嵌入式开发中的C++语言到底好用吗

嵌入式、单片机里面c++非常好使;c with class用来作大部分开发是完全可以胜任,如果用的好,能明显改善你的代码质量(嵌入式领域,个人不鼓励stl和模板,这个后面再说)。
观点一
先说结论:
嵌入式、单片机里面c++非常好使;
c with class用来作大部分开发是完全可以胜任,如果用的好,能明显改善你的代码质量(嵌入式领域,个人不鼓励stl和模板,这个后面再说)。
只有5千行代码的guilite是嵌入式、单片机中常用的gui框架;它就是c++编写,在github有4.8k star,在gitee有2k star。可能你觉得5千行能做什么?
它不仅可以作常规的界面元素,还能在单片机平台上进行3d操作、可以与网页结合,把界面效果用网页的形势表现出来,当然也支持vr特效、最近还与ffmpeg集成,可以无依赖的支持视频播放。多说无益,有图为证:
这里不是说guilite多强,而是想说明c++语言的魅力,如果没有使用c++语言,而用c的的话,至少需要几万行才能实现相同的效果;还记得著名的爱因斯坦bug方程吗?代码多一点点,bug数量就会显著增加。
其实guilite就是典型的c with class;相信很多同学觉得这很低级,但这正是c++语言发明的初心。
这种特性让你完全告别的了函数指针;当然很多c的高手,就是用函数指针实现了c++的所有特性。
首先为高手点赞,但作为普通韭菜的我们要明白它的代价就是一大堆函数指针;
只要函数指针的大量存在,代码的可读性就大大降低,而c with class就能用最优雅的方式消灭所有的函数指针,虽然你觉得它很low,但它就能让你的代码量大大缩小;
而且它对编译器的支持极好,任何单片机编译器都能支持这种简单的c++特性。
如果你还读过linux的虚拟文件系统代码,请问是什么反复打断你领会代码含义?
答案是函数指针,为了实现对多文件系统的支持,linus可是在拼命的往代码里面使用函数指针。而如果选择用继承,虚函数来实现,其代码就可以大大简化。
这就是用c实现派生,虚函数扩展的代价;你可能会说:linus这种方式效率高呀!
答案是:不存在;无论你如何在c语言层次做优化,都没发跟编译器层次的优化相提并论。
作为开发者,编程思想远远比语法糖重要的多。c with class是编程思想的进步,虽然在语法难度上面它不值一提。
记住,我这里说的是编程思想,即使这么简单地语法,现在还是被滥用了,完全不考虑实际需要,上来就是一个class,完全不顾及class发明者的初衷。class需要你在高level重整代码结构,但你却用它污染每一个细节,每一行代码。
还是那句话,用的好,5千行就能解决很多问题;用的不好,还不如不用,还是用你最擅长的语言去污染你的代码吧,这样污染的更有效率,对吧?
最后,stl,模板适合嵌入式吗?个人觉得不大适合,首先这是对编译器的极大挑战,windows,linux平台不是问题,但在单片机环境可能存在兼容性的问题;
另外,模板,stl对调试非常不友好,不太适合运行成本(步骤)相对复杂的嵌入式、单片机开发环境。
stl,模板的发明初衷也不是为嵌入式,单片机准备的;所以,强行使用,会给你带来很多麻烦。stl,模板的最佳使用环境是大型“游戏”。
这套东西是典型用空间换时间的产物,很多牛逼的游戏所需的cpu,内存资源极少,就是他们的功劳,但代价是你的代码会比较庞大,没有1t的硬盘,就不要玩游戏了吧~~~stl,模板为什么能在游戏行业里面如鱼得水呢?
首先,运行效率很高,这里不再赘述;其次,则是游戏的重复性太高,大家回忆一下,dota,英雄联盟,王者荣耀在玩法上面是不是很相近呢?
正是因为相似性太高,代码重用就显得非常必要,否则游戏工业化的效率就很低,现在之所以半年就能出一款大型游戏,我说这是stl、模板的功劳,你信吗?我说是游戏引擎的功劳,你信吗?我说游戏引擎跟stl、模板是你中有我,我中有你,你信吗?
总结一下,c++编程思想对嵌入式开发者很有帮助,直接效果就是能大幅度降低你的代码量和逻辑复杂度; stl,模板原则不适合大部分嵌入式使用环境,因为嵌入式软件的特殊性往往超过通用性,代码复用的需求不强,但只要你知道它们是为什么而生的,就会为它们选择合适的使用环境。
观点二
单片机的主流编译语言可预见的长期仍然是c和少量汇编的结合体,而嵌入式linux领域的未来在我看来更倾向于多语言范式的混合应用编程,内核模块使用c,应用层逻辑使用c++, python, nodejs的混合编程,而界面的话使用java和qt/c++,下面说原因。
在单片机领域c++不太流行既有历史原因,也有工业界的需求,对于单片机是从51发展到现在,主流的flash容量仍然在64kb~256kb左右,目前的容量限制注定了c++中的模板,泛型编程和stl等很难被运用到开发中,但如果不使用这些,只使用支持class的c++,在c语言是有结构体+函数指针可以替代的情况下,从c换成c++并没有迫切的需求,而python和js的推广困难,也有着类似的理由,此外在加上调试困难。
不过对于rust,这个理由是不存在的,但是因为历史的惯性,目前行业内无论大小公司,都大量的遗留和正在做的都是c语言项目(包含原厂的方案),替换成rust就是商业成本问题,而不是语言问题(在我看来rust语言层面优于c太多),所以rust热爱者们应该是多去为各主流厂商平台提供开源项目(具体项目,不是移植跑个hello world就完事了, 能跑和能用在产品中是两个概念),而不是呼吁语法层面多优秀。
另外单片机优势不仅仅是实时可控,而是价格便宜,对于出货量十万甚至上百万的设备,flash容量也是可观的成本,所以工业界更希望是用最小的成本做最多的事,从这方面来说,c是比c++,python, js有明显优势的。
在嵌入式linux领域, c++绝对是应用层主力之一,qt/c++虽然目前因为芯片性能的提升,逐渐被android/java所替代,但仍然在医疗,工控,车载导航等领域占据主流地位,而且这也是目前c++的重要应用领域之一,说嵌入式比较难,而c++也十分困难,所以嵌入式人员学习c++比较少是十分片面客观的印象。
另外c++难的地方是移动语义,模板偏特化,lambda, 模板元编程等知识,c++各种语法组合成的奇淫巧技如果不花大量时间去钻研,看起来是犹如天书(很少有人例外),但对于工业界,特别是嵌入式类应用来说,只使用stl封装的vector,map以及算法等方便开发,封装些模板函数或者类帮助复用,很多时候c++11的新特性都用不全,说困难就有点夸大其词了。
工业界的难点永远是如何把产品的需求转换成具体的任务分解(满足性能,成本和功能的平衡,同时能够长期稳定性),而不是使用何种语言来实现任务,当需求导向任意语言,无论是python,js,c++还是java,面向工资编程,只要有需求,总会有人会踏入这个方向,难度不是问题,需求和薪水才是问题。
观点三
现实情况是:c++太难了,嵌入式人才本来就少,你还要能用c++且不出幺蛾子,那就更少。所以用c确实是主流。因为c程序员要求还是低些。
记得我当初刚搞嵌入式的时候,系统连mmu都没有,整个系统所有代码全都在一个内存空间,还得自己管理内存池避免内存碎片。随便一个内存访问错误可以影响到完全不相干人的模块的代码。这种系统你敢用c++?
结论:如果你是自己一个人开发代码,并且对自己的c++水平有信心,那么用c++当然没有问题。但是考虑到整体程序员群体的c++水平以及c语言水平,用c做嵌入式项目会更现实一些。
观点四
第一点,作为一个嵌入式十多年老手,可以说cpp太复杂,语言特性太多,实现一个功能能能用几十个以上的方法,太多稀奇古怪的方法去实现一个功能,cpp特性复杂得没有5年以上经验别想用好。但一个项目组几个人cpp能力不一致,用一些稀奇古怪的特性去实现一些功能,多个人之间就没法维护了。
第二点,在调试的时候,面向对象的调试最好上图形界面的工具才好调试,而嵌入式大多数时候是没有这种调试工具的,cpp写业务,后期bug调试也会搞死你,cpp嵌入式调试比c复杂一个数量级以上。
第三点,c语言特性虽然少,但完全够用,实现一个功能方法不会很多,1年左右入门,3年老手,而cpp3年连cpp特性还没搞清楚。c可以简单用,也可以复杂用,c with class小cass,结构体加指针轻松实现,看看linux kernel, 看看内核头文件,结构体,宏各种精妙用法,你就会发现cpp完全多余了,cpp死于复杂。有经验的大公司团队使用cpp都是使用cpp的一个子集,只使用一部分特性。
cpp设计特性太多不是优点,而是缺点,别看什么特性几乎都支持,其实太多选择其实就是没有选择。实现一个功能有且仅有一种方法才是一个好语言,例如python,go也不错。
第四点,产品应用层其实重要的是业务,各种复杂的业务逻辑,语言特性太多反而会混乱业务逻辑。c完全够用,各种设计模式,c也可以实现。
能吸收内核一些优秀特性,例如内核双向链表,一些结构体,宏,日志,内存管理,线程管理,线程间进程间通讯,各种锁基本都需要c自己封装套来用,这些东西学会了才能说用好了c。即使对于新手来说,不会这些高级c用法,有一个高级c也可以带领一群低级刚入门的写一写业务代码。而一个高级cpp没法带领一群刚入门的cpp初学者完成同样的项目。
第五点, 资源限制,效率限制,同样的业务功能,c的内存占用,速度高于cpp,这些东西cpp里面基本都有现成的,可是了体积大,依赖多,对于嵌入式环境来说太过于笨重了。就是说同样的产品,使用c可以使用更低端的主控芯片,更小的内存,产品bom成本比使用cpp低,产品竞争优势远高于使用cpp的。

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