谨以此文,向大家讲述嵌入式C语言的一些高阶知识,俗称“骚操作”,助你水平再上一个台阶!

已剪辑自: https://mp.weixin.qq.com/s/42Fxs8rDf2rQ8YR8db74xw

于振南老师早在05年的时候就已经开始参加ACM这样量级的国际程序设计竞赛(ACM ICPC 中国东北赛区),并取得了很好的成绩。可见很多人才刚刚入门的时候,他的C语言水平就已经比较深厚了。

以下引用于振南老师在《我的大学》系列网文中的段落(摘自知乎):

ACM真的是实力和策略的较量,这里面蕴涵了很多人生的道理,我所领悟到的最重要的就是“肯拼才会赢”!!
我们仍会像从前一样,团结在一起,为了ACM能够走得更远而努力。到目前为止,我们举办了系赛、校赛,在不久的将来我们会让ACM走向全省、全国,乃至世界,当然这也需要几代人的共同努力。

网上对于振南老师《我的大学》文章的评论(摘自知乎):

楼主是湖北人,大学毕业6年了,回想起自己的大学,影响尤为深的莫过于郭天祥和于振南了,正是这两个人牛逼的经历和学习教程,让我大学过得稍微有点方向,不浑浑噩噩,现如今2018年了,回想起2010年时候的情景,莫大的感慨和感激。也希望后者大学能够认真学习做学问 ,不要枉费了大学美好时光,虽然我自己也没做好。

我们知道于振南和郭天祥老师为大家录制了很多的经典视频课程,带很多人入门到单片机和嵌入式这个领域。但是很多年来,我们并没有看到于振南老师录制的系统化的C语言课程。

我有问过于老师这个问题,他的回答是:“虽然我使用C语言已经有小20年了,但是我一直认为自己没有资格来讲C语言课程。直到现在,我才鼓起勇气录制了这套课程《登顶嵌入式C语言之巅(高手C)》,希望能够帮到大家。助力大家进一步将自己的C语言水平再提升一个层次!

以下是于振南老师的新书《振南技术风云录-- 十年过往》中的一章,他为我们讲解了C语言的26个高阶知识和技巧。(版权已经于振南老师授权)

第二章《C语言的一些“骚操作”及其深层理解》

一、字符串的实质就是指针

(如何将35转为对应的十六进制字符串”0X23”?)

二、转义符\

(打入字符串内部的“奸细”。)

三、字符串常量的连接

(字符串常量是双面胶,你知道吗?)

四、长字符串的拆分技巧

(GPS数据帧NMEA、Shell命令行和AT指令的解析,是长串拆分的典型应用。)

五、巧取数值的各位数码

(玩多位数码管的必有操作。)

六、printf 的实质与使用技巧

(自认为很了解printf?那你试过向3个UART打印吗?或者打印到液晶屏上?)

七、关于浮点数的传输

(浮点只是一种假象,看清它的本质。)

八、关于数据的直接操作

(如何快速计算浮点的相反数,乘以-1.0?再想想。)

九、浮点的四舍五入与比较

(老师说浮点不能直接判等,为什么?)

十、出神入化的 for 循环

(for循环很熟悉了吧?OK,振南出了几道题,来试试。)

十一、隐藏的死循环

(我们在明处,有时死循环在暗处。)

十二、看似多余的空循环

(没用的东西?)

十三、独立执行体

(这个概念C语言里没学过?那就对了,我经常用。)

十四、多用()无坏处

(万物皆可加括号。)

十五、==的反向测试

(把==错写成=,能让你调程序调到吐血。)

十六、赋值操作的实质

(让数学教授困惑半生的C语言赋值操作。)

十七、关于补码

(摊牌了,CPU其实不会作减法。)

十八、关于-1

(-1就是全F,全F就是-1。)

二十、字节快速位逆序

(时间与空间的相互转化–计算机中的相对论)

二十一、关于 volatile

(有些东西不可优化。)

二十二、关于变量互换

(位操作的奇妙。)

二十三、关于 sizeof

(告诉你关于sizeof那些少人关注的问题。)

二十四、memcpy 的效率

(小小的函数也有大大的背景)

二十五、[]的本质

(你以为[]只是数组下标?)

二十六、#与##(串化与连接)

(一个不曾出现在C语言教材中的知识点)

C语言,是一门非常灵活而强大的编程语言。同样一个算法、一个功能,我们可以把它写得中规中矩,也可以把它写得晦涩难懂。而且很多自诩为编程高手的人,偏偏就喜欢把程序写成天书,认为让别人看不懂,却能实现正确的功能,此乃技术高超的表现。我不评价这样的作法是否可取,因为每个人都有各自的风格和个性。让他违背意愿去编程,那么编程可能就会变得索然无味,毫无乐趣。我只想说,要把程序写出格调,是需要资本的,是需要对C语言有较深入了理解的。很多时候不是我们想把程序写得难懂,而是我们要去看懂别人的程序。在这章中,振南列举一些我曾经见过和使用过的编程技巧,并进行深入的解析。

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一、字符串的实质就是指针

字符串是C语言中最基础的概念,也是最常被用到的。在嵌入式开发中,我们经常要将一些字符串通过串口显示到串口助手或调试终端上,作为信息提示,以便让我们了解程序的运行情况;或者是将一些常量的值转为字符串,来显示到液晶等显示设备上。

那么C语言中的字符串到底是什么?其实字符串本身就是一个指针,它的值(即指针所指向的地址)就是字符串首字符的地址。

为了解释这个问题,我经常会举这样一个例子:如何将一个数值转化为相应的16进制字符串。比如,把100转为”0X64”。

我们可以写这样一个函数:

void Value2String(unsigned char value,char *str)

{

unsigned char temp=0;

str[0]='0';str[1]='X';str[4]=0;

temp=value>>4;

if(temp>=0 && temp<=9) str[2]='0'+temp;

else if(temp>=10 && temp<=15) str[2]='A'+temp-10;

temp=value&0X0F;

if(temp>=0 && temp<=9) str[3]='0'+temp;

else if(temp>=10 && temp<=15) str[3]='A'+temp-10;

}

没有问题,它的功能是正确的。在实现上,因为数值09和AF在ASCII码值上并不连续(分别为0X300X39和0X410X46),所以程序中以9为分界,进行了分情况处理。

但聪明一些的编程者,可能用这样的方法来实现:

void Value2String(unsigned char value,char *str)

{

char Hex_Char_Table[16]={'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','A','B','C','D','E','F'};

str[0]='0';str[1]='X';str[4]=0;

str[2]=Hex_Char_Table[value>>4];

str[3]=Hex_Char_Table[value&0X0F];

}

对,这是使用了查表的思想。虽然09和AF,在ASCII码值上不连续,但是我们可以把它们放到一个数组里,创造一种连续。然后用数值作为下标,直接获取对应的字符。

也许会有人觉得Hex_Char_Table定义起来太麻烦,要一个个去输入字符。其实可以这样作:

void Value2String(unsigned char value,char *str)

{

char *Hex_Char_Table="0123456789ABCDEF";

str[0]='0';str[1]='X';str[4]=0;

str[2]=Hex_Char_Table[value>>4];

str[3]=Hex_Char_Table[value&0X0F];

}

我们将字符数组换成了字符串常量。其实它们在内存中的表达是几乎一样的,其实质都是内存中的字节序列。如图2.1所示。

图2.1 字符数组与字符串都是内存中的字节序列

不同点在于,字符数组在定义的时候要明确指定数组的大小,即它可以容纳多少个字符(字节)。而字符串的长度则以第一个等于0的字节为准。所以,字符串的字节序列中,一定有某一个字节的值为0,它就是字符串的结束符。我们平时使用的strlen这个函数,计算字符串长度的原理,其实就是在检测这个0。所以,如果我们拿一个没有0的字符数组(字节序列)传给strlen,那么最终的结果很可能是错误的,甚至因为数组越界访问,而导致程序的崩溃。

上面,振南说“字符串本身就是指针”,那么见证这句话真正意义的时刻来了,我们将上面程序继续简化:

void Value2String(unsigned char value,char *str)

{

str[0]='0';str[1]='X';str[4]=0;

str[2]="0123456789ABCDEF"[value>>4];

str[3]="0123456789ABCDEF"[value&0X0F];

}

Hex_Char_Table这个指针变量其实是多余的,“字符串本身就是指针”,所以它后面可以直接用[]配合下标来取出其中的字符。凡是实质上为指针类型(即表达的是地址意义)的变量或常量,都可以直接用[]或*来访问它所指向的数据序列中的数据元素。

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