Объявление массивов в C-51

При обработке данных достаточно часто приходится работать с рядом переменных одинакового типа (и описывающих одинаковые объекты). В этом случае эти переменные имеет смысл объединить одним идентификатором. Это позволяют сделать массивы.

Массивы - это группа элементов одинакового типа (float, char, int и т.п.). Из объявления массива компилятор должен получить информацию о типе элементов массива и их количестве. Объявление массива имеет два формата:

спецификатор-типа описатель [константное-выражение];
спецификатор-типа описатель [ ];

Описатель - это идентификатор массива.

Спецификатор-типа задает тип элементов объявляемого массива. Элементами массива не могут быть функции и элементы типа void.

Константное-выражение в квадратных скобках задает количество элементов массива. Константное- выражение при объявлении массива может быть опущено в следующих случаях:

при объявлении массив инициализируется,
массив объявлен как формальный параметр функции,
массив объявлен как ссылка на массив, явно определенный в другом файле.

В языке СИ определены только одномерные массивы, но поскольку элементом массива может быть массив, можно определить и многомерные массивы. Они формализуются списком константных-выражений следующих за идентификатором массива, причем каждое константное-выражение заключается в свои квадратные скобки.

Каждое константное-выражение в квадратных скобках определяет число элементов по данному измерению массива, так что объявление двухмерного массива содержит два константных-выражения, трехмерного - три и т.д. Отметим, что в языке СИ первый элемент массива имеет индекс равный 0.

Примеры:

     int a[2][3]; /* представлено в виде матрицы
                     a[0][0]  a[0][1] a[0][2]
                     a[1][0]  a[1][1] a[1][2] */
     float b[10]; /* вектор из 10  элементов имеющих тип double */
     int w[3][3] = { { 2, 3, 4 },
                     { 3, 4, 8 },
                     { 1, 0, 9 } };

В последнем примере объявлен массив w[3][3]. Списки, выделенные в фигурные скобки, соответствуют строкам массива, в случае отсутствия скобок инициализация будет выполнена неправильно.

В языке СИ можно использовать сечения массива, как и в других языках высокого уровня (PL1 и т.п. ), однако на использование сечений накладывается ряд ограничений. Сечения формируются вследствие опускания одной или нескольких пар квадратных скобок. Пары квадратных скобок можно отбрасывать только справа налево и строго последовательно. Сечения массивов используются при организации вычислительного процесса в функциях языка СИ, разрабатываемых пользователем.

Примеры:

int s[2][3];

Если при обращении к некоторой функции написать s[0], то будет передаваться нулевая строка массива s.

int b[2][3][4];

При обращении к массиву b можно написать, например, b[1][2] и будет передаваться вектор из четырех элементов, а обращение b[1] даст двухмерный массив размером 3 на 4. Нельзя написать b[2][4], подразумевая, что передаваться будет вектор, потому что это не соответствует ограничению наложенному на использование сечений массива.

Для работы с символьными строками в языке программирования С используются массивы символов, например:

char str[] = "объявление массива символов";

Следует учитывать, что в символьной строке находится на один элемент больше, так как последним элементом строки должен быть '\0'. В этом примере использовано неявное задание длины массива символов. Это стало возможным так как массиву сразу присваивается конкретное значение. При программировании микроконтроллеров семейства MCS-51 такое задание массива может привести к неоправданному расходу внутренней памяти данных, поэтому лучше воспользоваться размещением строки в памяти программ:

char code str[] = "объявление массива символов";

Структуры

Работа с массивами облегчает понимание и написание программы, когда для обозначения похожих элементов используется один идентификатор. Однако в ряде случаев приходится обрабатывать разнородные элементы, описывающие один объект. В этом случае вместо массива используется структура.

Cтруктура - это составной объект, в который входят элементы любых типов, за исключением функций. В отличие от массива, который является однородным объектом, структура может быть неоднородной. Тип структуры определяется записью вида:

struct { список описаний}

В структуре обязательно должен быть указан хотя бы один компонент. Компоненты структуры называются полями структуры. Объявление полей производится в следующем виде:

тип-данных описатель;

где тип-данных указывает тип структуры для объектов, определяемых в описателях. В простейшей форме описатели представляют собой идентификаторы переменных или массивов.

Пример объявления структур:

  struct//Описание типа структуры-------------------------
  {char tzvet,//Цвет точки
   int  x,    //Координата X
        y;    //Координата Y
  }//------------------------------------------------------
 tochka1, tochka2, //Переменные, обозначающие точки дисплея
 simv[7][9];       //Переменная, содержащая рисунок символа
 
 struct
 {int year;    //Поле структуры, в котором хранится год
  char  moth,  //Поле структуры, в котором хранится месяц
        day;   //Поле структуры, в котором хранится день
 }//-------------------------------------------------------
 date1, date2;//Переменные, обозначающие две различных даты

Переменные tochka1, tochka2 объявляются как структуры, каждая из которых состоит из трех полей tzvet, х и у. Переменная simv объявляется как двумерный массив, состоящий из 63 переменных, описывающих точку дисплея. Во втором объявлении каждая из двух переменных date1, date2 состоит из трех компонентов year, moth, day.

Существует и другой способ связывания имени переменной с типом структуры, он основан на использовании отдельного объявления типа структуры. Тип структуры описывается следующим образом:

struct тип-структуры { список описаний; };

где тип-структуры является идентификатором типа объявляемой структуры и может быть использован для последующего объявления структур данного вида (то есть содержащих точно такие же поля) в форме:

struct тип-структуры список-идентификаторов;

В приведенном ниже примере идентификатор student описывается как тип структуры:

 struct student
 {char name[25];//Имя и фамилия студента
  int  id,      //Номер в журнале
       age;     //Возраст
  char usp;     //успеваемость
  };

Пример:

struct student st1[23];//объявление массива переменных типа студент

Доступ к полям структуры осуществляется с помощью указания имени структуры и следующего через точку имени поля, например:

  st[1].name="Иванов";
  st[1].id=2;
  st[1].age=23;

Поля битов

Элементом структуры может быть битовое поле, обеспечивающее доступ к отдельным битам памяти. Вне структур битовые поля объявлять нельзя. Нельзя также организовывать массивы битовых полей и нельзя применять к полям операцию определения адреса. В общем случае тип структуры с битовым полем задается в следующем виде:

struct { unsigned идентификатор 1 :  длина-поля  1;
         unsigned идентификатор 2 :  длина-поля  2;    }

длина-поля задается целым выражением или константой. Эта константа определяет число битов, отведенное соответствующему полю. Поле нулевой длинны обозначает выравнивание на границу следующего слова.

Пример:

struct 
{unsigned R:  1;//Флаг приёма байта
 unsigned T:  1;//Флаг передачи байта
 unsigned Cmd:5;//Поле команды
 unsigned St: 1;//Поле статуса
} Cntr;

Структуры битовых полей могут содержать и знаковые компоненты. Такие компоненты автоматически размещаются на соответствующих границах слов, при этом некоторые биты слов могут оставаться неиспользованными.

Ссылки на поле битов выполняются точно так же, как и компоненты общих структур. Само же битовое поле рассматривается как целое число, максимальное значение которого определяется длиной поля. Например:

Cntr.Cmd=30;

Объединения (смеси)

Главной особенностью объединения является то, что для каждого из объявленных элементов этого объединения выделяется одна и та же область памяти, т.е. они перекрываются. Хотя доступ к этой области памяти возможен с использованием любого из элементов, элемент для этой цели должен выбираться так, чтобы полученный результат не был бессмысленным.

Объединение применяется для следующих целей:

использования одного и той же области памяти для размещения переменных различного типа;
интерпретации представления переменной одного типа, как несколько переменных другого типа.

Объединение по описанию подобно структуре. Тип объединения может задаваться в следующем виде:

     union {   описание элемента 1;
               ...
               описание элемента n; };

Доступ к элементам объединения осуществляется тем же способом, что и к структурам.

Память, которая соответствует переменной типа объединения, определяется величиной, необходимой для размещения наиболее длинного элемента объединения. Когда используется элемент меньшей длины, то переменная типа объединения может содержать неиспользуемую память. Все элементы объединения хранятся в одной и той же области памяти, начиная с одного адреса.

Второй вариант можно проиллюстрировать следующим образом. Например, требуется передать число плавающего типа. Однако последовательный порт может передавать или принимать только однобайтовые числа. В этом случае можно воспользоваться объединением:

 union {float Koeff; //Интерпретация объединения как переменной плавающего типа
        char byte[4];//Интерпретация объединения как массива 
        }   bufer;   //Объявление переменной bufer

Объединение bufer позволяет последовательному порту получить отдельный доступ ко всем байтам числа bufer.Koeff начиная от младшего байта bufer.byte[0], и заканчивая старшим байтом bufer.byte[3]. В программе затем можно пользоваться загруженным числом как числом с плавающей запятой.

Вместе со статьей "Объявление массивов в языке программирования C-51" читают: