变量的定义和赋值

【12.1   学习C语言的建议和方法。】       先提一些学C语言的建议和方法，帮大家删繁就简，去掉一些初学者常见的思想包袱。现阶段我们的学习是使用单片机，把单片机当做一个成品，把单片机当做一个忠诚的士兵，学习C语言就是学习如何使用单片机，如何命令单片机，如何让单片机听懂我们的话并且听我们指挥。单片机内部太细节的构造原理暂时不用过多去关注，只要知道跟我们使用相关的几个特征就可以，这样初学者的学习包袱就没有那么重，就可以把重点放在使用上的，而不是好奇于根本原理的死磕到底。学C语言跟学习英语的性质是一样的，都是在学习一门外语，只是C语言比英语的语法要简单很多，非常容易上手，词汇量也没有英语那么多，C语言常用单词才几十个而已。学习任何一门语言的秘诀在于练习，学习C语言的秘诀是多在单片机上练习编程。本教程后面几乎每个章节都有例程，这个例程很重要，初学者即使看懂了，我也强烈建议要把“C语言学习区域”的那部分代码亲自上机敲键盘练习一遍，并且看看实验现象是否如你所愿。
【12.2   变量定义和赋值的感性认识。】       这些年我用过很多单片机，比如51，PIC，LPC17系列，STM8，STM32等单片机。尽管各类单片机有一些差异，但是在选单片机时有3个参数我们一定会关注的，它们分别是：工作频率，数据存储器RAM，程序存储器ROM。工作频率跟晶振和倍频有关，决定了每条指令所要损耗的时间，从而决定了运算速度。RAM跟代码里所定义变量的数量有关。ROM跟程序代码量的大小有关。程序是什么？程序就是由对象和行为两者构成的。对象就是变量，就是变量的定义，就是RAM，RAM的大小决定了一个程序允许的对象数量。行为就是赋值，判断，跳转，运算等语法，就是ROM，ROM的大小决定了一个程序允许的行为程度。本节的标题是“变量的定义和赋值”，其中“定义”就是对象，“赋值”就是行为。
【12.3   变量的定义。】       变量的定义。一个程序最大允许有多少个对象，是由RAM的字节数决定的(字节是一种单位，后面章节会讲到)。本教程的编译环境是以AT89C52芯片为准，AT89C52这个单片机有256个字节的RAM，但是并不意味着程序就一定要全部占用这些RAM。程序需要占用多少RAM，完全是根据程序的实际情况来决定，需要多少就申请多少。这里的“对象”就是变量，这里的“申请”就是变量的定义。       定义变量的关键字。常用有3种容量的变量，每种变量的取值范围不一样。第一种是”unsigned char”变量，取值范围从0到255，占用RAM一个字节，比喻成一房一厅。第二种是”unsigned int”变量，取值范围从0到65535，占用RAM两个字节，比喻成两房一厅。第三种是“unsigned long”变量，取值范围从0到4294967295，占用RAM四个字节，比喻成四房一厅。unsigned char,unsigned int和unsigned long都是定义变量的关键字，所谓关键字也可以看成是某门外语的单词，需要大家记忆的，当然不用死记硬背，只要多上机练习就自然熟记于心，出口成章。多说一句，上述的变量范围是针对本教程所用的单片机，当针对不同的单片机时上述变量的范围可能会有一些小差异，比如在stm32单片机中，unsigned int的字节数就不是两个字节，而是四个字节，这些都是由所选的编译器决定的，大家暂时有个初步了解就可以。       定义变量的语法格式。定义变量的语法格式由3部分组成：关键字，变量名，分号。比如：

1.        unsigned char a;

       其中unsigned char就是关键字，a就是变量名，分号”;”就是一条语句的结束符号。       变量名的命名规则。变量名的第一个字符不能是数字，必须是字母或者下划线，字母或者下划线后面可以带数字，一个变量名之间的字符不能带空格，两个独立变量名之间也不能用空格隔开（但是两个独立变量名之间可以用逗号隔开）。变量名不能跟编译器已征用的关键字重名，不能跟函数名重名，这个现象跟古代要求臣民避讳皇帝的名字有点像。哪些名字是合法的，哪些名字是不合法的？现在举一些例子说明：

1.         unsigned char 3a; //不合法，第一个字符不能是数字。
   
2.         unsigned char char; //不合法，char是编译器已征用的关键字。
   
3.         unsigned char a b; //不合法，ab是一个变量名，a与b的中间不能有空格。
   
4.         unsigned char a,b; //合法，a和b分别是一个独立的变量名，a与b的中间可以用逗号隔开。
   
5.         unsigned char a; //合法。
   
6.         unsigned char abc; //合法。
   
7.         unsigned char _ab; //合法。
   
8.         unsigned char _3ab; //合法。
   
9.         unsigned char a123; //合法。
   
10.         unsigned char a12ced; //合法。

        定义变量与RAM的内在关系。当我们定义一个变量时，相当于向单片机申请了一个RAM空间。C编译器会自动为这个变量名分配一个RAM空间，每个字节的RAM空间都有一个固定唯一的地址。把每个字节的RAM空间比喻成房间，这个地址就是房号。地址是纯数字编号，不利于我们记忆，C语言编译器为了降低我们的工作难度，不用我们记每个变量的地址，只需要记住这个变量的名称就可以了。操作某个变量名，就相当于操作某个对应地址的RAM空间。变量名与对应地址RAM空间的映射关系是C编译器暗中悄悄帮我们分配好的。比如：

1.         unsigned char a;  //a占用一个字节的RAM空间，这个空间的地址由C编译自动分配。
   
2.         unsigned char b;  //b占用一个字节的RAM空间，这个空间的地址由C编译自动分配。
   
3.         unsigned char c;  //c占用一个字节的RAM空间，这个空间的地址由C编译自动分配。  

        上述a,b,c三个变量各自占用一个字节的RAM空间，同时被C编译器分配了3个不同的RAM空间地址。        变量定义的初始化。变量定义之后，等于被C编译器分配了一个RAM空间，那么这个空间里面存储的数据是什么？如果没有刻意给它初始化，RAM空间里面存储的数据是不太确定的，是默认的。有些场合，需要在给变量分配RAM空间时就给它一个固定的初始值，这就是变量定义的初始化。变量初始化的语法格式由3部分组成：关键字，变量名赋值，分号。比如：

1.         unsigned char a=9;

        其中unsigned char就是关键字。        其中a=9就是变量名赋值。a从被C编译器分配RAM空间那一刻起，就默认是预存了一个9的数据。        分号“;”就是一条语句的结束符号。
【12.4   变量的赋值。】       赋值语句的含义。把右边对象的内容复制一份给左边对象。赋值语句有一个很重要的特性，就是覆盖性，左边对象原来的内容会被右边对象复制过来的新内容所覆盖。比如，左边对象是变量a，假设原来a里面存的数据是3，右边对象是数据6，执行赋值语句后，会把右边的6赋值给了对象a，那么a原来的数据3就被覆盖丢失了，变成了6。       赋值语句的格式。赋值语句的语法格式由4部分组成：左边对象，关键字，右边对象，分号。比如：

1.        a=b;

       其中a就是左边对象。       其中“=”就是关键字。写法跟我们平时用的等于号是一样，但是在C语言里不是等于的意思，而是代表赋值的意思，它是代表中文含义的“给”，而不是用于判断的“等于”，跟等于号是两码事（C语言的等于号是“==”，这个后面章节会讲到）。       其中b就是右边对象。       其中分号“;”代表一条语句的结束符。       赋值语句与ROM的关系。赋值语句是行为的一种，所以编译会把赋值这个行为翻译成对应的指令，这些指令在下载程序时最终也是以数据的形式存储在ROM里，指令也是以字节为单位(字节是一种单位，后面章节会讲到)。本教程的编译环境是以AT89C52芯片为准，AT89C52这个单片机有8K的ROM容量，也就是有8192个字节的ROM（8乘以1024等于8192），但是并不意味着程序就一定要全部占用这些ROM。程序需要占用多少ROM，完全是根据程序的行为程度决定，也就是通常所说的你的程序容量有多大，有多少行代码。多说一句，在单片机或者我们常说的计算机领域里，存储容量是以字节为单位，而每K之间的进制不是我们日常所用的1000，而是1024，所以刚才所说的8K不是8000，而是8192，这个是初学者很容易迷惑的地方。刚才提到，赋值语句是行为，凡是程序的行为指令都存储在单片机的ROM区。C编译器会把一条赋值语句翻译成对应的一条或者几条机器码，机器码指令也是以字节为单位的。下载程序的时候，这些机器码就会被下载进单片机的ROM区。比如以下这行赋值语句：

1.        unsigned char a;
   
2.        unsigned char b=3;
   
3.        a=b;

       经过C编译器编译后会生成以字节为单位的机器码。这些机器码记录着这些信息：变量a的RAM地址，变量b的RAM地址和初始化时的预存数据3，以及把b变量的内容赋值给a变量的这个行为。所有这些信息，不管是“数据”还是“行为”，本质都是以“数据”（或称数字，数码都可以）的形式存储记录的，单位是字节。
【12.5   例程的分析和练习。】       接下来练习一个程序实例。直接复制前面章节中第十一节的模板程序，练习代码时只需要更改“C语言学习区域”的代码就可以了，其它部分的代码不要动。编译后，把程序下载进带串口的51学习板，通过电脑端的串口助手软件就可以观察到不同的变量数值，详细方法请看第十一节内容。本章节在“C语言学习区域”练习的代码如下：

1. /*---C语言学习区域的开始。-----------------------------------------------*/
   
2. 
   
3. void main() //主函数
   
4. {
   
5.        unsigned char a;  //定义的变量a被分配了一个字节的RAM空间，保存的数据是不确定的默认值。
   
6.        unsigned char b;   //定义的变量b被分配了一个字节的RAM空间，保存的数据是不确定的默认值。
   
7.        unsigned char c;   //定义的变量c被分配了一个字节的RAM空间，保存的数据是不确定的默认值。
   
8.        unsigned char d=9; //定义的变量d被分配了一个字节的RAM空间，保存的数据被初始化成9.
   
9. 
   
10.        b=3;  //把3赋值给变量b，b由原来不确定的默认数据变成了3。
    
11.        c=b;  //把变量b的内容复制一份赋值给左边的变量c，c从不确定的默认值变成了3。
    
12.    View(a);   //把第1个数a发送到电脑端的串口助手软件上观察。
    
13.    View(b);   //把第2个数b发送到电脑端的串口助手软件上观察。
    
14.    View(c);   //把第3个数c发送到电脑端的串口助手软件上观察。
    
15.    View(d);   //把第4个数d发送到电脑端的串口助手软件上观察。
    
16.    while(1)  
    
17.    {
    
18.    }
    
19. }
    
20. 
    
21. /*---C语言学习区域的结束。-----------------------------------------------*/

       在电脑串口助手软件上观察到的程序执行现象如下：

1. 开始...
   
2. 
   
3. 第1个数
   
4. 十进制:255
   
5. 十六进制:FF
   
6. 二进制:11111111
   
7. 
   
8. 第2个数
   
9. 十进制:3
   
10. 十六进制:3
    
11. 二进制:11
    
12. 
    
13. 第3个数
    
14. 十进制:3
    
15. 十六进制:3
    
16. 二进制:11
    
17. 
    
18. 第4个数
    
19. 十进制:9
    
20. 十六进制:9
    
21. 二进制:1001

分析：        第1个数a居然是255，这个255从哪来？因为a我们一直没有给它初始值，也没有给它赋值，所以它是不确定的默认值，这个255就是所谓的不确定的默认值，是编译器在定义变量a时分配的，带有不确定的随机性，不同的编译器可能分配的默认值都会存在差异。根据我的经验，unsigned char类型定义的默认值往往是0或者255（255是十六进制的0xff，十六进制的内容后续章节会讲到）。