使用C++ 编写嵌入式应用程序_c++嵌入式工程，2024年物联网嵌入式开发开发突破20k有哪些有效的路径

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例如：我们来定义一个循环缓冲区类：

循环队列是嵌入式程序设计中常用的数据结构，例如在 串口UART通信中，如果使用终端方式就需要使用循环队列。它大概需要下面几个数据结构和操作：

  1. 缓冲区buffer
  2. 输入指针 input_index;
  3. 输出指针 output_index;
  4. 计数器  counter

操作程序包括

  • init()
  • put(char v)
  • char get()

C语言的代码为：

uint8_t buffer[SIZE];
int input_index;
int output_index;
int counter
void init()
{
input_index=0;
output_index=0;
counter=0;
}
void put(uint8_t value)
{
buffer[input_index++]=value;
if (input_index==SIZE-1) input_inedx=0;
counter++;
}
uint8_t  get(){
int temp;
temp=buffer[output_index++];
if (output_index==(SIZE-1))
   output_index=0;
counter--;
}

 如果使用C++来编写一个循环队列的类：

class circular_buffer {
public：
 circular_buffer();
put(uint8_t val);
 uint8_t get();
private:
 int input_index;
 int output_index;
 int buffer[SIZE];

}
circular_buffer:: circular_buffer()
{
  input_index=0;
  output_index=0;
  counter=0;

}
void  circular_buffer:: put(uint8_t value)
{
buffer[input_index++]=value;
if (input_index==SIZE-1) input_inedx=0;
counter++;
}
uint8_t  circular_buffer:: get(){
int temp;
temp=buffer[output_index++];
if (output_index==(SIZE-1))
   output_index=0;
counter--;
}

    

对象是类的实例，就好比变量是类型的实例。上面的类实例化

circular_buffer mybuffer;

   从形式上看，没有太多的变化，实际上，我们使用Class 描述的循环队列，不那么凌乱。更像是一个硬件的元器件。面向对象程序设计是我们用更接近物理特性的方式来描述物件。用类描述的循环缓冲区更像一个硬件器件。这才是OOP 的独特魅力。

  如果我们在程序中使用多个循环缓冲区的话，使用类（CLASS） 就显得简洁了，只要写成：

circular_buffer inputBuffer;
circular_buffer outputBuffer;

通过C++ 的类，我们将循环缓冲区变成了像一个元器件，我们不在需要关心内部的实现细节，而只需要关心它给使用者呈现出来的性能就可以了。我们也可以使用一个符号来表示。 

circular buffer

 

我们有必要再去学习C++呢？我也疑惑过，以至于很长时间没有去关心Arm公司C++编译器。直到Mbed OS 中大量地使用C++来编写程序，才开始认真地开始研究C++在嵌入式程序设计中的应用。

从C语言转向C++，不仅仅是你要学习新的语言规则，而是要改变编程的思维方式。最有价值的可能不是那些已存在的代码库（给出合适的工具，可以转变它），而是已存在的头脑库。一旦从C语言面向过程的方式转变为面向对象程序设计方式。你的效率会大大提高。所以C程序员学习C++的一项值得的投资。程序员是在用问题空间的术语描述问题的解（例如“把锁链放在箱子里”），而不是用计算机的术语，也就 是解空间的术语，描述问题的解（例如“设置芯片的一位即合上继电器”）。程序员所涉及的是 较高层的概念，一行代码能做更多的事情。

      在MBed OS 中，硬件接口都是使用类来定义。使程序员不需要关注细节，就可以直接访问和控制硬件电路。例如下面这些都是接口类。

DigitalOut 数字输出类

构造函数  

DigitalOut myled(PF_14); 它真正指定了STM32F429 的一个GPIO 脚

成员函数

write (int value);

read ();;

使用方式：

 myled.write(1);
   myled=1;
   myled=!myled;

 看到了吧？使用C++定义的硬件类，使我们控制GPIO 变得非常的方便。

      使用C++ 的类，和类似硬件设计那样，利用简单的功能电路构造构建了一个功能更强大，更智能的硬件零部件。在modular-2 电脑中，所有的I/O 接口板都对应封装了一个接口类(interface Class).将硬件抽象成了软件的类。

IOmoduleClass

     应用程序不再需要了解IO 模块的硬件细节，只要了解接口类就好了。正是由于Mbed OS 使用了C++类来设计API。才成就了Mbed OS 简单易学的特色。

C++ 的类是软件模块化设计的基石。使用类，可以几乎描述所以的物理部件的特性，比如步进电机，ADC 等等。

现在，我爱使用C++ 编写嵌入式程序，这个过程和使用各种元器件搭建PCB板，然后构成一个设备非常相似。编写一个好的类，就好像设计了一个芯片。既可以自己使用，也可以给朋友分享。

 

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