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 }
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#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
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
- 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；
- 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
- Arduino 1.0.5 IDE
- Visual studio 2010
五、所需元件
- Arduino UNO板1块（必需）
- Arduino UNO板与电脑相连的USB线1根（必需）
- LED灯1个（可选）
- 面包板1块（可选）
- 10K电阻1个（可选）
- 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
- Arduino官网
- Arduino Cookbook
- Arduino in Action
- Beginning Arduino
- Arduino Internals
- Arduino Workshop: A Hands-On Introduction with 65 Projects
- Exploring Arduino: Tools and Techniques for Engineering Wizardry
- Pro Arduino
- Arduino Robotics
- Building Wireless Sensor Networks: with ZigBee, XBee, Arduino, and Processing
- Arduino and Kinect Projects: Design, Build, Blow Their Minds
- Arduino Wearables
