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高质量嵌入式软件的开发技巧

发表于:2023-01-30 作者:嵌入式系统 来源:嵌入式系统

一、剑宗气宗之争

《笑傲江湖》中华山派的剑宗和气宗之争,可谓异常激烈。那么问题就来了,既然有剑宗气宗之争,到底应该先练剑,还是先练气呢?引申到软件开发行业有没剑气之争呢?

二、文件结构

1、C 程序通常分为两类文件,一种是程序的声明称为头文件,以“.h”为后缀,另一种是程序的实现,以“.c”为后缀,一般每个c文件有个同名的h文件。

2、软件的头文件数目比较多,应将头文件和定义文件分别保存于不同的目录,例如将头文件保存于 include或者inc 目录,将定义文件保存于 source 或src目录;如果某些头文件是私有的,它不会被用户的程序直接引用,则没有必要公开其“声明”。为了加强信息隐藏,这些私有的头文件可以和定义文件存放于同一个目录,即私有的h文件放在src目录。

3、在文件头添加版权和版本的声明等信息,主要包括版权和功能,以及修改记录,必要时可以为整个功能文件夹单独新建readme说明文档。

4、为了防止头文件被重复引用,必须用 ifndef/define/endif 结构产生预处理块。

5、头文件中只存放“声明”而不存放“定义”,更别提放变量,这是严重的错误。

6、用 #include <filename.h> 格式来引用标准库的头文件,用 #include “filename.h” 格式来引用非标准库的头文件(编译器将从用户的工作目录开始搜索)。

7、文件可按层或者功能组件划分不同的文件夹,便于其他人阅读。

三、程序版式

版式虽然不会影响程序的功能,但会影响可读性,程序的风格统一则是赏心悦目。

代码排版在编码时确实很难把握,但可以编码完成后统一用工具格式化,不管编码使用Keil/MDK、Qt等集成工具,或者纯粹的代码编辑工具Source Insight,一般都支持自定义运行可执行文件,如Astyle。可以客制化新菜单,一键执行Astyle,将代码一键格式化,排版统一、层次分明。

Astyle官网 http://astyle.sourceforge.net/  按要求下载安装,只需要AStyle.exe即可。关于其使用和参数,可以再进入Documentation。对代码基本风格,{}如何对齐、是否换行,switch-case如何排版,tab键占位宽度,运算符或变量前后的空格等等,基本上代码排版涉及的方方面面都有参数说明。个人选择的编码参数是

--style=allman -S -U -t -n -K -p -s4 -j -q -Y -xW -xV fileName
 

 

效果如下:

//微信公众号:嵌入式系统
int Foo(bool isBar)
{
    if (isBar)
    {
        bar();
        return 1;
    }
    else
    {
        return 0;
    }
}
 

 

也可以参考​​ 代码的保养​​ 第3章。关于注释,重要函数或段落必不可少,修改代码同时修改相应的注释,以保证注释与代码的一致性。

四、命名规则

比较著名的命名规则当推 Microsoft 公司的“匈牙利”法,该命名规则的主要思想是“在变量和函数名中加入前缀以增进人们对程序的理解”。例如所有的字符变量均以 ch 为前缀,若是指针变量则追加前缀 p。但没有一种命名规则可以让所有的程序员满意,制定一种令大多数项目成员满意的命名规则,重点是在整个团队和项目中贯彻实施。

事实上开发大多数基于SDK,一般底层命名规则尽量与SDK风格保持一致,至于上层就按团队标准,个人比较倾向全部小写字母,用下划线分割的风格,例如 set_apn、timer_start。

不要出现标识符完全相同的局部变量和全局变量,尽管两者的作用域不同而不会发生语法错误,但会使人误解,全局变量也不要过于简短。

变量的名字应当使用“名词”或者“形容词+名词”,函数的名字应当使用“动词”或者“动词+名词”,用正确的反义词组命名具有互斥意义的变量或相反动作的函数等。

五、基本语句

表达式和语句都属于C 语法基础,看似简单,但使用时隐患比较多,提供一些建议。

5.1 if

if 语句是 C 语言中最简单、最常用的语句,然而很多程序员却用隐含错误的方式,仅以不同类型的变量与零值比较为例,展开讨论。

1、布尔变量与零值比较

不可将布尔变量直接与 TRUE、FALSE 或者 1、0 进行比较。根据布尔类型的语义,零值为“假”(记为 FALSE),任何非零值都是“真”(记为TRUE)。TRUE 的值究竟是什么并没有统一的标准。

假设布尔变量名字为 flag,它与零值比较的标准 if 语句如下:

//微信公众号:嵌入式系统
if (flag)   // 表示 flag 为真 
if (!flag)   // 表示 flag 为假

其它的用法都属于不良风格,例如:

//错误范例
 if (flag == TRUE) 
 if (flag == 1 ) 
 if (flag == FALSE) 
 if (flag == 0)

2、整型变量与零值比较

整型变量用“==”或“!=”直接与 0 比较,假设整型变量的名字为 value,它与零值比较的标准 if 语句如下:

if (value == 0) 
if (value != 0)

不可模仿布尔变量的风格而写成

//错误范例
if (value)   // 会让人误解 value 是布尔变量 
if (!value)

3、 浮点变量与零值比较

不可将浮点变量用“==”或“!=”与任何数字比较,无论是 float 还是 double 类型的变量,都有精度限制。不能将浮点变量用“==”或“!=”与数字比较,应该设法转化成“>=”或“<=”形式。假设浮点变量的名字为 x,应当将

if (x == 0.0) // 隐含错误的比较,错误
 

转化为

const float EPSINON = 0.00001
if ((x>=-EPSINON) && (x<=EPSINON)) 
//其中 EPSINON 是允许的误差(即精度),即x无限趋近于0.0

4、指针变量与零值比较

指针变量用“==”或“!=”与 NULL 比较, 指针变量的零值是“空”(记为 NULL),尽管 NULL 的值与 0 相同,但是两者意义不同。假设指针变量的名字为 p,它与零值比较的标准 if 语句如下:

if (p == NULL) // p 与 NULL 显式比较,强调 p 是指针变量 
 if (p != NULL)
 

不要写成

if (p == 0)  // 容易让人误解 p 是整型变量 
if (p != 0) 
if (p)    // 容易让人误解 p 是布尔变量 
if (!p)
 

5.2 for

在多重循环中,如果有可能,应当将最长的循环放在最内层,最短的循环放在最外层,以减少 CPU 切换循环层的次数。

//不良范例
for (row=0; row<100; row++) 
{ 
 for ( col=0; col<5; col++ ) 
 { 
  sum = sum + a[row][col]; 
 } 
} 

//微信公众号:嵌入式系统  较高效率
for (col=0; col<5; col++ ) 
{ 
 for (row=0; row<100; row++) 
 { 
   sum = sum + a[row][col]; 
 } 
}
 

5.3 switch

switch 是多分支选择语句,而 if 语句只有两个分支可供选择;虽然可以用嵌套的if 语句来实现多分支选择,但那样的程序冗长难读。这是 switch 语句存在的理由。

switch-case 即使不需要 default 处理,也应该保留语句 default : break; 这样做并非多此一举,而是为了防止别人误以为你忘了 default 处理。确实不需要break的case,务必加上注释标明。

5.4 goto

很多人建议禁止使用 goto 语句,但实事求是地说,错误是程序员自己造成的,不是 goto 的过错。goto 语句至少有一处可显神通,它能从多重循环体中一下子跳到外面,特殊场景下可以使用,在很多if嵌套的场景,比如都有同样的错误处理,或者成对操作的文件开关,或者内存申请释放,就比较适合goto统一处理。

//微信公众号:嵌入式系统
//代码只是表意,可能无法编译
#include <stdlib.h>

void test(void)
{
    char *p1,*p2;
    p1=(char *)malloc(100);
    p1=(char *)malloc(200);

    if(0)
    {
        //do something
        goto exit;
    }
    else if(0)
    {
        //do something
        goto exit;
    }
    //do something
    //...
exit:
    free(p1);
    free(p2);
}

int main()
{
    goto_test();
    return 0;
}
 

对于内存申请释放、文件打开关闭这种成对操作,或者各种异常处理的统一支持场景,就比较适合goto。类似的还有do-while(0)这种语句。

关于运算优先级,熟记运算符优先级是比较困难的,如果代码行中的运算符比较多,为了防止产生歧义并提高可读性,全部加括号明确表达式的操作顺序,虽然愚笨但是可靠

六、常量

常量是一种标识符,它的值在运行期间恒定不变。C 语言用 #define 来定义常量(称为宏常量),但用 const 来定义常量(称为 const 常量)其实更佳。

#define
const float PI = 3.14159;
 

const 常量有数据类型,而宏常量没有数据类型。编译器可以对前者进行类型安全检查,而对后者只进行字符替换,没有类型安全检查,并且在字符替换可能会产生意料不到的错误,所以复杂参数宏必须为每个参数加上()限制。

但也有特例

const int SIZE = 100; 
 int array[SIZE]; // 有的编译器认为是错误,这就必须用define了
 

需要对外公开的常量放在头文件中,不需要对外公开的常量放在定义文件的头部。为便于管理,可以把不同模块的常量集中存放在一个公共的头文件中。

七、函数

函数设计的细微缺点很容易导致该函数被错用,函数接口的两个要素是参数和返回值,C 语言中函数的参数和返回值的传递方式有值传递(pass by value)和指针传递(pass by pointer)两种。

7.1参数的规则

参数的书写要完整,不要贪图省事只写参数的类型而省略参数名字,如果函数没有参数,则用 void 填充。

void set_size(int width, int height); // 良好的风格 
void set_size(int, int); // 不良的风格 
int get_size(void); // 良好的风格 
int get_size(); // 不良的风格
 

参数命名要恰当,顺序要合理。例如字符串拷贝函数

char *strcpy(char* dest, const char *src);
 

从名字上就可以看出应该把 src 拷贝到 dest。还有一个问题,两个参数哪个该在前哪个该在后?参数的顺序要遵循程序员的习惯。一般地,应将目的参数放在前面,源参数放在后面。

这里也说明下const的意义,如果参数仅作输入用,则应在类型前加 const,以防止在函数体内被意外修改。

避免函数有太多的参数,参数个数尽量控制在 5 个以内,如果参数太多,在使用时容易将参数类型或顺序搞错,可以定为结构体指针,但尽量带上参数注释。

除了printf、sprintf标准库或基于这类的日志输出接口,尽量不要使用类型和数目不确定的参数。

7.2 返回值的规则

不要省略返回值的类型,默认不加类型说明的函数一律自动按整型处理。为了避免混乱,如果函数没有返回值,应声明为 void 类型。

不要将正常值和错误标志混在一起返回。正常值用输出参数获得,而错误标志用 return 语句返回。

7.3 函数内部实现的规则

不同功能的函数其内部实现各不相同,看起来似乎无法就“内部实现”达成一致的观点。但根据经验,我们可以在函数体的“入口处”和“出口处”从严把关,从而提高函数的质量。

在函数体的“入口处”,对参数的有效性进行检查,很多程序错误是由非法参数引起的,我们应该充分理解并正确使用“断言”(assert)来防止此类错误。

在函数体的“出口处”,对 return 语句的正确性和效率进行检查。如果函数有返回值,那么函数的“出口处”是 return 语句。调用处应该尽量关注返回值,对异常进行处理

关于return的值,不可返回指向“栈内存”的“指针,该内存在函数体结束时被自动销毁。例如

char * Func(void) 
 { 
  char str[] = “hello world”; // str 的内存位于栈上 
  … 
  return str; // 将导致错误 
 }
 

尽量避免函数带有“记忆”功能,相同的输入应当产生相同的输出。带有“记忆”功能的函数,其行为可能是不可预测的,因为它的行为可能取决于某种“记忆状态”。这样的函数既不易理解又不利于测试和维护。在 C语言中,函数 的 static 局部变量是函数的“记忆”存储器。建议尽量少用 static 局部变量,除非必需。

7.4 断言

程序一般分为 Debug 版本和 Release 版本,Debug 版本用于内部调试,Release 版本发行给用户使用。断言 assert 是仅在 Debug 版本起作用的宏,它用于检查“不应该”发生的情况。在运行过程中,如果 assert 的参数为假,那么程序就会中止。

void *memcpy(void *pvTo, const void *pvFrom, size_t size) 
{ 
 assert((pvTo != NULL) && (pvFrom != NULL)); // 【使用断言】 
 byte *pbTo = (byte *) pvTo; // 防止改变 pvTo 的地址 
 byte *pbFrom = (byte *) pvFrom; // 防止改变 pvFrom 的地址 
 while(size -- > 0 ) 
 *pbTo ++ = *pbFrom ++ ; 
 return pvTo; 
}
 

assert 不应该产生任何副作用。所以 assert 不是函数,而是宏。可以把assert 看成一个在任何系统状态下都可以安全使用的无害测试手段。如果程序在 assert处终止了,并不是说含有该 assert 的函数有错误,而是调用者出了差错,assert 有助于找到发生错误的原因。

软件有必要进行防错设计,如果“不可能发生”的事情的确发生了,则要使用断言进行报警。

八、内存管理

C语言的内存管理既是它的优势,也是劣势。理解它的原理了才能更好的管理内存。

8.1 内存分配方式

内存分配方式有三种:

1、从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好,这块内存在程序的整个运行期间都存在。例如全局变量,static 变量。

2、在栈上创建。在执行函数时,函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建,函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中,效率很高,但是分配的内存容量有限。

3、从堆上分配,亦称动态内存分配。程序在运行的时候用 malloc 或 new 申请任意多少的内存,程序员自己负责在何时用 free 或 delete 释放内存。动态内存的生存期由我们决定,使用非常灵活,但风险也大。

8.2 内存错误及其对策

发生内存错误是件非常麻烦的事情。编译器不能自动发现这些错误,通常是在程序运行时才能捕捉到,而这些错误大多没有明显的症状,时隐时现,增加了改错的难度。常见的内存错误及其对策如下:

1、内存分配未成功,却使用了它

编程新手常犯这种错误,因为他们没有意识到内存分配会不成功。常用解决办法是,在使用内存之前检查指针是否为 NULL。如果指针 p 是函数的参数,可在函数的入口处用 assert(p!=NULL)进行检查,或者用 if(p==NULL) 或 if(p!=NULL)进行防错处理。

2、内存分配虽然成功,但是尚未初始化就引用它

犯这种错误主要有两个起因:一是没有初始化的观念;二是误以为内存的缺省初值全为零,导致引用初值错误。内存的缺省初值究竟是什么并没有统一的标准(尽管有些时候为零值),为了安全,对分配的内存都进行清零。

3、内存分配成功并且已经初始化,但操作越过了内存的边界

数组使用时经常会发生下标“多 1”或“少 1”的操作。特别是在 for 循环语句中,循环次数很容易搞错,导致数组操作越界。

4、忘记释放内存,造成内存泄露

含有这种错误的函数每被调用一次就丢失一块内存。刚开始时系统的内存充足,运行正常,但随着运行时间加长,程序突然死掉,内存耗尽。动态内存的申请与释放必须配对,程序中 malloc 与 free 的成对使用。

5、已经释放的内存却继续使用它

程序中的调用关系过于复杂,逻辑顺序错误,或者使用了指向“栈内存”的“临时指针,使用 free 或 delete 释放了内存后,务必将指针设置为 NULL,使用前判断是否为NULL。

关于指针的使用建议,用 malloc  申请内存之后,应该立即检查指针值是否为 NULL,非NULL的赋初值;使用结束后用 free 释放,且将指针设置为 NULL,防止误用“野指针”。对动态内存的一些防护性操作,可以参考微信公众号【嵌入式系统】的文章​​动态内存管理及防御性编程​​。

8.3 指针与数组的对比

C 程序中指针和数组在不少地方可以相互替换着用,让人产生一种错觉,以 为两者是等价的。

数组要么在静态存储区被创建(如全局数组),要么在栈上被创建。数组名对应着(而不是指向)一块内存,其地址与容量在生命期内保持不变,只有数组的内容可以改变。

指针可以随时指向任意类型的内存块,它的特征是“可变”,所以我们常用指针来操作动态内存。指针远比数组灵活,但也更危险。

下面以字符串为例比较指针与数组的特性。

1、修改内容

字符数组 a 的容量是 6 个字符,其内容为 hello\0。a 的内容可以改变,如 a[0]= ‘X’。指针 p 指向常量字符串“world”(位于静态存储区,内容为 world\0),常量字符串的内容是不可以被修改的。从语法上看,编译器并不觉得语句 p[0]= ‘X’有什么不妥,但是该语句企图修改常量字符串的内容而导致运行错误。

char a[] = “hello”; 
a[0] = ‘X’; 
cout << a << endl; 
char *p = “world”; // 注意 p 指向常量字符串 
p[0] = ‘X’; // 编译器不能发现该错误 
cout << p << endl;
 

2、 内容复制与比较

不能对数组名进行直接复制与比较,若想把数组 a 的内容复制给数组 b,不能用语句 b = a ,否则将产生编译错误。应该用标准库函数 strcpy 进行复制。同理,比较 b 和 a 的内容是否相同,不能用 if(b == a) 来判断,应该用标准库函数 strcmp进行比较。

语句 p = a 并不能把 a 的内容复制指针 p,而是把 a 的地址赋给了 p。要想复制 a的内容,可以先用库函数 malloc 为 p 申请一块容量为 strlen(a)+1 个字符的内存,再用 strcpy 进行字符串复制。同理,语句 if(p==a) 比较的不是内容而是地址,应该用库函数 strcmp 来比较。

// 数组 
 char a[] = "hello"; 
 char b[10]; 
 strcpy(b, a); // 不能用 b = a; 
 if(strcmp(b, a) == 0 )  // 不能用 if ( b ==  a) 

 // 指针
 int len = strlen(a); 
 char *p = (char *)malloc(sizeof(char)*(len+1)); 
 strcpy(p,a); // 不要用 p = a; 
 if(strcmp(p, a) == 0) // 不要用 if (p == a)
 

3、计算内存容量

用运算符 sizeof 可以计算出数组的容量(字节数)。sizeof(a)的值是 12(注意别忘了’\0’)。指针 p 指向 a,但是 sizeof(p)的值却是 4。这是因为sizeof(p)得到的是一个指针变量的字节数,相当于 sizeof(char*),而不是 p 所指的内存容量。/C 语言没有办法知道指针所指的内存容量,只能在申请内存时记住它。

char a[] = "hello world"; 
 char *p = a; 
 cout<< sizeof(a) << endl; // 12 字节 
 cout<< sizeof(p) << endl; // 4 字节
 

当数组作为函数的参数进行传递时,该数组自动退化为同类型的指针。不论数组 a 的容量是多少,sizeof(a)始终等于 sizeof(char *)。

void Func(char a[100]) 
 { 
    cout<< sizeof(a) << endl; // 4 字节而不是 100 字节 
}
 

4、指针参数是如何传递内存

如果函数的参数是一个指针,不要指望用该指针去申请动态内存。

void get_memory(char *p, int num) 
{ 
 p = (char *)malloc(sizeof(char) * num); 
} 
void test(void) 
{ 
 char *str = NULL; 
 get_memory(str, 100); // str 仍然为 NULL 
 strcpy(str, "hello"); // 运行错误 
}
 

test 函数的get_memory(str, 100) 并没有使 str 获得期望的内存,str 依旧是 NULL,为什么?

问题出在函数 get_memory,编译器总是要为函数的每个参数制作临时副本,指针参数 p 的副本是 _p,编译器使 _p = p。如果函数体内的程序修改了_p 的内容,就导致参数 p 的内容作相应的修改。这就是指针可以用作输出参数的原因。而范例中_p 申请了新的内存,只是把_p 所指的内存地址改变了,但是 p 丝毫未变。所以函数 get_memory并不能输出任何东西。事实上,每执行一次 get_memory就会泄露一块内存,因为没有用free 释放内存。

如果非得要用指针参数去申请内存,那么应该改用“指向指针的指针”,正确范例如下:

void get_memory2(char **p, int num) 
{ 
 *p = (char *)malloc(sizeof(char) * num); 
}
void test2(void) 
{ 
 char *str = NULL; 
 get_memory2(&str, 100); // 注意参数是 &str,而不是 str 
 strcpy(str, "hello"); 
 free(str); 
}
 

由于“指向指针的指针”这个概念不容易理解,可以用函数返回值来传递动态内存,这种方法更加简单。

char *get_memory3(int num) 
{ 
 char *p = (char *)malloc(sizeof(char) * num); 
 return p; 
}
void test3(void) 
{ 
 char *str = NULL; 
 str = get_memory3(100); 
 //建议增加str指针是否为NULL判断,并清零内容
 strcpy(str, "hello"); 
 free(str); 
}
 

用函数返回值来传递动态内存这种方法虽然好用,但是常常有人把 return 语句用错,不要用 return 语句返回指向“栈内存”的指针,因为该内存在函数结束时自动消亡,错误范例如下:

//错误范例
char *get_string(void) 
{ 
 char p[] = "hello world"; 
 return p; // 编译器将提出警告 
} 
void test4(void) 
{ 
 char *str = NULL; 
 str = get_string(); // str 的内容是随机垃圾
}
 

执行str = get_string()后 str 不再是 NULL 指针,但是 str 的内容不是“hello world”而是垃圾。

char *get_string2(void) 
{ 
 char *p = "hello world"; 
 return p; 
} 
void test5(void) 
{ 
 char *str = NULL; 
 str = get_string2(); 
}
 

函数 test5 运行虽然不会出错,但是函数 get_string2的设计概念却是错误的。因为 get_string2内的“hello world”是常量字符串,位于静态存储区,它在程序生命期内恒定不变。无论什么时候调用 get_string2,它返回的始终是同一个“只读”的内存块,也就是test5是无法修改str的。

5、 free 把指针怎么了

free 只是把指针所指的内存给释放掉,但并没有把指针本身干掉;指针 p 被 free 以后其地址仍然不变(非 NULL),只是该地址对应的内存是垃圾,p 成了“野指针”。如果此时不把 p 设置为 NULL,会让人误以为 p 是个合法的指针。

如果程序比较长,我们有时记不住 p 所指的内存是否已经被释放,在继续使用 p 之前,通常会用语句 if (p != NULL)进行防错处理。很遗憾,此时 if 语句起不到防错作用,此时 p 不是 NULL 指针,但它也不指向合法的内存块。

char *p = (char *) malloc(100); 
strcpy(p, “hello”); 
free(p); // p 所指的内存被释放,但是 p 所指的地址仍然不变 

if(p != NULL) // 没有起到防错作用 
{ 
 strcpy(p, “world”); // 出错 
}
 

6、动态内存会被自动释放吗

函数体内的局部变量在函数结束时自动消亡。

void func(void) 
{ 
 char *p = (char *) malloc(100); // 动态内存会自动释放吗? 
}
 

但是,变量p 是局部的指针变量,它消亡的时候并不会让它所指的动态内存一起完蛋。发现指针有一些“似是而非”的特征:

(1)指针消亡了,并不表示它所指的内存会被自动释放。

(2)内存被释放了,并不表示指针会消亡或者成了 NULL 指针。

7、杜绝“野指针”

“野指针”不是 NULL 指针,是指向“垃圾”内存的指针。人们一般不会错用 NULL指针,因为用 if 语句很容易判断;但是“野指针”是很危险的,if 语句对它不起作用。“野指针”的成因主要有三种:

(1)指针变量没有被初始化。任何指针变量刚被创建时不会自动成为 NULL 指针,它的缺省值是随机的,所以,指针变量在创建的同时应当被初始化。

(2)指针 p 被 free 或者 delete 之后,没有置为 NULL,让人误以为 p 是个合法的指针。

(3)指针操作超越了变量的作用范围。这种情况让人防不胜防。

8、内存耗尽怎么办

如果在申请动态内存时找不到足够大的内存块,malloc 将返回 NULL 指针, 宣告内存申请失败。判断指针是否为 NULL,如果是则马上用 return 语句终止本函数,或者用 exit(1)终止整个程序的运行。如果发生“内存耗尽”,一般说来应用程序已经无药可救,嵌入式设备只能重启了。

9、心得体会

很少有人能拍拍胸脯说通晓指针与内存管理,越是怕指针,就越要使用指针。不会正确使用指针,肯定算不上是合格的嵌入式程序员。

九、其它编程经验

9.1 使用 const 提高函数的健壮性

const 是 constant 的缩写,“恒定不变”的意思。被 const 修饰的东西都受到强制保护,可以预防意外的变动,能提高程序的健壮性。很多 C++程序设计书籍建议:“Use const whenever you need”。

1、用 const 修饰函数的参数 如果参数作输出用,不论它是什么数据类型,都不能加 const 修饰,否则该参数将失去输出功能。const 只能修饰输入参数,如果输入参数采用“指针传递”,那么加 const 修饰可以防止意外地改动该指针,起到保护作用。例如 strcpy函数:

char *strcpy(char* dest, const char *src);
 

其中 src是输入参数,dest是输出参数。给 src加上 const修饰后,如果函数体内的语句试图改动 src 的内容,编译器将指出错误。

2、如果输入参数采用“值传递”,由于函数将自动产生临时变量用于复制该参数,该输入参数本来就无需保护,所以不要加 const 修饰。

void func1(int x) 写成 void func1(const int x)  //const无意义
 

3、对于非内部数据类型的参数而言,如 void func(A a) 这样声明的函数注定效率比较低,其中 A 为用户自定义的数据类型,可以理解为大结构。

函数体内将产生 A 类型的临时对象用于复制参数 a,而临时对象的构造、 复制、析构过程都将消耗时间。为了提高效率,可以将函数声明改为:

void func(A &a)
 

因为“引用传递”仅借用一下参数的别名而已,不需要产生临时对象。但是函数 存在一个缺点,“引用传递”有可能改变参数 a,这是我们不期望的。解决这个问题很容易,加 const修饰即可,因此函数最终成为

void func(const A &a)
 

4、用 const 修饰函数的返回值,如果给以“指针传递”方式的函数返回值加 const 修饰,那么函数返回值(即指针)的内容不能被修改,该返回值只能被赋给加 const 修饰的同类型指针。例如函数

const char * get_string(void); 
 char *str = get_string(); //出现编译错误: 
 const char *str = get_string(); //正确的用法
 

9.2 提高程序的效率

程序的时间效率是指运行速度,空间效率是指程序占用内存或者外存的状况。

不要一味地追求程序的效率,应当在满足正确性、可靠性、健壮性、可读性等质量因素的前提下,设法提高程序的效率。

在优化程序的效率时,应当先找出限制效率的“瓶颈”,不要在无关紧要之处优化。有时候时间效率和空间效率可能对立,此时应当分析那个更重要,作出适当的折衷。例如多花费一些内存来提高性能。

十、小结

不论剑宗、气宗优劣,先把功能跑通再反推代码原理和实现流程,还是先理清时序和原理再编码实现功能,短期内剑宗效率高,加工资快,但后期发展有限;气宗则面临前期可能被淘汰,尤其在势利的小公司,不注重新人培养,但前期积累,后期融会贯通,在技术方面成为权威。如果合二为一,项目紧急则拿来就用,空闲时专研总结,取长补短,则是高级程序员的素质。