嵌入式系统中C++ 类的设计和实现分析

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了嵌入式系统中C++ 类的设计和实现分析。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

C++代码提供了足够的灵活性,因此对于大部分工程师来说都很难把握。

本文介绍了写好C++代码需要遵循的10个最佳实践,并在最后提供了一个工具可以帮助我们分析C++代码的健壮度。

原文:10 Best practices to design and implement a C++ class。

嵌入式系统中C++ 类的设计和实现分析,Linux操作系统嵌入式开发之经典,java,开发语言,linux

1. 尽可能尝试使用新的C++标准

到2022年,C++已经走过了40多个年头。新的C++标准实际上简化了许多令人沮丧的细节,提供了新的现代方法来改进C++代码,但让开发人员认识到这一点并不容易。

以内存管理为例,这可能是C++中受到最多批评的机制。多年来,对象分配都是由new关键字完成的,开发人员一定得记住在代码的某个地方调用delete。“现代C++”解决了这个问题,并促进了共享指针的使用。

2. 使用命名空间模块化代码

现代C++库广泛使用命名空间来模块化代码库,它们利用“Namespace-by-feature”方法,按功能划分命名空间来反映功能集,将单个特性(且仅与该特性)相关的所有内容放到单个命名空间中。从而使得命名空间具有高内聚性和高模块化,并且耦合最小,紧耦合的项目被放在了一起。

Boost是按特性分组的最佳示例,其包含数千个命名空间,每个命名空间用于对特定的特性进行分组。

3. 抽象

数据抽象是C++中面向对象编程最基本和最重要的特性之一。抽象意味着只显示基本信息而隐藏细节,数据抽象指的是仅向外部世界提供关于数据的基本信息,隐藏背景细节或实现。

尽管许多书籍、网络资源、会议演讲者和专家都推荐这种最佳实践,但在很多项目中,这条规则仍然被忽略了,许多类的细节并没有被隐藏。

4. 类越小越好

具有多行代码的类型应该被划分为一组较小的类型。

需要很大的耐心重构一个大的类,甚至可能需要从头重新创建所有东西。以下是一些重构建议:

  • BigClass中的逻辑必须被分成更小的类。这些较小的类最终可能成为嵌套在原始God Class中的私有类,God Class的实例对象由较小嵌套类的实例组成。

  • 较小的类划分应该由God Class负责的多个职责驱动。要确定这些职责,通常需要查找与字段的子集强耦合的方法的子集。

  • 如果BigClass包含的逻辑比状态多,一个好的选择是定义一个或几个不包含静态字段而只包含纯静态方法的静态类。纯静态方法是一种只根据输入参数计算结果的函数,它不读取或分配任何静态或实例字段。纯静态方法的主要优点是易于测试。

  • 首先尝试维护BigClass的接口,并委托调用新提取的类。最后,BigClass应该是一个没有自己逻辑的纯接口,可以为了方便将其保留,也可以将其扔掉,并开始只使用新类。

  • 单元测试可以提供帮助: 在提取方法之前为每个方法编写测试,以确保不会破坏功能。

5. 每个类尽量提供最少的方法

包含20个以上方法的类可能很难理解和维护。

一个类有许多方法可能是实现了太多责任的症状。

也许所面对的类控制了系统中太多的其他类,并且已经超出了应有的逻辑,成为了一个无所不能的类。

6. 加强低耦合

低耦合是理想状态,可以在应用中进行较少的更改实现程序的某个变更。从长远来看,可以减少修改、添加新特性的大量时间、精力和成本。

低耦合可以通过使用抽象类或泛型类和方法来实现。

7. 加强高内聚

单一责任原则规定一个类不应该有多于一个更改的理由,这样的类被称为内聚类。较高的LCOM值通常可以意味着类的内聚性较差。有几个LCOM指标,取值范围为[0-1]。LCOM HS (HS代表Henderson-Sellers)取值范围为[0-2]。LCOM HS值大于1时需要产生警惕。下面是计算LCOM指标:

LCOM = 1 — (sum(MF)/M*F)LCOM HS = (M — sum(MF)/F)(M-1)

其中……

  • M是类中方法的数量(包括静态方法和实例方法,它还包括构造函数、属性getter/setter、事件添加/删除方法)。

  • F是类中实例字段的数量。

  • MF是类访问特定实例字段的方法数量。

  • Sum(MF)是该类所有实例字段的MF之和。

这些公式背后的基本思想可以表述如下: 如果一个类的所有方法都使用它的所有实例字段,那么这个类就是完全内聚的,这意味着sum(MF)=M*F,然后LCOM = 0和LCOMHS = 0。

LCOMHS值大于1就需要警惕了。

8. 只注释代码不能表达的内容

鹦鹉学舌的代码注释没有为读者提供任何额外的东西。代码库中充斥着嘈杂的注释和不正确的注释,促使程序员忽略所有的注释,或者采取积极的措施隐藏它们。

9. 尽量不要用重复的代码

众所周知,重复代码的存在对软件开发和维护有负面影响。实际上,一个主要缺点是,当为了修复bug或添加新特性而更改重复代码的实例时,所有对应的代码必须同时更改。

产生重复代码最常见的原因是复制/粘贴操作,这种情况下,相似的源代码出现在两个或多个地方。许多文章、书籍和网站都警告不要采用这种做法,但有时实践这些建议并不容易,开发人员还是会选择简单的解决方案: 复制/粘贴大法。

使用适当的工具可以容易的从复制/粘贴操作中检测到重复代码,但是,在某些情况下,克隆代码很难被检测到。

10. 不变性有助于多线程编程

基本上,如果对象在创建之后状态不变,那么这个对象就是不可变(immutable)的。如果一个类的实例是不可变的,那么该类就是不可变的。

不可变对象极大简化了并发编程,这是支持使用它的重要理由。想想看,为什么编写适当的多线程程序是一项艰巨的任务?因为同步线程访问资源(对象或其他操作系统资源)是很困难的。为什么同步这些访问很困难?因为很难保证多个线程对多个对象进行的多次写访问和读访问之间不会出现竞争条件。如果不再有写访问会怎么样?换句话说,如果被线程访问的对象的状态没有改变会怎么样?就不再需要同步了!

关于不可变类的另一个好处是它们永远不会违反里氏替换原则(LSP, Liskov Subtitution Principle),以下是维基百科对LSP的定义:

Liskov的行为子类型的概念定义了可变对象可替换性的概念,也就是说,如果S是T的子类型,那么程序中T类型的对象可以被替换为S类型的对象,而不改变该程序的任何期望属性(例如,正确性)。

如果没有公共字段,没有可以更改其内部数据的方法,并且派生类方法无法更改其内部数据,那么引用对象类就是不可变的。因为值不可变,所以在所有情况下都可以引用相同的对象,不需要复制构造函数或赋值操作符。出于这个原因,建议将复制构造函数和赋值操作符设为私有,或者从boost::noncopyable继承,或者使用新的C++ 11特性“显式默认和删除特殊成员函数”[2]。

如何加强对这些最佳实践进行检查?

CppDepend[3]提供了名为CQLinq[4]的代码查询语言,可以像数据库一样查询代码库。开发人员、设计人员和架构师可以自定义查询,以便轻松找到容易出现bug的情况。

通过CQLinq,可以结合来自代码度量、依赖关系、API使用和其他模型的数据来定义非常高级的查询,以匹配容易出现bug的情况。

References:

[1] 10 Best practices to design and implement a C++ class: https://issamvb.medium.com/10-best-practices-to-design-and-implement-a-c-class-4326611827e1#:~:text=10%20Best%20practices%20to%20design%20and%20implement%20a,class%20as%20you%20can.%20...%20More%20items...%20
[2] Explicitly defaulted and deleted special member functions: http://en.wikipedia.org/wiki/C%2B%2B11#Explicitly_defaulted_and_deleted_special_member_functions
[3] CppDepend: http://www.cppdepend.com/
[4] CQLinq: https://www.cppdepend.com/cqlinq文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-735964.html

到了这里,关于嵌入式系统中C++ 类的设计和实现分析的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处: 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请点击违法举报进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

领支付宝红包 赞助服务器费用

相关文章

  • 软考-嵌入式系统设计师:[嵌入式系统基础:笔记(一)]

    大家不要只收藏不关注呀,哪怕只是点个赞也可以呀!🤣 粉丝私信发邮箱,免费发你PDF!!! 因为准备备考中级嵌入式设计师证书,所以买了一些资料回来准备复习,本书为倪奕文老师编制的书,如果大家有时间和精力还是很建议大家去买一本的,这本书反而是能够让小白很快

    2023年04月08日
    浏览(103)
  • 【毕业设计】基于单片机的智能鱼缸系统设计与实现 - 嵌入式 物联网 stm32 51单片机 智能鱼缸

    Hi,大家好,今天向大家介绍一个 单片机项目, 大家可用于 课程设计 或 毕业设计 基于单片机的智能鱼缸系统设计与实现 🔥 项目分享与指导: https://gitee.com/sinonfin/sharing 近年以来,随着我国综合实力飞速飙升,人们对物质和精神生活质量的要求也不断提升,各式各样的智能

    2024年02月04日
    浏览(85)
  • 嵌入式系统课程设计报告

    嵌入式系统课程设计报告 题目7(序号) 学生成绩查询系统(题目)              专    业:       软件工程          班    级:       软件二班                  姓    名:          xx                 学    号:             2019320100   

    2024年02月13日
    浏览(41)
  • 车载基础软件——嵌入式系统时间特性分析

    我是穿拖鞋的汉子,魔都中坚持长期主义的工程师。 老规矩,分享一段喜欢的文字,避免自己成为高知识低文化的工程师: 人们会在生活中不断攻击你。他们的主要武器是向你灌输对自己的怀疑:你的价值、你的能力、你的潜力。他们往往会将此伪装成客观意见,但无一例

    2024年02月05日
    浏览(56)
  • 嵌入式系统入门基础知识分析(一)

      目录 ​编辑 一、什么是嵌入式 二、嵌入式系统的组成 三、实时系统 四、实时系统的调度 五、嵌入式微处理器体系结构 六、逻辑电路基础 七、总线电路及信号驱动 八、电平转换电路 九、嵌入式系统中信息表示与运算基础 十、差错控制编码 十一、嵌入式系统的度量项目

    2024年02月05日
    浏览(62)
  • Linux毕业设计:基于OpenCV和QT库实现的人脸识别考勤/门禁系统(arm嵌入式ubuntu)

            本文介绍:Linux上以opencv和qt库实现的人脸识别系统,可应用于考勤、门禁等场景,具有人脸录入、删除、人脸检测、识别、用户管理等完整功能。可运行于ARM嵌入式linux、ubuntu即纯软件、ARM+PC组合等多种方式,应用场景多样且易于移植各个平台。 毕业设计题目汇

    2024年02月04日
    浏览(60)
  • 2022嵌入式芯片与系统设计竞赛

    2022嵌入式芯片与系统设计竞赛 这是我们第一次参加相关的学科竞赛,基本上算是摸着石头过河,尽管有老师和同学的帮助但是还是走了不少的弯路。我们属于中部赛区,选的是芯片应用赛道,使用的是赤菟CH32V307开发板。 我们的项目是:基于(CH32V307VCT6)的智能配送小车 该

    2023年04月09日
    浏览(38)
  • 物联网毕设 - 基于单片机的智能鱼缸系统设计与实现 - 嵌入式 物联网 stm32 51单片机 智能鱼缸

    Hi,大家好,今天向大家介绍一个 单片机项目, 大家可用于 课程设计 或 毕业设计 基于单片机的智能鱼缸系统设计与实现 🔥 项目分享与指导: https://gitee.com/sinonfin/sharing 近年以来,随着我国综合实力飞速飙升,人们对物质和精神生活质量的要求也不断提升,各式各样的智能

    2024年02月03日
    浏览(75)
  • 【新版】系统架构设计师 - 嵌入式技术

    个人总结,仅供参考,欢迎加好友一起讨论 嵌入式系统概述(★) 嵌入式系统开发与设计(★) 嵌入式硬件(★★) 嵌入式操作系统(★★★★) 嵌入式数据库(★) 嵌入式系统是一种以应用为中心,以计算机技术为基础,可以适应不同应用对功能、可靠性、成本、体积

    2024年02月09日
    浏览(179)
  • 嵌入式系统课程设计——温度记录仪

    课程设计目录 一、嵌入式系统基础实验  二、项目需求分析 三、实验方案设计 四、实验程序设计  五、成本核算情况 八、完成情况与问题分析 九、学习心得 一、嵌入式系统基础实验 1.1实验平台的使用 图1 建立新工程图片 图2 选择lpc1114芯片图片 图3 选择头文件图片 图4 编

    2024年02月10日
    浏览(44)

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

博客赞助

微信扫一扫打赏

请作者喝杯咖啡吧~博客赞助

支付宝扫一扫领取红包,优惠每天领

二维码1

领取红包

二维码2

领红包