全局變量簡(jiǎn)直就是嵌入式系統(tǒng)的戈蘭高地

前言

全局變量簡(jiǎn)直就是嵌入式系統(tǒng)的戈蘭高地。沖突最激烈的雙方是：

做控制的工程師；

做非嵌入式的軟件工程師。

做控制的工程師特點(diǎn)

他們普遍的理解就是“變量都寫成全局該有多方便”。我之前面試過一個(gè)非常有名的做控制實(shí)驗(yàn)室里出來的PhD/Master，前前后后陸續(xù)有快十個(gè)人。面試問題是用C寫PID。到后面的幾位面試的時(shí)候我都覺得沒有看的意義了，因?yàn)槿紝懙氖峭粋€(gè)風(fēng)格。

大概就是這樣的：

float SetSpeed;float err;float err_last;float Kp，Ki，Kd;float integral;float result;

float PID（float speed）{ err=SetSpeed-speed; integral+=err; result=Kp*err+Ki*integral+Kd*（err-err_last）; err_last=err; return result;}

代碼的特點(diǎn)就是所有的變量一定定義在函數(shù)外面。問他們?yōu)槭裁?，回答是“全局變量方便調(diào)試”。事實(shí)上在學(xué)校里做搞自動(dòng)控制的人最重要的根本就是控制的結(jié)果，而不是代碼本身。代碼只要能工作就行。變量名污染，低耦合之類的和他們就不在同一個(gè)世界。

進(jìn)了公司有些人代碼質(zhì)量會(huì)變好，但有的還是會(huì)延續(xù)之前的習(xí)慣。前公司代碼庫里面凡是看不懂的代碼一律都是那一兩個(gè)Control Engineer寫的，寫完了還會(huì)用自己的名字給函數(shù)命名的那種。

要成為一個(gè)資深的嵌入式工程師相當(dāng)難，一方面要有非常扎實(shí)的理論知識(shí)，同時(shí)也要有相當(dāng)?shù)哪欠N大型的、高頻CPU、多層PCB板的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。嵌入式硬件工程師要學(xué)的課程主要有模擬電路設(shè)計(jì)、數(shù)字電路設(shè)計(jì)、電磁波理論等。熟悉常用的放大電路、濾波電路、電源電路設(shè)計(jì)和分析。

做非嵌入式的軟件工程師特點(diǎn)

代碼的特點(diǎn)就是所有的靜態(tài)變量都不可以定義在.h文件里，必須寫在.c文件里以確保別的文件沒法訪問它們。別的文件真要訪問怎么辦？那就給每一個(gè)變量寫get/set函數(shù)??！問題是靜態(tài)變量寫在.c文件里編譯器是沒法優(yōu)化get/set的。

結(jié)果就大面積的變量訪問要花幾倍的CPU時(shí)間去做get/set的函數(shù)調(diào)用。嵌入式項(xiàng)目很多情況下對(duì)硬件的壓榨是很極端的，CPU利用率90%都不算什么，頂?shù)?7%都是有的。（注意下這些項(xiàng)目是實(shí)時(shí)性要求很高的，晚一個(gè)毫秒算不完都不行。不是跑在電腦上鼠標(biāo)卡一卡也無所謂的。）然后為了封裝性，在代碼里面塞這么多get/set嗎？

總結(jié)

總的來說嵌入式軟件里大部分的代碼都是中斷驅(qū)動(dòng)的，天生就有很多變量是沒法使用參數(shù)傳遞的。全局變量的存在是因?yàn)檎x站在這邊。但是嵌入式軟件遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有特殊到不需要按照正常軟件工程方法去管理的地步。要真有人認(rèn)為“嵌入式軟件只要能工作就成，代碼丑一點(diǎn)無所謂的”純粹是軟件工程水平不行，不是因?yàn)榭刂扑教?。全局變量一定是要用的，管理它們也很重要?/p>

一些基本的代碼規(guī)則：

如果只是文件內(nèi)調(diào)用，全局變量只能寫在這個(gè).c文件里，不要寫進(jìn).h文件。

如果有文件外調(diào)用，全局變量要寫在.h文件里。

.h里面的全局變量全局可讀，但是只有本文件組可以寫。別的文件要寫請(qǐng)調(diào)用set函數(shù)。

所有的全局變量無論在.h還是.c里面都要包成同名struct。哪怕只有一個(gè)變量也要寫進(jìn)struct里面。比如PID.c里面有一個(gè)pid_S，PID.h里面有個(gè)PID_S。這樣其他人不僅可以立即識(shí)別出一個(gè)變量是project內(nèi)global/文件內(nèi)static/函數(shù)內(nèi)local，同時(shí)還能輕松追溯到這個(gè)函數(shù)是屬于哪個(gè)文件的。

不要寫函數(shù)內(nèi)的static變量。函數(shù)內(nèi)的static變量在實(shí)際的項(xiàng)目中幾乎就是bug生成器，沒法簡(jiǎn)單的reset。而且對(duì)unit test非常不友好。

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