋值？逐一处理 buf[0] = 'h' buf[1] = 'e' ... buf[n] = 'd', buf[n+1] = 0;

strcpy,strncpy

一块空间，当成字符空间，提供了一套字符拷贝函数字符拷贝函数的原则：内存空间和内存空间的逐一赋值的功能的一个封装体一旦空间中出现了0这个特殊值，函数就即将结束。 strcpy(); char buf[10] = "abc"; buf = "hello world"; strcpy(buf,"hello world");

非字符串空间

字符空间 ASCII码编码来解码的空间，----》给人看 %s abc 'a ' 'b' ' c' \0作为结束标志非字符空间数据采集 0x00 - 0xff 8bit 开辟一个存储这些数据盒子 char buf[10]; ----> string unsigned char buf[10];----> data buf = "abc"; unsigned char *p = sensor_base; 只管逐一拷贝，结束在哪里？只能定义个数拷贝三要素： 1、src 2、dest 3、个数

memcpy

int buf[10]; int sensor_buf[100]; memcpy(buf,sensor_buf,10*sizeof(int)); unsigned char buf1[10]; unsigned char sensor_buf[100];// 00 00 00 23 45 78 strncpy(buf,sensor_buf,10) memcpy(buf,sensor_buf,10*sizeof(unsigned char));

指针与数组

int a[100];

指针数组

int a[100] char * a[100]; sizeof(a) = 100 * 4; int b; sizeof(b) char **a;

多维数组

线性只是针对人和人交流的方便些来实现，对于二位数组空间如何在内存的表现形式上，我们不考虑 int abc[3][5]; 3*5*sizeof(int) abc[1] : 空间，地址 abc[1][2]

数组名的保存

定义一个指针，指向int a[10]的首地址定义一个指针，指向int b[5][6]的首地址 int *p1 = a; int **p2 = b; int *p; int *p[5]; int a; int a[5]; int *p[5]; int (*p)[5]; int b[2][3][4]; int (*p)[3][4];

结构体

字节对齐

char a; int b; 1 + 4 = 5 效率，希望牺牲一点空间换取时间的效率最终结构体的大小一定是4的倍数结构体里成员变量的顺序不一致，也会影响到他的大小

位域

内存分布图

内存的属性： 1、大小 2、在哪里 int a; 默认方式编译 ---》汇编 ---》链接 *.o build 内核空间应用程序不许访问 ------------------------------- 3G 栈空间局部变量 RW ----------- 运行时的堆空间 malloc ----------- 全局的数据空间（初始化的，未初始化） static RW data bss 只读数据段 "hello world" 字符串常量 R TEXT 代码段 code R TEXT ------------ 0x0 :

栈空间

运行时，函数内部使用的变量，函数一旦返回，就释放，生存周期是函数内

堆空间

运行时，可以自由，自我管理的分配和释放的空间，生存周期是由程序员来决定分配： malloc(),一旦成功，返回分配好的地址给我们，只需要接受,对于这个新地址的读法，由程序员灵活把握,输入参数指定分配的大小，单位就是B。 char *p； p = (char *)malloc(100); if(p == NULL){ error } void fun() { char *p； p = (char *)malloc(100); return ; } int a[5]; malloc(5*sizeof(int)) 释放： free(p);

只读空间

静态空间，整个程序结束时释放内存，生存周期最长

段错误分析

2-4 ：C语言函数的使用

【重点】函数地址的表示方式函数输入参数的表现形式及什么时候使用函数返回值地址表现形式的应用场景及注意事项【难点】函数指针的意义二级指针在函数输入参数的使用【实验考核】

函数概述

一堆代码的集合，用一个标签去描述它复用化标签 ----- 函数名函数数组，函数具备3要素： int *p; int a[100]; 1、函数名（地址） 2、输入参数 3、返回值在定义函数时，必须将3要素告知编译器。 int fun(int,int,char) { xxx } 如何用指针保存函数那？ char *p; char(*p)[10]; int (*p)(int,int,char); 定义函数，调用函数 int fun(int a,char b) { xxxx } int main() { fun(10,2); } char buf[100]; buf[10];

输入参数

承上启下的功能调用者：函数名（要传递的数据） //实参被调者：函数的具体实现函数的返回值函数名（接收的数据） //形参 { xx xxx } 实参传递给形参传递的形式：拷贝

值传递

特点： void fun(int a) { a = xx; a = sha md5 yy } int main() { int a = 20; fun(a); printf a ==? } 上层调用者保护自己空间值不被修改的能力

地址传递

上层，调用者让下层子函数修改自己空间值的方式类似结构体这样的空间，函数与函数之间调用关系---> 连续空间的传递 void fun(char a); int main() { char a = 'e'; fun(a); a == 'c' } void fun(char *b); int a = 10; fun(&a); a ===? 10 int a; scanf("%d",a); scanf("%d",&a)

空间的读写

void fun(char *p); const char *p : 只读空间，为了空间看看 char *p : 该空间可能修改 strcpy(); sprintf(); void fun(const char *p) { // p[n] = '1'; }

作用

1、修改 int * short * long * 2、空间传递 2.1 子函数看看空间里的情况 const * 2.2 子函数反向修改上层空间里的内容 char * void * void fun(int *p); int buf[10]; fun(buf); int a = 10; fun(&a); a != 10 void fun(const int *p); void fun(const char *p); p[1000] p[100] p[10000] 空间：空间首地址、结束标志结束标志：内存里面存放了0x00 （1B），字符空间非字符空间 0x00，不能当成结束标志

连续空间的传递

1、数组数组名 --- 标签实参： int abc[10]; fun(abc) 形参： void fun(int *p) void fun(int p[10]) 2、结构体结构体变量 struct abc{int a;int b;int c;}; struct abc buf; 实参： fun(buf); fun(&buf) 形参： void fun(struct abc a1) void fun(struct abc *a2)

字符空间

void fun(char *p) { p[1000] = '1'; char buf; buf = p[100]; } ------> void fun(char *p) const char *p { int i = 0; while(p[i]){ p[i]操作 p[i] =x; a=p[i] + - i++; } }

strlen

int strlen(const char *p) { int i = 0; /*错误处理，判读输入参数是否合法*/ if(p == NULL){ // return ... } /*内存处理，从头到尾逐一处理*/ while(p[i]){ //+++++++++++ i++; } }

strcpy

void strcpy(char *dest,const char *src); " " ---> 初始化const char * char buf[10] ---> 初始化char *

非字符空间

unsigned char *p; 结束标志：数量（B） int *p unsigned char *p short *p struct abc *p void * : 数据空间的标识符大小 void fun(unsigned char *p) { p[100] = xx p[1000] = yy; } void fun(unsigned char *p,int len) { int i; for(i = 0; i p[i] = ; a= p[i] //++++++++ -------- } } int main() { struct sensor_data buf; int buf1[100]; fun(&buf,sizeof(buf)*1) }

memcpy

void *

int fun(void *buf,int len) { unsigned char *tmp = (unsigned char *)buf; tmp[i] i++ len }

返回值

提供启下功能的一种表现形式

基本语法

返回类型函数名称（输入列表） { return } 调用者 a = fun(); 被调者： int fun() { return num; } 拷贝返回类型基本数据指针类型（空间）数组（X）

返回基本数据类型

int fun(void) { return } struct abc fun(void); main: int fun1(void); int a=0; a = fun1(); void fun2(int *p); int a = 0; fun2(&a); a int [2] fun(void); int fun(int *); int *fun1(void); int main() { int *p; p = fun1(); } void fun2(int **p) int main() { int *p; int p fun2(&p); p }

返回连续空间类型

指针作为空间返回的唯一数据类型 int *fun(); 地址：指向的合法性作为函数的设计者，必须保证函数返回的地址所指向的空间是合法。【不是局部变量】使用者： int *fun(); int *p = fun(); int p[100]; (X)

函数内部实现

基本数据类型 fun(void) { 基本数据类型 ret; xxxx ret = xxxx; return ret; } int fun() { int ret = 0; count++; ret = xxx; return ret; } char *fun() { char *s = NULL; char buf[]; return buf; }

1、静态区

static

2、只读区

字符串常量不太常用

3、堆区

malloc free

2-5 ：常见面试题目讲解

嵌入式工程师必备0x10道题目

宏定义

1 . 用预处理指令#define 声明一个常数，用以表明1年中有多少秒（忽略闰年问题） #define 宏名宏体宏名：大写字母表示 //#define SECOND_OF_YEAR 123456 #define SECOND_OF_YEAR (365*24*3600)UL 8bit ： 0 - 255 256 16bit： 0 - 65535 INT 的常量 255 256 365*24*3600

数据声明

用变量a给出下面的定义 a) 一个整型数（An integer） int a; b)一个指向整型数的指针（ A pointer to an integer） int *a; c)一个指向指针的的指针，它指向的指针是指向一个整型数（ A pointer to a pointer to an integer） int* *a; int **a; d)一个有10个整型数的数组（ An array of 10 integers） int a[10]; e) 一个有10个指针的数组，该指针是指向一个整型数的。（An array of 10 pointers to integers） int* a[10]; f) 一个指向有10个整型数数组的指针（ A pointer to an array of 10 integers） int [10] *a ---> int (*a)[10] g) 一个指向函数的指针，该函数有一个整型参数并返回一个整型数（A pointer to a function that takes an integer as an argument and returns an integer） int fun(int) *a ---> int (*a)(int) h) 一个有10个指针的数组，该指针指向一个函数，该函数有一个整型参数并返回一个整型数（ An array of ten pointers to functions that take an integer argument and return an integer ） int (*a[10])(int)

修饰符的使用总结

关键字static的作用是什么？ 1、修饰局部变量默认局部变量在栈空间存在，生存期比较短局部静态化，局部变量在静态数据段保存，生存期非常长 2、修饰全局变量防止重命名，限制变量名只在本文件内起作用 3、修饰全局函数防止重命名，限制该函数只在本文件内起作用关键字const有什么含意？ C ：只读，建议性不具备强制性！= 常量 const int a = 100; c++ : 常量关键字volatile有什么含意?并给出三个不同的例子。防止C语言编译器的优化。他修饰的变量，该变量的修改可能通过第三方来修改

位操作

嵌入式系统总是要用户对变量或寄存器进行位操作。给定一个整型变量a，写两段代码，第一个设置a的bit 3，第二个清除a 的bit 3。在以上两个操作中，要保持其它位不变。 unsigned int a; a |= (0x1 a &= ~(0x1

访问固定内存位置

在某工程中，要求设置一绝对地址为0x67a9的整型变量的值为0xaa66。编译器是一个纯粹的ANSI编译器。写代码去完成这一任务。 int *p = (int *)0x67a9; p[0] = 0xaa66; *p = 0xaa66; *((int*)0x67a9) = 0xaa66; ((void (*)(void))0x67a9) ();

公司面试题目

1、统计一个int空间里1的个数 2、给你一个带有空格的字符串，删除其中空格