单片机C语言指针意义浅析—Keil-C51

2019-04-15 18:13发布

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通常认为，C语言之所以强大，以及其自由性，很大部分体现在其灵活的指针运用上，甚至认为指针是C语言的灵魂。这里说通常，是广义上的，因为随着编程语言的发展，指针也饱受争议，并不是所有人都承认指针的“强大”和“优点”。在单片机领域，指针同样有着应用，本章节针对Keil C-51环境下的指针意义做简要分析。



1     指针与变量
指针是一个变量，它与其他变量一样，都是RAM中的一个区域，且都可以被赋值，如程序①所示。
#include "REG52.H"        
unsigned int j;
unsigned char *p;
void main()
{
         while(1)
         {
                   j=0xabcd;
                   p=0xaa;
         }
}
在Debug Session模式下，将鼠标指针移到到变量“j”“p”位置，可以显示变量的物理地址，如图1-1、1-2所示。 






图中箭头所指处即为变量在RAM中的“首地址”，为什么是“首地址”呢？变量根据类型可分为8位（单字节）、16位（双字节），程序中变量“j”是无符号整型，所占物理空间应为2字节，而在8位单片机中，RAM的一个存储单元大小是8位，即1字节，因此需2个存储单元才满足变量“j”长度。所以实际上变量“j”的物理地址为“08H”“09H”。同理，“p（D:0x0A）”即变量“p”的首地址为“0AH”。
下面通过单步执行程序来观察RAM内的数据变化，打开两个Memory Windows窗口，在Keil软件下方显示为Memory1和Memory2，在两个窗口中，分别做如图2-1、2-2所示的设置。






两个Address填写的内容分别是：D:0x08、D:0x0A，即变量“j”和变量“p”的首地址，输入后回车，便可监视RAM中该地址下的数据。设置好后，准备调试。

在Debug Session模式中，箭头所指处即为即将执行的语句，单击“Step”功能按钮（或按F11键），让程序运行，如图3所示。

第一次单击“Step”按钮后，Memory1窗口内数据如图4所示。

由调试结果可知，08H数据由00H变为ABH，09H数据由00H变为CDH，出现这种变化是因为执行了语句j=0xabcd;08H为变量“j”高八位，存储“AB”，09H为变量“j”低八位，存储“CD”。
第二次单击“Step”按钮，执行语句：p=0xaa;此时需观察Memory2窗口内数据，如图5所示。

由调试结果可知，0CH处值由00变为“AAH”，程序相吻合。这里需要注意，在Keil C-51编译环境下，指针变量，不管长度是单字节或是双字节，指针变量所占字节数为3字节。故此处“AAH”不是存储在0AH而存储在0CH（0A+2）地址中。
综上所述，指针实际上是变量，都是映射到RAM中的一段存储空间，区别是，指针占用3字节，而其他变量可根据需要设定其所占RAM是1字节（char）、2字节（int）、4字节（long）。

2       指针作用
指针的作用是什么呢？先来看下面的程序：
程序②
#include "REG52.H"         
unsigned chartab1[8]={0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08};
unsigned char codetab2[8]={0x10,0x20,0x30,0x40,0x50,0x60,0x70,0x80}; 
unsigned char N1,N2;
void main()
{
            N1=tab1[0];
            N2=tab2[0];
}
显然，程序执行的结果是N1=0x01，N2=0x10。这里都是讲数组内的数据赋值给变量，但存在区别，tab1数组使用的是单片机RAM空间，而tab2数组使用的是单片机程序存储区（ROM）空间。尽管使用C语言为变量赋值时语句相同，但编译结果并不相同，此程序编译后的结果如图6所示。
 

由编译结果可知，N1=tab1[0]语句实际上是直接寻址，而N2=tab2[0]是寄存器变址寻址。不管是何种寻址方式，都是将一个物理地址内的数据取出来使用：tab1数组中，tab[0]对应的RAM地址是0x0A，tab[1]对应的RAM地址是0x0B……以此类推；tab2数组中，tab[0]对应的ROM地址是0x00A5，tab[1]对应的ROM地址是0x00A6……以此类推。不管这些数组或变量所在的RAM或ROM地址如何，用户最终需要的是数组或变量的数据，而指针，就是通过变量或数组的物理地址访问数据，也就是说，通过指针，同样可以访问数组或变量数据。现将程序②做出调整，得到程序③如下：
#include "REG52.H"         
unsigned chartab1[8]={0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08};
unsigned char code tab2[8]={0x10,0x20,0x30,0x40,0x50,0x60,0x70,0x80};
unsigned char N1,N2;
unsigned char  *p;
void main()
{        
         unsignedchar i;
         p=tab1;
         for(i=0;i<8;i++,p++)
         N1=*p;
         
         p=tab2;
         for(i=0;i<8;i++,p++) 
         N2=*p;
}
程序执行结果：tab1数组内的8个数值依次被赋值给N1；tab2数组内的8个数值依次被赋值给N2；
程序③执行Debug Session功能后，打Watch Windows窗口，在Watch1窗口下添加需要监视的变量，此处为“p”和“N1”，如图7所示。

Value为当前变量数值，程序为运行前，p值为0x00，单击Step按键功能后，执行p=tab1;p值变为0x0A，如图8所示。

0x0A是什么值呢？将鼠标移至tab1数组位置，可显示出数组所在的物理地址，0x0A

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