嵌入式C第一次任务学习记录
一、位运算
位运算主要有六种，如下图所示：
位运算符作用于位，并逐位执行操作。（个人见解：位运算和数值计算不同，位运算针对位进行运算，而一般的C语言中数值计算是直接进行赋值运算的）&、 | 和 ^ （三个主要的位运算）的真值表如下所示：
| p | q | p & q | p | q | p ^ q |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
个人而言觉得可以这么理解：位运算与相当于乘法，位运算或相当于加法，位运算异或相当于一个比较（如果相同，则值为0，若不同，则值为1），位运算取反的话就相当于一种全部变换（0变成1,1变成0），位运算左移右移本质上是一样的，相当于将原来的编码进行整体向左平移或者向右平移。
如下是一个非常便于理解的例子：
假设如果 A = 60，且 B = 13，现在以二进制格式表示，它们如下所示：
A = 0011 1100
B = 0000 1101
-----------------
A&B = 0000 1100
A|B = 0011 1101
A^B = 0011 0001
~A = 1100 0011下表显示了 C 语言支持的位运算符。假设变量 A 的值为 60，变量 B 的值为 13，则：
| 运算符 | 描述 | 实例 |
|---|---|---|
| & | 按位与操作，按二进制位进行"与"运算。运算规则： |
(A & B) 将得到 12（十进制数值），即为 0000 1100 |
| | | 按位或运算符，按二进制位进行"或"运算。运算规则： |
(A | B) 将得到 61（十进制数值），即为 0011 1101 |
| ^ | 异或运算符，按二进制位进行"异或"运算。运算规则： |
(A ^ B) 将得到 49（十进制数值），即为 0011 0001 |
| ~ | 取反运算符，按二进制位进行"取反"运算。运算规则： |
(~A ) 将得到 -61（十进制数值），即为 1100 0011，一个有符号二进制数的补码形式。 |
| << | 二进制左移运算符。将一个运算对象的各二进制位全部左移若干位（左边的二进制位丢弃，右边补0）。 | A << 2 将得到 240（十进制数值），即为 1111 0000 |
| >> | 二进制右移运算符。将一个数的各二进制位全部右移若干位，正数左补0，负数左补1，右边丢弃。 | A >> 2 将得到 15（十进制数值），即为 0000 1111 |
实例：
#include
int main()
{
unsigned int a = 60; /* 60 = 0011 1100 */
unsigned int b = 13; /* 13 = 0000 1101 */
int c = 0;
c = a & b; /* 12 = 0000 1100 */
printf("Line 1 - c 的值是 %d\n", c );
c = a | b; /* 61 = 0011 1101 */
printf("Line 2 - c 的值是 %d\n", c );
c = a ^ b; /* 49 = 0011 0001 */
printf("Line 3 - c 的值是 %d\n", c );
c = ~a; /*-61 = 1100 0011 */
printf("Line 4 - c 的值是 %d\n", c );
c = a << 2; /* 240 = 1111 0000 */
printf("Line 5 - c 的值是 %d\n", c );
c = a >> 2; /* 15 = 0000 1111 */
printf("Line 6 - c 的值是 %d\n", c );
} 输出结果如下：
Line 1 - c 的值是 12
Line 2 - c 的值是 61
Line 3 - c 的值是 49
Line 4 - c 的值是 -61
Line 5 - c 的值是 240
Line 6 - c 的值是 15参考网址：https://www.runoob.com/cprogramming/c-operators.html
二、static变量
个人感觉：static就是定义一个静态变量，使之不能够被全局调用，只起一次作用。
定义：
我们知道在函数内部定义的变量，当程序执行到它的定义处时，编译器为它在栈上分配空间，函数在栈上分配的空间在此函数执行结束时会释放掉，这样就产生了一个问题: 如果想将函数中此变量的值保存至下一次调用时，如何实现？ 最容易想到的方法是定义为全局的变量，但定义一个全局变量有许多缺点，最明显的缺点是破坏了此变量的访问范围（使得在此函数中定义的变量，不仅仅只受此函数控制）。static 关键字则可以很好的解决这个问题。另外，在 C++ 中，需要一个数据对象为整个类而非某个对象服务,同时又力求不破坏类的封装性,即要求此成员隐藏在类的内部，对外不可见时，可将其定义为静态数据。
作用：
- （1）在修饰变量的时候，static 修饰的静态局部变量只执行初始化一次，而且延长了局部变量的生命周期，直到程序运行结束以后才释放。
- （2）static 修饰全局变量的时候，这个全局变量只能在本文件中访问，不能在其它文件中访问，即便是 extern 外部声明也不可以。
- （3）static 修饰一个函数，则这个函数的只能在本文件中调用，不能被其他文件调用。static 修饰的变量存放在全局数据区的静态变量区，包括全局静态变量和局部静态变量，都在全局数据区分配内存。初始化的时候自动初始化为 0。
- （4）不想被释放的时候，可以使用static修饰。比如修饰函数中存放在栈空间的数组。如果不想让这个数组在函数调用结束释放可以使用 static 修饰。
- （5）考虑到数据安全性（当程序想要使用全局变量的时候应该先考虑使用 static）。
比较：
静态全局变量有以下特点：
- （1）静态变量都在全局数据区分配内存，包括后面将要提到的静态局部变量;
- （2）未经初始化的静态全局变量会被程序自动初始化为0（在函数体内声明的自动变量的值是随机的，除非它被显式初始化，而在函数体外被声明的自动变量也会被初始化为 0）；
- （3）静态全局变量在声明它的整个文件都是可见的，而在文件之外是不可见的。
优点：静态全局变量不能被其它文件所用；其它文件中可以定义相同名字的变量，不会发生冲突。
全局变量和全局静态变量的区别
- （1）全局变量是不显式用 static 修饰的全局变量，全局变量默认是有外部链接性的，作用域是整个工程，在一个文件内定义的全局变量，在另一个文件中，通过 extern 全局变量名的声明，就可以使用全局变量。
- （2）全局静态变量是显式用 static 修饰的全局变量，作用域是声明此变量所在的文件，其他的文件即使用 extern 声明也不能使用。
静态局部变量有以下特点：
- （1）该变量在全局数据区分配内存；
- （2）静态局部变量在程序执行到该对象的声明处时被首次初始化，即以后的函数调用不再进行初始化；
- （3）静态局部变量一般在声明处初始化，如果没有显式初始化，会被程序自动初始化为 0；
- （4）它始终驻留在全局数据区，直到程序运行结束。但其作用域为局部作用域，当定义它的函数或语句块结束时，其作用域随之结束。
一般程序把新产生的动态数据存放在堆区，函数内部的自动变量存放在栈区。自动变量一般会随着函数的退出而释放空间，静态数据（即使是函数内部的静态局部变量）也存放在全局数据区。全局数据区的数据并不会因为函数的退出而释放空间。
实例
#include
#include
int k1 = 1;
int k2;
static int k3 = 2;
static int k4;
int main()
{
static int m1 = 2, m2;
int i = 1;
char*p;
char str[10] = "hello";
char*q = "hello";
p = (char *)malloc(100);
free(p);
printf("栈区-变量地址 i：%p\n", &i);
printf("栈区-变量地址 p：%p\n", &p);
printf("栈区-变量地址 str：%p\n", str);
printf("栈区-变量地址 q：%p\n", &q);
printf("堆区地址-动态申请：%p\n", p);
printf("全局外部有初值 k1：%p\n", &k1);
printf(" 外部无初值 k2：%p\n", &k2);
printf("静态外部有初值 k3：%p\n", &k3);
printf(" 外静无初值 k4：%p\n", &k4);
printf(" 内静态有初值 m1：%p\n", &m1);
printf(" 内静态无初值 m2：%p\n", &m2);
printf(" 文字常量地址：%p, %s\n", q, q);
printf(" 程序区地址：%p\n", &main);
return 0;
} 输出结果如下：
补充：在类中，static 可以用来修饰静态数据成员和静态成员方法。
静态数据成员
-
（1）静态数据成员可以实现多个对象之间的数据共享，它是类的所有对象的共享成员，它在内存中只占一份空间，如果改变它的值，则各对象中这个数据成员的值都被改变。
-
（2）静态数据成员是在程序开始运行时被分配空间，到程序结束之后才释放，只要类中指定了静态数据成员，即使不定义对象，也会为静态数据成员分配空间。
-
（3）静态数据成员可以被初始化，但是只能在类体外进行初始化，若未对静态数据成员赋初值，则编译器会自动为其初始化为 0。
-
（4）静态数据成员既可以通过对象名引用，也可以通过类名引用。
静态成员函数
-
（1）静态成员函数和静态数据成员一样，他们都属于类的静态成员，而不是对象成员。
-
（2）非静态成员函数有 this 指针，而静态成员函数没有 this 指针。
-
（3）静态成员函数主要用来方位静态数据成员而不能访问非静态成员。
总结：
-
（1）静态成员函数中不能调用非静态成员。
-
（2）非静态成员函数中可以调用静态成员。因为静态成员属于类本身，在类的对象产生之前就已经存在了，所以在非静态成员函数中是可以调用静态成员的。
-
（3）静态成员变量使用前必须先初始化(如 int MyClass::m_nNumber = 0;)，否则会在 linker 时出错。
参考网址：https://www.runoob.com/w3cnote/cpp-static-usage.html
三、extern变量
个人感觉：extern变量和static变量正好是相反的，static多用于定义静态变量，使之不能被全局调用，只能单次在一个文件里被调用；而extern则多用于定义全局变量，是指可以被全局调用甚至跨文件调用，多次被调用
定义：
在定义变量的时候，这个extern居然可以被省略(定义时，默认均省略)；在声明变量的时候，这个extern必须添加在变量前，所以有时会让你搞不清楚到底是声明还是定义。或者说，变量前有extern不一定就是声明，而变量前无extern就只能是定义。注：定义要为变量分配内存空间；而声明不需要为变量分配内存空间。
（1）变量
实例：
extern int a; // 声明一个全局变量 a
int a; // 定义一个全局变量 a
extern int a =0 ; // 定义一个全局变量 a 并给初值。
int a =0; // 定义一个全局变量 a, 并给初值，第四个等于第三个，都是定义一个可以被外部使用的全局变量，并给初值。
糊涂了吧，他们看上去可真像。但是定义只能出现在一处。也就是说，不管是int a；还是extern int a=0；还是int a=0;都只能出现一次，而那个extern int a可以出现很多次。
当你要引用一个全局变量的时候，你就必须要声明，extern int a; 这时候extern不能省略，因为省略了，就变成int a;这是一个定义，不是声明。注：extern int a; 中类型 int 可省略，即 extern a; 但其他类型则不能省略。
（2）函数
对于函数也一样，也是定义和声明，定义的时候用extern，说明这个函数是可以被外部引用的，声明的时候用extern说明这是一个声明。 但由于函数的定义和声明是有区别的，定义函数要有函数体，声明函数没有函数体(还有以分号结尾)，所以函数定义和声明时都可以将extern省略掉，反正其他文件也是知道这个函数是在其他地方定义的，所以不加extern也行。两者如此不同，所以省略了extern也不会有问题。
实例：
/*某cpp文件*/
int fun(void)
{
return 0;
}很好，我们定义了一个全局函数:
/*另一cpp文件*/
int fun(void);我们对它做了个声明，然后后面就可以用了, 加不加extern都一样, 我们也可以把对 fun 的声明放在一个头文件里，最后变成这样:
/*fun.h*/
int fun(void); //函数声明，所以省略了extern，完整些是extern int fun(void);
/*对应的fun.cpp文件*/
int fun(void)
{
return 0;
}//一个完整的全局函数定义，因为有函数体，extern同样被省略了。然后，一个要使用你的fun的客户，把这个头文件包含进去，ok，一个全局的声明。没有问题。但是，，如果是这个客户要使用全局变量，那么要extern 某某变量，不然就成了定义了。
总结：
对变量而言，如果你想在本源文件(例如文件名A)中使用另一个源文件(例如文件名B)的变量，方法有2种：(1)在A文件中必须用extern声明在B文件中定义的变量(当然是全局变量)；(2)在A文件中添加B文件对应的头文件，当然这个头文件包含B文件中的变量声明，也即在这个头文件中必须用extern声明该变量，否则，该变量又被定义一次。
对函数而言，如果你想在本源文件(例如文件名A)中使用另一个源文件(例如文件名B)的函数，方法有2种：(1)在A文件中用extern声明在B文件中定义的函数(其实，也可省略extern，只需在A文件中出现B文件定义函数原型即可)；(2)在A文件中添加B文件对应的头文件，当然这个头文件包含B文件中的函数原型，在头文件中函数可以不用加extern。
对上述总结换一种说法：
（a）对于一个文件中调用另一个文件的全局变量，因为全局变量一般定义在原文件.c中，我们不能用#include包含源文件而只能包含头文件，所以常用的方法是用extern int a来声明外部变量。 另外一种方法是可以是在a.c文件中定义了全局变量int global_num ，可以在对应的a.h头文件中写extern int global_num ，这样其他源文件可以通过include a.h来声明她是外部变量就可以了。
（b）还有变量和函数的不同举例 int fun(); 和 extern int fun(); 都是声明(定义要有实现体)。 用 extern int fun() 只是更明确指明是声明而已。而 int a; 是定义 extern int a; 是声明。
（c）此外，extern修饰符可用于C＋＋程序中调用c函数的规范问题。
比如在C＋＋中调用C库函数，就需要在C＋＋程序中用extern "C"声明要引用的函数。这是给链接器用的，告诉链接器在链接的时候用C函数规范来链接。主要原因是C＋＋和C程序编译完成后在目标代码中命名规则不同。
C＋＋语言在编译的时候为了解决的多态问题，会将名和参数联合起来生成一个中间的名称，而c语言则不会，因此会造成链接时找不到对应的情况，此时C就需要用extern "C"进行链接指定，这告诉编译器，请保持我的名称，不要给我生成用于链接的中间名。
参考网址：https://www.runoob.com/w3cnote/extern-head-h-different.html
四、关键词const
const 是 constant 的缩写，本意是不变的，不易改变的意思。在 C++ 中是用来修饰内置类型变量，自定义对象，成员函数，返回值，函数参数。C++ const 允许指定一个语义约束，编译器会强制实施这个约束，允许程序员告诉编译器某值是保持不变的。如果在编程中确实有某个值保持不变，就应该明确使用const，这样可以获得编译器的帮助。（个人感觉：const主要就是设置不变量，不变的量可以是值、指针、返回值）
（1）const修饰普通类型的变量
const int a = 7;
int b = a; // 正确
a = 8; // 错误，不能改变a 被定义为一个常量，并且可以将 a 赋值给 b，但是不能给 a 再次赋值。对一个常量赋值是违法的事情，因为 a 被编译器认为是一个常量，其值不允许修改。
接着看如下的操作：
实例一
#include
using namespace std;
int main(void)
{
const int a = 7;
int *p = (int*)&a;
*p = 8;
cout< 对于 const 变量 a，我们取变量的地址并转换赋值给 指向 int 的指针，然后利用 *p = 8; 重新对变量 a 地址内的值赋值，然后输出查看 a 的值。
从下面的调试窗口看到 a 的值被改变为 8，但是输出的结果仍然是 7。
从结果中我们可以看到，编译器然后认为 a 的值为一开始定义的 7，所以对 const a 的操作就会产生上面的情况。所以千万不要轻易对 const 变量设法赋值，这会产生意想不到的行为。
如果不想让编译器察觉到上面到对 const 的操作，我们可以在 const 前面加上 volatile 关键字。
Volatile 关键字跟 const 对应相反，是易变的，容易改变的意思。所以不会被编译器优化，编译器也就不会改变对 a 变量的操作。
（2）const 修饰指针变量。
const 修饰指针变量有以下三种情况。
-
A: const 修饰指针指向的内容，则内容为不可变量。
-
B: const 修饰指针，则指针为不可变量。
-
C: const 修饰指针和指针指向的内容，则指针和指针指向的内容都为不可变量。
对于 A:
const int *p = 8;则指针指向的内容 8 不可改变。简称左定值，因为 const 位于 * 号的左边。
对于 B:
int a = 8;
int* const p = &a;
*p = 9; // 正确
int b = 7;
p = &b; // 错误对于 const 指针 p 其指向的内存地址不能够被改变，但其内容可以改变。简称，右定向。因为 const 位于 * 号的右边。
对于 C: 则是 A 和 B的合并
int a = 8;
const int * const p = &a;这时，const p 的指向的内容和指向的内存地址都已固定，不可改变。
对于 A，B，C 三种情况，根据 const 位于 * 号的位置不同，我总结三句话便于记忆的话："左定值，右定向，const修饰不变量"。
（3）const参数传递和函数返回值。
对于 const 修饰函数参数可以分为三种情况。
A：值传递的 const 修饰传递，一般这种情况不需要 const 修饰，因为函数会自动产生临时变量复制实参值。
实例
#include
using namespace std;
void Cpf(const int a)
{
cout< B：当 const 参数为指针时，可以防止指针被意外篡改。
实例
#include
using namespace std;
void Cpf(int *const a)
{
cout<<*a<<" ";
*a = 9;
}
int main(void)
{
int a = 8;
Cpf(&a);
cout< C：自定义类型的参数传递，需要临时对象复制参数，对于临时对象的构造，需要调用构造函数，比较浪费时间，因此我们采取 const 外加引用传递的方法。并且对于一般的 int、double 等内置类型，我们不采用引用的传递方式。
实例
#include
using namespace std;
class Test
{
public:
Test(){}
Test(int _m):_cm(_m){}
int get_cm()const
{
return _cm;
}
private:
int _cm;
};
void Cmf(const Test& _tt)
{
cout<<_tt.get_cm();
}
int main(void)
{
Test t(8);
Cmf(t);
system("pause");
return 0;
} 结果输出 8。
对于 const 修饰函数的返回值。
Const 修饰返回值分三种情况。
A：const 修饰内置类型的返回值，修饰与不修饰返回值作用一样。
实例
#include
using namespace std;
const int Cmf()
{
return 1;
}
int Cpf()
{
return 0;
}
int main(void)
{
int _m = Cmf();
int _n = Cpf();
cout<<_m<<" "<<_n;
system("pause");
return 0;
} B: const 修饰自定义类型的作为返回值，此时返回的值不能作为左值使用，既不能被赋值，也不能被修改。
C: const 修饰返回的指针或者引用，是否返回一个指向 const 的指针，取决于我们想让用户干什么。
（4）const修饰类成员函数
const 修饰类成员函数，其目的是防止成员函数修改被调用对象的值，如果我们不想修改一个调用对象的值，所有的成员函数都应当声明为 const 成员函数。
注意：const 关键字不能与 static 关键字同时使用，因为 static 关键字修饰静态成员函数，静态成员函数不含有 this 指针，即不能实例化，const 成员函数必须具体到某一实例。
下面的 get_cm()const; 函数用到了 const 成员函数：
实例
#include
using namespace std;
class Test
{
public:
Test(){}
Test(int _m):_cm(_m){}
int get_cm()const
{
return _cm;
}
private:
int _cm;
};
void Cmf(const Test& _tt)
{
cout<<_tt.get_cm();
}
int main(void)
{
Test t(8);
Cmf(t);
system("pause");
return 0;
} 如果 get_cm() 去掉 const 修饰，则 Cmf 传递的 const _tt 即使没有改变对象的值，编译器也认为函数会改变对象的值，所以我们尽量按照要求将所有的不需要改变对象内容的函数都作为 const 成员函数。
如果有个成员函数想修改对象中的某一个成员怎么办？这时我们可以使用 mutable 关键字修饰这个成员，mutable 的意思也是易变的，容易改变的意思，被 mutable 关键字修饰的成员可以处于不断变化中，如下面的例子。
实例
#include
using namespace std;
class Test
{
public:
Test(int _m,int _t):_cm(_m),_ct(_t){}
void Kf()const
{
++_cm; // 错误
++_ct; // 正确
}
private:
int _cm;
mutable int _ct;
};
int main(void)
{
Test t(8,7);
return 0;
} 这里我们在 Kf()const 中通过 ++_ct; 修改 _ct 的值，但是通过 ++_cm 修改 _cm 则会报错。因为 ++_cm 没有用 mutable 修饰。
参考网址：https://www.runoob.com/w3cnote/cpp-const-keyword.html