2.4 程序
2.4.1 程序的构成
C程序是由一个main函数和若干个其他函数构成的，以下用一个实际的例子来说明C程序的构成。
#include <avr/io.h>
int main（void）
{
DDRC=0x0F； //将PORTC端口低4位设为输出 0000 1111
PORTC=0x01； //使PORTC端口最低位输出高电平 0000 0001
while（1）
{
}
}
在上面的程序中，第一行#是预处理命令行起始符号，include是预处理命令，表示程序在这里引用了来自另外一个地点的文件，include用于将该文件中编写的程序行包含到本程序中使用。io.h是C编译器（GCC）提供的头文件，用于对AVR单片机的寄存器作规范化的定义，avr/指定了该文件存放的文件夹。
程序的第二行是一个函数。我们知道，C语言是一个模块化的语言，它的主要部分是由多个具有特定功能的函数构成的。main函数和C语言中其他函数在结构上是一致的，但它的名称是固定的main，即主函数的意思。在一个C源程序中，有且仅有一个主函数，而且无论主函数位于源程序的什么位置，程序执行时都必须从它开始。
主函数的函数类型为int，函数名称后面圆括号里面的void表示该函数是没有输入参数的。在main函数的函数体中，第一个语句是一个赋值语句，意思是给寄存器DDRC赋值为十六进制的0F；第二个语句同样是一个赋值语句，意思是给寄存器PORTC赋值为十六进制的01。每一个程序行都以分号“；”结束。
接下来的程序行是一个while语句。它是一个循环语句，用来控制程序段（即循环体）的重复执行。这里需要明确的是，单片机的程序都是一个趋于无限的死循环，程序中使用了while（1）的写法，使程序在此进入持续的循环状态。
程序的运行过程如下：主函数是程序运行的开始。程序从主函数的函数体第一行开始执行，直至while循环之前，这一部分在每次系统复位后会顺序执行一次，程序中变量的声明、系统的初始化等可以放在这一部分运行；之后，程序进入由while语句构成的主循环中，这部分语句在程序运行时会无限地循环执行，适用于软件查询标志位、扫描按键和数码管等需要不间断访问的部分。主函数的运行过程如图2-5所示。
图2-5 主函数的运行过程
2.4.2 程序的注释
为了便于对程序的理解，可以在程序行的适当位置加入注释。注释有两种，一种是单行的注释，即在需要注释的文字前面加入两个斜杠，其格式为：
// 注释的文字
另一种是多行的注释，即在要注释的段落开始位置加入一个斜杠和一个乘号，在段落的结束位置再加入一个乘号和斜杠，具体格式为：
/* 注释的文字 注释的文字 注释的文字 注释的文字 注释的文字 注释的文字 注释的文字 注释的文字 注释的文字 注释的文字 注释的文字 注释的文字 */
被注释的文字在编辑器中是用绿色来显示的，在对程序进行编译时，被注释的文字不参加编译，也不会干扰程序的运行。适当地对程序代码进行注释是一个好习惯，不但可以帮助别人理解你的代码，也给日后自己的阅读带来方便。
2.4.3 局部变量和全局变量
变量的有效性范围称为变量的作用域，C语言中所有的量都有自己的作用域，变量说明的方式不同，决定了其作用域也不同。C语言中的变量，按作用域范围不同可分为两种，即局部变量和全局变量。
1.局部变量
局部变量也称为内部变量。局部变量是在函数内部进行定义和说明的，其作用域仅限于函数内部，离开该函数后再使用该变量是非法的。例如：
void delay（unsigned int t）
{
unsigned int x，y；
for（x=t；x>0；x--）
{
for（y=2650；y>0；y--）
{
}
}
}
在上面的delay函数内部，定义了两个变量x和y，这两个变量在delay函数内部使用是合法的，或者说变量x和y的作用域仅限于delay函数内部。C程序中允许在不同的函数中使用相同的局部变量名，但它们代表不同的对象，调用时会分配不同的内存单元，互不干扰。另外，在主函数中定义的变量也是局部变量，只能在主函数中使用，主函数中也不能使用其他函数中定义的变量。
2.全局变量
全局变量也称为外部变量，它是在函数的外部定义的变量。全局变量不属于某一个函数，而是属于某一个源程序文件。全局变量的作用域是整个源程序，在函数中使用全局变量，同样需要先定义后使用。例如：
#include <avr/io.h> //包含AVR头文件
unsigned int NUM； //定义全局变量NUM用于显示
void display（unsigned int K）； //数码管显示函数声明……
int main（void）
{
……
while（1）
{
……
display（NUM）； //扫描数码管
}
}
void display（unsigned int K）
{
unsigned char NUM4，NUM3，NUM2，NUM1； //定义4个局部变量
……
}
在以上的代码中，变量NUM是一个全局变量，它的定义位置是在函数的外面，因此它的作用域是整个程序，NUM这个变量在程序的任何地方调用都是合法的。全局变量经常用来在函数间传递数据。在display函数的内部定义的变量NUM1~NUM4则是局部变量，它属于display函数内部，也只能在该函数内部使用。
2.4.4 变量修饰关键词
1.外部型变量声明extern
一个C程序往往需要包含多个源文件，如果在程序中想使用另一个源文件中已经定义好的外部变量，可以用extern来修饰该变量，将该变量的作用域扩展到本文件中。例如在一个名为number.h的源文件中有如下定义：
unsigned char NUM ；
之后，在当前程序中有如下程序行：
include <avr/io.h> include “number.h”
在接下来的程序行里直接使用NUM这个变量是非法的。但为了不重复定义NUM，可以使用如下的方式：
extern unsigned char NUM ；
这时再使用NUM这个变量就是合法的了。
2.易变型变量声明volatile
变量修饰词volatile用来描述变量的活跃程度，用它修饰的变量表明其值是会随机变化的。volatile类型定义告诉编译器为这个变量要保留有固定的地址空间，以方便随时读取，例如：
volatile unsigned char DOTO @0x12；
3.常数型变量声明const
用const类型修饰的变量为常数，程序在运行过程中将不能对其值进行修改。除了位变量以外，其他所有基本类型的变量在使用const修饰变成常数后，将被保存在程序存储器（FLASH）中，而不再在数据存储空间（RAM）内存储，这样可以大大地节省RAM的空间。例如可以将数码管的段码表数组用const类型来修饰：
const unsigned char table[]={0x3f，0x06，0x5b，0x4f，0x66，0x6d}；
这里有一点需要说明的是，const类型修饰的位变量仍然会被放置在RAM中，但程序不能对其值进行修改。
2.4.5 指针
指针是C语言中广泛使用的一种数据类型，它实际上是专门用于存储地址的变量。在程序中，对变量的访问通常有两种方式：一种是通过使用变量名来对该变量所在的存储单元进行访问，另一种方式是通过访问变量的存储单元地址来访问该变量。这就好像我们要给某人送东西，既可以呼叫对方的名字，也可以将东西直接送到他所在的地址，最后的效果都是一样的。也就是说变量的地址和变量名是相关联的，在C语言中将变量的地址形象化地称为“指针”。
既然指针也是变量的一种，那么在使用之前也同样需要定义。定义指针变量的方法如下：
类型说明符*变量名1[，*变量名2，……]；
其中，“*”是定义指针变量的说明符，表示此处定义的是一个指针变量。“变量名”即为要定义的指针变量名称，“类型说明符”表示本指针变量所指向变量的数据类型。定义指针变量可以参考以下代码：
int *P1； //定义指向整型变量的指针变量P1
指针变量定义好后，在使用之前需要向其赋值。假定指针变量P1要指向的变量是NUM，需要先将变量NUM的存储地址获取到，获取变量存储地址的方法可以参考以下代码：
P1 = &NUM； //将变量NUM的地址取出并赋值给指针型变量P1
在上面的代码中，&是取地址运算符，可以加在变量的前面，其意义是取出变量的地址。变量的地址取出后，将其赋值给定义好的指针变量P1。一旦给指针变量赋予了地址，也就相当于将指针指向了该变量，使二者建立起了关联。这时通过指针访问该变量的方法可以参考以下代码：
*P1 = 25； //给指针指向的变量赋值为25
在上面的代码中，“*”是指针运算符，可以加在指针变量的前面，表示指针变量所指向的内存单元。这里我们给指针变量指向的内存单元赋值，也就相当于给变量NUM赋值了。