一起玩儿物联网人工智能小车（ESP32）——23. 变量与函数（一）

摘要：本文介绍变量和函数的基本知识

经过一个阶段的学习，大家对程序开发也有了一个初步的了解。这只能说是刚刚开始，所能实现的功能还非常的有限。接下来就是拓展一下大家的基本开发技能。

在前面的开发中，大家如果认真的练习并且实现了小车朝各个方向移动，那么一定会发现一个问题，程序中会有很多很类似的东西，这是实现向前运动的Mixly功能图，如下图所示：

那么在实现向后运动的功能时，还需要把这些功能再一一调用一下，而其中只需要把的管脚号变一下就行了。没实现一种运动，就要写这一组的功能组合，会造成巨大的重复工作，那么怎么解决这个问题呢？这就必须要用到软件开发中两个非常重要的概念了——变量和函数，下面先来了解一下什么是变量。

在前面的功能配置中，每一个数字输出功能的管脚号码都是固定的，是不会改变的，这个数据量就是常量，那么如果想让这个数据可以变化，就用到了变量。变量是指存储和描述数据的一个名字或者标识，是程序设计语言中一个非常重要的概念。说得通俗一点儿，就是给数据起一个名字，以后通过这个名字来代表这个数据，然后这个数据是可以变化的。这个名字也称作标识符。

不同编程语言的标识标识符的命名规则是不完全一样的。但通常需要满足如下规则：

1. 标识符必须以字母或者下划线开头，其他可以是数字、字母、下划线。
2. 大部分编程语言是区分大小写的，也就是大小写字母的标识符不同，但也有一些编程语言不区分大小写。常用的C/C++、Python都是区分大小写的，也就是大小写意义不同。
3. 标识符是有长度限制的，通常超出限制的字符会被忽略。C语言的标识符的有效长度是31个字符。
4. 另外就是各种编程语言都有一些具有特殊意义的字符串（我们称之为保留的关键字），是不能用作变量名称的。

在C/C++语言中，变量还要有明确的类型和范围。比如这个变量是整数，那么这个变量就只能代表某个整数，不能有小数。而范围通常是受存储空间的限制，一个字节的整数，那么最大就是255，10个字节的字符串，最多能存储10个字符。

C语言中的数据类型主要分为以下几类：基本类型、指针类型、数组类型、结构类型、联合类型和枚举类型。

基本类型是C语言中最简单的数据类型，包括整型、实型和字符型。

a.整型：整型变量用于存储整数，包括int、short、long。

b.实型：用于存储浮点数，也就是可以存储带小数位的数据，包括float和double。

c.字符型：用于存储字符，包括char。

这里就先了解一下基本类型，其他那些类型在后边接触的时候，再慢慢讲解。

一个变量在创建的时候，最好给设置一下初值，也就是这个变量的初始值。如果没有指定初始值，那么有些编程语言会设置默认值，还有些编程语言不会进行任何设置，那么这个变量的值可能就是一个随机值，取决于给他分配的内存空间当时的状况。所有，给每个变量设置一个初始值，是一个非常好的习惯。

下面就来用Mixly生成v1和v2变量，其中v1变量为整形，初始值为100。V2变量为浮点数，其初始值为2.5。声明变量的功能在“变量”功能模块，而给变量赋初值的功能在“数学”功能模块。设置完成后如下图所示：

在声明变量的时候，有两种类型，一种是全局变量，一种是局部变量。在这里，全局变量是指在整个程序的任意位置都能访问这个变量，而局部变量则只在某个局部的范围内可以访问此变量。那有人就会问了，全局变量这么方便，为啥不全用全局变量呢？一方面是全局变量自始至终都要占据内存空间，在当初内存空间有限的年代，一点点的内存都显得尤为的重要。局部变量在使用时才分配内存空间，使用结束，内存就释放了，可以给其他的变量再使用，因此占用空间更小。另一个原因是，全局变量在程序的任何地方都可以使用和修改，这是一把双刃剑，方便的同时，会有隐含的问题，有可能由于程序问题或者其他原因，导致了变量值被意外修改，这将给程序的正确运行带来不小的影响。

因此，对于复杂的程序，一定要尽量控制变量的适用范围，让其只在必要的部分生效。下面看一下上面两个功能生成了怎样的代码吧，代码如下所示：

volatile int v1; volatile float v2; void setup(){ ??v1 = 100; ??v2 = 2.5; } void loop(){ }

在代码中可以看到，首先声明了int和float类型的两个变量。然后又分别设置了初始值。

声明了变量该如何使用呢？接下来假设声明一个名称为pin的变量，代表GPIO的一个管脚，设置的初值为30，接下来将pin所指定的管脚输出为高电平。然后再将pin改变为32，最后再将pin指定的管脚输出为低电平。如下图所示：

这样就分别完成了为管脚30输出高电平、管脚32输出低电平的工作了。接下来看一下C语言的源代码：

volatile unsigned int pin; void setup(){ ??pin = 30; } void loop(){ ??pinMode(pin, OUTPUT); ??digitalWrite(pin,HIGH); ??pin = 32; ??pinMode(pin, OUTPUT); ??digitalWrite(pin,LOW); }

通过上面的源代码可以看出，同样的两句代码，却分别实现了对不同GPIO管脚的输出控制。

接下来会讲解如何利用函数，增加代码的复用，减少开发中的重复劳动。