長(zhǎng)文?|?編寫(xiě)優(yōu)質(zhì)嵌入式C程序的一些經(jīng)驗(yàn)

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摘要：本文首先分析了C語(yǔ)言的陷阱和缺陷，對(duì)容易犯錯(cuò)的地方進(jìn)行歸納整理；分析了編譯器語(yǔ)義檢查的不足之處并給出防范措施，以Keil MDK編譯器為例，介紹了該編譯器的特性、對(duì)未定義行為的處理以及一些高級(jí)應(yīng)用。

在此基礎(chǔ)上，介紹了防御性編程的概念，提出了編程過(guò)程中就應(yīng)該防范于未然的多種措施；提出了測(cè)試對(duì)編寫(xiě)優(yōu)質(zhì)嵌入式程序的重要作用以及常用測(cè)試方法；最后，本文試圖以更高的層次看待編程，討論一些通用的編程思想。

1.簡(jiǎn)介

市面上介紹C語(yǔ)言以及編程方法的書(shū)數(shù)目繁多，但對(duì)如何編寫(xiě)優(yōu)質(zhì)嵌入式C程序卻鮮有介紹，特別是對(duì)應(yīng)用于單片機(jī)、ARM7、Cortex-M3這類(lèi)微控制器上的優(yōu)質(zhì)C程序編寫(xiě)方法幾乎是個(gè)空白。本文面向的，正是使用單片機(jī)、ARM7、Cortex-M3這類(lèi)微控制器的底層編程人員。

編寫(xiě)優(yōu)質(zhì)嵌入式C程序絕非易事，它跟設(shè)計(jì)者的思維和經(jīng)驗(yàn)積累關(guān)系密切。嵌入式C程序員不僅需要熟知硬件的特性、硬件的缺陷等，更要深入一門(mén)語(yǔ)言編程，不浮于表面。為了更方便的操作硬件，還需要對(duì)編譯器進(jìn)行深入的了解。

本文將從語(yǔ)言特性、編譯器、防御性編程、測(cè)試和編程思想這幾個(gè)方面來(lái)討論如何編寫(xiě)優(yōu)質(zhì)嵌入式C程序。與很多雜志、書(shū)籍不同，本文提供大量真實(shí)實(shí)例、代碼段和參考書(shū)目，不僅介紹應(yīng)該做什么，還重點(diǎn)介紹如何做、以及為什么這樣做。

編寫(xiě)優(yōu)質(zhì)嵌入式C程序涉及面十分廣，需要程序員長(zhǎng)時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)積累，本文希望能縮短這一過(guò)程。

2.C語(yǔ)言特性

語(yǔ)言是編程的基石，C語(yǔ)言詭異且有種種陷阱和缺陷，需要程序員多年歷練才能達(dá)到較為完善的地步。雖然有眾多書(shū)籍、雜志、專(zhuān)題討論過(guò)C語(yǔ)言的陷阱和缺陷，但這并不影響本節(jié)再次討論它。

總是有大批的初學(xué)者，前仆后繼的倒在這些陷阱和缺陷上，民用設(shè)備、工業(yè)設(shè)備甚至是航天設(shè)備都不例外。本節(jié)將結(jié)合具體例子再次審視它們，希望引起足夠重視。深入理解C語(yǔ)言特性，是編寫(xiě)優(yōu)質(zhì)嵌入式C程序的基礎(chǔ)。

2.1處處都是陷阱

2.1.1 無(wú)心之過(guò)

1)“=”和”==”

將比較運(yùn)算符”==”誤寫(xiě)成賦值運(yùn)算符”=”，可能是絕大多數(shù)人都遇到過(guò)的，比如下面代碼：

if(x=5)?
{?
????//其它代碼???
}
代碼的本意是比較變量x是否等于常量5，但是誤將”==”寫(xiě)成了”=”，if語(yǔ)句恒為真。如果在邏輯判斷表達(dá)式中出現(xiàn)賦值運(yùn)算符，現(xiàn)在的大多數(shù)編譯器會(huì)給出警告信息。比如keil MDK會(huì)給出警告提示：“warning: ?#187-D: use of "=" where"==" may have been intended”，但并非所有程序員都會(huì)注意到這類(lèi)警告，因此有經(jīng)驗(yàn)的程序員使用下面的代碼來(lái)避免此類(lèi)錯(cuò)誤：

if(5==x)???
{???
????//其它代碼???
}
將常量放在變量x的左邊，即使程序員誤將’==’寫(xiě)成了’=’，編譯器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)任誰(shuí)也不能無(wú)視的語(yǔ)法錯(cuò)誤信息：不可給常量賦值！

2)復(fù)合賦值運(yùn)算符

復(fù)合賦值運(yùn)算符（ = 、 * = 等等） 雖然可以使表達(dá)式更加簡(jiǎn)潔并有可能產(chǎn)生更高效的機(jī)器代碼，但某些復(fù)合賦值運(yùn)算符也會(huì)給程序帶來(lái)隱含Bug，比如 ?” =” 容易誤寫(xiě)成”= ”，代碼如下：

tmp= 1;
代碼本意是想表達(dá)tmp=tmp 1，但是將復(fù)合賦值運(yùn)算符” =”誤寫(xiě)成”= ”：將正整數(shù)常量1賦值給變量tmp。編譯器會(huì)欣然接受這類(lèi)代碼，連警告都不會(huì)產(chǎn)生。

如果你能在調(diào)試階段就發(fā)現(xiàn)這個(gè)Bug，真應(yīng)該慶祝一下，否則這很可能會(huì)成為一個(gè)重大隱含Bug，且不易被察覺(jué)。

復(fù)合賦值運(yùn)算符”-=”也有類(lèi)似問(wèn)題存在。

3)其它容易誤寫(xiě)

• 使用了中文標(biāo)點(diǎn)
• 頭文件聲明語(yǔ)句最后忘記結(jié)束分號(hào)
• 邏輯與