嵌入式工程師C語言避坑小技巧

為了做一個好的設(shè)計，本身在軟硬件的配合上就需要克服無數(shù)的困難和障礙，任何一名 MCU 愛好者都不希望遇到一些因為語言和工具而產(chǎn)生的困擾，我們在 MCU 這種資源受限的平臺上進(jìn)行 C語言的開發(fā)雖然被軟件界看起來不怎么高大上，但是 MCU 的開發(fā)目前 C 語言還是主流，為了更好的操控和調(diào)試我們的硬件，我們還是需要竭力的避免一些 C語言編程的陷阱，避免被一些高大上的變成語言或者架構(gòu)干擾產(chǎn)品整體的進(jìn)度和可靠性。

第1坑：不要使用“GOTO”語句

GOTO 語句最早源于匯編語言的跳轉(zhuǎn)，在很多年前，計算機(jī)的變成還處于起步階段，C語言開始也是尋著匯編的思路來設(shè)計的，因此就遺留下了這么一個 GOTO 語句，允許程序員自由的在代碼間翱翔。使用GOTO語句的例子

#include
int main() {    int i = 0;
    // 使用goto語句的簡單示例    goto start;
loop:    printf("Inside loop: %dn", i);    i++;
start:    if (i < 5)        goto loop;
    printf("Loop finished.n");
    return 0;}

這種 goto 語句用起來簡單，但是整體程序如果來回跳轉(zhuǎn)，讀起來會非常的困難，非常繞，并且 GOTO 語句還存在以下問題：

1. 可讀性差： 使用goto語句的代碼通常會變得難以理解，因為它允許在程序中跳轉(zhuǎn)到不同的標(biāo)簽位置。這使得代碼流程變得不清晰，增加了理解代碼的難度。
2. 難以維護(hù)： 當(dāng)代碼包含大量goto語句時，很容易導(dǎo)致代碼的維護(hù)困難。修改代碼或添加新功能時，必須仔細(xì)考慮goto語句的影響，以防止引入錯誤。
3. 錯誤的使用可能導(dǎo)致問題： 如果不小心使用了錯誤的標(biāo)簽，或者在不當(dāng)?shù)奈恢檬褂?code>goto，可能導(dǎo)致程序的不正確行為。這種錯誤可能難以追蹤和修復(fù)。
4. 不利于結(jié)構(gòu)化編程： 使用goto語句可能違背結(jié)構(gòu)化編程的原則，使得代碼難以按照清晰的結(jié)構(gòu)組織。結(jié)構(gòu)化編程強(qiáng)調(diào)使用順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)來構(gòu)建清晰、可讀、可維護(hù)的代碼。
5. 不利于調(diào)試： 調(diào)試時，跳轉(zhuǎn)語句會使程序的執(zhí)行路徑變得復(fù)雜，增加了調(diào)試的難度。代碼中的跳轉(zhuǎn)可能使得代碼不易于單步調(diào)試，阻礙了查找和修復(fù)錯誤的過程。

第2坑：使用完整的條件語句

在使用判斷語句的時候，我們尤其要注意判斷條件的完整性，我們許多工程師都熟悉簡單的if else 語句，然而有一些工程師卻沒有注意到，不同的寫法可能會浪費一些處理器的時間。比如：

if(value == 1U)
{


}


if(value == 0U)
{


}


if(value == 1U)
{


}
else 
{


}

在第一種寫法中，處理器會去判斷兩次，然后根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行分支運行，但是如果我們寫成第二種寫法，處理器只需要判斷一次就可以了。尤其是這種判斷在一個大循環(huán)內(nèi)部，這將浪費我們很多處理器時間。

另外為了代碼具備更清晰的可讀性，我們應(yīng)該讓 if else 成對出現(xiàn)，并且都是用{}把程序分割開來，這樣也避免我們在調(diào)試的時候復(fù)制粘貼出現(xiàn)一些錯誤，從而影響我們調(diào)試和解決問題的進(jìn)度。

#include
int main() {    int choice;
    // 提示用戶輸入數(shù)字    printf("Enter a number (1-3): ");    scanf("%d", &choice);
    // 使用 switch 語句根據(jù)用戶輸入執(zhí)行不同的操作    switch (choice) {        case 1:            printf("You chose option 1.n");            // 執(zhí)行操作1的代碼            break;
        case 2:            printf("You chose option 2.n");            // 執(zhí)行操作2的代碼            break;
        case 3:            printf("You chose option 3.n");            // 執(zhí)行操作3的代碼            break;
        default:            printf("Invalid choice. Please enter a number between 1 and 3.n");            // 處理無效選擇的代碼
            break;    }
    return 0;}

如果判斷分支比較多，一定是用 swich case 語句來代替 if else。道理是相同的，一定要完整且用{}將程序段分隔好。同時要注意，如果我們對分支的命中率有一定的前瞻性，那么我們最好把命中率比較高的分支放在前面。

對于 case 比較多的情況，有些編譯器會主動優(yōu)化，這時候就不必考慮命中率的問題了。

第3坑：使用FOR（；；）還是 While（1）？

MCU 的開發(fā)過程中，我們絕大部分情況下還是在使用前后臺系統(tǒng)，當(dāng)然即便我們跑了一些實時性的操作系統(tǒng)，也避免不了使用一些無限循環(huán)的處理。

那么處理無限循環(huán)的語句目前有兩種寫法，我?？吹揭恍┏跫壒こ處煏褂?while（1），而在一些操作系統(tǒng)源碼中看到的更多的是 for（；；）。

如果在 C99 的版本下，我們使用 for 來寫循環(huán)看起來更緊湊。

// while 循環(huán)的初始化int i = 0;while (i < 5) {    // ...    i++;}
// for 循環(huán)的初始化for (int i = 0; i < 5; i++) {    // ...}

另外，我十幾年前在賽普拉斯的單片機(jī)上開發(fā)，因為 flash 空間很小，需要極致優(yōu)化代碼來進(jìn)行空間壓縮，這里我選擇了 for 循環(huán)的寫法可以讓空間多出一個字節(jié)來，不過現(xiàn)在的很多編譯器都已經(jīng)更新了很多年了，至少在主流的 arm 平臺上他們的匯編代碼都是一樣的了。