Стивен Барретт - Встраиваемые системы. Проектирование приложений на микроконтроллерах семейства 68HC12/HCS12 с применением языка С

3.9.4. Оператор SWITCH

Данный оператор применяется, когда требуется передавать управление одному из нескольких операторов, в зависимости от значения выражения. Синтаксис оператора switch:

1  switch(<выражение>)

2  {

3  case <константное_выражение_1>:

4   <оператор_1>;

5   break;

6  case <константное_выражение_2>:

7   <оператор_2>;

8   break;

9   :

10  :

11 case <константное_выражение_n>:

12  <оператор_n>;

13  break;

14 default :

15  <оператор_n+1>;

16 }

Выполнение оператора switch начинается с вычисления выражения в скобках. Результат вычисления должен быть целочисленным в одно или двухбайтовом формате. Затем последовательно просматриваются префиксы case, указанные после них константные выражения вычисляются и их результаты сравниваются с результатом вычисления выражения в скобках после слова switch. Если результаты совпадают, то управление передаётся оператору, следующему за соответствующим префиксом case. Если ни одного совпадения не произошло и при этом указано служебное слово default (его указание необязательно), то управление передаётся оператору, следующему за этим служебным словом. Если совпадения не обнаружилось, а служебное слово default не указано, то ни один из операторов блока не выполняется. Заметим, что в константных выражениях после префиксов case не допускается применения переменных, выражение должно состоять из константных величин.

Приведем пример использования конструкции с оператором switch:

1  switch (a) {

2  case 1:

3   printf("Correct value%d was chosenn", a);

4   break;

5  case 2:

6   printf("Close but try againn");

7   break;

8  case 3:

9   printf("Value %d is two away from the answern", a);

10  break;

11 default:

12  printf("Your chosen value is way offn");

13 }

В примере текущее значение переменной a сравнивается со значениями 1, 2 и 3. Желаемое сообщение о правильном выборе появится на экране монитора в том случае, если переменная равна 1. Если же переменная равна 2 или 3, то будут выведены соответствующие сообщения об ошибках. Если ни одно из трех возможных значений не выбрано, то отобразится сообщение, записанное в строке 12. Обратите внимание, в примере мы не должны записывать слово break в строке 13, т.к. после выполнения оператора строки 12 программа автоматически продолжит исполнение следующих за конструкцией switch операторов.

А как будет вести себя программа, если мы пропустим слово break где то в середине конструкции switch, например, в строке 4? После отображения сообщения строки 3 программа перейдет к исполнению следующих операторов, пока не встретит следующее слово break или не дойдет до конца конструкции switch. В нашем случае программа отобразит сообщение строки 6, а затем предаст управление строке 13. Зная подобную особенность оператора switch, Вы можете пропустить несколько break в своей программе.

3.10. Массивы

Массив определяет непрерывный набор однотипных объектов данных. Признаком массива служит использование квадратных скобок после идентификатора переменной. При определении в квадратных скобках указывается количество элементов массива (его размер), а при использовании в выражениях — индекс требуемого элемента. Массивы могут содержать элементы в любом из ранее рассмотренных типов представления данных: char, int, float double. Пример определения массива из 10 двухбайтовых целочисленных элементов:

int list[10];

Данное определение зарезервирует в памяти МК 20 однобайтовых ячеек памяти. В выражениях программы доступ к каждому элементу массива возможен с использованием индекса. Индекс в Си автоматически отсчитывается с 0. Поэтому в нашем примере индекс может принимать значения от 0 до 9 включительно. Как и любая другая переменная, массив может быть объявлен с одновременной инициализацией его значений. Для этого в правой части операции присваивания «=» в фигурных скобках, через запятую перечисляются значения всех элементов массива:

int list[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};

Если при определении массива его размер не указывается, такой массив обязательно необходимо явно проинициализировать. При этом компилятор автоматически приравнивает размер массива к числу проинициализированных элементов.

int list[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}; // Размер массива будет равен

 //числу проинициализированных переменных т.е. 10

Также можно инициализировать произвольное число первых элементов массива с указанным размером:

int list[10]= {1,2,3,4,5,}; // Инициализация первых пяти элементов

 //массива, состоящего из 10 элементов

Для массивов символов можно применять сокращённую запись, при которой в правой части операции присваивания в кавычках записывается требуемая строка символов. При этом если не указан размер массива, компилятор принимает его равным количеству символов строки плюс один, поскольку в Си строка символов заканчивается ASCII символом с кодом ноль, который автоматически добавляет компилятор.

char message[6]= "Smile";

char message[]= "Smile";

Первый элемент массива message[0] содержит код символа «S», последний элемент message[5] — код конца строки 0x00.

Массив может быть многомерным. Количество измерений определяется количеством индексов массива. Пример определения двухмерного массива:

int matrix[2],[3];

По аналогии с одномерными массивами, для многомерных массивов возможна инициализация в процессе его определения:

int matrix[2],[3]= {1,2,3}{4,5,6};

Многомерный массив будет располагаться в памяти в следующем порядке:

m[0][0] m[0][1] m[0][2] m[1][0] m[1][1] m[1][2]

Обращение к элементам многомерного массива осуществляется посредством указания сразу нескольких индексов. Так после выполнения следующего выражения переменная m примет значение 6:

m = matrix[1][2]

Объединение некоторой группы данных в массив позволяет оперировать с этой группой, используя всего лишь одно имя переменной. Программы становятся более логичными и читабельными, что уменьшает вероятность появления ошибок программирования. Допустим по ходу исполнения алгоритма необходимо каждый элемент массива odd из 100 элементов, увеличить на 1. Следующий программный фрагмент демонстрирует реализацию этой задачи:

for (i=0, i<100, i++) odd[i] = odd[i] + 1;

Внимательный читатель должен был бы заметить, что в примерах этого параграфа мы использовали только массивы целочисленных элементов. Далее в примерах программирования МК семейства 68HC12 будут использоваться именно целочисленные исчисления, поскольку вычисления в формате с плавающей запятой предполагают достаточно сложный алгоритм управления, который вряд ли уместен при начальном обучении. Однако мы рассмотрим более сложный вариант массива — массив структур в параграфе 3.12.

3.11. Указатели

В языке Си заложена возможность определения отдельного класса переменных, которые называются указателями. Также предусмотрены операции, которые могут быть использованы для доступа к этим указателям и для манипулирования ими. Указателем называется переменная, предназначенная для хранения адреса другой переменной. Например, указатель однобайтовой переменной содержит в себе адрес переменной типа char. Указатели могут применяться для упрощения манипулирования массивами, структурами и другими блоками данных, а также для доступа к конкретным физическим ячейкам памяти микроконтроллерных систем. Именно это свойство языка Си делает его столь популярным среди сообщества разработчиков встраиваемых систем.

Для определения переменной указателя используется оператор *:

int *ptr

Приведенная запись означает, что переменная ptr содержит в себе адрес старшего байта двухбайтовой переменной типа int. Переменная указатель может быть определена для адресации различных типов переменных: целочисленных однобайтовых типа char и двухбайтовых типа int, одномерных и многомерных массивов из переменных char или int, одиночных переменных или массивов из элементов в формате с плавающей запятой, а также для структур, определенных пользователем. Спецификация типа указателя информирует компилятор о размере и типе объекта, на который показывает указатель. Таким образом, при обращении к любой области памяти через указатель, содержимое этой области будет трактоваться в соответствие с заданным типом указателя. В микроконтроллерах, поддерживающих различные способы формирования адресов объектов, спецификация типа может влиять на размер области памяти, отводимой для хранения указателя.

Применение указателей в реальных программах требует особого внимания программистов, поскольку именно с указателями связано основное количество ошибок в исходном тексте программы на Си. При манипулировании указателями, а также при выполнении операций присваивания следует убедиться в корректном использовании различных типов переменных. Приведем пример применения указателя: