Instrukcja do ćwiczeń nr 4 typy i rodzaje zmiennych w języku C dla AVR, oraz ich deklarowanie, oraz podstawowe operatory

Transkrypt

1 Instrukcja do ćwiczeń nr 4 typy i rodzaje zmiennych w języku C dla AVR, oraz ich deklarowanie, oraz podstawowe operatory Poniżej pozwoliłem sobie za cytować za wikipedią definicję zmiennej w informatyce. Najbardziej istotne elementy tego artykułu pozwoliłem sobie wstawić tutaj pogrubioną czcionką. Zmienna - konstrukcja programistyczna posiadająca trzy podstawowe atrybuty: symboliczną nazwę, miejsce przechowywania i wartość; pozwalająca w kodzie źródłowym odwoływać się przy pomocy nazwy do wartości lub miejsca przechowywania. Nazwa służy do identyfikowania zmiennej w związku z tym często nazywana jest identyfikatorem. Miejsce przechowywania przeważnie znajduje się w pamięci komputera i określane jest przez adres i długość danych. Wartość to zawartość miejsca przechowywania. Zmienna zazwyczaj posiada również czwarty atrybut: typ, określający rodzaj danych przechowywanych w zmiennej i co za tym idzie sposób reprezentacji wartości w miejscu przechowywania. W programie wartość zmiennej może być odczytywana lub zastępowana nową wartością, tak więc wartość zmiennej może zmieniać się w trakcie wykonywania programu, natomiast dwa pierwsze atrybuty (nazwa i miejsce przechowywania) nie zmieniają się w trakcie istnienia zmiennej [1]. W zależności od rodzaju języka typ może być stały lub zmienny. Konstrukcją podobną lecz nie pozwalającą na modyfikowanie wartości jest stała. Tabela poniżej przedstawia zestawienie zmiennych dla kompilatora AVR-GCC oraz ich zakresy i wielkość zajmowanej pamięci: Typ char 8 Rozmiar (bitów) Wartość minimalna Wartość maksymalna signed char unsigned char short int unsigned short int int unsigned int long int unsigned long int long long int unsigned long long int float 32 ± ± double 32 ± ± long double 32 ± ±

2 W AVR-GCC funkcjonują jeszcze typy takie jak na przykład: uint8_t - co oznacza odpowiednik typu unsigned char z tabeli powyżej albo uint16_t - odpowiednik unsigned short int zapis uint32_t oznacza unsigned (czyli bez znaku) integer (czyli całkowity) na 32 bitach. dla ćwiczenia spróbuj odgadnąć jaki typ odpowiada poniższym zapisom ile miejsca w pamięci zajmują oraz jaki jest zakres liczb przechowywanych przez nie: int16_t - int64_t - int8_t - uint64_t - Operatory Operatory pozwalają na operowanie zmienymi np. zapis wartości do zmiennych kontruowanie wyrażeń logicznych i arytmetycznych. Słowem dla maszyny cyfrowej jaką jest komputer i języka programowania za pomocą tworzymy oprogramowanie realizujące nasze zamierzone cele jest to jedna z podstawowych konstrukcji których poznanie i zapamiętanie jest podstawą. Bez nich tworzenie oprogramowania było by bardzo trudnie a może i niemożliwe. Operatory przypisania Nową wartość można zapisać w zmiennej używając operatora przypisania "="; instrukcję przypisania należy zakończyć średnikiem. Przykład: a = 100; //zapisanie do zmiennej nowej wartości równej 100 (dziesiętnie) a = 0xFF; //zapisanie do zmiennej a nowej wartości równej 0xFF (szesnastkowo) a = 0b ; //zapisanie do zmiennej a nowej wartości 0b (binarnie) Ta sama zmienna może stać po obu stronach operatora przypisania, przykład: a = a + 10; Powyższy zapis oznacza:

3 weź wartość zmiennej a i dodaj do niej liczbę 10; następnie wynik zapisz z powrotem do zmiennej a Przykładowo jeśli zmienna a ma wartość 10 to po tej operacji w tej samej zmiennej będziemy mieli już wartość 20. Zapis ten w języku C można skrócić do postaci: a += 10; jest to samo działanie jak powyżej. Obok operatora += są do dyspozycji podobnie działające operatory przypisania: -=, *=, /=, %=, ^=, =, &=, <<=, >>=. przykładowo: a -= 17; // czyli a = a - 17 a *= 2; // czyli a = a * 2 a /= 4; // czyli a = a / 4 a %= 4; // czyli a = a % 4 a ^= 0xaaaa; a = 0x5555; a &= 0xaaaa; // czyli a = a ^ 0xaaaa // czyli a = a 0x5555 // czyli a = a & 0xaaaa a <<= 8; // czyli a = a << 8 a >>= 4; // czyli a = a >> 4 Operatory arytmetyczne W języku C istnieją operatory arytmetyczne: + dodawania - odejmowania * mnożenia / dzielenia % dzielenia modulo (reszta z dzielenia całkowitego)

4 Jeśli oba argumenty operatora dzielenia / będą typu całkowitego, wtedy wynik operacji dzielenia będzie typu całkowitego i część ułamkowa wyniku będzie tracona. Resztę z dzielenia liczb całkowitych można wyliczyć posługując się operatorem % (dzielenia modulo). Inaczej jest, jeśli dzielna lub dzielnik albo oba argumenty operatora dzielenia / będą typu zmiennopozycyjnego (float, double), wtedy wynik dzielenia także będzie typu zmiennopozycyjnego. Operatory zwiększania i zmiejszania. W języku C istnieją operatory zwiększające lub zmniejszające o jeden wartości zmiennych. ++ zwiększ -- zmniejsz Sposób działania tych operatorów zależy od tego, czy ++(--) znajdują się po lewej, czy po prawej stronie zmiennej. Jeśli operator ++(--) stoi po lewej stronie zmiennej, wartość zmiennej zwiększa(zmniejsza) się o jeden przed użyciem wartości zmiennej. Jeśli operator ++(--) stoi po prawej stronie zmiennej, wartość zmiennej zwiększa(zmniejsza) się o jeden po użyciu wartości tej zmiennej. int a, b; b = 5; /* 'a' i 'b' będą równe 6 */ a = ++b ; /* 'a' będzie równe 6, 'b' będzie równe 7 */ a = b++ ; /* 'a' i 'b' będą równe 6 */ a = --b ; /* 'a' będzie równe 6, 'b' będzie równe 5 */ a = b-- ; Operatory logiczne, relacji i porównania W języku C dostępne są operatory relacji: > większy >= większy równy < mniejszy <= mniejszy równy Operatory przyrównania: == równy!= różny

5 Operatory logiczne: && AND OR! operator negacji Wynikiem działania operatorów: relacji, przyrównania i logicznych są wartości liczbowe: 0 - gdy fałsz, 1 - gdy prawda. W języku C wartość liczbowa 0 oznacza jednocześnie wartość logiczną FAŁSZ, a wartość 1 i każda inna wartość liczbowa różna od zera oznacza wartość logiczną PRAWDA Operatory bitowe W języku C istnieje sześć operatorów bitowych: bitowe OR & bitowe AND ^ bitowe XOR >> przesunięcie w prawo << przesunięcie w lewo ~ dopełnienie jednykowe Operacje bitowe działają na wartościach całkowitych i służą do manipulowania bitami, więc są szczególnie użyteczne przy programowaniu sprzętu - przy zabawie z bitami rejestrów I/O. Operatory bitowe & i mogą się mylić z opisanymi wcześniej operatorami logicznymi && i, dlatego szczegółowo, na przykładach, wyjaśnię różnice w działaniu operatorów bitowych i logicznych. W poniższych przykładach liczby wypisane są w postaci dwójkowej. operator bitowy " " - alternatywa (OR) = operator logiczny OR " " (PRAWDA bo wartość różna od zera) (PRAWDA) = (PRAWDA) operator "&" - bitowa koniunkcja (AND) & = operator logiczny AND "&&" (PRAWDA) & (PRAWDA) = (PRAWDA)

6 operator "~" - dopełnienie jedynkowe ~ = operator logiczny negacja "!"! (PRAWDA) = (FAŁSZ) operator "^" - bitowa alternatywa wykluczająca (XOR) ^ = operator "<<" - przesunięcie w lewo << 3 = operator ">>" - przesunięcie w prawo liczby bez znaku (unsigned) >> 5 = liczby ze znakiem (signed) >> 5 = Proszę zauważyć że, przesuwając bity liczby o jedną pozycję w lewo mnożymy wartość liczby razy dwa; a przesuwając o jedno pozycję w prawo, dzielimy liczbę przez dwa. Jeśli trzeba mnożyć(dzielić) liczby całkowite razy(przez) 2,4,8,2 n, to można przesuwać bity. A po co? Przecież są operatory arytmetyczne mnożenia i dzielenia: *, /. Na przykład, żeby zoptymalizować program pod kątem szybkości. Przesuwanie bitów liczby jest o wiele prostszą operacją w porównaniu z mnożeniem i dzieleniem. Dla 8 bitowych mikroprocesorów operacje mnożenia i dzielenia mogą być znaczącym obciążeniem. 2 * 2 = << 1 = * 4 = << 2 = * 8 = << 3 = / 16 = 4 (dzielenie całkowite) >> 4 = W liczbach ze znakiem(signed) najstarszy bit decyduje o znaku, więc w operacji przesuwania bitów w prawo liczb ze znakiem najstarszy bit pozostanie bez zmian. W przypadku przesuwania w prawo liczb bez znaku(unsigned) najstarszy bit otrzymuje wartość 0.

7 literatura: