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[经验] 如何在C语言固件中使用指针

2020-9-9 15:41:36  340 c语言 指针 固件
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使用指针值

修改和取消引用指针

有两个与指针关联的值。第一个是存储在指针本身中的存储地址,第二个是存储在该存储地址中的数据。要修改存储在指针变量中的地址,只需使用等号:
  1. RxByte_ptr = 0x40;
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要访问存储在指针地址处的数据,请使用星号。这适用于阅读和写作。
  1. ReceivedData = *RxByte_ptr; *TxByte_ptr = TransmitData;
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访问指针所指向的值称为解引用,星号(与指针一起使用)称为解引用运算符。



获取变量的地址
与指针的使用有关的一个重要细节是C“地址”运算符。此符号为&。尽管&附加在普通变量而非指针上,但我仍将其视为“指针运算符”,因为它的使用与指针实现紧密相关。
当在变量名的前面加上&时,程序将使用变量的地址而不是变量的值。




即使您不知道特定变量将在内存中的位置,这也使您可以将变量的地址放置在指针中。在以下代码片段中演示了&运算符的用法,该代码片段还用作基本指针用法的摘要。
  1. char displayChar; char TestingVariable; char *DisplayChar_ptr; DisplayChar = 0x41; DisplayChar_ptr = &DisplayChar; TestingVariable = *DisplayChar_ptr; *DisplayChar_ptr = 0x42; TestingVariable = DisplayChar;
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这是此代码的逐步说明:
  1. DisplayChar = 0x41;
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现在,DisplayChar变量将保存与ASCII'A'相对应的值。
  1. DisplayChar_ptr = &DisplayChar;
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指针(DisplayChar_ptr)现在保存变量DisplayChar的地址。我们不知道该地址是什么,即我们不知道DisplayChar_ptr中存储的数字。此外,我们不需要知道;这是编译器的业务,而不是我们的业务。
  1. TestingVariable = *DisplayChar_ptr;
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现在,TestingVariable保存DisplayChar变量的值,即0x41。
  1. *DisplayChar_ptr = 0x42;
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我们刚刚使用了指针来修改存储在与DisplayChar变量对应的地址中的值;现在它具有0x42,即ASCII'B'。
  1. TestingVariable = DisplayChar;
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现在,TestingVariable的值为0x42。

指针算术
  1. TxByte = *(TxBuffer + 1); TxByte = TxBuffer[1];
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在大多数情况下,C变量持有一个可以变化的值,指针变量也不例外。用于修改指针值的常见算术运算是加法(例如TxByte_ptr = TxByte_ptr + 4),减法(TxByte_ptr = TxByte_ptr-4),增量(TxByte_ptr ++)和减量(TxByte_ptr--)。只要两个指针具有相同的数据类型,就可以从另一个指针中减去一个指针。但是,您不能将一个指针添加到另一指针。
指针算术并不像看起来那样简单。假设您有一个数据类型为long的指针。您正在调试一些代码,当前正在单步执行一个例程,该例程会重复递增该指针。您在“监视”窗口中注意到,指针的值不会随着每次增加而增加一。这里发生了什么?
如果您不能轻易想到答案,则应该花更多的时间考虑指针的性质。此代码中的指针与长变量(即占用四个字节内存的变量)一起使用。当您增加指针时,您实际上并不希望指针的值增加一个内存位置(在此假设内存是按字节组织的)。而是,您希望它增加四个存储位置,以便它指向下一个long变量。编译器知道这一点,并相应地修改了指针的值。



当您向指针添加数字或从指针减去数字时,也会发生同样的事情。指针中存储的地址不一定会增加或减少该数字。相反,它将增加或减少该数字乘以指针数据类型的字节大小

指针和数组
指针和数组密切相关。声明数组时,实际上是在创建一个常量指针,该常量指针始终保存数组的起始地址,并且我们用来访问数组元素的索引符号也可以与指针一起使用。

例如,假设您有一个名为TxBuffer的char指针,该指针当前保存地址0x30。以下代码片段显示了两种等效的访问地址0x31处数据的方式。
  1. TxByte = *(TxBuffer + 1); TxByte = TxBuffer[1];
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何时使用指针
在本节中,我想简要讨论两种编码情况,它们可以受益于指针的使用,并且与嵌入式应用程序特别相关。

指针与数组
从上一节的讨论中可以很自然地得出第一个。指针提供了另一种处理以数组形式存储的数据的方法。在给定例程的上下文中,指针方法可能更直观或更方便。
但是,在某些情况下,基于指针的实现可以提高代码速度。我的理解是,在编译器高度复杂并且能够进行如此广泛的优化之前,这在过去更为正确。不过,在嵌入式开发的背景下,我认为在某些情况下指针可以提供不可忽略的执行速度改进。如果您确实试图达到执行给定代码部分所需的最小时钟周期数,那么值得尝试一下指针。

将指针传递给函数
功能的广泛使用可帮助您编写井井有条的模块化代码。这是一件好事,尽管C施加了在某些情况下可能很尴尬的限制:一个函数只能有一个返回值。换句话说,它只能修改一个变量,除非使用指针。
此技术的工作原理如下:
  • 包括一个指针作为该函数的输入之一。
  • 使用&运算符将变量的地址传递给函数。
  • 在函数内部,变量的地址成为指针的值,并且函数使用解引用运算符修改原始变量的值。
  • 即使原始变量没有直接通过返回值进行修改,该函数之后的代码也假定该变量的值已被修改。

这是一个例子:
  1. #define STEPSIZE 3

  2. char IncreaseCnt_and_CheckLED(char *Count)
  3. {
  4.    *Count = *Count + STEPSIZE;
  5.     IF(LED == TRUE)
  6.         return TRUE;
  7.     else
  8.         return FALSE;
  9. }

  10. int main()
  11. {
  12.     char RisingEdgeCount = 0;
  13.     char LED_State;
  14.     ...
  15.     ...
  16.     LED_State = IncreaseCnt_and_CheckLED(&RisingEdgeCount);
  17.     ...
  18.     ...
  19. }
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结论
我希望您现在对C语言固件中的指针以及如何开始使用它们有一个清晰的了解。如果您希望我们在以后的文章中讨论嵌入式C的任何方面,请随时在下面的评论部分中告诉我们。


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