技巧2——避免使用動態(tài)內(nèi)存和堆

幾十年來，避免動態(tài)內(nèi)存和堆一直是基于微控制器的嵌入式系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)最佳實踐。當(dāng)然，使用它們是可能的，我有時這樣做是為了證明一個觀點，但是也有可能引入與內(nèi)存相關(guān)的錯誤，比如內(nèi)存泄漏、碎片和其他潛在的問題。

使用C++的嵌入式開發(fā)人員可以通過避免動態(tài)內(nèi)存和堆來提高避免內(nèi)存問題的機會。有幾種不同的方法可以做到這一點。首先，開發(fā)者應(yīng)該避免在嵌入式系統(tǒng)中使用標(biāo)準(zhǔn)模板庫(STL)。一般來說，STL使用了大量的動態(tài)內(nèi)存分配。接下來，開發(fā)人員可以禁用運行時類型信息(RTTI)。最后，禁用異常是另一種選擇。異常的內(nèi)存是以未指定的方式分配的，在大多數(shù)實現(xiàn)中是使用堆。

避免內(nèi)存分配并使用堆可以立即消除內(nèi)存泄漏、內(nèi)存不足錯誤、堆碎片等問題。

技術(shù)3–RAII

很容易概括地說，嵌入式開發(fā)人員不應(yīng)該使用動態(tài)內(nèi)存或堆。不過，最佳實踐是一種概括，有時你可能會發(fā)現(xiàn)自己處于必須這樣做的情況。例如，當(dāng)必須使用動態(tài)內(nèi)存和堆時，開發(fā)人員可以通過遵循資源獲取初始化(RAII)技術(shù)來避免內(nèi)存問題。

RAII是一種技術(shù)，嵌入式開發(fā)人員將對象的生命周期與其自己的資源聯(lián)系起來。這個想法很簡單。如果應(yīng)用程序獲取一個資源，一個對象應(yīng)該與該資源相關(guān)聯(lián)，該資源調(diào)用一個初始化該資源的構(gòu)造函數(shù)。該對象在其生存期內(nèi)擁有該資源。當(dāng)對象超出范圍時，析構(gòu)函數(shù)被執(zhí)行，資源和所有分配的內(nèi)存被釋放。

要考慮的其他技術(shù)

首先，熟悉一下零規(guī)則、五規(guī)則和三規(guī)則。當(dāng)設(shè)計一個類時，這些規(guī)則有助于決定何時應(yīng)該創(chuàng)建用戶定義的復(fù)制構(gòu)造函數(shù)、復(fù)制賦值操作符、析構(gòu)函數(shù)、移動構(gòu)造函數(shù)和移動操作符。

其次，使用靜態(tài)分析工具來查找內(nèi)存泄漏、線程問題、bug和其他潛在問題。同樣，許多靜態(tài)分析工具已經(jīng)存在，比如clang、cppcheck、valgrind和商業(yè)工具。

接下來，熟悉現(xiàn)代C++。C++語言中有很多特性，但是實際上一個嵌入式開發(fā)者只需要其中的一小部分。你可以識別出符合你需求的子集，并拋棄其他所有東西。我知道我做過，我也用c做了同樣的事情。我們的目標(biāo)不是使用每種語言的特性，而是使用語言中的工具來幫助你編寫健壯的實時嵌入式軟件。

最后，關(guān)注對C++標(biāo)準(zhǔn)所做的更改。C++每三年更新一次。語言在不斷發(fā)展，新的工具也在不斷增加。安全性和內(nèi)存安全是至關(guān)重要的，我們很可能會在未來看到語言在這方面的許多改進(jìn)。

結(jié)論

C++不是內(nèi)存安全的語言;然而，許多特性和技術(shù)可以用來編寫內(nèi)存安全的代碼。最終，無論你是否使用內(nèi)存安全語言，嵌入式開發(fā)人員都需要考慮他們正在做什么，以及它如何影響內(nèi)存。