【Udemy中英字幕】Embedded C Programming Design Patterns

嵌入式 C 编程设计模式

为嵌入式系统创建干净且可维护的固件代码的设计模式

讲师：Martin Schröder

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为什么需要设计模式

当我们开发嵌入式软件时，我们一次又一次地看到同一类问题。遗留代码的维护成本很高，更改一段代码会导致其他地方的行为发生意外变化，代码会以意想不到的方式中断。

所有这些都会导致源代码的处理难度成倍增加。

归根结底，这是因为缺乏编写软件的清晰架构指南。诸如“我们如何定义对象？”或“每个对象应该具有哪些基本方法？”之类的问题。编译器不会强制执行这些要求，而且可能永远不会。我们必须通过清晰的指南和代码审查来强制执行这些要求。

这就是为什么我们制定了适用于每个项目的指导方针列表，并确保所有开发人员都知道这些指导方针，并在代码审查期间相互指出未遵循这些指导方针的情况。这样一来，代码就会变得干净、易于维护、易于测试且易于理解。

我们使用设计模式来阐明软件结构以及我们对该结构的期望。

设计模式对于实现高效的 DevOps 至关重要，因为它们直接减少了审查新代码所需的时间。当团队中的每个人都使用设计模式并同意其使用时，每个人也都知道当新代码遵循已知模式时会有什么结果。

设计模式帮助我们编写干净、健壮且可维护的代码。

课程概述

我们将从一个简短的介绍开始，我会向您解释如何学习本课程、在哪里可以找到额外的资源以及每个模块是如何构成的。

然后，我们将介绍创建模式，它处理数据对象的构造。创建模式帮助我们以标准化的方式创建新对象并处理内存所有权的责任。

之后，我们深入研究处理代码结构的结构模式。这些模式帮助我们构建代码，以便我们可以轻松地用新功能扩展它，而无需稍后重构它。

行为模式是与代码“行为”相关的部分，例如返回值模式。这些模式帮助我们确定在不同常见情况下代码的行为。

最后，并发模式将让您直观地了解嵌入式 RTOS 上的并发，以便您了解何时使用哪种并发模式来实现应用程序的高响应能力。

介绍

创建模式

结构模式

回调模式。处理绑定到对象实例的面向对象回调。允许回调对特定对象实例进行操作。
继承模式。继承模式用于实现 C 程序中对象和组件之间的继承关系。它是一种创建对象层次结构的方法，而不必管理所有细节都处于同一抽象级别的大型应用程序。
虚拟 API 模式。虚拟 API 模式是一种在 C 中实现虚拟函数并使不透明对象句柄也变得“智能”的方法。虚拟 API 模式为我们提供了多态性 – 我们可以在不了解这些实现的情况下将同一接口用于多个实现。
桥接模式。此模式建立在虚拟 API 模式之上，是需要桥接两个不同对象层次结构时使用的模式。我们将介绍 Rust 和 C 中的一个例子，看看如何在实践中使用此模式。

行为模式

返回值模式。此模式标准化了函数处理返回值的方式。这很有价值，因为 C 中的返回值是发出操作状态信号的主要方式。因此，我们必须有一种通过标准化返回值与调用者进行通信的明确方法。

并发模式

并发简介。在本节中，我们将并发本身视为软件开发的一种模式，以及何时以及为何我们应该将并发视为工具箱中一种有价值的工具。
自旋锁/中断屏蔽模式。屏蔽中断是数据完整性最简单的模式，它与保护中断访问的共享数据有关。这种模式的通用实现通常以自旋锁的形式完成。在这里，我们来看看如何通过确保在修改数据时不会运行中断来保护数据免受损坏。
信号量模式。信号量比自旋锁高一级，概述了中断处理程序和应用程序级线程（以及我们应用程序中的多个线程）之间的信号传输模式。在本模块中，我们将了解信号量的实际实现、其用例和重要注意事项。信号量是任何 RTOS 系统中最基本的线程感知同步原语。
互斥模式。互斥与信号量略有不同，它通过优先级继承来防止资源匮乏。它是应用程序线程应使用的主要模式，用于与其他线程互斥地访问资源。在本模块中，我们将研究互斥的实现、其工作原理以及它与其他原语实现的不同之处。
条件变量模式。条件变量模式建立在互斥模式之上，用于实现从另一个线程或中断处理程序发出信号并唤醒一个或多个线程的方法。此模式可用于以安全的方式检查响应异步事件的任意复杂条件。

这是为谁准备的

本次培训适用于：