单片机中无符号和有符号变量使用
最近单片机课讲到了定时计数器,在C语言中定时计数器的初值可以采用这种方式(假设计数10000次)TH0=(65536-10000)/256;TL0=(65536-10000)%6;这是通用的方法,65536-10000=55536=0xD8F0;赋值后TH0=0xD8,TL0=0xF0。我联想到补码的规则,65536-10000的数值在计算机中和-10000数据存储是一样的,于是我就简单赋值为TH0=(-10000)/256.;TL0=(-10000)%6;可以少写一个数据,减少敲字的工作。我就这样给学生讲了。这两种方法都可以。
在一天李老师看到我的学生作业都是写TH0=(-10000)/256.;TL0=(-10000)%6;她说-10000可能使用不对。当天晚上的时候在QQ上发消息过来说,经验证,在Keil中,TH0=(65536-10000)/256;TL0=(65536-10000)%6;的赋值方式TH0=0xD8,TL0=0xF0。但是TH0=(-10000)/256.;TL0=(-10000)%6;的赋值方式TH0=0xD9,TL0=0xF0。TH0的数值总是要大1,而且取不同的数值验证均是这个结果,两种方式TH0总是相差1,而TL0数值是一样的。我打开Keil,输入程序,然后调试查看汇编指令,得到如下结果:
8: TH0=(65536-10000)/256;
C:0x009B 758CD8 MOV TH0(0x8C),#0xD8
9: TH1=(-10000)/256;
C:0x009E 758DD9 MOV TH1(0x8D),#0xD9
发现汇编指令直接对于TH0和TH1进行赋值,没有经过任何的运算,但是就是相差1,这是为什么呢?我无法理解,后来在百度知道上提问,得到的回答是:这个和默认数据类型有关,TH0=(65536-10000)/256,默认unsigned char,即TH0=0xD8;TH0=(-10000)/256,默认signed char,二进制最高位为符号位,负数为1,所以TH0=0xD9 。
原来是Keil编译器计算数据的时候默认的数据类型不一样,65536-10000=55536是unsigned类型,55536/256=216=0xD8,而-10000是signed类型,(-10000)/256=-39=0xD9。原来如此,Keil的编译器预先处理的时候根据不同类型的数据进行了不同的运算,然后直接赋值。我又验证了一下,TH0=(unsigned int)(-10000)/256;发现先把-10000强制转换为unsigned类型后,得到的结果就是正确的了TH0=0xD8。得到答案后脸红了,不过多亏是在放假期间,没有学生看到。开学后立即在课堂上更正了。╮(╯▽╰)╭,这次糗大了。
我重新写了一个程序,#include<reg51.h>
void main()
{
unsigned int i;
unsigned char j;
i= - 10000;
j=i/256;
while(1)
;
}
中间加一个变量,看Keil会怎么处理,结果发现
2: void main()
3: {
4: unsigned int i;
5: unsigned char j;
6: i=-10000;
C:0x000F 7ED8 MOV R6,#0xD8
7: j=i/256;
8:
C:0x0011 8E08 MOV 0x08,R6
9: while(1)
C:0x0013 80FE SJMP C:0013
还是直接赋值,编译器太聪明了,知道80C51对于数据运算非常非常的不擅长,于是直接处理完数据,然后用赋值的方式来写汇编的指令。而且还知道,i的低字节没有用到,在指令里根本没有出现,这也太聪明了吧。Keil软件是最流行,最好用的编译器,不是浪得虚名的。
我再修改:
include<reg51.h>
void main()
{
unsigned int i;
unsigned char j;
i=-10000;
i++;
j=i/256;
while(1)
;
}
结果发现代码只增加了一点。
2: void main()
3: {
4: unsigned int i;
5: unsigned char j;
6: i=-10000;
C:0x0003 7FF0 MOV R7,#B(0xF0)
C:0x0005 7ED8 MOV R6,#0xD8
7: i++;
C:0x0007 0F INC R7
C:0x0008 BF0001 CJNE R7,#0x00,C:000C
C:0x000B 0E INC R6
8: j=i/256;
9:
C:0x000C 8E08 MOV 0x08,R6
10: while(1)
C:0x000E 80FE SJMP C:000E
但对于j的运算还是用赋值的方式。我再改,把i类型变成signed类型,结果大吃一惊:
include<reg51.h>
void main()
{
int i;
unsigned char j;
i=-10000;
j=i/256;
while(1)
;
}
程序变得非常庞大,代码从28B猛增到169B:
C:0x0000 02009D LJMP C:009D C?SIDIV: C:0x0003 C2D5 CLR F0(0xD0.5) C:0x0005 EC MOV A,R4 C:0x0006 30E709 JNB 0xE0.7,C:0012 C:0x0009 B2D5 CPL F0(0xD0.5) C:0x000B E4 CLR A C:0x000C C3 CLR C C:0x000D 9D SUBB A,R5 C:0x000E FD MOV R5,A C:0x000F E4 CLR A C:0x0010 9C SUBB A,R4 C:0x0011 FC MOV R4,A C:0x0012 EE MOV A,R6 C:0x0013 30E715 JNB 0xE0.7,C:002B C:0x0016 B2D5 CPL F0(0xD0.5) C:0x0018 E4 CLR A C:0x0019 C3 CLR C C:0x001A 9F SUBB A,R7 C:0x001B FF MOV R7,A C:0x001C E4 CLR A C:0x001D 9E SUBB A,R6 C:0x001E FE MOV R6,A C:0x001F 120039 LCALL C?UIDIV(C:0039) C:0x0022 C3 CLR C C:0x0023 E4 CLR A C:0x0024 9D SUBB A,R5 C:0x0025 FD MOV R5,A C:0x0026 E4 CLR A C:0x0027 9C SUBB A,R4 C:0x0028 FC MOV R4,A C:0x0029 8003 SJMP C:002E C:0x002B 120039 LCALL C?UIDIV(C:0039) C:0x002E 30D507 JNB F0(0xD0.5),C:0038 C:0x0031 C3 CLR C C:0x0032 E4 CLR A C:0x0033 9F SUBB A,R7 C:0x0034 FF MOV R7,A C:0x0035 E4 CLR A C:0x0036 9E SUBB A,R6 C:0x0037 FE MOV R6,A C:0x0038 22 RET C?UIDIV: C:0x0039 BC000B CJNE R4,#0x00,C:0047 C:0x003C BE0029 CJNE R6,#0x00,C:0068 C:0x003F EF MOV A,R7 C:0x0040 8DF0 MOV B(0xF0),R5 C:0x0042 84 DIV AB C:0x0043 FF MOV R7,A C:0x0044 ADF0 MOV R5,B(0xF0) C:0x0046 22 RET C:0x0047 E4 CLR A C:0x0048 CC XCH A,R4 C:0x0049 F8 MOV R0,A C:0x004A 75F008 MOV B(0xF0),#0x08 C:0x004D EF MOV A,R7 C:0x004E 2F ADD A,R7 C:0x004F FF MOV R7,A C:0x0050 EE MOV A,R6 C:0x0051 33 RLC A C:0x0052 FE MOV R6,A C:0x0053 EC MOV A,R4 C:0x0054 33 RLC A C:0x0055 FC MOV R4,A C:0x0056 EE MOV A,R6 C:0x0057 9D SUBB A,R5 C:0x0058 EC MOV A,R4 C:0x0059 98 SUBB A,R0 C:0x005A 4005 JC C:0061 C:0x005C FC MOV R4,A C:0x005D EE MOV A,R6 C:0x005E 9D SUBB A,R5 C:0x005F FE MOV R6,A C:0x0060 0F INC R7 C:0x0061 D5F0E9 DJNZ B(0xF0),C:004D C:0x0064 E4 CLR A C:0x0065 CE XCH A,R6 C:0x0066 FD MOV R5,A C:0x0067 22 RET C:0x0068 ED MOV A,R5 C:0x0069 F8 MOV R0,A C:0x006A F5F0 MOV B(0xF0),A C:0x006C EE MOV A,R6 C:0x006D 84 DIV AB C:0x006E 20D21C JB OV(0xD0.2),C:008D C:0x0071 FE MOV R6,A C:0x0072 ADF0 MOV R5,B(0xF0) C:0x0074 75F008 MOV B(0xF0),#0x08 C:0x0077 EF MOV A,R7 C:0x0078 2F ADD A,R7 C:0x0079 FF MOV R7,A C:0x007A ED MOV A,R5 C:0x007B 33 RLC A C:0x007C FD MOV R5,A C:0x007D 4007 JC C:0086 C:0x007F 98 SUBB A,R0 C:0x0080 5006 JNC C:0088 C:0x0082 D5F0F2 DJNZ B(0xF0),C:0077 C:0x0085 22 RET C:0x0086 C3 CLR C C:0x0087 98 SUBB A,R0 C:0x0088 FD MOV R5,A C:0x0089 0F INC R7 C:0x008A D5F0EA DJNZ B(0xF0),C:0077 C:0x008D 22 RET
2: void main()
3: {
4: int i;
5: unsigned char j;
6: i=-10000;
7:
C:0x008E 7FF0 MOV R7,#B(0xF0)
C:0x0090 7ED8 MOV R6,#0xD8
8: j=i/256;
9:
C:0x0092 7C01 MOV R4,#0x01
C:0x0094 7D00 MOV R5,#0x00
C:0x0096 120003 LCALL C?SIDIV(C:0003)
C:0x0099 8F08 MOV 0x08,R7
10: while(1)
C:0x009B 80FE SJMP C:009B
就是一个signed和unsigned的区别,用的着差别这么大吗?
通过以上的实验,可以得出结论:Keil编译器非常智能,会生成最短的代码,能够智能判断每个变量的使用,生成最短的代码。同时,学习单片机的各位同仁,除非万不得已,千万不要用signed类型。
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