2.5 C51的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

C51與C語言相同，其數(shù)據(jù)有常量和變量之分。常量是在程序運行中不能改變值的量，可以是字符、十進制數(shù)或十六進制數(shù)（用0x表示）。變量是在程序運行過程中不斷變化的量。無論是常量還是變量，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是以數(shù)據(jù)類型決定的。

2.5.1 C51的常量

常量就是在程序執(zhí)行過程中不能改變值的量。常量的數(shù)據(jù)類型有整型、浮點型、字符型、字符串型及位類型。

1．整型常量

整型常量可用十進制、十六進制表示，如果是長整數(shù)則在數(shù)字后面加L。舉例如下。十進制整數(shù)：1234，-56；十六進制整數(shù)：0x123，-0xFF；長整數(shù)：6789L、0xAB12L。

2．浮點型常量

浮點型常量可用十進制和指數(shù)兩種形式表示。

十進制由數(shù)字和小數(shù)點組成，整數(shù)和小數(shù)部分為0可以省略，但小數(shù)點不能省略。例如：0.1234，.1234，1234.，0.0等。

指數(shù)表示形式為 [±] 數(shù)字 [.數(shù)字] e [±] 數(shù)字。例如：123.4e5，-6e-7等。

3．字符型常量

字符型常量為單引號內(nèi)的字符，如 ‘e’、‘k’ 等。對于不可顯示的控制符，可在該字符前用反斜杠“\”構(gòu)成轉(zhuǎn)義字符表示。如表2-7所示為一些常用的轉(zhuǎn)義字符。

4．字符串型常量

字符串型常量為雙引號內(nèi)的字符，如“ ABCD” “@#%”等。當(dāng)雙引號內(nèi)沒有字符時，表示空字符串。在C51中字符串常量是作為字符型數(shù)組來處理的，在存儲字符串時系統(tǒng)會在字符串的尾部加上轉(zhuǎn)義字符“\ 0”作為該字符串的結(jié)束符。所以字符串常量“ A”與字符常量 ‘A’ 是不同的。

5．位常量

位常量的值只能取1或0兩種。

2.5.2 C51的變量與存儲類型

變量是一種在程序執(zhí)行過程中值不斷變化的量。變量在使用之前，必須進行定義，用一個標(biāo)識符作為變量名并指出它的數(shù)據(jù)類型和存儲模式，以便編譯系統(tǒng)為它分配相應(yīng)的存儲單元。C51對變量的定義格式如下：

[存儲種類] 數(shù)據(jù)類型 [存儲器類型] 變量名表

常用的轉(zhuǎn)義字符如表2-7所示。

下面分別介紹變量定義格式中的各項。

1．存儲種類

存儲種類項為可選項。變量的存儲種類有4 種：自動（auto）、外部（extern）、靜態(tài)（static）和寄存器（register）。如果在定義變量時省略該項，則默認(rèn)為自動（auto）變量。

自動變量（auto）指被說明的對象放在內(nèi)存的堆棧中。只有在定義它的函數(shù)被調(diào)用或是定義它的復(fù)合語句被執(zhí)行時，編譯器才為其分配內(nèi)存空間。當(dāng)函數(shù)調(diào)用結(jié)束返回時，自動變量所占用的空間就被釋放。

外部變量（extern）指在函數(shù)外部定義的變量，也稱為全局變量。只要一個外部變量被定義后，它就被分配了固定的內(nèi)存空間，即使函數(shù)調(diào)用結(jié)束返回，其存儲空間也不被釋放。

靜態(tài)變量（static）分為內(nèi)部靜態(tài)變量和外部靜態(tài)變量兩種。如果希望定義的變量在離開函數(shù)后到下次進入函數(shù)前變量值保持不變，就需要使用靜態(tài)變量說明。使用這種類型對變量進行說明后，變量的地址是固定的。

寄存器變量（register）指定將變量放在CPU的寄存器中，程序執(zhí)行效率最高。

2．?dāng)?shù)據(jù)類型

C語言的數(shù)據(jù)類型可分為基本數(shù)據(jù)類型和復(fù)雜數(shù)據(jù)類型，其中復(fù)雜數(shù)據(jù)類型又是由基本數(shù)據(jù)類型構(gòu)造而成。C51中的數(shù)據(jù)類型既包含與C語言中相同的數(shù)據(jù)類型，也包含其特有的數(shù)據(jù)類型。

（1）char：字符型

字符型數(shù)據(jù)的長度為一個字節(jié)。有signed char （有符號數(shù)）和unsigned char （無符號數(shù)）兩種，默認(rèn)值為signed char。unsigned char類型數(shù)據(jù)可以表達(dá)的數(shù)值范圍是0～255； signed char類型數(shù)據(jù)的最高位表示符號位，“ 0”為正數(shù)，“1”為負(fù)數(shù)。負(fù)數(shù)用補碼表示，其表達(dá)的數(shù)值范圍是-128～+127。

（2）int：整型

整型數(shù)據(jù)的長度為雙字節(jié)。有 signed int 和 unsigned int 兩種，默認(rèn)值為 signed int。unsigned int類型數(shù)據(jù)可以表達(dá)的數(shù)值范圍是0～65 535； signed int類型數(shù)據(jù)的最高位表示符號位，“0”為正數(shù)，“1”為負(fù)數(shù)，其表達(dá)的數(shù)值范圍是-32 768～+32 767。

（3）long：長整型

長整型數(shù)據(jù)的長度為4個字節(jié)。有signed long和unsigned long 兩種，默認(rèn)值為signed long。unsigned long類型數(shù)據(jù)可以表達(dá)的數(shù)值范圍是0～4 294 967 295； signed long類型數(shù)據(jù)的最高位表示符號位，“0”為正數(shù)，“1”為負(fù)數(shù)，其表達(dá)的數(shù)值范圍是-2 147 483 648～+2 147 483 647。

（4）float：浮點型

浮點型數(shù)據(jù)是指符合IEEE-754標(biāo)準(zhǔn)的單精度浮點型數(shù)據(jù)，其長度為4個字節(jié)。在內(nèi)存中的存放格式如下。

其中，S表示符號位，“0”為正數(shù)，“1”為負(fù)數(shù)。E為階碼，占8位二進制數(shù)。階碼的E值是以2為底的指數(shù)再加上偏移量127表示的，其取值范圍是1～254。M為尾數(shù)的小數(shù)部分，用23位二進制數(shù)表示，尾數(shù)的整數(shù)部分永遠(yuǎn)是“1”，因此被省略，但實際是隱含存在的。一個浮點數(shù)的數(shù)值可表示為（-1）S×2E-127×（1.M）。

例如，-7.5=0xC0F00000，以下為該數(shù)在內(nèi)存中的格式。

除以上幾種基本數(shù)據(jù)類型外，還有以下一些數(shù)據(jù)類型。

（5）?：指針型

指針型數(shù)據(jù)與前4種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同的是，它本身就是一個變量，在這個變量中存放的不是數(shù)據(jù)而是指向另一個數(shù)據(jù)的地址。C51中的指針變量的長度一般為1～3 B。其變量類型的表示方法是在指針符號“?”的前面冠以數(shù)據(jù)類型的符號，如char ? point1表示point1是一個字符型的指針變量。

指針型變量的用法與匯編語言中的間接尋址方式類似，表2-8 表示兩種語言的對照用法。

（6）bit：位類型

位類型是C51編譯器的一種擴充數(shù)據(jù)類型，利用它可以定義一個位變量，但不能定義位指針，也不能定義位數(shù)組。它的值只可能為0或1。

（7）sfr：特殊功能寄存器類型

特殊功能寄存器類型也是C51編譯器的一種擴充數(shù)據(jù)類型，利用它可以定義51系列單片機的所有內(nèi)部8位特殊功能寄存器。sfr型數(shù)據(jù)占用一個內(nèi)存單元，取值范圍為0～255。例如：sfr P0=0x80，表示定義P0為特殊功能寄存器型數(shù)據(jù)，且為P0口的內(nèi)部寄存器，在程序中就可以使用P0=255對P0口的所有引腳置高電平。

（8）sfr16：16位特殊功能寄存器類型

與sfr一樣，sfr16是用于定義51系列單片機內(nèi)部的16位特殊功能寄存器。它占用兩個內(nèi)存單元，取值范圍為0～65 535。

（9）sbit：可尋址位類型

可尋址位類型也是C51編譯器的一種擴充數(shù)據(jù)類型，利用它可以訪問51系列單片機內(nèi)部RAM的可尋址位及特殊功能寄存器中的可尋址位。例如：

sfr P1=0x90

sbit P1_1=P1^1

sbit OV=0xD0^2

表2-9列出了C51的所有數(shù)據(jù)類型。

在C51中，如果出現(xiàn)運算對象的數(shù)據(jù)類型不一致的情況，按以下優(yōu)先級（由低到高）順序自動進行隱式轉(zhuǎn)換。

bit → char → int → long → float → singed → unsigned，轉(zhuǎn)換時由低向高進行。

（10）數(shù)組

C51編譯器除了能支持以上這些基本數(shù)據(jù)類型外，還能支持復(fù)雜的構(gòu)造類型，如數(shù)組、結(jié)構(gòu)體、聯(lián)合體等，數(shù)組就是一種常用的數(shù)據(jù)類型。

1）數(shù)組定義

在C51中，數(shù)組必須先定義后使用。一維數(shù)組的定義格式如下：

類型說明符 數(shù)組名 [常量表達(dá)式]；

類型說明符是指數(shù)組中的各個數(shù)組元素的數(shù)據(jù)類型；數(shù)組名是用戶定義的數(shù)組標(biāo)識符；方括號中的常量表達(dá)式表示數(shù)組元素的個數(shù)，也稱為數(shù)組的長度。

例如：

            int a[10]；         / /定義整型數(shù)組a，有10個元素
            char ch[20]；       / /定義字符數(shù)組ch，有20個元素

定義數(shù)組時，應(yīng)注意以下幾點：

[1] 數(shù)組的類型實際上是指數(shù)組元素的取值類型。對于同一個數(shù)組，所有元素的數(shù)據(jù)類型都是相同的。

[2] 數(shù)組名的書寫規(guī)則應(yīng)符合標(biāo)識符的書寫規(guī)定。

[3] 數(shù)組名不能與其他變量名相同。

[4] 方括號中常量表達(dá)式表示數(shù)組元素的個數(shù)，如a[5] 表示數(shù)組a有5個元素。數(shù)組元素的下標(biāo)從0開始計算，5個元素分別為a[0]、a[1]、a[2]、a[3]、a[4]。

[5] 方括號中的常量表達(dá)式不可以是變量，但可以是符號常數(shù)或常量表達(dá)式。

2）數(shù)組元素

數(shù)組元素也是一種變量，其標(biāo)志方法為數(shù)組名后跟一個下標(biāo)。下標(biāo)表示該數(shù)組元素在數(shù)組中的順序號，只能為整型常量或整型表達(dá)式。如為小數(shù)時，C51編譯器將自動取整。定義數(shù)組元素的一般形式為：

數(shù)組名[下標(biāo)]

在程序中不能一次引用整個數(shù)組，只能逐個使用數(shù)組元素。例如，數(shù)組a包括10個數(shù)組元素，累加10個數(shù)組元素之和，必須使用下面的循環(huán)語句逐個累加各數(shù)組元素：

        int a[10]，sum；
        sum=0；
        for （i=0； i＜10； i++）sum=sum+a[ i] ；

不能用一個語句累加整個數(shù)組，下面的寫法是錯誤的：

      sum=sum+a；

3）數(shù)組賦值

結(jié)合數(shù)組賦值的方法有賦值語句和初始化賦值兩種。

[1] 數(shù)組賦值語句賦值。在程序執(zhí)行過程中，可以用賦值語句對數(shù)組元素逐個賦值，例如：

      for （i=0； i＜10； i++）
          num[ i] =i；

[2] 數(shù)組初始化賦值。這種方式在數(shù)組定義時給數(shù)組元素賦予初值，是在編譯階段進行的，可以減少程序運行時間，提高程序執(zhí)行效率。初始化賦值的一般形式為：

類型說明符 數(shù)組名 [常量表達(dá)式] = {值，值，…，值}；

其中，在 {} 中的各數(shù)據(jù)值即為相應(yīng)數(shù)組元素的初值，各值之間用逗號間隔，例如：

          int num[10] = {0，1，2，3，4，5，6，7，8，9}；

相當(dāng)于：

          num[0] =0； num[1] =1； …； num[9] =9；

3．存儲器類型

該項為可選項。Keil Cx51編譯器完全支持51系列單片機的硬件結(jié)構(gòu)和存儲器組織，對每個變量可以定義表2-10中的存儲器類型。

若在定義變量時省略了存儲器類型項，則按編譯時使用的存儲器模式來確定變量的存儲器空間。Keil Cx51編譯器的3種存儲器模式為SMALL、LARGE和COMPACT，這3種模式對變量的影響如表2-11所示。

變量應(yīng)用舉例如下。

        char data var；                      /?  在data區(qū)定義字符型變量var ?/
        int a=5；                        /?  定義整型變量a，同時賦初值等于5，變量a
                                          位于由編譯器的存儲器模式確定的默認(rèn)存儲
                                          區(qū)中 ?/
        char code text[ ] = “ HELLO!” ；     /?  在code區(qū)定義字符串?dāng)?shù)組 ?/
        unsigned int xdata time；             /?  在xdata區(qū)定義無符號整型變量time ?/
        extern float idata x，y，z；           /?  在idata區(qū)定義外部浮點型變量x，y，z ?/
        char xdata ?px；                   /?  指針 px 指向 char 型 xdata 區(qū)，指針 px 自身
                                          在默認(rèn)存儲區(qū)，指針長度為雙字節(jié) ?/
        char pdata ?data py；               /?  指針py 指向 char 型 pdata 區(qū)，指針 py 自身
                                          在data區(qū)，指針長度為單字節(jié) ?/
        static bit data port；                 /?  在data區(qū)定義了一個靜態(tài)位變量port ?/

        int bdata x；                        /?  在bdata區(qū)定義了一個整型變量x ?/
        sbit x0=x^0；                     /?  在bdata區(qū)定義了一個位變量x0 ?/
        sfr P0=0x80；                     /?  定義特殊功能寄存器名P0 ?/
        sfr16 T2=0xCC；                  /?  定義特殊功能寄存器名T2 ?/