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嵌入式开发中的C语言编程思想

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laocuo1142|  楼主 | 2024-6-7 13:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
1 编程风格
    《计算机程序的构造和解释》一书在开篇写到:程序写出来是给人看的,附带能在机器上运行。

1.1 整洁的样式
    使用什么样的编码样式一直都颇具争议性的,比如缩进和大括号的位置。因为编码的样式也会影响程序的可读性,面对一个乱放括号、对齐都不一致的源码,我们很难提起阅读它的兴趣。

    我们总要看别人的程序,如果彼此编码样式相近,读起源码来会觉得比较舒适。但是编码风格的问题是主观的,***不可能在编码风格上达成统一意见。因此只要你的编码样式整洁、结构清晰就足够了。除此之外,对编码样式再没有其它要求。

    提出匈牙利命名法的程序员、前微软首席架构师Charles Simonyi说:我觉得代码清单带给人的愉快同整洁的家差不多。你一眼就能分辨出家里是杂乱无章还是整洁如新。这也许意义不大。因为光是房子整洁说明不了什么,它仍可能藏污纳垢!

    但是第一印象很重要,它至少反映了程序的某些方面。我敢打赌,我在3米开外就能看出程序拙劣与否。我也许没法保证它很不错,但如果从3米外看起来就很糟,我敢保证这程序写得不用心。如果写得不用心,那它在逻辑上也许就不会优美。

1.2清晰的命名
    变量、函数、宏等等都需要命名,清晰的命名是优秀代码的特点之一。命名的要点之一是名称应能清晰的描述这个对象,以至于一个初级程序员也能不费力的读懂你的代码逻辑。我们写的代码主要给谁看是需要思考的:给自己、给编译器还是给别人看?

    我觉得代码最主要的是给别人看,其次是给自己看。如果没有一个清晰的命名,别人在维护你的程序时很难在整个全貌上看清代码,因为要记住十多个以上的糟糕命名的变量是件非常困难的事;而且一段时间之后你回过头来看自己的代码,很有可能不记得那些糟糕命名的变量是什么意思。

    为对象起一个清晰的名字并不是简单的事情。首先能认识到名称的重要性需要有一个过程,这也许跟谭式C程序教材被大学广泛使用有关:满书的a、b、c、x、y、z变量名是很难在关键的初学阶段给人传达优秀编程思想的;其次如何恰当的为对象命名也很有挑战性,要准确、无歧义、不罗嗦,要对英文有一定水平,所有这些都要满足时,就会变得很困难;此外,命名还需要考虑整体一致性,在同一个项目中要有统一的风格,坚持这种风格也并不容易。

    关于如何命名,Charles Simonyi说:面对一个具备某些属性的结构,不要随随便便地取个名字,然后让所有人去琢磨名字和属性之间有什么关联,你应该把属性本身,用作结构的名字。

1.3恰当的注释
    注释向来也是争议之一,不加注释和过多的注释我都是反对的。不加注释的代码显然是很糟糕的,但过多的注释也会妨碍程序的可读性,由于注释可能存在的歧义,有可能会误解程序真实意图,此外,过多的注释会增加程序员不必要的时间。如果你的编码样式整洁、命名又很清晰,那么,你的代码可读性不会差到哪去,而注释的本意就是为了便于理解程序。

    这里建议使用良好的编码样式和清晰的命名来减少注释,对模块、函数、变量、数据结构、算法和关键代码做注释,应重视注释的质量而不是数量。如果你需要一大段注释才能说清楚程序做什么,那么你应该注意了:是否是因为程序变量命名不够清晰,或者代码逻辑过于混乱,这个时候你应该考虑的可能就不是注释,而是如何精简这个程序了。

2 数据结构
    数据结构是程序设计的基础。在设计程序之前,应该先考虑好所需要的数据结构。

前微软首席架构师Charles Simonyi:编程的第一步是想象。就是要在脑海中对来龙去脉有极为清晰的把握。在这个初始阶段,我会使用纸和铅笔。我只是信手涂鸦,并不写代码。

    我也许会画些方框或箭头,但基本上只是涂鸦,因为真正的想法在我脑海里。我喜欢想象那些有待维护的结构,那些结构代表着我想编码的真实世界。一旦这个结构考虑得相当严谨和明确,我便开始写代码。

    我会坐到终端前,或者换在以前的话,就会拿张白纸,开始写代码。这相当容易。我只要把头脑中的想法变换成代码写下来,我知道结果应该是什么样的。大部分代码会水到渠成,不过我维护的那些数据结构才是关键。我会先想好数据结构,并在整个编码过程中将它们牢记于心。

    开发过以太网和操作系统SDS 940的Butler Lampson:(程序员)最重要的素质是能够把问题的解决方案组织成容易操控的结构。

    开发CP/M操作系统的Gary.A:如果不能确认数据结构是正确的,我是决不会开始编码的。我会先画数据结构,然后花很长时间思考数据结构。在确定数据结构之后我就开始写一些小段的代码,并不断地改善和监测。在编码过程中进行测试可以确保所做的修改是局部的,并且如果有什么问题的话,能够马上发现。

    微软创始人比尔**·**盖茨:编写程序最重要的部分是设计数据结构。接下来重要的部分是分解各种代码块。

    编写世界上第一个电子表格软件的Dan Bricklin:在我看来,写程序最重要的部分是设计数据结构,此外,你还必须知道人机界面会是什么样的。

    我们举个例子来说明。在介绍防御性编程的时候,提到公司使用的LCD显示屏抗干扰能力一般,为了提高LCD的稳定性,需要定期读出LCD内部的关键寄存器值,然后跟存在Flash中的初始值相比较。需要读出的LCD寄存器有十多个,从每个寄存器读出的值也不尽相同,从1个到8个字节都有可能。如果不考虑数据结构,编写出的程序将会很冗长。

图片

    我们分析这个过程,发现能提取出很多相同的元素,比如每次读LCD寄存器都需要该寄存器的命令号,都会经过读寄存器、判断值是否相同、处理异常情况这一过程。所以我们可以提取一些相同的元素,组织成数据结构,用统一的方法去处理这些数据,将数据与处理过程分开来。

    我们可以先提取相同的元素,将之组织成数据结构:

图片

    这里lcd_command表示的是LCD寄存器命令号;lcd_get_value是一个数组,表示寄存器要初始化的值,这是因为对于一个LCD寄存器,可能要初始化多个字节,这是硬件特性决定的;lcd_value_num是指一个寄存器要多少个字节的初值,这是因为每一个寄存器的初值数目是不同的,我们用同一个方法处理数据时,是需要这个信息的。

    就本例而言,我们将要处理的数据都是事先固定的,所以定义好数据结构后,我们可以将这些数据组织成表格:

/*LCD部分寄存器设置值列表*/  
lcd_redu_list_struct const lcd_redu_list_str[]=
{
   {SSD1963_Get_Address_Mode,{0x20}                                   ,1}, /*1*/
   {SSD1963_Get_Pll_Mn      ,{0x3b,0x02,0x04}                         ,3}, /*2*/
   {SSD1963_Get_Pll_Status  ,{0x04}                                   ,1}, /*3*  
   {SSD1963_Get_Lcd_Mode    ,{0x24,0x20,0x01,0xdf,0x01,0x0f,0x00}     ,7}, /*4*/
   {SSD1963_Get_Hori_Period ,{0x02,0x0c,0x00,0x2a,0x07,0x00,0x00,0x00},8}, /*5*/
   {SSD1963_Get_Vert_Period ,{0x01,0x1d,0x00,0x0b,0x09,0x00,0x00}     ,7}, /*6*/
   {SSD1963_Get_Power_Mode  ,{0x1c}                                   ,1}, /*7*/
   {SSD1963_Get_Display_Mode,{0x03}                                   ,1}, /*8*/
   {SSD1963_Get_Gpio_Conf   ,{0x0F,0x01}                              ,2}, /*9*/
   {SSD1963_Get_Lshift_Freq ,{0x00,0xb8}                              ,2}, /*10*
};
    至此,我们就可以用一个处理过程来完成数十个LCD寄存器的读取、判断和异常处理了:

/**
* lcd 显示冗余
* 每隔一段时间调用该程序一次
*/  
void lcd_redu(void)  

     uint8_t  tmp[8];
     uint32_t i,j;
     uint32_t lcd_init_flag;
     lcd_init_flag =0;
     for(i=0;i<sizeof(lcd_redu_list_str)/sizeof(lcd_redu_list_str[0]);i++)
     {
         LCD_SendCommand(lcd_redu_list_str.lcd_command);
         uyDelay(10);
         for(j=0;j<lcd_redu_list_str.lcd_value_num;j++)
         {
             tmp[j]=LCD_ReadData();
             if(tmp[j]!=lcd_redu_list_str.lcd_get_value[j])
             {
                 lcd_init_flag=0x55;
                 //一些调试语句,打印出错的具体信息
                 goto handle_lcd_init;
             }
         }
     }
     handle_lcd_init:
     if(lcd_init_flag==0x55)
     {
         //重新初始化LCD  
         //一些必要的恢复措施  
     }
}
    通过合理的数据结构,我们可以将数据和处理过程分开,LCD冗余判断过程可以用很简洁的代码来实现。更重要的是,将数据和处理过程分开更有利于代码的维护。

    比如,通过实验发现,我们还需要增加一个LCD寄存器的值进行判断,这时候只需要将新增加的寄存器信息按照数据结构格式,放到LCD寄存器设置值列表中的任意位置即可,不用增加任何处理代码即可实现!这仅仅是数据结构的优势之一,使用数据结构还能简化编程,使复杂过程变的简单,这个只有实际编程后才会有更深的理解。

3 阅读书目
    每年都有亿万计的C程序运行在单片机、ARM7、Cortex-M3这些微处理器上,但在这些处理器上如何编写优质高效的C程序,几乎没有书籍做专门介绍。

    本文试图在这方面做一些努力。编写优质嵌入式C程序需要大量的专业知识,本文虽尽力描述编写嵌入式C程序所需要的各种技能,但本文却无力将每一个方面都面面俱到的描述出来,所以本文最后会列举一些阅读书目,这些书大多都是真正大师的经验之谈。站在巨人的肩膀上,可以看的更远。

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yangxiaor520| | 2024-6-10 09:29 | 显示全部楼层
C语言虽然入门简单,但是要学好还是有很多难点的。

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