重拾C

重拾C，一天一点点_10

来博客园今天刚好两年了，两年前开始学编程。

忙碌近两个月，项目昨天上线了，真心不容易，也不敢懈怠，接下来的问题会更多。这两天调试服务器，遇到不少麻烦。

刚出去溜达了一下，晚上天凉了，现在手感觉凉的有点不灵活了都。大伙多注意身体！

继续我的C。发现个问题，自己的文章排版很丑，以后也要多注意。

printf("hello world");

printf接受的是一个指向字符数组第一个字符的指针。也就是说，字符串常量可通过一个指向其第一个元素的指针访问。

char *p;

p = "hello world"; 　　//将一个指向字符串数组的指针赋值给p。该过程没有进行字符串的复制，只是涉及到指针的操作。C语言没有提供将整个字符串作为一个整体进行处理的运算符。

char s[] = "hello world";　　//定义一个字符数组

char *p = "hello world";　　//定义一个指针

两种声明的区别：

s是一个仅足以存放初始化字符串及空字符'\0'的一维数组，数组中的单个字符可以修改。

p始终指向同一个存储位置，其初始值指向一个字符串常量，之后它可以被修改以指向其他地址，如果试图修改字符串的内宅，结果是没有定义的。

//复制字符串

 1 #include <stdio.h>
 2 void strcpy1(char *s, char *t);
 3
 4 main(){
 5     char t[] = "hello world";
 6     char s[] = "";
 7     strcpy1(s,t);
 8     printf("%s\n",s);    //hello world
 9 }
10 /******将指针t指向的字符串复制到指针s指向的位置，使用数组下标实现***/
11 void strcpy1(char *s, char *t){
12     int i = 0;
13     while((s[i] = t[i]) != '\0'){
14         i++;
15     }
16 }

 1 #include <stdio.h>
 2 void strcpy2(char *s, char *t);
 3
 4 main(){
 5     char t[] = "hello world";
 6     char s[] = "";
 7     strcpy2(s,t);
 8     printf("%s\n",s);    //hello world
 9 }
10 /******将指针t指向的字符串复制到指针s指向的位置，使用指针实现***/
11 void strcpy2(char *s, char *t){
12     while((*s = *t) != '\0'){
13         s++;
14         t++;
15     }
16     /**
17     //简写
18     while((*s++=*t++) != '\0')
19         ;
20     **/
21     /**
22     //再简写
23     while(*s++=*t++)
24         ;
25     **/
26 }

刚遇到这个警告：conflicting types for built-in function 'strcpy'

　　函数命名冲突了

//比较两字符串

 1 #include <stdio.h>
 2 int strcmp(char *s, char *t);
 3
 4 main(){
 5     char t[] = "hello world";
 6     char s[] = "helloabc";
 7     printf("%d\n",strcmp(s,t));        //65
 8 }
 9 /****比较两字符串顺序***/
10 int strcmp(char *s, char *t){
11     int i;
12     for(i=0; s[i]==t[i]; i++){
13         if(s[i] == '\0'){
14             return 0;
15         }
16     }
17     return s[i] - t[i];
18 }

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

#include <stdio.h> int strcmp(char *s, char *t);   main(){     char t[] = "hello world";     char s[] = "helloabc";      printf("%d\n",strcmp(s,t));     //65 } /****比较两字符串顺序***/ int strcmp(char *s, char *t){     for(; *s==*t; s++,t++) {         if(*s == '\0'){             return 0;         }     }       return *s - *t; }

一个函数实现或一种算法的实现，还是需要用数据去模拟，然后找出规律。就上例，作简单分析：

s1 "hello world";

s2 "helloabc";

for循环，i=0，s[0]=t[0]，依此类推，s[4]=t[4]，当i=5时，s[5]是一个空格，t[5]=a，s[5]!=t[5]，跳出for循环，返回a字符与空格字符的差，97-32=65。假如t[5]也是一个空格的话，继续下一个比较，如果s[6]==‘\0’的话，说明s[5]还是等于t[5]，返回0。

以后尽量都要去多分析原理，加深记忆。

指针数组及指向指针的指针

　　指针本身也是变量，所以它也可以其他变量一样存储在数组中。

二维数组

今天是2013年的第300天，今年只剩65天，大家多多珍惜吧！很巧的是，之前的测试中字符a-空格刚好也是65。

 1 #include <stdio.h>
 2 int day_of_year(int year, int month, int day);
 3 void month_day(int year, int yearday, int *pmonth, int *pday);
 4
 5 static char daytab[2][13] = {
 6     {0,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31},
 7     {0,31,29,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31}
 8 };
 9 main(){
10     printf("%d\n", day_of_year(2013, 10, 27));    //300
11     int pmonth = 0;
12     int pday = 0;
13     int year = 2013;
14     int yearday = 300;
15     month_day(year, yearday, &pmonth, &pday);
16     printf("%d年第%d天是%d月%d日\n",year, yearday,pmonth,pday);        //2013年第300天是10月27日
17     return 0;
18 }
19
20 int day_of_year(int year, int month, int day){
21     int i, leap;
22     leap = (year%4 == 0 && year%100 != 0) || (year %400 == 0);
23     for(i=1; i<month; i++){
24         day += daytab[leap][i];
25     }
26     return day;
27 }
28
29 void month_day(int year, int yearday, int *pmonth, int *pday){
30     int i, leap;
31     leap = (year%4 == 0 && year%100 != 0) || (year %400 == 0);
32     for(i=1; yearday>daytab[leap][i]; i++){
33         yearday -= daytab[leap][i];
34     }
35     *pmonth = i;
36     *pday = yearday;
37 }

附:

一个人晚上出去打了10斤酒，回家的路上碰到了一个朋友，恰巧这个朋友也是去打酒的。不过，酒家已经没有多余的酒了，且此时天色已晚，别的酒家也都已经打烊了，朋友看起来十分着急。于是，这个人便决定将自己的酒分给他一半，可是朋友手中只有一个7斤和3斤的酒桶，两人又都没有带称，如何才能将酒平均分开呢？

一天，小赵的店里来了一位顾客，挑了20元的货，顾客拿出50元，小赵没零钱找不开，就到隔壁小韩的店里把这50元换成零钱，回来给顾客找了30元零钱。过一会，小韩来找小赵，说刚才的是假钱，小赵马上给小李换了张真钱。问：在这一过程中小赵赔了多少钱？

原文作者：lltong，博客园地址：http://www.cnblogs.com/lltong/

GCC 中零长数组与变长数组

 

前两天看程序，发现在某个函数中有下面这段程序：

int n;              //define a variable n
int array[n];       //define an array with length n

在我所学的C语言知识中，这种数组的定义在编译时就应该有问题的，因为定义数组时，数组的长度必须要是一个大于0的整型字面值或定义为 const 的常量。例如下面这样

int array1[10];     //valid
int const N = 10;
int array2[N];      //valid
int n = 10;
int array3[n];      //invalid

但从上面看第三种定义数组的方法也是正确的，于是，我用 gcc 去编译这段程序，发现确实没报错，而且我对此数组进行一些操作，结果也都是正确！这简直颠覆了我的知识框架！难道大学老师教我的、我平时看的书，都是错误的吗？！我开始寻找答案...

C 语言中变长数组

最官方的解释应该是 C 语言的规范和编译器的规范说明了。

• 在 ISO/IEC9899 标准的 6.7.5.2 Array declarators 中明确说明了数组的长度可以为变量的，称为变长数组（VLA，variable length array）。（注：这里的变长指的是数组的长度是在运行时才能决定，但一旦决定在数组的生命周期内就不会再变。）
• 在 GCC 标准规范的 6.19 Arrays of Variable Length 中指出，作为编译器扩展，GCC 在 C90 模式和 C++ 编译器下遵守 ISO C99 关于变长数组的规范。

这下，终于安心了，原来这种语法确实是 C 语言规范，GCC 非常完美的支持了 ISO C99。但令人遗憾的是，我们的大学老师教给我们的还是老一套，虽然关系不是很大，但这也从侧面反映了我们的教育是多么地滞后！而且我们读的 C 语言书，在不加任何限定的条件下，就说某某语法是不对的，读书的人只能很痛苦地记下！小小吐槽一下，下面继续...

这种变长数组有什么好处呢？你可以使用 alloca 函数达到类似的动态分配数组的效果，但 alloca 函数分配的空间在函数退出时还依然存在，你需要手动地去释放所分配的空间；VLA 就不一样了，在数组名生命周期结束之后，所分配的空间也就随之释放。

当然，关于 VLA 还有很多限制，例如 ISO/IEC9899 给出了下面这个例子：

extern int n;
int A[n];                           // invalid: file scope VLA
extern int (*p2)[n];                // invalid: file scope VM
int B[100];                         // valid: file scope but not VM
void fvla(int m, int C[m][m]);      // valid: VLA with prototype scope
void fvla(int m, int C[m][m])       // valid: adjusted to auto pointer to VLA
{
    typedef int VLA[m][m];          // valid: block scope typedef VLA
    struct tag {
        int (*y)[n];                // invalid: y not ordinary identifier
        int z[n];                   // invalid: z not ordinary identifier
    };
    int D[m];                       // valid: auto VLA
    static int E[m];                // invalid: static block scope VLA
    extern int F[m];                // invalid: F has linkage and is VLA
    int (*s)[m];                    // valid: auto pointer to VLA
    extern int (*r)[m];             // invalid: r has linkage and points to VLA
    static int (*q)[m] = &B;        // valid: q is a static block pointer to VLA
    }

至于上面语法的原因，请参考 ISO/IEC9899 。

GCC 中零长数组

GCC 中允许使用零长数组，把它作为结构体的最后一个元素非常有用，下面例子出自 gcc 官方文档。

struct line {
    int length;
    char contents[0];
};

struct line *thisline = (struct line *) malloc (sizeof (struct line) + this_length);
thisline->length = this_length;

从上例就可以看出，零长数组在有固定头部的可变对象上非常适用，我们可以根据对象的大小动态地去分配结构体的大小。

在 Linux 内核中也有这种应用，例如由于 PID 命名空间的存在，每个进程 PID 需要映射到所有能看到其的命名空间上，但该进程所在的命名空间在开始并不确定（但至少为 init 命名空间），需要在运行是根据 level 的值来确定，所以在该结构体后面增加了一个长度为 1 的数组（因为至少在一个init命名空间上），使得该结构体 pid 是个可变长的结构体，在运行时根据进程所处的命名空间的 level 来决定 numbers 分配多大。（注：虽然不是零长度的数组，但用法是一样的）

struct pid
{
    atomic_t count;
    unsigned int level;
    /* lists of tasks that use this pid */
    struct hlist_head tasks[PIDTYPE_MAX];
    struct rcu_head rcu;
    struct upid numbers[1];
};

参考资料

• ISO/IEC9899
• GCC Online Documents

C#与Arduino通过串口通信来控制LED灯的状态

一、引言

最近摆弄了一段时间的Arduino，发现Arduino做一些电子类项目、监控、机器人、电子玩具比较容易，并且Arduino与.NET程序集成也不难。接下来介绍一个简单的小程序，C#做的一个Windows Form程序，通过.NET串口编程与Arduino通信，来控制LED灯的状态，以此演示C#与Arduino串口通信的方法。

二、功能演示

这个小程序功能极其简单，运行Windows Form程序，点击“开灯”单选框则点亮与Arduino相连的LED灯，点击“关灯”单选框则熄灭LED灯，图下2图所示：

  

三、实现机制

1. C#程序向Arduino使用的串口COM4（可通过操作系统的控制面板查看Arduino使用的串口号）输出命令字符：1—表示点亮，0—表示熄灭；
2. Arduino读取串口接收到的命令字符，如果读到的字符为1则向LED所在针脚pin 13输出高电平点亮LED灯，如果读到的字符为0则输出低电平熄灭LED灯。

四、开发环境

1. Arduino 1.0.5 IDE
2. Visual studio 2010

五、所需元件

1. Arduino UNO板1块（必需）
2. Arduino UNO板与电脑相连的USB线1根（必需）
3. LED灯1个（可选）
4. 面包板1块（可选）
5. 10K电阻1个（可选）
6. 跳线2根（可选）

注：Arduino UNO板在pin 13自带了1个LED灯，可以用此灯代替单独的LED灯，所以面包板、LED灯等为可选元件。

六、元件连接

元件连接很简单：LED灯的正极与Arduino的数字针脚pin 13相连，电阻与LED串联，然后接回Arduino的GND，最后用USB线把Arduino板与电脑相连，如上图所示。

七、C#实现代码

创建一个Windows Form，拖放2个单选框，编写Windows Form后台代码，利用.NET的SerialPort类进行串口操作：

 1 public partial class Form1 : Form
 2     {
 3         SerialPort port;
 4
 5         public Form1()
 6         {
 7             InitializeComponent();
 8
 9             this.FormClosed += new FormClosedEventHandler(Form1_FormClosed);
10
11             if (port == null)
12             {
13                 //COM4为Arduino使用的串口号，需根据实际情况调整
14                 port = new SerialPort("COM4", 9600);
15                 port.Open();
16             }
17         }
18
19         void Form1_FormClosed(object sender, FormClosedEventArgs e)
20         {
21             if (port != null && port.IsOpen)
22             {
23                 port.Close();
24             }
25         }
26
27         //点亮
28         private void rbOpen_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)
29         {
30             if (this.rbOpen.Checked)
31             {
32                 PortWrite("1");
33             }
34         }
35
36         //熄灭
37         private void rbClose_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)
38         {
39             if (this.rbClose.Checked)
40             {
41                 PortWrite("0");
42             }
43         }
44
45         //向串口输出命令字符
46         private void PortWrite(string message)
47         {
48             if (port != null && port.IsOpen)
49             {
50                 port.Write(message);
51                 //port.WriteLine(message);
52             }
53         }
54     }

八、Arduino Sketch代码

读取串口接收到的字符，并根据字符向pin 13输出高电平或低电平，对LED灯进行点亮或熄灭控制：

const int LedPin = 13;
int ledState = 0;

void setup()
{
  pinMode(LedPin, OUTPUT);

  Serial.begin(9600);
}

void loop()
{
    char receiveVal;   

    if(Serial.available() > 0)
    {
        receiveVal = Serial.read();

       if(receiveVal == '1')
          ledState = 1;
       else
          ledState = 0;
    }   

    digitalWrite(LedPin, ledState); 

    delay(50);
} 

九、总结

本文通过一个简单的例子，演示了C#与Arduino通过串口通信来控制LED灯状态的机制，总共几十行代码就搞定，体现了Arduino开发简单的宗旨。当然本例子只实现了C#程序向Arduino发数据的单向通信，真实的系统还可根据需要实现Arduino向C#发送数据的双向通信。

Arduino与.NET两者集成可以发挥两个平台的长处：Arduino擅长控制硬件设备与各类传感器；而.NET则拥有强大的数据处理能力、通信功能、以及美观的程序界面。当然，通过USB线实现Arduino与PC之间的串口通信，由于需要与PC连线且USB线的长度往往有限，所以这些因素制约了其应用。但是，Arduino与PC之间还有其他的通信方式，比如以太网线、Wifi、蓝牙等，极大的提高了Arduino的应用范围。

写文章真的比较耗时间，所以一直就不怎么喜欢写文章。今天就写到这，后面有时间的话会陆陆续续写一些关于Arduino应用与开发等各个方面的文章。

十、参考资料

1. Arduino官网
2. Arduino Cookbook
3. Arduino in Action
4. Beginning Arduino
5. Arduino Internals
6. Arduino Workshop: A Hands-On Introduction with 65 Projects
7. Exploring Arduino: Tools and Techniques for Engineering Wizardry
8. Pro Arduino
9. Arduino Robotics
10. Building Wireless Sensor Networks: with ZigBee, XBee, Arduino, and Processing
11. Arduino and Kinect Projects: Design, Build, Blow Their Minds
12. Arduino Wearables

 

 

 

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