Переменная типа word имеет размер
Обновлено: 03.07.2024
Основная нагрузка при работе компьютера ложится на процессор и память. Процессор выполняет команды, хранящиеся в памяти. В памяти хранятся также и данные. Между процессором и памятью происходит непрерывный обмен информацией. Процессор имеет свою небольшую память, состоящую из регистров. Команда процессора, использующая находящиеся в регистрах данные, выполняется много быстрее аналогичных команд над данными в памяти. Поэтому часто для того, чтобы выполнить какую-либо команду, данные для неё предварительно помещают в регистры. Результат команды можно при необходимости поместить обратно в память. Обмен данными между памятью и регистрами осуществляют команды пересылки. Кроме этого, можно обмениваться данными между регистрами, посылать и получать данные от внешних устройств. В регистр и ячейку памяти можно посылать и непосредственный операнд – число. Кроме этого имеются команды, с помощью которых можно помещать и извлекать данные из стека – специальной области памяти, используемой для хранения адресов возврата из функций, передаваемых в функцию параметров и локальных переменных.
Адресация и выделение памяти
Для процессора вся память представляет собой последовательность однобайтовых ячеек, каждая из которых имеет свой адрес. Для того, чтобы оперировать большими числами, пары ячеек объединяют в слова, пары слов – в двойные слова, пары двойных слов – в учетверенные слова. Чаще всего в программах оперируют байтами, словами и двойными словами (в соответствии с одно-, двух- и четырехбайтовыми регистрами процессоров). Адресом слова и двойного слова является адрес их младшего байта.
Здесь используется доступ к переменной типа BYTE по указателю – структура BYTE PTR [EAX]. Немного позже мы увидим, как этот прием используется при написании программ.
Задания.
Попробуйте записать по адресу переменной а, хранящемуся в регистре ЕАХ, число 260. Какой ответ вы получили? Почему? Задайте переменную b типа WORD и переменную c типа DWORD. Используя косвенную адресацию, запишите в эти переменные числа 1023 и 70000, соответственно. Поместите в переменную с число 70000, используя указатель типа BYTE:Объясните полученный результат (напоминаем, что адресом слова или двойного слова является адрес их младшего байта). Проделайте то же самое, используя указатель типа WORD.
На листинге 2 представлена программа, иллюстрирующая способы доступа к переменным по указателям. Наберите эту программу. Разберитесь с комментариями. Попробуйте поменять элементы массива. Попробуйте выводить результаты в шестнадцатеричной системе (вместо %u в строке формата функции printf() используйте %x).Доступ к переменной по указателю используется и в языках высокого уровня (очень часто – при создании динамических массивов).
Указатель – это переменная, которая содержит адрес другой переменной (говорят, что указатель указывает на переменную того типа, адрес которой он содержит). Существует одноместная (унарная, т.е. для одного операнда) операция взятия адреса переменной & (амперсанд, как в названии мультфильма Tom&Jerry). Если имеем объявление int a, то можно определить адрес этой переменной: &a. Если Pa – указатель, который будет указывать на переменную типа int, то можно записать: Pa=&a. Существует унарная операция * (она называется операцией разыменования), которая действует на переменную, содержащую адрес объекта, т.е. на указатель. При этом извлекается содержимое переменной, адрес которой находится в указателе. Если Pa=&a, то, воздействуя на обе части операцией * получим (по определению этой операции): *Pa=a. Исходя из этого, указатель объявляется так:
Это и есть правило объявления указателя: указатель на переменную какого-то типа – это такая переменная, при воздействии на которую операцией разыменования получаем значение переменной того же типа. На листинге 3 приведен пример использования указателя в языке Си.
На листинге 4 представлена программа, позволяющая получать адреса элементов массивов разных типов средствами Cи. Обратите внимание на значения соседних адресов элементов массива.
Один из наиболее часто встречающихся случаев – использование указателей для динамического выделения памяти при создании массивов (листинг 5).
Задание. Выведите на экран адреса элементов массива, созданного в программе, показанной на листинге 5. Попробуйте создать динамический массив типа double, заполнить его, вывести на печать элементы массива и их адреса.
Арифметические операции над целыми числами
Сложение и вычитание целых чисел
Рассмотрим 3 основные команды сложения. Команда INC осуществляет инкремент, т.е. увеличение содержимого операнда на 1, например, INC EAX. Команда INC устанавливает флаги OF, SF, ZF, AF, PF в зависимости от результатов сложения. Команда ADD осуществляет сложение двух операндов. Результат пишется в первый операнд (приемник). Первый операнд может быть регистром или переменной. Второй операнд – регистром, переменной или числом. Невозможно, однако, осуществлять операцию сложения одновременно над двумя переменными. Команда действует на флаги CF, OF, SF, ZF, AF, PF. Её можно использовать для знаковых и для беззнаковых чисел. Команда ADC осуществляет сложение двух операндов подобно команде ADD и флага (бита) переноса. С её помощью можно осуществлять сложение чисел, размер которых превышает 32 бита или изначально длина операндов превышает 32 бита.
Умножение целых чисел
В отличие от сложения и вычитания умножение чувствительно к знаку числа, поэтому существует две команды умножения: MUL – для умножения беззнаковых чисел, IMUL – для умножения чисел со знаком. Единственным оператором команды MUL может быть регистр или переменная. Здесь важен размер этого операнда (источника).
Если операнд однобайтовый, то он будет умножаться на AL, соответственно, результат будет помещен в регистр AX независимо от того, превосходит он один байт или нет. Если результат не превышает 1 байт, то флаги OF и CF будут равны 0, в противном случае – 1. Если операнд двухбайтовый, то он будет умножаться на AX, и результат будет помещен в пару регистров DX:AX (а не в EAX, как могло бы показаться логичным). Соответственно, если результат поместится целиком в AX, т.е. содержимое DX будет равно 0, то нулю будут равны и флаги CF и OF. Наконец, если оператор-источник будет иметь длину четыре байта, то он будет умножаться на EAX, а результат должен быть помещен в пару регистров EDX:EAX. Если содержимое EDX после умножения окажется равным нулю, то нулевое значение будет и у флагов CF и OF.Команда IMUL имеет 3 различных формата. Первый формат аналогичен команде MUL. Остановимся на двух других форматах.
operand1 должен быть регистр, operand2 может быть числом, регистром или переменной. В результате выполнения умножения (operand1 умножается на operand2, и результат помещается в operand1) может получиться число, не помещающееся в приемнике. В этом случае флаги CF и AF будут равны 1 (0 в противном случае).
В данном случае operand2 (регистр или переменная) умножается на operand3 (число) и результат заносится в operand1 (регистр). Если при умножении возникнет переполнение, т.е. результат не поместится в приемник, то будут установлены флаги CF и OF. Применение команд умножения приведено на листинге 8.
Листинг 8. Применение команд умножения
Деление целых чисел
Деление беззнаковых чисел осуществляется с помощью команды DIV. Команда имеет только один операнд – это делитель. Делитель может быть регистром или ячейкой памяти. В зависимости от размера делителя выбирается и делимое.
Делитель имеет размер 1 байт. В этом случае делимое помещается в регистре AX. Результат деления (частное) содержится в регистре AL, в регистре AH будет остаток от деления. Делитель имеет размер 2 байта. В этом случае делимое помещается в паре регистров DX:AX. Результат деления (частное) содержится в регистре AX, в регистре DX будет остаток от деления. Делитель имеет размер 4 байта. В этом случае делимое помещается в паре регистров EDX:EAX. Результат деления (частное) содержится в регистре EAX, в регистре EDX будет остаток от деления.Команда знакового деления IDIV полностью аналогична команде DIV. Существенно, что для команд деления значения флагов арифметических операций не определены. В результате деления может возникнуть либо переполнение, либо деление на 0. Обработку исключения должна обеспечить операционная система.
Сначала приводит A и B , к указанному типу, а потом вычисляет результат A+B .
Приводит указатель A к указанному типу указателя.
Спецификаторы памяти:
(указываются перед типом)
Объявление переменной в виде константы, её можно читать, но нельзя менять, т.к. она хранится в области flash памяти.
Объявление переменной, значение которой может быть изменено без явного использования оператора присвоения =. Используются для работы с прерываниями.
Объявление локальной переменной, значение которой не теряется, между вызовами функции. Если переменная объявлена глобально (вне функций), то её нельзя подключить в другом файле.
Объявление глобальной переменной, которая определена во внешнем файле.
Объявление локальной переменной, значение которой требуется хранить в регистрах процессора, а не в ОЗУ, для обеспечения ускоренного доступа.
Значения некоторых констант:
Ложь, используются вместо 0
Истина, используется вместо 1
Низкий уровень
Высокий уровень
Конфигурация вывода как вход
Конфигурация вывода как выход
Конфигурация вывода как вход с подтяжкой
Передача младшим битом вперёд
Передача старшим битом вперёд
Тактовая частота Arduino в Гц
Число Пи
Половина числа Пи
Два числа Пи
Число Эйлера
Префиксы:
Запись числа в 2ой системе ( 0b 10101)
Запись числа в 2ой системе ( B 10101)
Запись числа в 8ой системе ( 0 12345)
Запись числа в 16ой системе ( 0x 1234A)
Модификаторы:
Число типа long (12345 L )
Число типа long lond (12345 LL )
Число беззнакового типа (12345 U )
Комбинация модификаторов (12345 UL )
Показатель экспоненты (3 E -5 = 3•10-5)
Переменные, массивы, объекты, указатели, ссылки, . :
Это указание имени и типа переменной.
int A; // объявление переменной А
Это выделение памяти под переменную.
A =1; // определение ранее объявленной A
Действуют постоянно, в любом месте кода.
Создаются внутри функций, циклов и т.д.
удаляются из памяти при выходе из них.
Указывается в одинарных кавычках.
char A=' Z '; // присвоение символа «Z»
Указывается в двойных кавычках.
String A ; // присвоение строки «XY»
Это переменная с указанием класса, вместо типа, через объект можно обращаться к методам класса
Ссылка, это альтернативное имя переменной, она возвращает значение переменной, на которую ссылается.
int A=5; // создана переменная A = 5
int & C=A; // создана ссылка C на переменную A
A++; C++; // в результате A=7 и C=7
// Ссылку нельзя переопределить: &C=Z;
Указатель, это переменная, значением которой является адрес.
int * Y1=&A; // указателю Y1, передан адрес переменной A
int ( * Y2)(int)=F; // указателю Y2, передан адрес функции F
B=Y1; // получаем адрес переменной A из указателя Y1
B= * Y1; // получаем значение A разыменовывая указатель
// Указатель можно переопределять: Y1=&Z;
Создание альтернативного имени для типа
typedef bool dbl; // создаём свой тип «dbl», как тип bool
dbl A=1; // создаём переменную A типа bool
Это переменная состоящая из нескольких однотипных элементов, доступ к значениям которых осуществляется по их индексу.
int A[5]; // объявлен массив A из 5 элементов типа int
int A[2]=; // объявлен и определён массив A из 2 эл-тов
char A[ ]="Hi"; // создана строка A, как массив символов
Данные простого типа – это символы, числа и т.п. элементы, дальнейшее дробление которых не имеет смысла. Из элементарных данных формируются структуры (сложные типы) данных.
К простым типам относятся:
Все эти типы, кроме вещественных, относятся к порядковым типам.
Порядковые типы делятся на стандартные и пользовательские (перечисляемые, интервальные).
| Прядковый |
| Пользовательский |
| Символьный |
| Простые типы данных |
| Целый |
| Интервальный |
| Перечисляемый |
| Вещественный |
| Стандартный |