1. 简介
嵌入式系统是指嵌入到其他系统内部的计算机系统，它通常拥有极小的存储容量、处理速度和能耗，但承载着极为重要的任务。C++是一种广泛使用的高级编程语言，它的高效和灵活性使得它成为构建稳定可靠的嵌入式系统功能的首选之一。在本文中，将介绍一些C++编程技巧，帮助您在嵌入式系统中构建出更加可靠和高效的功能。
2. 内存管理
2.1 避免使用动态内存分配
在嵌入式系统中，内存非常有限，因此动态内存分配可能会造成系统内存不足的情况。因此，尽量避免使用动态内存分配，可以将需要分配的内存预先分配好，或者使用栈内存。
// 预先分配内存
char buffer[1024];
// 使用栈内存
void function() {
char arr[128];
// do something
}
2.2 使用智能指针
虽然避免使用动态内存分配可以减少内存不足的风险，但是有些情况下不得不使用动态内存，这时可以使用智能指针来管理内存，避免内存泄漏。
// 使用std::unique_ptr
std::unique_ptr<int> ptr(new int);
// 使用std::shared_ptr
std::shared_ptr<int> ptr = std::make_shared<int>(10);
3. 代码优化
3.1 使用constexpr
constexpr可以在编译期间计算出表达式的值，可以避免运行时的计算，提高程序的执行效率。
constexpr int getSum(int a, int b) {
return a + b;
}
const int sum = getSum(3, 5); // 在编译期间就计算出sum的值
3.2 避免使用虚函数
虚函数会导致程序的执行速度变慢，因为需要在运行时才能确定函数调用的地址。如果不需要继承关系，可以使用inline函数来替代虚函数，提高程序的执行效率。
class Base {
public:
virtual void doSomething() {...}
};
class Derived : public Base {
public:
void doSomething() override {...}
};
// 替代方案
class Base {
public:
inline void doSomething() {...}
};
class Derived : public Base {
public:
void doSomething() {...} // 停用override
4. 异常处理
4.1 避免抛出异常
在嵌入式系统中，因为内存有限，抛出异常会导致内存分配失败，甚至导致系统崩溃。因此，应该尽量避免抛出异常，可以使用返回值或者error_code来替代异常。
int getValue(int index, int& value) {
if(index < 0 || index >= count) {
return -1; // 错误码
}
value = array[index];
return 0;
}
4.2 处理异常
无法避免抛出异常的情况下，应该考虑如何处理异常，避免程序崩溃。可以在程序启动时设置异常处理程序，以便在程序抛出未捕获的异常时进行处理。
void exceptionHandler() {
std::cerr << "Unhandled exception\n";
std::abort();
}
int main() {
std::set_terminate(exceptionHandler); // 设置异常处理程序
try {
// do something
} catch(const std::exception& ex) {
std::cerr << ex.what() << std::endl;
}
}
5. 结论
本文介绍了一些C++编程技巧，以帮助您构建出更加稳定可靠的嵌入式系统功能。正确的内存管理可以避免内存泄漏和内存不足的情况；代码优化可以提高程序的执行效率；异常处理可以避免程序崩溃。希望本文能够帮助您构建出更加高效和优秀的嵌入式系统。