韦东山老师嵌入式C语言加强学习笔记

这是学习韦东山老师嵌入式C语言的视频，自己整理的学习笔记
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1. 变量与指针

2个口诀：

• 变量变量，能变，就是能读能写，必定在内存里
• 指针指针，保存的是地址，32位处理器中地址都是32位的，无论是什么类型的指针变量，都是4字节

变量

变量变量，能变，就是能读能写，必定在内存里

• 能变：变量，顾名思义，其值可以在程序执行过程中发生变化。这意味着变量是可以读写的，即我们可以获取变量的当前值（读操作），也可以改变变量的值（写操作）。
• 在内存里：变量存储在程序的内存空间中。程序运行时，操作系统会为程序分配一定的内存空间，变量就被分配在这块内存空间中的某个位置。通过变量的地址，我们可以访问和修改它的值。

在嵌入式C语言编程中，由于内存资源有限，合理地使用和管理变量显得尤为重要。通常，我们需要考虑变量的生命周期、作用域以及存储类别，以确保程序的高效运行和内存的有效利用。

指针

指针指针，保存的是地址，32位处理器中地址都是32位的，无论是什么类型的指针变量，都是4字节

• 保存的是地址：指针是一个特殊的变量，它存储的是另一个变量的内存地址。通过这个地址，我们可以间接地访问和修改该变量的值。
• 32位处理器中地址都是32位的：在32位处理器上，内存地址通常是一个32位的整数。这意味着无论我们指向何种类型的变量（如int、char、float等），指针变量本身都占用4个字节（32位）的内存空间来存储这个地址。

在嵌入式C语言编程中，指针的使用非常广泛，特别是在操作硬件寄存器、动态内存分配以及数据结构管理等方面。然而，由于嵌入式系统的内存限制和实时性要求，指针的使用也需要格外小心，以避免内存泄漏、野指针等问题。

示例

下面是一个简单的C语言示例，展示了变量和指针的使用：

#include <stdio.h>

int main() {
   
   
    int myVariable = 10; // 定义一个整型变量并初始化
    int *myPointer; // 定义一个整型指针变量

    myPointer = &myVariable; // 将指针指向myVariable的地址

    printf("Value of myVariable: %d\n", myVariable); // 直接访问变量值
    printf("Address of myVariable: %p\n", (void *)&myVariable); // 打印变量地址
    printf("Value pointed by myPointer: %d\n", *myPointer); // 通过指针间接访问变量值
    printf("Address stored in myPointer: %p\n", (void *)myPointer); // 打印指针存储的地址值

    return 0;
}

2. sizeof和关键字

2.1 sizeof

sizeof是一个运算符，用于计算变量、类型或对象在内存中所占的字节数。对于指针变量，sizeof(p)返回的是指针变量本身所占用的内存大小，而不是它所指向的内存区域的大小。而sizeof(*p)则返回指针p所指向的对象的大小。

示例：

int arr[10] = {
   
   0};
int *p = arr;

printf("Size of pointer p: %zu bytes\n", sizeof(p)); // 输出指针p的大小
printf("Size of object pointed by p: %zu bytes\n", sizeof(*p)); // 输出指针p所指向的int类型对象的大小
printf("Size of array arr: %zu bytes\n", sizeof(arr)); // 输出整个数组的大小

2.2 volatile

volatile是一个类型限定符，用于告诉编译器不要对某个变量进行特定的优化，因为该变量的值可能在程序的正常控制流之外被改变。这通常发生在以下几种情况：

1. 硬件寄存器访问：在嵌入式编程中，程序员经常需要直接访问硬件寄存器。这些寄存器的值可能会在任何时候由硬件自身改变，而程序并不知道这种改变。使用volatile可以确保每次访问该变量时都会从内存中读取其实际值，而不是使用编译器可能为其存储的缓存值。

2. 中断服务程序：当中断发生时，中断服务程序（ISR）可能会修改某些全局变量的值。如果这些变量没有被声明为volatile，编译器可能会认为这些变量在中断之外不会被修改，从而进行优化，导致程序行为不正确。

3. 多线程环境：在多线程环境中，一个线程可能修改了一个变量的值，而另一个线程需要读取这个值。如果不使用volatile，编译器可能会优化掉对变量的多次读取，导致第二个线程读取到的不是最新的值。

4. 外部设备或信号：当变量与外部设备或信号（如传感器输入）相关联时，这些设备或信号可能会在任何时候改变变量的值。

使用volatile可以确保编译器在每次使用变量时都进行实际的内存访问，从而避免了由于优化而导致的潜在问题。但是，滥用volatile