2.3　數(shù)據(jù)類型與存儲區(qū)域的使用

2.3.1　C語言的數(shù)據(jù)類型

一個程序應包括數(shù)據(jù)描述和操作步驟兩個方面。C語言中數(shù)據(jù)描述是以數(shù)據(jù)類型形式出現(xiàn)的。C語言的數(shù)據(jù)類型如表2-3所示。數(shù)據(jù)類型決定了數(shù)據(jù)所占內存字節(jié)數(shù)和數(shù)據(jù)取值范圍。數(shù)據(jù)類型所占字節(jié)數(shù)隨機器硬件不同而不同，表2-3是以IBM PC機為例的說明。C語言中數(shù)據(jù)有常量與變量之分，它們分別屬于圖2-2所示類型。

2.3.1.1　常量

在程序運行過程中，其值不能改變的量稱為常量，即常數(shù)。常量分為整型常量、實型常量、字符常量。

（1）標識符

用來標識變量名、符號常量名、函數(shù)名、數(shù)組名、類型名、文件名的有效字符序列稱為標識符。簡單地說，標識符就是一個名字。

C語言標識符的組成原則：①只能由字母、數(shù)字、下畫線組成，且第一個字符必須是字母或下畫線。②不能使用關鍵字。③大寫字母和小寫字母認為是兩個不同的字符，如sum和SUM表示不同的變量，變量名一般用小寫。④標識符長度（字符個數(shù)）無統(tǒng)一規(guī)定，隨系而不同。許多系統(tǒng)取8個字符，假如程序中出現(xiàn)的變量名長度大于8個字符，則只有前面8個字符有效，后面的不被識別。例如，有兩個變量student_name和student_number，由于二者的前8個字符相同，系統(tǒng)認為這兩個變量是一回事而不加區(qū)別。因此，在寫程序時應了解所用系統(tǒng)對標識符長度的規(guī)定，以免出現(xiàn)上面的混淆，這種錯誤并不反映在編譯過程中（即無語法錯誤），但運行結果顯然不對。⑤標識符選擇時，應注意“見名知義”，即選有含義的英文單詞或其縮寫作標識符。

關鍵字：關鍵字是C語言規(guī)定的一批標識符，在源程序中代表固定的含義，不能另作他用。C51中除了支持ANSI標準C語言中關鍵字（見表2-1）外，還根據(jù)51系列單片機的結構特點擴展部分關鍵字，見表2-2。

預定義標識符：預定義標識符是指C語言提供的系統(tǒng)函數(shù)名和預編譯處理命令，如include等。C51語言語法允許用戶把這類標識符另作他用，但將使這些標識符失去系統(tǒng)規(guī)定的原意，因此，為了避免誤解，建議用戶不要把預定義標識符另作他用。

（2）符號常量

在C語言中可以用一個標識符代表一個常量，但必須先定義。

　　

符號常量不同于變量，它的值在其作用域內不能改變，也不能再被賦值。如再用以下賦值語句給PRICE賦值是錯誤的。

PRICE=40；

習慣上，符號常量名用大寫，變量用小寫，以示區(qū)別。

（3）整型常量

整型常量即整常數(shù)。C語言整常數(shù)可用以下三種形式表示：

①十進制整數(shù)：由數(shù)字0～9和正負號表示。如123，-456，0。

②八進制整數(shù)：由數(shù)字0開頭，后跟數(shù)字0～7表示。如0123，011。

③十六進制整數(shù)：由0x開頭，后跟0～9，a～f，A～F表示。如0x123，0xff。

整型常量的類型：根據(jù)其值所在范圍確定其數(shù)據(jù)類型。一個整常量，如果其值在-32768～+32767范圍內，認為它是int型，如果其值超過了上述范圍，而在-2147483648～+2147483647范圍內，則認為它是long int型。

在整常量后加字母l或L，認為它是long int型常量。

（4）實型常量

實型常量又稱實數(shù)或浮點數(shù)。在C語言中，實數(shù)有兩種表示形式，均采用十進制數(shù)，默認格式輸出時最多只保留6位小數(shù)。

①十進制數(shù)形式。它由數(shù)字和小數(shù)點組成（注意必須有小數(shù)點）。如0.123，.123，123.0，123.，0.0都是合法的實型常量。

②指數(shù)形式。小數(shù)形式的實數(shù)E［±］整數(shù)。如2.3026可以寫成0.23026E1，或23.026E-1。e或E之前必須有數(shù)字；指數(shù)必須為整數(shù)。如：12.3e3，123E2，1.23e4是合法的，e-5，1.2E-3.5是不合法的。

實型常量默認double型，如在實型常量后加字母f或F，認為它是float型。

（5）字符常量

用單引號括起來的一個ASCII字符集中可顯示的字符或轉義字符稱為字符常量。

如：‘a'　　‘A'　　‘?'　　‘\n'　　‘\101’

轉義字符：意思是將反斜扛（\）后面的字符轉變成另外的意義。如‘\n’中的“n”不代表字母n而作為“換行”符。常用的轉義字符如表2-4所示。

（6）字符串常量

字符串常量是用一對雙引號括起來的字符序列。如：“How do you do.”，“CHINA”，“a”，“$123.45”都是字符串常量。

不要將字符常量與字符串常量混淆。‘a’是字符常量，“a”是字符串常量。

2.3.1.2　變量

其值可以改變的量稱為變量。一個變量應該有一個名字，在內存中占據(jù)一定的存儲單元，在該存儲單元中存放變量的值。請注意區(qū)分變量名和變量值這兩個不同的概念。

在C語言中，要求對所有用到的變量作強制定義，也就是必須“先定義，后使用”，變量定義的一般格式：

數(shù)據(jù)類型［變量1，變量2，…，變量n］；

數(shù)據(jù)類型：決定程序編譯時為變量分配內存單元字節(jié)數(shù)和數(shù)的表示范圍。

變量名：必須是合法的標識符。

變量分為整型變量、實型變量、字符變量。

（1）整型變量

整型變量分為有符號型和無符號型。有符號型包括int、short（int）、long（int）型。無符號型包括unsigned int、unsigned short、unsigned long型。它們所占內存單元數(shù)及數(shù)的范圍如表2-3所示。無符號型變量只能存放不帶符號的整數(shù)，如123、4687等，而不能存放負數(shù)，如-123、-3。無符號型變量在存儲單元中全部二進制位用作存放數(shù)本身，而不包括符號。

（2）實型變量

實型變量分為單精度型（float）和雙精度型（double）。

float：占4字節(jié)，提供7位有效數(shù)字

double：占8字節(jié)，提供15～16位有效數(shù)字。

（3）字符變量（char）

字符變量用來存放字符常量，注意只能放一個字符，不要以為在一個字符變量中可以放一個字符串。字符變量存放字符ASCII碼，在內存中占一個字節(jié)。

2.3.2　C51新增數(shù)據(jù)類型與存儲區(qū)域的使用

2.3.2.1　C51中新增的數(shù)據(jù)類型

C51中新增了數(shù)據(jù)類型bit、sbit、sfr、sfr16。

（1）bit

在51系列單片機的內部RAM中，可以位尋址的單元主要有兩大類：低128字節(jié)中的位尋址區(qū)（20H～2FH），高128字節(jié)中的可位尋址的SFR，有效的位地址共210個（其中位尋址區(qū)128個，可位尋址的SFR中有82個），可參見第1章表1-1與表1-2。

關鍵字bit可以定義存儲于位尋址區(qū)（20H～2FH）中的位變量。位變量的值只能是0或1。bit型變量的定義格式如下：

　　

對關鍵字bit的使用有如下限制：

①不能定義位指針。如

　　

②不能定義位數(shù)組。如

　　

③用“#progma disable”說明的函數(shù)和用“using n”明確指定工作寄存器組的函數(shù)不能返回bit類型的值。

以上關鍵字bit的使用限制，讀者暫時可能不理解，待學完后續(xù)內容后就能理解。

（2）sbit

關鍵字sbit用于定義存儲在可位尋址的SFR中的位變量，為了區(qū)別bit型位變量，稱用sbit定義的位變量為SFR位變量。SFR位變量有以下3種定義方法：

①sbit位變量名＝位地址；

②sbit位變量名＝SFR單元名稱^變量位序號；

③sbit位變量名＝SFR單元地址^變量位序號；

【例2-3】下列3種方式均可以定義P1口的P1.2引腳。

　　

（3）sfr

利用sfr型變量可以訪問51系列單片機內部所有的8位特殊功能寄存器。sfr型變量的定義方法如下：

　　

事實上，Keil C51編譯器已經(jīng)在相關的頭文件中對51系列單片機內部的所有sfr型變量和sbit型位變量進行了定義，在編寫程序時可以直接引用，例如打開頭文件“reg51.h”，可以看到以下內容。

　　

　　

　　

因此，只要在程序的開頭添加了#include<reg51.h>，對reg51.h中已經(jīng)定義了的sfr型、sbit型變量，如無特殊需要則不必重新定義，直接引用即可。值得注意的是，在reg51.h中未給出4個I/O口（P0～P3）的引腳定義。

（4）sfr16

sfr16可以訪問51系列單片機內部的16位特殊功能寄存器，sfr16的定義方法與sfr類似。

2.3.2.2　存儲區(qū)域的使用

51系列單片機應用系統(tǒng)的存儲器結構如圖2-3所示，包括5個部分：片內程序存儲器（片內ROM）、片外程序存儲器（片外ROM）、片內數(shù)據(jù)存儲器（片內RAM）、片內特殊功能寄存器（SFR）、片外數(shù)據(jù)存儲器（片外RAM）。

針對51系列單片機應用系統(tǒng)存儲器的結構特點，C51編譯器把數(shù)據(jù)的存儲區(qū)域分為6種：data、bdata、idata、xdata、pdata、code，見表2-5。在使用C51語言進行程序設計時，可以把每個變量明確地分配到某個存儲區(qū)域中。由于對內部存儲器的訪問比對外部存儲器的訪問快許多，因此應當將頻繁使用的變量存放在片內RAM中，而把較少使用的變量存放在片外RAM中。

有了存儲區(qū)域的概念后，變量的定義格式變?yōu)椋?/p>

數(shù)據(jù)類型［存儲區(qū)域］變量名稱；

【例2-4】存儲區(qū)域的使用。

　　

在使用存儲區(qū)域時，還應該注意以下幾點：

①標準變量和用戶自定義變量都可以存儲在data區(qū)中，只要不超過data區(qū)范圍即可。由于51系列單片機沒有硬件報錯機制，當設置在data區(qū)的內部堆棧溢出時，程序會莫名其妙地復位。為此，要根據(jù)需要聲明足夠大的堆棧空間以防止堆棧溢出。

②C51編譯器不允許在bdata區(qū)中聲明float和double型的變量。

③對pdata和xdata的操作是相似的。但是，對pdata區(qū)的尋址要比對xdata區(qū)的尋址快，因為對pdata區(qū)的尋址只需裝入8位地址；而對xdata區(qū)的尋址需裝入16位地址，所以要盡量把外部數(shù)據(jù)存儲在pdata區(qū)中。

④程序存儲區(qū)的數(shù)據(jù)是不可改變的，編譯的時候要對程序存儲區(qū)中的對象進行初始化，否則就會產生錯誤。