【20.1 **隱藏中間變量為何物?**】
“隱藏中間變量”雖然視之不見摸之不著,但是像空氣一樣無處不在。它有什么規律,是什么類型,數值范圍是多大,研究它有什么實用價值?這就是本節要解開之謎。
前面章節提到,兩個加數相加,其結果暫時先保存在一個“隱藏中間變量”里,運算結束后才把這個“隱藏中間變量”賦值給左邊的“保存變量”。這里的“隱藏中間變量”到底是unsigned int類型還是unsigned long類型?為了研究它的規律,我在Keil自帶的C51編譯環境下,專門編寫了幾個測試程序來觀察實際運行的結果。
“保存變量”=“加數1”+“加數2”;
下面分別變換“保存變量”、“加數1”、“加數2”這三個元素的數據類型,來觀察“隱藏中間變量”背后的秘密。
(1)“unsigned int”=“unsigned char”+“unsigned char”;
unsigned int a;
unsigned char x1=0x12;
unsigned char y1=0xfe;
a=x1+y1;
運算結果:a等于0x0110。
分析過程:兩個char類型的數相加其運算結果暫時保存在“隱藏中間變量”,當運算結果大于兩個“加數”unsigned char本身時,并沒有發生溢出現象,unsigned int類型的“保存變量”a最終得到了完整的結果0x0110。
初步結論:這種情況,“隱藏中間變量”估計為unsigned int 類型。
(2)“unsigned long”=“unsigned int”+“unsigned char”;
unsigned long b;
unsigned int x2=0xfffe;
unsigned char y2=0x12;
b=x2+y2;
運算結果:b等于十六進制的0x0010。
分析過程:一個unsigned int類型的數與一個unsigned char類型的數相加,當運算結果大于其中最大加數unsigned int類型本身時,因為左邊的“保存變量”本來就是unsigned long類型,所以我本來以為運算結果應該是unsigned long類型的0x00010010,但是實際結果出乎我的意料,最終結果是unsigned int類型的0x0010,顯然發生了溢出現象。
初步結論:這種情況,“隱藏中間變量”估計為unsigned int 類型。
(3)“unsigned long”=“常量”+“常量”;
unsigned long c;
c=50000+50000;
運算結果:c等于100000。
分析過程:unsigned int的最大數據范圍是65535,而兩個常量相加,其結果超過了65535卻還能完整保存下來。
初步結論:這種右邊加數都是常量的情況下,“隱藏中間變量”估計等于左邊的“保存變量”類型。
(4)“unsigned long”=“unsigned int”+“常量”;
unsigned long d;
unsigned long e;
unsigned int x3=50000;
d=x3+30000;
e=x3+50000;
運算結果:d等于14464,e等于100000。
分析過程:本來以為d應該等于80000的,結果卻是14464顯然發生了溢出。而同樣的條件下,e是100000卻沒有發生溢出。
**個人結論**:這個現象讓我突然崩潰,實在研究不下去了。這是一種很怪異的現象,為什么同樣的類型,因為常量的不同,一個發生了溢出,另外一個沒有發生溢出?這時的“隱藏中間變量”到底是unsigned int類型還是unsigned long類型?我無法下結論。經過上述簡單的測試,我發現規律是模糊的,模糊的規律就不能成為規律。如果真要按這種思路研究下去,那真是沒完沒了,因為還有很多情況要研究,當超過3個以上加數相加,同時存在unsigned long,unsigned int,unsigned char,以及“常量”這4種類型時又是什么規律?在不同的C編譯器里又會是什么現象?即使把所有情況的規律摸清楚了又能怎么樣,因為那么繁雜很容易忘記導致出錯。有什么解決的辦法嗎?
【20.2 **解決辦法。**】
“當遇到有爭議的問題時,與其參與爭議越陷越深,還不如想辦法及時抽身繞開爭議。”根據這個指導思想,我提出一種解決思路**“為了避免出現意想不到的溢出,在實際項目中,所有參與運算的變量都預先轉化為unsigned long變量,再參與運算。”**
當然,也可能有人會問,如果計算結果超過了unsigned long最大范圍時怎么辦?我的回答是:首先,大多數項目的計算量都比較簡單,一般情況下都不會超過unsigned long最大范圍,但是,如果真遇到有可能超過unsigned long最大范圍的運算項目時,那么就要用另外一種BCD碼數組的運算算法來解決,而這個方法本節暫時不介紹,等以后再講。
繼續回到剛才的話題,“為了避免出現意想不到的溢出,在實際項目中,所有參與運算的變量都預先轉化為unsigned long變量,再參與運算。”如何把所有的運算變量都轉化為unsigned long變量?現在介紹一下這個方法。
第一個例子:比如上述第(2)個例子,其轉換方法如下:
unsigned long f;
unsigned int x2=0xfffe;
unsigned char y2=0x12;
unsigned long t; //多增加一個long類型的變量,用來變換類型。
unsigned long r; //多增加一個long類型的變量,用來變換類型。
t=0; //把變量的高位和低位全部清零。
t=x2; //把x2的數值先放到一個long類型的變量里,讓”加數”跟”保存變量”類型一致。
r=0; //把變量的高位和低位全部清零。
r=y2; //把y2的數值先放到一個long類型的變量里,讓”加數”跟”保存變量”類型一致。
f=t+r;
運算結果:f等于十六進制的0x00010010,沒有發生溢出現象。
第二個例子:比如上述第(4)個例子,其轉換方法如下:
unsigned long g;
unsigned long h;
unsigned int x3=50000;
unsigned long t; //多增加一個long類型的變量,用來變換類型
t=0; //把變量的高位和低位全部清零。
t=x3; //把x3的數值先放到一個long類型的變量里,讓”加數”跟”保存變量”類型一致。
g=t+30000;
h=t+50000;
運算結果:g等于80000,h等于100000。都沒有發生溢出。
【20.3 例程練習和分析。】
現在我們編寫一個程序來驗證上面講到的例子:
程序代碼如下:
/\*---C語言學習區域的開始。-----------------------------------------------\*/
void main() //主函數
{
unsigned int a; //第(1)個例子
unsigned char x1=0x12;
unsigned char y1=0xfe;
unsigned long b; //第(2)個例子
unsigned int x2=0xfffe;
unsigned char y2=0x12;
unsigned long c; //第(3)個例子
unsigned long d; //第(4)個例子
unsigned long e;
unsigned int x3=50000;
unsigned long f; //第(2)個例子改進之后
unsigned long g; //第(4)個例子改進之后
unsigned long h;
unsigned long t; //多增加一個long類型的變量,用來變換類型。
unsigned long r; //多增加一個long類型的變量,用來變換類型。
//第(1)個例子
a=x1+y1;
//第(2)個例子
b=x2+y2;
//第(3)個例子
c=50000+50000;
//第(4)個例子
d=x3+30000;
e=x3+50000;
//第(2)個例子改進之后
t=0; //把變量的高位和低位全部清零。
t=x2; //把x2的數值先放到一個long類型的變量里,讓”加數”跟”保存變量”類型一致。
r=0; //把變量的高位和低位全部清零。
r=y2; //把y2的數值先放到一個long類型的變量里,讓”加數”跟”保存變量”類型一致。
f=t+r;
//第(4)個例子改進之后
t=0; //把變量的高位和低位全部清零。
t=x3; //把x3的數值先放到一個long類型的變量里,讓”加數”跟”保存變量”類型一致。
g=t+30000;
h=t+50000;
View(a); //把第1個數a發送到電腦端的串口助手軟件上觀察。
View(b); //把第2個數b發送到電腦端的串口助手軟件上觀察。
View(c); //把第3個數c發送到電腦端的串口助手軟件上觀察。
View(d); //把第4個數d發送到電腦端的串口助手軟件上觀察。
View(e); //把第5個數e發送到電腦端的串口助手軟件上觀察。
View(f); //把第6個數f發送到電腦端的串口助手軟件上觀察。
View(g); //把第7個數g發送到電腦端的串口助手軟件上觀察。
View(h); //把第8個數h發送到電腦端的串口助手軟件上觀察。
while(1)
{
}
}
/\*---C語言學習區域的結束。-----------------------------------------------\*/
在電腦串口助手軟件上觀察到的程序執行現象如下:
開始...
第1個數
十進制:272
十六進制:110
二進制:100010000
第2個數
十進制:16
十六進制:10
二進制:10000
第3個數
十進制:100000
十六進制:186A0
二進制:11000011010100000
第4個數
十進制:14464
十六進制:3880
二進制:11100010000000
第5個數
十進制:100000
十六進制:186A0
二進制:11000011010100000
第6個數
十進制:65552
十六進制:10010
二進制:10000000000010000
第7個數
十進制:80000
十六進制:13880
二進制:10011100010000000
第8個數
十進制:100000
十六進制:186A0
二進制:11000011010100000
分析:
通過實驗結果,發現在單片機上的計算結果和我們的分析是一致的。
【20.4 如何在單片機上練習本章節C語言程序?】
直接復制前面章節中第十一節的模板程序,練習代碼時只需要更改“C語言學習區域”的代碼就可以了,其它部分的代碼不要動。編譯后,把程序下載進帶串口的51學習板,通過電腦端的串口助手軟件就可以觀察到不同的變量數值,詳細方法請看第十一節內容。
- 首頁
- 第一節:我的價值觀
- 第二節:初學者的疑惑
- 第三節:單片機最重要的一個特性
- 第四節:平臺軟件和編譯器軟件的簡介
- 第五節:用Keil2軟件關閉,新建,打開一個工程的操作流程
- 第六節:把.c源代碼編譯成.hex機器碼的操作流程
- 第七節:本節預留
- 第八節:把.hex機器碼程序燒錄到單片機的操作流程
- 第九節:本節預留
- 第十節:程序從哪里開始,要到哪里去?
- 第十一節:一個在單片機上練習C語言的模板程序
- 第十二節:變量的定義和賦值
- 【TODO】第十三節:賦值語句的覆蓋性
- 【TODO】第十四節:二進制與字節單位,以及常用三種變量的取值范圍
- 【TODO】第十五節:二進制與十六進制
- 【TODO】第十六節:十進制與十六進制
- 【TODO】第十七節:加法運算的5種常用組合
- 【TODO】第十八節:連加、自加、自加簡寫、自加1
- 【TODO】第十九節:加法運算的溢出
- 【TODO】第二十節:隱藏中間變量為何物?
- 【TODO】第二十一節:減法運算的5種常用組合。
- 【TODO】第二十二節:連減、自減、自減簡寫、自減1
- 【TODO】第二十三節:減法溢出與假想借位
- 【TODO】第二十四節:借用unsigned long類型的中間變量可以減少溢出現象
- 【TODO】第二十五節:乘法運算中的5種常用組合
- 【TODO】第二十六節:連乘、自乘、自乘簡寫,溢出
- 【TODO】第二十七節:整除求商
- 【TODO】第二十八節:整除求余
- 【TODO】第二十九節:“先余后商”和“先商后余”提取數據某位,哪家強?
- 【TODO】第三十節:邏輯運算符的“與”運算
- 【TODO】第三十一節:邏輯運算符的“或”運算
- 【TODO】第三十二節:邏輯運算符的“異或”運算
- 【TODO】第三十三節:邏輯運算符的“按位取反”和“非”運算
- 【TODO】第三十四節:移位運算的左移
- 【TODO】第三十五節:移位運算的右移
- 【TODO】第三十六節:括號的強制功能---改變運算優先級
- 【TODO】第三十七節:單字節變量賦值給多字節變量的疑惑
- 【TODO】第三十八節:第二種解決“運算過程中意外溢出”的便捷方法
- 【TODO】第三十九節:if判斷語句以及常量變量的真假判斷
- 【TODO】第四十節:關系符的等于“==”和不等于“!=”
- 【TODO】第四十一節:關系符的大于“>”和大于等于“>=”
- 【TODO】第四十二節:關系符的小于“<”和小于等于“<=”
- 【TODO】第四十三節:關系符中的關系符:與“&&”,或“||”
- 【TODO】第四十四節:小括號改變判斷優先級
- 【TODO】第四十五節: 組合判斷if...else if...else
- 【TODO】第四十六節: 一維數組
- 【TODO】第四十七節: 二維數組
- 【TODO】第四十八節: while循環語句
- 【TODO】第四十九節: 循環語句do while和for
- 【TODO】第五十節: 循環體內的continue和break語句
- 【TODO】第五十一節: for和while的循環嵌套
- 【TODO】第五十二節: 支撐程序框架的switch語句
- 【TODO】第五十三節: 使用函數的三要素和執行順序
- 【TODO】第五十四節: 從全局變量和局部變量中感悟“棧”為何物
- 【TODO】第五十五節: 函數的作用和四種常見書寫類型
- 【TODO】第五十六節: return在函數中的作用以及四個容易被忽略的功能
- 【TODO】第五十七節: static的重要作用
- 【TODO】第五十八節: const(./book/或code)在定義數據時的作用
- 【TODO】第五十九節: 全局“一鍵替換”功能的#define
- 【TODO】第六十節: 指針在變量(./book/或常量)中的基礎知識
- 【TODO】第六十一節: 指針的中轉站作用,地址自加法,地址偏移法
- 【TODO】第六十二節: 指針,大小端,化整為零,化零為整
- 【TODO】第六十三節: 指針“化整為零”和“化零為整”的“靈活”應用
- 【TODO】第六十四節: 指針讓函數具備了多個相當于return的輸出口
- 【TODO】第六十五節: 指針作為數組在函數中的入口作用
- 【TODO】第六十六節: 指針作為數組在函數中的出口作用
- 【TODO】第六十七節: 指針作為數組在函數中既“入口”又“出口”的作用
- 【TODO】第六十八節: 為函數接口指針“定向”的const關鍵詞
- 【TODO】第六十九節: 宏函數sizeof(./book/)
- 【TODO】第七十節: “萬能數組”的結構體
- 【TODO】第七十一節: 結構體的內存和賦值
- 【TODO】第七十二節: 結構體的指針
- 【TODO】第七十三節: 結構體數據的傳輸存儲和還原
- 【TODO】第七十四節: 結構體指針在函數接口處的頻繁應用
- 【TODO】第七十五節: 指針的名義(例:一維指針操作二維數組)
- 【TODO】第七十六節: 二維數組的指針
- 【TODO】第七十七節: 指針唯一的“單向輸出”通道return
- 【TODO】第七十八節: typedef和#define和enum
- 【TODO】第七十九節: 各種變量常量的命名規范
- 【TODO】第八十節: 單片機IO口驅動LED
- 【TODO】第八十一節: 時間和速度的起源(指令周期和晶振頻率)
- 【TODO】第八十二節: Delay“阻塞”延時控制LED閃爍
- 【TODO】第八十三節: 累計主循環的“非阻塞”延時控制LED閃爍
- 【TODO】第八十四節: 中斷與中斷函數
- 【TODO】第八十五節: 定時中斷的寄存器配置
- 【TODO】第八十六節: 定時中斷的“非阻塞”延時控制LED閃爍
- 【TODO】第八十七節: 一個定時中斷產生N個軟件定時器
- 【TODO】第八十八節: 兩大核心框架理論(四區一線,switch外加定時中斷)
- 【TODO】第八十九節: 跑馬燈的三種境界
- 【TODO】第九十節: 多任務并行處理兩路跑馬燈
- 【TODO】第九十一節: 蜂鳴器的“非阻塞”驅動
- 【TODO】第九十二節: 獨立按鍵的四大要素(自鎖,消抖,非阻塞,清零式濾波)
- 【TODO】第九十三節: 獨立按鍵鼠標式的單擊與雙擊
- 【TODO】第九十四節: 兩個獨立按鍵構成的組合按鍵
- 【TODO】第九十五節: 兩個獨立按鍵的“電腦鍵盤式”組合按鍵
- 【TODO】第九十六節: 獨立按鍵“一鍵兩用”的短按與長按
- 【TODO】第九十七節: 獨立按鍵按住不松手的連續均勻觸發
- 【TODO】第九十八節: 獨立按鍵按住不松手的“先加速后勻速”的觸發
- 【TODO】第九十九節: “行列掃描式”矩陣按鍵的單個觸發(原始版)
- 【TODO】第一百節: “行列掃描式”矩陣按鍵的單個觸發(優化版)
- 【TODO】第一百零一節: 矩陣按鍵鼠標式的單擊與雙擊
- 【TODO】第一百零二節: 兩個“任意行輸入”矩陣按鍵的“有序”組合觸發
- 【TODO】第一百零三節: 兩個“任意行輸入”矩陣按鍵的“無序”組合觸發
- 【TODO】第一百零四節: 矩陣按鍵“一鍵兩用”的短按與長按
- 【TODO】第一百零五節: 矩陣按鍵按住不松手的連續均勻觸發
- 【TODO】第一百零六節: 矩陣按鍵按住不松手的“先加速后勻速”觸發
- 【TODO】第一百零七節: 開關感應器的識別與軟件濾波
- 【TODO】第一百零八節: 按鍵控制跑馬燈的啟動和暫停和停止
- 【TODO】第一百零九節: 按鍵控制跑馬燈的方向
- 【TODO】第一百一十節: 按鍵控制跑馬燈的速度
- 第一百一十一節: 工業自動化設備的開關信號的運動控制
- 【TODO】第一百一十二節: 數碼管顯示的基礎知識
- 【TODO】第一百一十三節: 動態掃描的數碼管顯示數字
- 【TODO】第一百一十四節: 動態掃描的數碼管顯示小數點
- 【TODO】第一百一十五節: 按鍵控制數碼管的秒表
- 【TODO】第一百一十六節: 按鍵控制數碼管的倒計時
- 【TODO】第一百一十七節: 按鍵切換數碼管窗口來設置參數
- 【TODO】第一百一十八節: 按鍵讓某位數碼管閃爍跳動來設置參數
- 【TODO】第一百一十九節: 一個完整的人機界面的程序框架的脈絡
- 【TODO】第一百二十節: 按鍵切換窗口切換局部來設置參數
- 【TODO】第一百二十一節: 可調參數的數碼管倒計時
- 【TODO】第一百二十二節: 利用定時中斷做的“時分秒”數顯時鐘
- 【TODO】第一百二十三節: 一種能省去一個lock自鎖變量的按鍵驅動程序
- 【TODO】第一百二十四節: 數顯儀表盤顯示“速度、方向、計數器”的跑馬燈
- 【TODO】第一百二十五節: “雙線”的肢體接觸通信
- 【TODO】第一百二十六節: “單線”的肢體接觸通信
- 【TODO】第一百二十七節: 單片機串口接收數據的機制
- 【TODO】第一百二十八節: 接收“固定協議”的串口程序框架
- 【TODO】第一百二十九節: 接收帶“動態密匙”與“累加和”校驗數據的串口程序框架
- 【TODO】第一百三十節: 接收帶“動態密匙”與“異或”校驗數據的串口程序框架
- 【TODO】第一百三十一節: 靈活切換各種不同大小“接收內存”的串口程序框架
- 【TODO】第一百三十二節:“轉發、透傳、多種協議并存”的雙緩存串口程序框架
- 【TODO】第一百三十三節:常用的三種串口發送函數
- 【TODO】第一百三十四節:“應用層半雙工”雙機串口通訊的程序框架