C语言基本笔记（1）——变量和常量

太基础的语法知识可以参阅菜鸟教程网站：
https://www.runoob.com/cprogramming/c-program-structure.html

这里补充一些日常常用的、面试时候可能会问到、考察到的知识

变量和常量

变量

变量是程序中用于存储数据值的标识符，其在程序执行过程中的值是可以改变的。每个变量都有一个数据类型，它定义了变量存储的数据种类（如整数、浮点数、字符等）以及占用的空间大小。

特点：

可变性： 变量的值在程序运行时可以被改变。
地址固定性： 变量被分配内存空间后，其存储单元地址在程序运行期间是固定不变的。一个变量实质上代表了内存中的某个存储单元，这个存储单元的地址在变量的生命周期内保持恒定。
类型性： 变量声明时必须指定数据类型。
标识性： 变量通过唯一的标识符（变量名）进行访问。变量名由用户定义，必须符合标识符的命名规则。

变量的分类

1. 按存储位置划分

类型	存储区域	生命周期	初始化	单片机场景
全局变量	RAM（.data或.bss）	程序全程	默认0（若未显式初始化）	跨函数共享数据（慎用，易耦合）
静态变量	RAM（.data或.bss）	程序全程（静态全局）或函数调用间（静态局部）	默认0	模块内部状态保持
局部变量	栈（Stack）	函数执行期间	随机值（需显式初始化）	临时计算、参数传递
寄存器变量	CPU寄存器	函数执行期间	无保证	高频访问的临时变量（register关键字提示）

关键区别：

• 全局/静态变量由编译器分配固定地址，局部变量在栈上动态分配。
• 未初始化的全局/静态变量默认清零（位于.bss段），显式初始化的在.data段。

---

2. 按修饰符划分

修饰符	作用	单片机应用场景
volatile	禁止编译器优化，强制从内存读写	硬件寄存器、多线程/中断共享变量
static	限定作用域或延长生命周期	模块内私有变量、保持函数调用状态
const	定义只读变量（可能存储于Flash）	配置参数、查表数据
extern	声明外部定义的变量	多文件共享全局变量

常量

常量是一种在程序定义后其值不能被修改的标识符。在C语言中，常量可以是直接量（如字面常量5、'a'），也可以是通过#define预处理指令或使用const关键字定义的命名常量。

特点：

不变性： 一旦定义，常量的值不可更改。

类型性： 常量具有确定的数据类型。
标识性： 命名常量通过唯一的标识符进行访问。

常量的分类

1. 常量分类

类型	存储位置	修改权限	单片机适用场景
#define宏	预处理期替换	不可修改	固定阈值、寄存器地址定义
const常量	Flash（通常）	只读	大型只读数据（如字体库）
枚举常量	编译期符号	不可修改	状态机定义、可读性强的选项
constexpr（C++）	编译期计算	不可修改	C++嵌入式开发中的编译期优化

对比：

• #define无类型检查但节省内存，const有类型安全但可能占用Flash。
• 优先用const替代#define（除非需要兼容C89或节省Flash）。

---

2. 常量优化技巧

• 合并相似常量：

  const float PI = 3.14159f;
  const float PI_DOUBLE = PI * 2; // 编译期计算（C++中需constexpr）
  

• 位域压缩：

  struct {    uint8_t mode : 3;   // 3位模式    
  uint8_t en   : 1;   // 1位使能} config;
  

• 查表法替代计算（空间换时间）：

  const uint8_t SIN_TABLE[64] = {0, 3, 6, ..., 255}; // 预计算正弦值