好久沒(méi)來(lái)電源網(wǎng)發(fā)帖，學(xué)習(xí)電子技術(shù)的過(guò)程中積累了一點(diǎn)心得體會(huì)，總想直抒胸臆，可身邊沒(méi)幾個(gè)同行，只好跑到電源網(wǎng)寫點(diǎn)酸文，貽笑與大方之家。
既然是技術(shù)心得類的帖子，肯定存在理解不透徹的地方，肯定有自己沒(méi)有關(guān)注到的知識(shí)點(diǎn)，還望大家海涵，及時(shí)斧正，謝謝。
先在此挖個(gè)坑，慢慢填吧，可能會(huì)虎頭蛇尾，但肯定會(huì)不定期更新。
C語(yǔ)言參考書籍為《C primer Plus》第五版，《C語(yǔ)言深度解剖》，同時(shí)也融入了自己的一點(diǎn)感悟與心得。
說(shuō)心里話，C語(yǔ)言的書籍以及視頻教程看了很多，但還是覺(jué)得不夠透徹，理解不夠深入。希望熱心的網(wǎng)友能夠及時(shí)補(bǔ)充糾正。
操作系統(tǒng)為ubuntu18.04_x86_64，編譯器采用的是gcc version 7.5.0 (ubuntu18.04_x86_64)，后期的開(kāi)發(fā)板驗(yàn)證采用的是金沙灘的51單片機(jī)開(kāi)發(fā)板，編譯器為keil uversion 4(windows_xp_x86_32)，單片機(jī)采用的是STC89C52單片機(jī)。
我自己的初期架構(gòu)是寫一點(diǎn)51單片機(jī)相關(guān)的帖子，主要內(nèi)容為基于51單片機(jī)的C語(yǔ)言，匯編語(yǔ)言，單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)，寄存器等。
目前也沒(méi)有給自己定一個(gè)太過(guò)具體的任務(wù)計(jì)劃，主要目的有兩個(gè)，第一是通過(guò)發(fā)帖把單片機(jī)涉及的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)梳理清楚，第二結(jié)合自己的學(xué)習(xí)心得幫幫那些想學(xué)單片機(jī)又苦于沒(méi)有找到適合的學(xué)習(xí)方法的朋友，希望我走過(guò)的學(xué)習(xí)彎路能給大家一些啟發(fā)。
說(shuō)心里話，很早就想寫一點(diǎn)有關(guān)C語(yǔ)言的學(xué)習(xí)文章，但是怎么寫，才能讓大家相對(duì)愉快地學(xué)習(xí)，我也想了很久。為此我也翻了很多程序語(yǔ)言書籍，自認(rèn)為積累了一點(diǎn)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，分享給大家，下面轉(zhuǎn)入正題。
講解程序語(yǔ)言，教科書大多從瑣碎的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)開(kāi)始，這樣的講解方式直接把多數(shù)的學(xué)生拒之門外。回想我當(dāng)年學(xué)習(xí)C語(yǔ)言的經(jīng)歷，只能說(shuō)苦不堪言。起初C語(yǔ)言的書籍是我的枕邊讀物，一般晚上入睡前翻一兩頁(yè)，相當(dāng)有助于睡眠。
我們能不能站得更高一點(diǎn)，嘗試著采用先整體后局部的方法講講C語(yǔ)言呢？換句話說(shuō)，我們能否先將程序語(yǔ)言的框架搭起來(lái)，然后再根據(jù)功能需求用各種語(yǔ)法一步一步地完善框架，最終使其成為完整的程序。
通俗點(diǎn)說(shuō)，就是先建立骨架，再摸索著往骨架上填充血肉，接著嘗試關(guān)聯(lián)各個(gè)功能部件，最后大功告成。當(dāng)然過(guò)程肯定不會(huì)一帆風(fēng)順，必然存在諸多的問(wèn)題，通過(guò)不斷地調(diào)試，最終問(wèn)題都會(huì)解決，功能也會(huì)實(shí)現(xiàn)。
不管何種程序語(yǔ)言，其最終的執(zhí)行機(jī)構(gòu)肯定是計(jì)算機(jī)，那程序語(yǔ)言的各種語(yǔ)法規(guī)則必須要符合電子計(jì)算機(jī)的特性，才能保證其執(zhí)行不出錯(cuò)。據(jù)此原則，程序語(yǔ)言的特性必然遵循電子計(jì)算機(jī)的功能特點(diǎn)，當(dāng)然這里我并不準(zhǔn)備詳細(xì)分析計(jì)算機(jī)的硬件功能。
這就帶來(lái)一個(gè)問(wèn)題，電子計(jì)算機(jī)有什么特別之處能有助于我們更好的理解程序呢？這就要繞到另一個(gè)問(wèn)題，電子計(jì)算機(jī)的運(yùn)行需要什么？答案是電，沒(méi)有電，一切的電子設(shè)備都得停工。
那電有什么特點(diǎn)呢，入門類的電工書籍都會(huì)用“水”的特性來(lái)類比“電”的特性，這里我們也采用此類比法。
我家住在長(zhǎng)江邊上，每當(dāng)學(xué)不下去或者遇到解不開(kāi)的心結(jié)時(shí)，我總會(huì)到江堤上走一走，轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，坐一坐，間或舉目遠(yuǎn)眺，心情不同，心境亦不同。此一法非常有助于我個(gè)人的心境提升。我的學(xué)習(xí)心得很多時(shí)候是悟出來(lái)的，而不是從書本上直接獲得的。當(dāng)然，各人有各人的學(xué)習(xí)方法，此處不表。
話說(shuō)一日，我苦苦思索程序如何運(yùn)行未果，遂暫時(shí)放一放。晚上一個(gè)人在江堤上散步，吹著江風(fēng)，偶爾抬頭遠(yuǎn)望，只有江上漁船零星的燈火以及星星和月亮陪伴著我。我突然靈光乍現(xiàn)，想通了白天苦苦思考的問(wèn)題。那程序到底是怎么運(yùn)行的呢？
其實(shí)程序的運(yùn)行不就和眼前的滾滾長(zhǎng)江水一樣嗎？流動(dòng)的長(zhǎng)江水必然有其源頭以及盡頭。長(zhǎng)江水在流經(jīng)不同地貌時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很多的支流，不同的支流又會(huì)分化出諸多小支流。支流中有些繞過(guò)一段河道后又重新匯入長(zhǎng)江，有些則成了一潭死水。
如果從江水的源頭與盡頭看，我們可以粗略地認(rèn)為長(zhǎng)江是以直線的運(yùn)動(dòng)軌跡川流不息?？纯撮L(zhǎng)江的各個(gè)支流，我們可以說(shuō)這是長(zhǎng)江的流動(dòng)分支。再瞧瞧江水繞過(guò)的各個(gè)灣灣碼頭，這不是在循環(huán)往復(fù)嗎？
再看看程序的運(yùn)行，不也是一樣嗎。整體上看，程序從上往下依次執(zhí)行，再執(zhí)行過(guò)程中根據(jù)不同條件分化出諸多的節(jié)點(diǎn)，有些節(jié)點(diǎn)執(zhí)行一次即可，有些節(jié)點(diǎn)需要執(zhí)行多次，有些節(jié)點(diǎn)則直接跳過(guò)。
至此，程序的框架終于清晰了，再結(jié)合書本專業(yè)知識(shí)，我們總算弄通了程序是怎么運(yùn)行的。
程序是由順序結(jié)構(gòu)，分支結(jié)構(gòu)以及循環(huán)結(jié)構(gòu)組成的。如果對(duì)匯編語(yǔ)言有所了解或者熟悉C語(yǔ)言goto關(guān)鍵字的用法，我們甚至可以說(shuō)程序語(yǔ)言只有一種結(jié)構(gòu)，那就是跳轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。再深入一點(diǎn)，若理解了指針的概念，同時(shí)懂得一點(diǎn)計(jì)算機(jī)的組成原理，我們滿可以說(shuō)，程序的本質(zhì)就是通過(guò)合理地規(guī)劃內(nèi)存，最大限度發(fā)揮計(jì)算機(jī)內(nèi)部各功能模塊的性能。
插個(gè)題外話，可能是年齡大了，經(jīng)歷的事情也多，心態(tài)慢慢平和了，不知不覺(jué)間對(duì)古典詩(shī)詞以及水墨丹青有了些許興趣。個(gè)人覺(jué)得古代文人的藝術(shù)創(chuàng)作品更多的是寫意，此中意境只可意會(huì)而不可言傳。
步入中年的我，興之所至，偶爾會(huì)乘汽渡在江上轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，也曾體悟過(guò)“落霞與孤鶩齊飛，秋水共長(zhǎng)天一色”。生活所迫，日常的瑣事過(guò)多，中國(guó)的大好河山還沒(méi)機(jī)會(huì)好好領(lǐng)略，也想?yún)⑼竻⑼浮?/strong>大漠孤煙直，長(zhǎng)河落日?qǐng)A”的意境。
程序的框架分解完成，接下來(lái)聊聊程序的存儲(chǔ)規(guī)則。
我們通常意義上敲的代碼實(shí)質(zhì)是靜態(tài)的或者說(shuō)是未運(yùn)行的程序，這樣的程序只能放在ROM中，這里的ROM代指外存儲(chǔ)器，比如硬盤，F(xiàn)LASH，EMMC,EEPROM等。
運(yùn)行的程序通常稱為進(jìn)程，它通過(guò)調(diào)用各類寄存器實(shí)現(xiàn)某一功能，對(duì)于單片機(jī)而言，講進(jìn)程就有點(diǎn)扯，因?yàn)槌Ｒ?guī)單片機(jī)速度很慢，一般僅僅用于實(shí)現(xiàn)某一特定功能，所以其進(jìn)程只有一個(gè)。真正的進(jìn)程概念是基于操作系統(tǒng)而言。操作系統(tǒng)中會(huì)涉及多個(gè)進(jìn)程的處理，這里就不擴(kuò)展了。上述對(duì)進(jìn)程的認(rèn)識(shí)只是我個(gè)人的粗略描述。
進(jìn)程只能運(yùn)行于RAM中，單片機(jī)上電復(fù)位后，固化的微指***令將ROM中的程序加載到RAM中，這時(shí)程序就開(kāi)始運(yùn)行了。那問(wèn)題來(lái)了，大家有沒(méi)有想過(guò)進(jìn)程（運(yùn)行的程序）在內(nèi)存中是怎么分布的，或者說(shuō)進(jìn)程是如何在大片的RAM區(qū)中運(yùn)行的？如果能考慮到這一層次的問(wèn)題，恭喜你，總算對(duì)單片機(jī)有了一個(gè)相對(duì)深入的思考。
學(xué)習(xí)C語(yǔ)言以及單片機(jī)，很多的工程師的套路都是對(duì)照書籍或者例程敲代碼，雖然當(dāng)時(shí)按照例程實(shí)現(xiàn)了某一功能，但是脫離源碼后又不知道從何下手。于是嘗試著反復(fù)敲例程，重復(fù)了很多次后依然沒(méi)有理解單片機(jī)為何物。至此完成了從入門到放棄的過(guò)程。
上述放棄學(xué)習(xí)單片機(jī)的工程師離單片機(jī)入門僅僅差一小步，那就是思考，準(zhǔn)確地說(shuō)是帶著問(wèn)題去思考。
學(xué)習(xí)單片機(jī)的心態(tài)很重要，我是一個(gè)學(xué)習(xí)單片機(jī)失敗了很多次的LOSER（我對(duì)電子技術(shù)沒(méi)有多少興趣，堅(jiān)持至今是因?yàn)闆](méi)有更好的謀生手段罷了，我比常人多了一點(diǎn)耐心，恒心），在此總結(jié)歸納一下我認(rèn)為正確的或者說(shuō)是恰當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)單片機(jī)的方法及心態(tài)。
第一點(diǎn)是忘，忘掉過(guò)往已經(jīng)掌握的開(kāi)關(guān)電源的系統(tǒng)知識(shí)（電源網(wǎng)的大多數(shù)受眾是電源工程師），對(duì)于射頻工程師，PLC工程師，上位機(jī)軟件工程類似。為什么有此一說(shuō)呢，這是我嘗試著學(xué)習(xí)單片機(jī)失敗了多次后悟出來(lái)的。
我們一旦有門技術(shù)傍身后，總會(huì)習(xí)慣性地靠這門擅長(zhǎng)的手藝謀生，慢慢就形成了依賴，專業(yè)術(shù)語(yǔ)稱作思維舒適區(qū)。我們思想中總會(huì)有一個(gè)誤區(qū)，認(rèn)為過(guò)往掌握的技能有助于我們學(xué)習(xí)后面的新知識(shí)。不自覺(jué)的我們就把以前的思維模式帶入到新的知識(shí)領(lǐng)域中。這就是最大的問(wèn)題。
單片機(jī)與開(kāi)關(guān)電源，變頻器，射頻電子，PLC，上位機(jī)軟件編程等都是相對(duì)獨(dú)立的技能，不要指望學(xué)會(huì)了一門手藝后，就能觸類旁通其他的相關(guān)技能。這是我們開(kāi)始學(xué)習(xí)單片機(jī)必須要有的思想覺(jué)悟。
不信，你可以問(wèn)問(wèn)身邊精通單片機(jī)，或者PLC，乃至JAVA編程的同事懂不懂開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)，大概率是不懂的。會(huì)抄個(gè)反激電源的單片機(jī)工程師不算，他那點(diǎn)淺薄的對(duì)開(kāi)關(guān)電源的認(rèn)識(shí)不夠看。
能夠?qū)㈤_(kāi)關(guān)電源和單片機(jī)區(qū)分開(kāi)來(lái)學(xué)習(xí)，你已經(jīng)成功了一大步。單片機(jī)和開(kāi)關(guān)電源是兩個(gè)不同的領(lǐng)域，雖然熟悉開(kāi)關(guān)電源有助于我們理解單片機(jī)中涉及的硬件知識(shí)，但這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
學(xué)習(xí)單片機(jī)需要具有的第二個(gè)心態(tài)是不急，有耐心。市面上有一些教材號(hào)稱一個(gè)禮拜掌握單片機(jī)，這樣的教程針對(duì)的受眾通常是有一定基礎(chǔ)的，且資質(zhì)相對(duì)較好的朋友。如果沒(méi)有一定的知識(shí)儲(chǔ)備，個(gè)人建議還是按部就班的學(xué)習(xí)。
知識(shí)是逐步緩慢積累的，快速上手的教程最大的副作用可能是營(yíng)造了一種焦慮的環(huán)境，讓很多初學(xué)者再學(xué)過(guò)好幾遍仍找不著頭緒時(shí)，開(kāi)始了自我否定，最終放棄。在此我送給那些一直徘徊在單片機(jī)入門階段的朋友一句話：“堅(jiān)持就是在快要放棄時(shí)再忍耐忍耐?！?/strong>
我個(gè)人定義單片機(jī)技術(shù)為一門謀生的手藝，甚至可以說(shuō)是安身立命的手段，那肯定不太容易掌握，否則滿大街的人都會(huì)玩，何談養(yǎng)家糊口一說(shuō)。
周圍也有很多電子工程師精通單片機(jī)技術(shù)，那說(shuō)明這門技術(shù)的學(xué)習(xí)掌握也沒(méi)有難于上青天。只要努力，理順?biāo)悸罚瑑?chǔ)備了足夠的知識(shí)，找到適合自己的學(xué)習(xí)方法，肯定可以精通單片機(jī)技術(shù)。
學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)需要具備的第三個(gè)心態(tài)是恒心，或者說(shuō)是韌性。想學(xué)好單片機(jī)必然會(huì)遇到各種各樣稀奇古怪的問(wèn)題，這時(shí)心態(tài)一定要足夠堅(jiān)韌，不能但凡遇到一點(diǎn)困難，一時(shí)半會(huì)解決不了就想著放棄。
在某個(gè)問(wèn)題上卡住了，如果以當(dāng)前的知識(shí)儲(chǔ)備確實(shí)解決不了，那就放一放，繼續(xù)往前走，千萬(wàn)不能自設(shè)囚籠，鉆牛角尖把自己困在那里，這一點(diǎn)很重要。我自己屬于典型的一根筋，遇到問(wèn)題總想著立馬解決，但身邊又缺少能夠及時(shí)給自己答疑解惑的朋友。在苦思冥想過(guò)一番仍不可得時(shí)，我就失去了繼續(xù)往前探索學(xué)習(xí)的興趣。等下一次再提起興趣時(shí)，又得從頭開(kāi)始，周而復(fù)始，永遠(yuǎn)困在單片機(jī)入門學(xué)習(xí)的道路上。
在學(xué)習(xí)的過(guò)程中明知會(huì)遇到各種問(wèn)題而依舊選擇努力前行不失為勇者的表現(xiàn)，在遇到超出自己能力范圍的問(wèn)題而選擇適時(shí)地放一放，可謂是智者的選擇。
C語(yǔ)言編寫的程序經(jīng)調(diào)試編譯后生成HEX文件燒寫進(jìn)單片機(jī)ROM中，單片機(jī)上電復(fù)位后，將ROM中的程序引導(dǎo)至RAM中（內(nèi)存中），單片機(jī)便開(kāi)始正式工作了。我們知道程序都是在內(nèi)存中運(yùn)行的，為保證程序高效有序的運(yùn)行，內(nèi)存通常被人為的劃分為四個(gè)區(qū)域，這就引出上文提到的內(nèi)存四區(qū)的概念。
內(nèi)存區(qū)域的劃分，我準(zhǔn)備梳理兩類，一類是C語(yǔ)言內(nèi)存四區(qū)的劃分，一類是單片機(jī)的內(nèi)存區(qū)域的劃分，實(shí)質(zhì)上大同小異。這一章講講C語(yǔ)言的內(nèi)存四區(qū)，等寫到單片機(jī)的內(nèi)部框架章節(jié)時(shí)，再列舉單片機(jī)內(nèi)存區(qū)域的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。
內(nèi)存的分配方式實(shí)質(zhì)是由不同的編譯器針對(duì)不同的單片機(jī)架構(gòu)再配合相應(yīng)的編程語(yǔ)言決定的。圖靈機(jī)模型中，內(nèi)存相當(dāng)于一段無(wú)限長(zhǎng)的紙帶，指示著機(jī)器的下一步動(dòng)作，周而復(fù)始，永不停息。
但現(xiàn)實(shí)世界中，內(nèi)存是有限的，而機(jī)器只要不斷電，肯定會(huì)不知疲倦地占用內(nèi)存進(jìn)行運(yùn)算處理，經(jīng)過(guò)一定的機(jī)器周期，終會(huì)耗盡有限的內(nèi)存。站在哲學(xué)的角度，這就是有限與無(wú)限的矛盾。
怎么辦呢，是否存在一種方法或者說(shuō)策略使得有限近似于無(wú)限，答案是肯定的。合理的規(guī)劃內(nèi)存，同時(shí)及時(shí)釋放回收內(nèi)存，就能使有限的內(nèi)存用之不竭。這就是內(nèi)存區(qū)域劃分思想的來(lái)源。
C語(yǔ)言中的內(nèi)存被分割為四個(gè)區(qū)域，分別對(duì)應(yīng)著代碼區(qū)（code），數(shù)據(jù)區(qū)(data)，棧區(qū)(stack)，堆區(qū)(heap)。不同區(qū)域的功能特性也不盡相同。首先講講代碼區(qū)(code).
單片機(jī)上電復(fù)位后，編譯生成的HEX代碼經(jīng)由機(jī)器內(nèi)部固化的微指***令加載進(jìn)內(nèi)存，實(shí)質(zhì)上代碼被引導(dǎo)至內(nèi)存中的代碼區(qū)，即code區(qū)。該段內(nèi)存的特性之一是不可以修改，專業(yè)術(shù)語(yǔ)為只讀。其次該區(qū)域內(nèi)容是可共享的（即某段可執(zhí)行代碼能夠訪問(wèn)它）。
C語(yǔ)言代碼區(qū)可共享的目的是針對(duì)頻繁調(diào)用的只讀數(shù)據(jù)，使用此法可有效提高程序的訪問(wèn)效率。代碼區(qū)設(shè)置為只讀的意義在于防止程序運(yùn)行過(guò)程中的意外而修改了某些指***令或數(shù)據(jù)，導(dǎo)致不可預(yù)料的錯(cuò)誤發(fā)生。
51單片機(jī)代碼區(qū)如何配置可共享數(shù)據(jù)呢？使用51單片機(jī)特有的C語(yǔ)言關(guān)鍵字code，即可實(shí)現(xiàn)。C51中該類變量常用于存放一些復(fù)雜函數(shù)的固定值數(shù)據(jù)，如各類真值表，三角函數(shù)值，反三角函數(shù)值，對(duì)數(shù)值，指數(shù)值等。
為什么要這樣做呢？很多的8位機(jī)，16位機(jī)內(nèi)部并沒(méi)有浮點(diǎn)運(yùn)算器，遇到復(fù)雜一些的運(yùn)算基本都不能勝任，而用戶僅僅關(guān)注最后的結(jié)果。我們?cè)诔绦蛑蓄A(yù)先給出運(yùn)算結(jié)果，當(dāng)涉及某一功能函數(shù)計(jì)算時(shí)，直接將代碼區(qū)中對(duì)應(yīng)的運(yùn)算結(jié)果調(diào)用顯示即可。此種方法既高效，又節(jié)省了大量機(jī)器資源。這種思想在單片機(jī)技術(shù)中被稱作查表執(zhí)行。
51單片機(jī)中code關(guān)鍵字修飾的數(shù)據(jù)，其特性為只讀。從單片機(jī)內(nèi)部資源的角度看，此類數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至程序空間ROM中（C語(yǔ)言中則為代碼區(qū)）。這樣可以大大節(jié)省單片機(jī)的RAM使用量，畢竟我們的單片機(jī)RAM空間比較小，而程序空間相對(duì)大的多。
數(shù)據(jù)區(qū)又可以細(xì)分為data區(qū)，bss區(qū)及常量區(qū)。其中data區(qū)里主要存放的是已經(jīng)初始化的全局變量、靜態(tài)變量。bss區(qū)主要存放未初始化的全局變量、靜態(tài)變量。未初始化的數(shù)據(jù)在程序執(zhí)行前會(huì)被編譯器自動(dòng)初始化為0或NULL。顧名思義常量區(qū)存放的是一些常量，如const關(guān)鍵字修飾的全局變量以及字符串常量等。
數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)相較于代碼區(qū)中的數(shù)據(jù)，其不僅可讀而且可寫?？勺x表明該區(qū)域里的數(shù)據(jù)可被函數(shù)調(diào)用，可寫表明該區(qū)域中的數(shù)據(jù)能夠被改變。該區(qū)域數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是只要內(nèi)存不掉電，數(shù)據(jù)就能一直存活。單片機(jī)中的各功能寄存器也有此類似特性。只要配置好寄存器相關(guān)數(shù)據(jù)后，寄存器中的數(shù)據(jù)就能一直存在，除非掉電。有很多場(chǎng)合的應(yīng)用需要保證寄存器中的數(shù)據(jù)不丟失，為防止外界電源斷電，單片機(jī)系統(tǒng)會(huì)接入備用電池。如實(shí)時(shí)時(shí)鐘，日歷，低功耗模式等。
不同類型的變量在內(nèi)存中的存活時(shí)間各不相同，這一特性專業(yè)術(shù)語(yǔ)稱作變量的生命周期。其次可讀數(shù)據(jù)變量在內(nèi)存中能被哪些函數(shù)調(diào)用涉及到變量的調(diào)用范圍，專業(yè)術(shù)語(yǔ)叫變量的作用域。
類人猿之所以能夠進(jìn)化為人類，我的理解是它們具備不斷試錯(cuò)不斷學(xué)習(xí)的能力。在進(jìn)化的道路中每一次試錯(cuò)都伴隨著一次成長(zhǎng)過(guò)程。在緩慢的成長(zhǎng)過(guò)程中,其心志得到不斷的進(jìn)化。當(dāng)積累到一定程度,量變引起質(zhì)變，類人猿終于成長(zhǎng)為今天的你我。將人類的進(jìn)化過(guò)程映射到計(jì)算機(jī)技術(shù)上，雖有些扯，但多少有些相通性。
某種意義上說(shuō)，循環(huán)結(jié)構(gòu)是特殊的選擇結(jié)構(gòu)。程序語(yǔ)言根據(jù)條件判斷依次往下執(zhí)行時(shí)，我們說(shuō)這是典型的選擇結(jié)構(gòu)。當(dāng)程序語(yǔ)言根據(jù)條件判斷執(zhí)行若干動(dòng)作后，又回至條件判斷的起點(diǎn)，重新進(jìn)入條件判斷的流程，依此往復(fù)執(zhí)行…… 我們可以說(shuō)這就是循環(huán)結(jié)構(gòu)。
從上述角度解讀，我們可以認(rèn)為循環(huán)結(jié)構(gòu)是特殊的選擇結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，如果循環(huán)結(jié)構(gòu)的判斷執(zhí)行條件僅只執(zhí)行一次，我們同樣可以說(shuō)選擇結(jié)構(gòu)是特殊的循環(huán)結(jié)構(gòu)。換句話說(shuō)，選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)之間可以相互轉(zhuǎn)換。
不管是代碼區(qū)還是數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)自始至終都駐扎在內(nèi)存中，而內(nèi)存規(guī)劃的初衷是為了高效利用內(nèi)存，及時(shí)回收釋放多余的內(nèi)存，使有限的內(nèi)存有足夠的空間支撐程序的全過(guò)程運(yùn)行，顯然僅僅靠代碼區(qū)及數(shù)據(jù)區(qū)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，遂引入堆和棧的概念。
堆區(qū)（heap），該區(qū)域可看作是一個(gè)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的大容器，其容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于后面要講解的棧區(qū)，該區(qū)域中的數(shù)據(jù)不需要像棧區(qū)那樣遵循先進(jìn)后出的規(guī)則。
堆區(qū)主要用于動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配。堆區(qū)在內(nèi)存中位于數(shù)據(jù)區(qū)中的BSS區(qū)和棧區(qū)之間。該區(qū)域一般由程序員手動(dòng)分配和釋放，若程序員不釋放，程序結(jié)束時(shí)由操作系統(tǒng)回收（該話題涉及到操作系統(tǒng)內(nèi)存回收的話題，此處一筆帶過(guò)，有機(jī)會(huì)分析嵌入式linux系統(tǒng)時(shí)講解）。
C語(yǔ)言中堆區(qū)的大小可使用malloc函數(shù)進(jìn)行分配，堆區(qū)的釋放采用free函數(shù)實(shí)現(xiàn)。程序中malloc等內(nèi)存分配函數(shù)的使用次數(shù)一定要和free函數(shù)相等，并一一配對(duì)使用。否則隨著程序的運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存泄漏的問(wèn)題。
棧區(qū)（stack），用于存儲(chǔ)所有的局部變量，包括用戶定義的auto型局部變量，函數(shù)的實(shí)參，返回值，嵌套函數(shù)的調(diào)用（遞歸函數(shù)）等。棧區(qū)和其他三個(gè)區(qū)域最大的不同點(diǎn)在于其采用的是先進(jìn)后出的內(nèi)存結(jié)構(gòu)。局部變量在該區(qū)域由編譯器在程序運(yùn)行過(guò)程中實(shí)時(shí)加載和釋放。所以局部變量的生存周期很短，需要時(shí)即申請(qǐng)，不用即銷毀釋放。
auto型局部變量經(jīng)編譯器自動(dòng)放入棧中后，其生存周期及作用域只限于定義的功能函數(shù)內(nèi)有效，當(dāng)一個(gè)auto型局部變量超出其作用域時(shí)，自動(dòng)從棧中彈出，用完后再由操作系統(tǒng)自動(dòng)釋放。
auto型局部變量的生存周期及作用域的特點(diǎn)牽出一個(gè)很有意思的話題，即函數(shù)實(shí)參的調(diào)用是否影響對(duì)應(yīng)變量的數(shù)值，答案是不影響（后續(xù)C語(yǔ)言語(yǔ)法章節(jié)會(huì)詳細(xì)講解）。
另外一個(gè)注意事項(xiàng)是不要返回局部變量的地址，因?yàn)闂^(qū)開(kāi)辟的地址空間由編譯器自動(dòng)釋放，當(dāng)auto型局部變量失效后，原先對(duì)應(yīng)的地址空間也隨之釋放，返回的局部變量地址是一個(gè)隨機(jī)數(shù)，而不是之前對(duì)應(yīng)的局部變量的地址。
上述堆區(qū)和棧區(qū)的概念是針對(duì)C語(yǔ)言而言，對(duì)于單片機(jī)我們也經(jīng)常提到堆棧的概念，但C語(yǔ)言的堆區(qū)棧區(qū)和單片機(jī)的堆棧還是有區(qū)別的。單片機(jī)的堆棧實(shí)質(zhì)是C語(yǔ)言中棧的描述。通常單片機(jī)的內(nèi)存資源相當(dāng)有限，所以一般不分配堆區(qū)，而且很少用到標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的malloc類函數(shù)，當(dāng)然上升到操作系統(tǒng)層面就是另一說(shuō)了。
單片機(jī)的堆棧也屬于內(nèi)存的一部分，所以它肯定有臨時(shí)存儲(chǔ)的功能，那單片機(jī)的堆棧主要用于哪些存儲(chǔ)場(chǎng)合呢？如果說(shuō)代碼區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)是用于單片機(jī)自始至終的全程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，那堆棧就是用于單片機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的中間數(shù)據(jù)處理。
通俗的說(shuō)，代碼區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)只要單片機(jī)不掉電，其中的數(shù)據(jù)就不會(huì)被釋放。而堆棧中的數(shù)據(jù)是根據(jù)程序需要實(shí)時(shí)產(chǎn)生，實(shí)時(shí)釋放，我們通常提到的內(nèi)存回收與釋放實(shí)質(zhì)是針對(duì)堆棧中數(shù)據(jù)的回收釋放操作。
