如何为嵌入式系统设计一个好的接口？答案

【问题标题】：How to design a good interface for embedded system?如何为嵌入式系统设计一个好的接口？
【发布时间】：2020-02-10 22:39:48
【问题描述】：

C 代码应该在嵌入式系统上运行，例如 Arm CortexM 或类似系统。

两种API接口设计是可能的：

typedef struct { vars } t_object;
void init(t_object* p_object);
void run(t_object* p_object);

t_object my_object;
init( &my_object );
while(1)
    run( &my_object );

或

typedef struct { vars } t_object;
t_object* init( );
void run(t_object* p_object);
void deinit(t_object* p_object);

t_object* p_my_object;
p_my_object = init( );
while(1)
    run( p_my_object );

在第一种情况下，对象在堆栈上静态分配，而在第二种情况下，init() 在堆上动态分配对象。

在设计界面时选择两种方式中的一种的原因是什么？

【问题讨论】：

这完全取决于程序运行的环境。这两种方法各有优缺点，具体取决于平台。
通常让调用者负责被调用代码的内存管理是个坏主意。调用者可能不知道该责任，这将导致内存泄漏如果您这样做，则可能需要一些命名约定以使其明显，例如allocate_object、delete_object 函数。
@Clifford 请记住，该对象将永远只有一个实例，并且它将“永远运行”。 deinit() 已提供，但因此永远不会在此处使用。
这并不是真正基于意见的。有一个现有的行业事实上的标准，不透明类型。人们不使用它的唯一原因是人们不知道它。
@Danijel 在这种情况下，动态分配没有任何作用，init() 函数可能只是返回一个指向静态对象的指针。然后，您需要调用 init 函数来获取对该对象的引用 - 从而保证在使用前对其进行初始化。请注意，您的问题中没有提到这是一个单身人士。这是相关的，所以应该提到。

标签： c embedded

【解决方案1】：

您应该查看称为“不透明类型”或“不透明指针”的概念。它是 C 中的一种设计模式，它允许您通过利用结构的前向声明来使用私有封装。为了让它工作，你的函数必须使用指针并且分配必须在你的代码中完成。

在低端嵌入式系统中，永远不应该使用动态分配。不透明类型的分配是通过静态内存池完成的。见Static allocation of opaque data types。

如何实现静态内存池的代码示例：https://stackoverflow.com/a/54999410/584518

【讨论】：

我不确定是否有共识？
不确定您所说的“this”是什么，但强烈避免在嵌入式系统中动态分配内存是常态。没有迫切的需要，而且负面后果太大了。
@Danijel 关于不透明类型，现在 MISRA-C 甚至推荐它（指令 4.8），因此它甚至是行业标准的一部分。然而，出于腐朽的传统，许多 C 程序员往往缺乏正确的程序设计和设计模式的经验。有的 K&R 读得太多了，有的从汇编来到 C，有的则是拒绝 OO 的顽固老前辈等等。
我很清楚动态分配。我所说的“共识”是关于在上面的链接中使用alloca()。我不清楚这是否可以在没有alloca() 的情况下完成。
@Danijel 通常，您只需将自己的内存池创建为固定大小的数组，然后让构造函数从中分配 1 个对象。意味着您可以获得对象数量的上限，但嵌入式系统应该是确定性的。

【解决方案2】：

选择第一个。

通过赋予用户创建对象的责任，他可以根据需要使用静态、自动或动态。实际使用和单元测试使用可以使用不同的分配方案。

如果您使用的是嵌入式独立系统，其中内存以千字节而不是兆字节计算，那么动态内存分配通常是您不需要的奢侈品。通常静态存储更适合“永恒”对象，而堆栈适合临时对象。

【讨论】：