代码收藏家技术教程 2024-03-30

C51语言中的数据类型、存储类型和基本运算详解

C51语言

本文主要涉及C51语言的一些基本知识，比如C51语言的数据类型以及存储类型以及一些基本运算。

文章目录

C51语言

一、 C51与标准C的比较

二、 C51语言中的数据类型与存储类型

2.1、C51的扩展数据类型

2.2、数据存储类型

三、 C51的基本运算

3.1 算术运算符

3.2 逻辑运算符

3.3 关系运算符

3.4 位运算

3.5 指针和取地址运算符

一、 C51与标准C的比较

C51的基本语法与标准C相同，C51在标准C的基础上进行了适合于51系列单片机硬件的扩展。
深入理解Keil C51对标准C的扩展部分以及不同之处，是掌握C51语言的关键之一。

C51与标准C的主要区别如下：
（1）库函数的不同。
（2）数据类型有一定的区别。
（3）C51的变量存储模式与标准C中的变量存储模式数据不一样。
（4）数据存储类型的不同。
（5）标准C语言没有处理单片机中断的定义。
（6）C51语言与标准C语言的输入/输出处理不一样。
（7）头文件的不同。
（8）程序结构的差异。

但是从数据运算操作、程序控制语句以及函数的使用上来说，Keil C51与标准C几乎没有什么明显的差别。

二、 C51语言中的数据类型与存储类型

Keil C51支持的基本数据类型如表3-1所示。针对AT89S51单片机的硬件特点，C51在标准C的基础上，扩展了4种数据类型（表3-1中最后4行）。

注意：扩展的4种数据类型，不能使用指针对它们存取。

2.1、C51的扩展数据类型

对扩展的4种数据类型说明：
（1）位变量bit
bit的值可以是1（true）, 也可以是0（false）

（2）特殊功能寄存器sfr

特殊功能寄存器分布在片内数据存储区的地址单元80H~FFH之间，“sfr” 数据类型占用一个内存单元。利用它可以访问单片机内部的所有特殊功能寄存器。
例如：sfr P1=0x90

3）特殊功能寄存器sfr16

“sfr16”数据类型占两个内存单元。它用于操作占两个字节的特殊功能寄存器。
例如： “sfr16 DPTR=0x82”语句定义了片内16位数据指针寄存器DPTR，其低8位字节地址为82H，高8位字节地址为83H。

（4）特殊功能位 sbit

sbit—片内特殊功能寄存器的可寻址位。

例如：
sfr PSW=0xd0； /定义PSW寄存器地址为0xd0/
sbit PSW^2 = 0xd2； /定义OV位为PSW.2/
符号“^{”`前`是特殊功能寄存器的`名字`，“}”的后面数字是特殊功能寄存器可寻址位在寄存器中的位置，取值必须是0~7。

注意，不要把bit与sbit混淆。
bit是定义普通的位变量，值只能是二进制的0或1。而sbit定义的是特殊功能寄存器的可寻址位，它的值是可进行位寻址的特殊功能寄存器的某位的绝对地址。

2.2、数据存储类型

51单片机有片内、外数据存储区，还有程序存储区。51单片机片内的数据存储区是可读写的，51单片机的衍生系列最多可有256个字节的内部数据存储区，其中低128字节可直接寻址，高128字节（80H～FFH）只能间接寻址，从20H开始的16字节可位寻址。

程序存储区只能读不能写，可能在51单片机内部或者外部，或者外部和内部都有，由51单片机的硬件决定。

内部数据存储区可分为3个不同的数据存储类型：data、idata和bdata。

访问片外数据存储区比访问片内数据存储区慢，C51提供两种不同数据存储类型xdata和pdata来访问片外数据存储区。

下面对表3-2中的各种存储区作以说明。

（1）DATA区。
寻址是最快的，应该把经常使用的变量放在DATA区，但是DATA区的存储空间是有限的，DATA区除了包含程序变量外，还包含了堆栈和寄存器组。可直接寻址。

声明举例如下：

unsigned char data system_status=0;

unsigned int data unit_id[8];

char data inp_string[20]；

另外，当内部堆栈溢出的时候，程序会莫名其妙地复位。这是因为51单片机没有报错的机制，堆栈的溢出只能以这种方式表示，因此要留有较大的堆栈空间来防止堆栈溢出。

（2）BDATA区。
是DATA中的位寻址区，在这个区中声明变量就可进行位寻址。BDATA区声明中的存储类型标识符为bdata，指的是内部RAM可位寻址的16字节存储区（字节地址为20H～2FH）中的128个位。

下面是在BDATA区中声明的位变量和使用位变量的例子:

unsigned char bdata status_byte;

unsigned int bdata status_word;

sbit stat_flag= status_byte^4;

if(status_word^15)
{ …… }
stat_flag=1;
C51编译器不允许在BDATA区中声明float和double型变量。

（3）IDATA区。
IDATA区使用寄存器作为指针来进行间接寻址，常用来存放使用比较频繁的变量。与外部存储器寻址相比，它的指令执行周期和代码长度相对较短。指的是片内RAM的256字节的存储区，只能间接寻址，速度比直接寻址慢。

声明举例如下：

unsigned char idata system_status=0;

unsigned int idata unit_id[8];

char idata inp_string[16]；

float idata out_value;

（4）PDATA区和XDATA区。
PDATA区和XDATA区位于片外存储区，PDATA区和XDATA区声明中的存储类型标识符分别为pdata和xdata。

PDATA区只有256字节，仅指定256字节的外部数据存储区。但XDATA区最多可达64KB，对应的xdata存储类型标识符可以指定外部数据区64KB内的任何地址。
对PDATA区的寻址要比对XDATA区寻址快，因为对PDATA区寻址，只需要装入8位地址，而对XDATA区寻址要装入16位地址，所以要尽量把外部数据存储在PDATA区中。

对PDATA区和XDATA区的声明举例如下：

unsigned char xdata system_status=0;

unsigned int pdata unit_id[8];

char xdata inp_string[16]；

float pdata out_value;

（5）程序存储区CODE。
程序存储区CODE声明的标识符为code，储存的数据是不可改变的。在C51编译器中可以用存储区类型标识符code来访问程序存储区。
声明举例如下：

unsigned char code a[ ] ={0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08};

三、 C51的基本运算

C51语言的基本运算与标准C类似，主要包括算术运算、关系运算、逻辑运算、位运算和赋值运算及其表达式等。

3.1 算术运算符

算术运算的算术运算符及其说明如表3-4所示。

表3-4中的自增和自减运算符是使变量自动加1或减1，自增和自减运算符放在变量前和变量之后是不同的。

例如：
++i，–i：在使用i之前，先使i值加（减）1。
i++，i–：在使用i之后，再使i值加（减）1。
例如：若i=4，则执行x=++i时，先使i加1，再引用结果，即x=5，运算结果为i=5，x=5。
再如：若i=4，则执行x=i++时，先引用i值，即x=4，再使i加1，运算结果为i=5，x=4。