单片机的C语言指针详解

sunsili

单片机的指针详解

摘要：大家想过没有，我们用keil写单片机的代码，你的函数、变量最终都放在了哪里？我们一直说的内存五区，到底是哪五区？到底放在芯片的哪个地方呢？还有，为什么你学完C语言指针和结构体，32单片机里面的关于结构体指针的内容还是搞不清楚呢？如果你有这些问题，今天就带你研究研究！

上面这张图，相信学过STM32单片机的小伙伴应该都不陌生，我们看到的STM32芯片已经是已经封装好的成品，主要由内核和片上外设组成。若与电脑类比，内核与外设就如同电脑上的CPU与主板、内存、显卡、硬盘的关系。芯片和外设之间通过各种总线连接。连接被控总线的是FLASH，RAM和片上外设，这些功能部件共同排列在一个4GB的地址空间内。上面这张图是STM32F40XXX系列单片机的内存地址映射图。

我们的代码就是放在了Flash里面(0x8000000~0x80FFFFF)。代码就是你写得各种函数，而在程序中声明的各种变量都放在RAM中，局部变量就是在函数运行完空间释放，全局变量就是程序运行完了再释放，可以这样简单的理解。

CPU使用的变量是存储在RAM里面的，要问我RAM是啥，RAM就是个芯片。就是上图的Block1的SRAM区。CPU是通过导线和RAM芯片连接的，然后可以通过导线往RAM芯片里面存储数据和读数据。首先RAM需要有个一开始的地址，对于STM32单片机来说开始地址是0x20000000，要问我为啥要规定地址。只有规定了地址CPU才好对数据进行存储，要是没有地址，瞎存、瞎取......

1、变量

1.定义一个int型的变量,通过打印可以看到这个变量存储的地址是:0x20000000。这也证明了我们内存的首地址是0x20000000。我们定义的value变量就放在这里。

2.再定义一个变量

通过打印可以看到这个变量存储的地址是：0x20000004。因为int类型在内存中占据4个字节，所以第二个变量就存放在0x20000004这个地方。

综上所述，定义的两个变量在内存里面是下面这样子。

0x2000 0000地址里面存储的是 0

0x2000 0004地址里面存储的是 1

2、指针变量

定义指针其实和定义变量一样的，只不过变量名前头有个*

下面就定义一个int型的指针变量，变量的名字是p。然后有人会问，为啥变量名字前面加个*就是指针了?

答：搞C语言那帮家伙们规定的。

定义指针和定义变量一样，然后可以定义各种类型的。

然后记住一句话：

[size=4em]“

指针这个变量是存变量的地址的！指针这个变量是存变量的地址的！指针这个变量是存变量的地址的！

[size=3em]”

所以给指针赋值自然是把变量的地址给它。

#include "sys.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"

int value = 0;
int value2 = 1;
int *p;

int main(void)
{
uart_init(115200);
delay_init();
p=&value;//把变量value的地址复制给这个指针
printf("Address of a: %p\n",p);//打印下这个指针指向的地址
  while(1)
{
}
}

一般什么类型的指针变量就应该赋值什么类型变量的地址，如再定义个char型：

#include "sys.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"

int value = 0;
int value2 = 1;
int *p;//定义一个指针

char value3=1;
char *q;

int main(void)
{
uart_init(115200);//串口初始化
delay_init();

p=&value;//把变量value的地址复制给这个指针
q=&value3;//把变量value的地址复制给这个指针

printf("Address of a: %p\n",q);//打印下这个指针指向的地址
    while(1)
{
}
}

那些规定C语言的大佬弄出来指针这个玩意有什么用？

3、指针有啥用？

1.咱先使用下指针，然后具体有啥用就自己体会了。前面咱把一个变量的地址赋值给了指针了，然后搞C语言的那帮家伙们又规定。*{指针变量名} :代表了这个指针所指向的变量。

啥意思呢？

对照下面的程序p=&value，p记录的就是变量value的地址, 然后*p就代表value。

#include "sys.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"

int value = 0;
int *p;//定义一个指针

int main(void)
{
uart_init(115200);//串口初始化
delay_init();

p=&value;//把变量value的地址复制给指针变量p

printf("Address of a: %d\n",value);
printf("Address of b: %d\n",*p);
  while(1)
{
}
}

有人会想：就这？

这不是脱了裤子放屁多此一举?

其实我一开始也是这样想的......

既然 * p就代表value，那么* p=XXXX

不就是相当于value=XXXX

看看下面这个例子：

#include "sys.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
int value = 0;
int *p;//定义一个指针
int main(void)
{
uart_init(115200);//串口初始化
delay_init();

p=&value;//把变量value的地址复制给指针变量p
printf("value of a: %d\n",value);

*p=520;

printf("value of b: %d\n",value);
    while(1)
{
}
}

还是没感觉到指针有啥用？别着急，先把基本的知识点学完哈。没有最基本的知识储备是不可以的，因为厚积而薄发！

见过返回值是指针的函数没？

4、函数指针

先看一下，如果感觉不理解就接着往下看：

#include "sys.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"

int value = 0;
int *p;//定义一个指针

int *function(void)
{
   return &value;//把value的地址返回
}

int main(void)
{
uart_init(115200);//串口初始化
delay_init();

p=function();//调用函数，其实就是把value的地址赋值给了p

printf("Address1 of a: %p\n",&value);//打印value的地址
printf("Address2 of a: %p\n",p);//打印p所代表的地址

    while(1)
{
}
}

很多人用过返回值是int、char的函数，但是在int，char 后面加个*

估计对于初学者没有用过。其实就是指针之间赋值。下面就是把p(int*类型的指针) 代表的地址赋值给q

变量之间可以互相赋值吧，指针之间也一样，可以互相之间赋值。

其实和上面是一样的道理，那个函数function返回值是一个int*类型的指针，然后赋值给了p而已。

#include "sys.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"

int value = 0;
int *p;//定义一个指针
int *q;//定义一个指针

int main(void)
{
uart_init(115200);//串口初始化
delay_init();

p=&value;//把value的地址赋值给了p
q=p;//把p代表的地址给q

printf("Address1 of a: %p\n",&value);//打印value的地址
printf("Address2 of a: %p\n",q);//打印p所代表的地址

  while(1)
{
}
}

姑且再问一句，函数名字是啥？

大家都知道这样调用函数：

#include "sys.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"

void function()
{
  printf("zhiguoxin\n");
}
int main(void)
{
uart_init(115200);//串口初始化
delay_init();

  function();
   
  while(1)
{
}
}

但是，这样的见过没？

#include "sys.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"

void (*fun)();

void function()
{
  printf("zhiguoxin\n");
}

int main(void)
{
uart_init(115200);//串口初始化
delay_init();

fun = function;
  fun();
  
  while(1)
{
}
}

这里采用了函数指针

先记住一句话：

[size=4em]“

函数名就是这个函数的地址！函数名就是这个函数的地址！函数名就是这个函数的地址！

[size=3em]”

既然是地址，那么这个地址应该可以赋值给一个指针。因为是函数的地址，所以咱定义的指针也一定是一个函数类型的。

上面的函数void function()是一个没有返回值，没有形参的函数。那么咱需要定义一个这种的指针类型，其实就是void (*指针变量名字,随意写) ()。上面写的是 void (*fun)(); fun就是一个函数类型的指针，是一个没有返回值，没有形参的函数指针。

咱可以把这种函数赋值给这个指针变量。就是上面的fun=function。那么这个函数指针便代表了那个函数fun就等同于function。所以调用 fun(); 就等同于调用function()。

如果函数有形参怎么办? 好办，它有咱就+

#include "sys.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"

void (*fun)(int a);

void function(int value)
{
  printf("value= %d\r\n",value);
}

int main(void)
{
uart_init(115200);//串口初始化
delay_init();

fun = function;//把function赋值给fun
fun(520);//fun就等同于function
  
  while(1)
{
}
}

如果函数有返回值怎么办？照+不误。

#include "sys.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"

int res;

int (*fun)(int a);

int function(int value)
{
  return value;
}
int main(void)
{
uart_init(115200);//串口初始化
delay_init();

fun = function;//把function赋值给fun
res = fun(520);//fun就等同于function
  
printf("res = %d",res);
  while(1)
{
}
}

总结一下：

指针呢其实基本的也就是上面那些，指针就是用来记录变量的地址的。或是做地址之间的传递的。

&代表取地址符。

*代表取数据。

&{变量名} :就是把这个变量的地址取出来。

*{指针变量名} :就是把这个指针所代表的地址里面的存的值取出来

[size=3em]”

下面看一些比较常见的应用。把数组的地址赋值给指针，然后用指针操作数组。

#include "sys.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"

char temp[3]={1,2,3};
char *p;

int main(void)
{
uart_init(115200);//串口初始化
delay_init();

  p=temp;//将数组名赋值给指针变量p，p就指向数组temp的首地址
  
printf("value0 = %d\r\n",*p);    //p就代表数组的第一个数据的地址
printf("value1 = %d\r\n",*(p+1));//p+1就代表数组的第二个数据的地址
printf("value2 = %d\r\n",*(p+2));//p+2就代表数组的第三个数据的地址

printf("temp[0] = %d\r\n",p[0]);//p[0]等同于temp[0]
printf("temp[1] = %d\r\n",p[1]);//p[1]等同于temp[1]
printf("temp[2] = %d\r\n",p[2]);//p[2]等同于temp[2]
  while(1)
{
}
}
5、函数的形参是一个指针#include "sys.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"

char temp[3]={1,2,3};

void function(char *value)
{
printf("value0 = %d\r\n",value[0]);
printf("value1 = %d\r\n",value[1]);
printf("value2 = %d\r\n",value[2]);
}
int main(void)
{
uart_init(115200);//串口初始化
delay_init();

function(temp);

  while(1)
{
}
}

以上的指针的基本知识，多练习几遍就可以。指针真正的应用是在于代码的封装。可能对于初学者感受不到其作用，但是当你成为真正的开发人员。你会发现把好多功能函数封装起来，然后留出接口来调用是以后必不可少的。

封装的时候会大量的使用指针、函数指针、结构体指针等，怎么说呢！90%的程序员敲的是字母，写的是代码。当你开始封装的时候，你写的便是思想，但是需要一定的基础知识储备才能达到。

指针函数在单片机程序中十分常见，配合结构体瞬间让你的代码提高一个档次，这部分内容可以参考文章《从零开始，教你写单片机的结构体》。

好了，今天的内容到这里就结束了，希望这篇文章能对大家有所帮助。