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C语言基础

张凯博大约 6 分钟STM32开发环境介绍

提示

由于C语言范围较广，完全掌握C语言是非常困难的。从实际工程出发，本栏中的C语言只针对在STM32学习中必须知道的进行说明。

本栏中的c语言适合STM32CubeIDE，其中部分内容与课堂上讲的c语言可能有所不同。

数据类型

在c语言中，最先接触到的是变量，下面内容是对不同种的变量进行解释，及介绍用法。

基本类型

下面介绍的是一些常用的变量类型，在使用下面变量时需要注意变量允许赋值的范围，避免造成数据溢出，由于数据溢出导致的问题，有时很难会被发现。在定义变量时，需要考虑好使用什么类型的变量。

int a = 10;        // 整型
float b = 5.5;     // 浮点型
double c = 10.5;   // 双精度浮点型
char d = 'A';      // 字符型
  1. int（整型）
  • 范围：-2,147,483,648 到 2,147,483,647
  • 说明：占用4字节。
  1. float（浮点型）
  • 范围：约 -3.4E+38 到 3.4E+38，精度约6位小数
  • 说明：占用4字节。
  1. double（双精度浮点型）
  • 范围：约 -1.7E+308 到 1.7E+308，精度约15位小数
  • 说明：占用8字节。
  1. char（字符型）
  • 范围：-128 到 127（有符号），0 到 255（无符号）
  • 说明：占用1字节。

无符号类型

unsigned int e = 20;
unsigned char f = 0xFF;
  1. unsigned int
  • 范围：0 到 4,294,967,295
  • 说明：占用4字节。
  1. unsigned char
  • 范围：0 到 255
  • 说明：占用1字节。

特定位宽类型

需要stdint.h头文件，在STM32CubeIDE生成的工程中，不需要手动添加此头文件。

特定位宽类型是在STM32中最常用的变量，在以前的c语言学习中，常用的是基本类型和无符号整型。

int8_t g = -128;          // 8位有符号整型
uint8_t h = 255;          // 8位无符号整型
int16_t i = -32768;       // 16位有符号整型
uint16_t j = 65535;       // 16位无符号整型
int32_t k = -2147483648;  // 32位有符号整型
uint32_t l = 4294967295U; // 32位无符号整型
  1. int8_t
  • 范围：-128 到 127
  • 说明：占用1字节。
  1. uint8_t
  • 范围：0 到 255
  • 说明：占用1字节。
  1. int16_t
  • 范围：-32,768 到 32,767
  • 说明：占用2字节。
  1. uint16_t
  • 范围：0 到 65,535
  • 说明：占用2字节。
  1. int32_t
  • 范围：-2,147,483,648 到 2,147,483,647
  • 说明：占用4字节。
  1. uint32_t
  • 范围：0 到 4,294,967,295
  • 说明：占用4字节。

数组

  • 定义和初始化
int arr[5];  // 定义一个包含5个整数的数组，未初始化
int arr2[5] = {1, 2, 3, 4, 5};  // 定义并初始化
  • 访问数组元素
int value = arr2[2];  // 获取数组的第三个元素，值为3
arr2[4] = 10;  // 修改数组的第五个元素为10
  • 数组遍历
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    printf("%d ", arr2[i]);
}

字符串

在C语言中，字符串实际上是一个以'\0'结尾的字符数组。

  • 定义和初始化
char str1[] = "Hello";  // 字符串字面值自动添加'\0'
char str2[6] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};  // 手动初始化
  • 字符串操作函数（需要包含<string.h>头文件）
#include <string.h>

char str3[20];
strcpy(str3, str1);  // 复制字符串
strcat(str3, " World");  // 连接字符串
int len = strlen(str3);  // 获取字符串长度
数组与字符串的区别

在使用数组和字符串的时候，可能会出现疑问，这两个之间有什么区别，表面上都是使用一个变量存储多个值。下面来区分一下两者的区别。

数组是一个具有相同类型元素的集合。数组的元素通过索引访问，并且数组的大小在定义时就确定了。

  • 数组中元素类型相同。
  • 大小在定义时确定且不可变。
  • 可以存储任何数据类型（int、float、char等）。
  • 没有特殊的结束标志。

字符串在C语言中是一个以'\0'（空字符）结尾的字符数组。这个空字符用来标记字符串的结束。

  • 实际上是一个字符数组。
  • 以'\0'结尾，这个空字符标志着字符串的结束。
  • 可以使用C标准库中的字符串处理函数（如strcpy、strlen等）。
  • 通常用于处理文本数据。

最主要的区别是两者的操作方法是不同的，数组主要是针对某一位的操作，而字符串主要针对的是整体的操作。

如果字符串是以字符数组的形式定义并初始化的，可以直接修改其中的字符。如果字符串是以字符串字面值的形式定义的，是不可修改的。

char *str = "Hello";
str[1] = 'a';  // 这种修改是未定义行为
char str[] = "Hello";
str[5] = '!';  // 错误，破坏了'\0'

注意

在STM32中，通常使用数组存储数据，原因是可以快速的访问和修改某一位的值。通常采用char str[] = "Hello";这种定义方式。

结构体

使用struct关键字定义结构体

struct Person {
    char name[50];
    int age;
    float height;
};

结构体的使用方法

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    struct Person person1 = {"Alice", 30, 5.7};//定义时初始化
    struct Person person2;
    
    strcpy(person2.name, "Bob");//定义后初始化
    person2.age = 25;//访问结构体成员
    person2.height = 5.9;

    printf("Person 1: %s, %d, %.1f\n", person1.name, person1.age, person1.height);
    printf("Person 2: %s, %d, %.1f\n", person2.name, person2.age, person2.height);

    return 0;
}
#include <stdio.h>
#include <string.h>

struct Person {
    char name[50];
    int age;
    float height;
};

int main() {
    struct Person person = {"Alice", 30, 5.7};
    struct Person *pPerson = &person;

    printf("Name: %s\n", pPerson->name);
    printf("Age: %d\n", pPerson->age);
    printf("Height: %.1f\n", pPerson->height);

    // 修改结构体成员
    strcpy(pPerson->name, "Eve");
    pPerson->age = 35;
    pPerson->height = 6.0;

    printf("Updated Name: %s\n", pPerson->name);
    printf("Updated Age: %d\n", pPerson->age);
    printf("Updated Height: %.1f\n", pPerson->height);

    return 0;
}

if语法

int a = 10;
if (a > 5) {
    // 条件为真时执行
} else if (a == 5) {
    // 其他条件为真时执行
} else {
    // 以上条件都不成立时执行
}

for

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    // 循环体
}

while

int i = 0;
while (i < 10) {
    // 循环体
    i++;
}

在stm32中存在主循环的概念，在系统运行时，所执行的程序是循环执行的，通常使用while(1)来实现，while(1)也是死循环。

指针

定义和使用指针

int a = 10;
int *p = &a;    // 指针p指向变量a的地址
int b = *p;     // 通过指针p获取变量a的值

指针运算

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int *p = arr;  // 指向数组的第一个元素

for (int i = 0; i < 5; i++) {
    printf("%d ", *(p + i));  // 输出数组元素
}

指向指针的指针

int a = 10;
int *p = &a;
int **pp = &p;  // 指向指针p的指针

printf("%d", **pp);  // 输出10
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