嵌入式軟件開發 - C語言總結

平時主要還是C語言用的比較多,對C語言做一個總結吧,最基本的就不寫了,把一下覺得重要的點總結一下吧。

  • static關鍵字

    static有兩種用法:

    1. 修飾變量,將變量放在靜態區進行存儲
    2. 修飾符號,static聲明的變量名(函數名)僅能在文件內部訪問,其實編譯器的處理就是在編譯的時候會對符號增加一個前綴,外部文件直接訪問這個符號在鏈接的時候肯定是找不到的。要注意的是由于C語言并沒有名稱空間的概念,所以為了避免名稱污染,在編寫程序的時候應該將僅文件內部使用的函數和變量聲明為static。
  • volatile

    1. 告訴編譯器不要優化針對這個變量的訪問,在嵌入式當中可能會出現你在等一個值的狀態變化,但是這個值的狀態變化是在中斷中改變的。編譯器在優化代碼時發現,你等待的一個變量狀態沒有其他地方會改變它可能就優化掉了這個代碼從而造成錯誤。當然了理論上是會有這個問題,但是我目前并沒有遇到過,可能是現在的編譯器都足夠優秀了吧。
  • 指針

    C語言的另外一個迷惑點就是指針和數組,其實指針和數組的區別不大,都是通過一個符號指向一個內存空間。只是一個是內存空間位置可變和大小可變的(指針),一個是內存空間位置和大小不可變的(數組)。

  • define

    • 宏只是代碼展開,所以使用帶參數的宏時最好在使用參數時都加上括號,避免在參數為表達式時出現錯誤。如:

      #define MIN(a, b) ((a) < (b) ? (a) : (b))
      
    • 有意思的宏

      以下代碼實現了通過定義OPTION_USER_DEVICE,動態地聲明函數與調用函數。

          //設備函數聲明
          # define _DEVICE_INIT_DECLARATION(device) device##Init(void)
          # define DEVICE_INIT_DECLARATION(device) _DEVICE_INIT_DECLARATION(device)
      
          # define _DEVICE_POLL_DECLARATION(device) device##Poll(void)
          #define _CALL_DEVICE_FUNC(device, func, ...) device##func(__VA_ARGS__)
      
          #define CALL_DEVICE_FUNC(device, func, ...) _CALL_DEVICE_FUNC(device, func, __VA_ARGS__)
      
          //聲明
          void DEVICE_INIT_DECLARATION(OPTION_USER_DEVICE);
          void DEVICE_POLL_DECLARATION(OPTION_USER_DEVICE);
      
          int main(void)
          {
              //調用
              CALL_DEVICE_FUNC(OPTION_USER_DEVICE, Init);
              CALL_DEVICE_FUNC(OPTION_USER_DEVICE, Poll);
          }
      
  • const

    最好能習慣性地給只讀的參數加上const修飾符,方便理解參數用途,如以下聲明:

      void strcpy(char *dst, const char *src);
    
  • typedef

    • 將結構體定義成類型,方面使用。
    typedef struct Item_st
    {
        char name[20];
        int value;
    }Item_t;
    
    • 定義回調函數的函數指針類型
    typedef void (*Callback_t)(void);
    
    void Start(Callback cb);
    
  • 字節序

    網絡或通信的數據要注意字節序的問題。

  • 常用的C標準庫

    • stdlib(malloc, free)
    • string (memcpy, strcpy)
    • stdio (printf, sprintf)
  • 位運算(|, &, ^)

  • printf

    多用printf輸出日志調試,一般我會在工程里定義一個Log宏

    #define LOG(...) printf("%s::%s[%d]", __FILE__, __func__, __LINE__);printf(__VA_ARGS__);printf("\n")
    

單片機相關

  • 中斷處理函數

    盡量不要在中斷中處理耗時的任務,一般只是在中斷中讀出數據或置一個標志位,在主循環中再進行處理。

  • 單片機的日志打印

    在單片機上一般使用串口來輸出日志信息,像iar或keil這類工具都支持通過printf來打印日志,只是需要實現putc,在putc中將輸出轉向UART。

常用數據結構

這里說說常用的數據結構,主要還是靜態循環隊列和鏈表兩種。

  • 靜態循環隊列

    靜態循環隊列一般用于數據緩存方面,如串口通信時,在中斷中讀數據并將數據入隊,在主循環里再從隊列里將數據讀出并處理。

  • 鏈表

    鏈表用處就很廣了,一般支持3個操作,插入,刪除,遍歷。動態規模的數據需要存儲就都可以用鏈表來存。

具體的這里封裝了兩個頭文件(es_fifo.h, es_list.h),可以看一下。

es_fifo.h

#ifndef __ES_FIFO_H
#define __ES_FIFO_H

#define ES_FIFO(name) (name)

#define _ES_FIFO_SIZE(fifo) (sizeof(ES_FIFO(fifo).items) / sizeof(ES_FIFO(fifo).items[0]))

#define es_fifo_def(type, fifo, size) \
struct fifo##_st\
{ \
unsigned short front, back, count; \
type items[size]; \
}ES_FIFO(fifo)

#define es_fifo_in(fifo, item) \
do{ \
if(es_fifo_has_space(fifo)) \
{ \
ES_FIFO(fifo).items[ES_FIFO(fifo).back] = item; \
ES_FIFO(fifo).back = ES_FIFO(fifo).back + 1; \
ES_FIFO(fifo).back = ES_FIFO(fifo).back == _ES_FIFO_SIZE(fifo) ? 0 : ES_FIFO(fifo).back; \
ES_FIFO(fifo).count++; \
} \
}while(0)

#define es_fifo_has_space(fifo) (ES_FIFO(fifo).count < _ES_FIFO_SIZE(fifo))

#define es_fifo_is_empty(fifo) (ES_FIFO(fifo).count == 0)

#define es_fifo_count(fifo) ES_FIFO(fifo).count

#define es_fifo_peek(fifo) ES_FIFO(fifo).items[ES_FIFO(fifo).front]

#define es_fifo_out(fifo) \
do{ \
if(!es_fifo_is_empty(fifo)) \
{ \
    ES_FIFO(fifo).front = (ES_FIFO(fifo).front + 1); \
    ES_FIFO(fifo).front = ES_FIFO(fifo).front == _ES_FIFO_SIZE(fifo) ? 0 : ES_FIFO(fifo).front; \
    ES_FIFO(fifo).count--; \
} \
}while(0)


#endif // __ES_FIFO_H

es_list.h

#ifndef __ES_LIST_H
#define __ES_LIST_H

#define ES_LIST_ENTRY(type) \
type *next;type *prev

#define es_list_first(list) ((list) ? (list) : NULL)

#define es_list_last(list) ((list) ? (list)->prev : NULL)

#define es_list_add(list, node) \
if(!list) { \
    list = node; \
    list->next = list; \
    list->prev = list; \
} \
else { \
    node->next = list; \
    list->prev->next = node; \
    node->prev = list->prev; \
    list->prev = node; \
}

#define es_list_del(list, node) \
{ \
    list = node == list ? (node->next == list ? NULL : node->next) : list; \
    (node)->prev->next = (node)->next; \
    (node)->next->prev = (node)->prev; \
} 

#define ___ESLISTV(node, line) node##line
#define __ESLISTV(node, line) ___ESLISTV(node, line)
#define _ESLISTV(node) __ESLISTV(node, __LINE__)

#define es_list_foreach(list, node) \
node = list; \
void *_ESLISTV(_next) = node ? node->next : NULL; \
void *_ESLISTV(_flag) = NULL; \
void *_ESLISTV(_list) = list; \
for(; list && (node != (list) \
    || _ESLISTV(_flag) == NULL); \
        node = _ESLISTV(_next), \
        _ESLISTV(_next) = node->next, \
        _ESLISTV(_flag) = _ESLISTV(_list) != list ? NULL : list, _ESLISTV(_list) = list)

#endif // __ES_LIST_H

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