【C/C++】C语言的高级编程(内存分区，指针）

基本知识

变量

变量	解释
全局变量	出现在代码块{}之外的变量就是全局变量
局部变量	一般情况下，代码块{}内部定义的变量就是自动变量，也可使用auto显示定义。
静态变量	是指内存位置在程序执行期间一直不改变的变量，用关键字static修饰。代码块内部的静态变量只能被这个代码块内部访问，代码块外部的静态变量只能被定义这个变量的文件访问。

• C语言中函数默认都是全局的，可以使用static关键字将函数声明为静态函数（只能被定义这个函数的文件访问的函数）

gcc size工具

$ size main
   text       data        bss        dec        hex    filename
   1275        552          8       1835        72b    main

.text 代码段,用来存放代码,一般是只读的区域;
.data数据段,用来存放全局初始化变量,常量,以及全局或局部静态变量,只初始化一次;
.bss BSS段,用来存放全局未初化数据,用0初始化;

内存分区

我看了几篇文章，有的是5种，有的是4种，把 【data】和 【bss】 同意称为静态区，它们的区别是否初始化

内存区域	存放	作用
text 段	字符串常量和函数体的二进制代码	通常可共享，只读
data段	已初始化全局变量、静态变量	通常是指用来存放程序中已初始化的全局变量的一块内存区域。数据段属于静态内存分配。
bss段	未初始化全局变量、静态变量	通常是指用来存放程序中未初始化的全局变量的一块内存区域。BSS段属于静态内存分配。（注意：即使是赋值为0也是未初始化！）
Stack	malloc内存分配	用于存放进程运行中被动态分配的内存段，它的大小并不固定，可动态扩张或缩减。
Heap	局部变量、在函数调用时的形参和返回值	为最近被调用的函数分配自动变量和临时变量的存储空间

//main.cpp 
int a = 0;     //a在全局已初始化数据区.data
char *p1;        //p1在.bss（未初始化全局变量）
main() 
{
     int b;            //b在栈区 .stack
     char s[] = "abc"; //s为数组变量,存储在栈区,.heap
                       //"abc"为字符串常量，存储在已初始化数据区
     char *p1,p2;     //p1,p2在栈区
     char *p3 = "123456"; //123456\0在已初始化数据区，p3在栈区
     static int c =0;    //C为全局（静态）数据，存在于已初始化数据区
                        //另外，静态数据会自动初始化
     p1 = (char *)malloc(10);//分配得来的10个字节的区域在堆区
     p2 = (char *)malloc(20);//分配得来的20个字节的区域在堆区
     //注意p1,p2是局部变量,所以存储在栈中,10Byte空间在堆中;
    free(p1);
    free(p2);
} 

• FreeRTOS

使用 uxTaskGetStackHighWaterMark() API 函数来查看实际使用了多少栈，如果分配的栈比需要的多，则可以减少栈大小，并且可以使用栈溢出检测特性来确定栈是否太小。

printf(" the min free stack size is %d \r\n",(int32_t)uxTaskGetStackHighWaterMark(NULL));

指针相关

定义和赋值

int a;				//一个整形数
int *a 				//一个指向整型数的指针
int **a 			//一个指向指针的指针，它指向的指针是指向一个整型数
int a[10]  			//一个有10个整型数的数组
int *a[10] 			//一个有10个指针的数组，该指针是指向一个整型数的
int (*a)[10] 		//一个指向有10个整型数数组的指针
//一个指向函数的指针，该函数有一个整形参数并返回一个整形数
int * fun(int a); 
//一个有10个指针的数组，该指针指向一个函数，该函数有一个整型参数并返回一个整形数
int (*fun[10])(int a) 

const char *p	通常修饰常用的字符串，字符串内容不变
char * const P	通常修饰硬件资源，地址不变
const char *const p	通常修饰地址不可变且内容不可变的ROM

• 指针指向的内容被非法访问，字符串常量不能配访问(text 段)。

#include 
int main()
{
	char *p = "Hello World !";	
	printf("the one is %p\n",*p); // p为指针，那么*p就为p的地址
	
	*p = 'a';  // 无法修改常量（程序编译通过,运行段错误）
	printf("the %x\n",p);
}

• 指针操作字符数组

#include 

int main()
{
	char buff[] = {"Hello World !"};
	char *p1 = buff;
	
	*p1 = 'a';  
	printf("the %s\n",p1);  // 输出aello World !
}

• const 修饰的指针变量不能改变

#include 

int main()
{
	const char *p = "Hello World !";
	char buff[] = {"Hello World !"};

	char *p1 = buff;
	printf("the one is %x\n",*p1);

	*p = 'a';
	printf("the %s\n",p1);
}

指针加法

• 指针的加法运算，实际上加的是一个地址单位，单位大小可以 sizeof(p[0])

int *p = xxx 【0x12】

p+1          【0x12+1*sizeof(*p))】

p++ 地址更新；
p[n] 取地址的值
p+n 地址加

• 下面程序ab两个值的地址是挨着的，且b的地址为低地址

#include 
int main()
{
	int a = 0x123456789;  // 大小越界
	int b = 0x99991199;

	int *p1 = &b;
	char *p2 = (char *)&b;

	printf("the p1+1 is %x,%x,%x\n",*(p1+1),p1[100],*p1+1);
	// 输出 a 越界访问值 b+1
	
	printf("the p2+1 is %x\n",p2[1]);
	// 11 
}

函数指针

• oled 菜单实例

typedef struct
{
    uint8_t Cur_Index;                      // 当前索引项
    uint8_t previous;                       // 上一页
    uint8_t next;                           // 下一页
    uint8_t enter;                          // 确认
    uint8_t back;                           // 返回
    void (*current_operation)(uint8_t, uint8_t); //	当前索引执行的函数(界面)
} Main_Menu;

// 各界面的索引值
enum
{
    Main_Page = 0,
    Menu_Rate = 1,
    Menu_Pig = 2,
    Menu_Sys = 3,
    Menu_Net = 4,
    Menu_Inact = 5,
};


static void (*current_operation_func)(uint8_t, uint8_t); // 定义一个函数指针

// 菜单索引表
const volatile static Main_Menu table[24] =
    {
        {Main_Page, Main_Page, Main_Page, Main_Page, Menu_Rate, main_page}, // 主界面
        
        {Menu_Rate, Menu_Rate, Menu_Pig, _Local_rate, Main_Page, menu_rate_page},       // 本地比例
        {Menu_Pig, Menu_Rate, Menu_Sys, _Pig_Info_lin1, Main_Page, menu_pig_info_page}, // 猪只信息
        {Menu_Sys, Menu_Pig, Menu_Net, _Device_Info, Main_Page, menu_sys_info_page},    // 系统信息
        {Menu_Net, Menu_Sys, Menu_Inact, _Net_Info, Main_Page, menu_net_info_page}     // 网络信息

};

/*
函数功能：刷新界面
参数：无
返回值：无
*/
void menu_ui_refresh(uint8_t key_val)
{
    if (key_val != 0) // 只有按键按下才刷屏
    {
        last_index = func_index; // 更新上一界面索引值
        switch (key_val)
        {
        case KEY_UP:
            func_index = table[func_index].previous; // 更新索引值
            break;
        case KEY_DOWN:
            func_index = table[func_index].next; // 更新索引值
            break;
        case KEY_INTER:
            func_index = table[func_index].enter; // 更新索引值
            break;
        case KEY_BACK_MENU:
            func_index = table[func_index].back; // 更新索引值
            break;
        default:
            break;
        }
    }
    current_operation_func = table[func_index].current_operation;
    (*current_operation_func)(last_index, key_val); // 执行当前索引对应的函数
}

多级指针

• 指向指针的数组

char **a[10] 			//一个有10个指针的数组，该指针是指向一个字符串的

比如几个字符串分布在内存各个区域，可以用指针数组把各个字符串地址用指针数组存起来，那么这些字符串就又联系了

• main 传参

$ ./build 1 2 3 4

#include 

int main(int argc,char **argv)
{
	int i = 0;
	
	while(argv[i] != NULL){
	printf("the argv[%x] is %s\n",i,argv[i]);
	i++;
	}
	
	return 0;
}

数组

定义	用处
char buf[10]	字符串，结束以/0结束
unsigned char buf[10]	传感器数据

指针传参

c
#include 
void print(int *p, int sz)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d\n", *(p + i));
	}
}
int main()
{
	int arr[10] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
	int *p = arr;
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	// 一级指针p，传给函数
	print(p, sz);
	return 0;
}