同一代码在不同设备上的不同行为

Different behaviour of same code on different devices

本文关键字：代码      更新时间：2023-10-16

我很困惑。我有一个相同的程序正在上传到两个不同的Arduino板。它在C++中。

这是一个大得多的程序，但我将把它减少到只有问题的部分。基本上，我有一个"主机"Arduino和一个"漫游者"Arduio无线通信。火星车有多个单元，但问题只发生在其中一个单元上。漫游者有需要校准的电机，所以我在Motor命名空间中有静态变量来保存这些校准值。为了防止每次校准时都必须更改源代码中的这些值，重新编译并重新部署，我使用无线系统允许主机在运行时向漫游者发送校准值。

问题是：在一个漫游者上，如果我调用ChangeSpeed方法，则不会更新值，但如果我直接修改变量，则会更新值。

让我强调一下，它在五分之四的漫游车上运行良好。问题正好发生在一个漫游者身上。上传到每个漫游者的代码是相同的。

以下代码导致问题：

电机h:

namespace Motor
{
    static unsigned char left_speed = 0;
    static unsigned char right_speed = 0;
    void ChangeSpeed(unsigned char, unsigned char);
}

Motor.cpp:

void Motor::ChangeSpeed(unsigned char l_speed, unsigned char r_speed)
{
    left_speed = l_speed;
    right_speed = r_speed; 
    soft.println("Change speed: " + String(left_speed) + ", " + String(right_speed));
}

Main.cpp:

void UpdateSpeedValuesBad(unsigned char l_speed, unsigned char r_speed)
{
    Motor::ChangeSpeed(l_speed, r_speed);
    soft.println("Motor write: " + String(l_speed) + ", " + String(r_speed));
}
void UpdateSpeedValuesGood(unsigned char l_speed, unsigned char r_speed)
{
    Motor::left_speed = l_speed;
    Motor::right_speed = r_speed;
    soft.println("Motor write: " + String(l_speed) + ", " + String(r_speed));
}
void ReturnSpeedValues()
{
    soft.println("Motor read: " + String(Motor::left_speed) + ", " + String(Motor::right_speed));
}

情况1:

在坏漫游器上，主机调用UpdateSpeedValuesBad(5, 5)，然后调用ReturnSpeedValues。输出为：

Change speed: 5, 5
Motor write: 5, 5
Motor read: 0, 0

情况2:

在坏漫游器上，主机调用UpdateSpeedValuesGood(5, 5)，然后调用ReturnSpeedValues。输出为：

Motor write: 5, 5
Motor read: 5, 5

情况3:

在良好漫游者上，主机调用UpdateSpeedValuesBad(5, 5)，然后调用ReturnSpeedValues。输出为：

Change speed: 5, 5
Motor write: 5, 5
Motor read: 5, 5

我是不是做错了什么？我有C#背景，所以C++对我来说很陌生。我不知道我是否在做一些行为不明确的事情。

编辑：如果我把所有内容都放在一个文件中，它就可以正常工作。只有当我将它拆分为一个头文件和一个cpp文件时，它才会失败。

Main.cpp:

#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial soft(9, 10);
namespace Motor
{
  static int left_speed = 0;
  void ChangeSpeed(unsigned char);
}
void Motor::ChangeSpeed(unsigned char l_speed)
{
  left_speed = l_speed;
  soft.println("Change speed: " + String(left_speed));
}
void setup()
{
  soft.begin(9600);
  soft.println("Before: " + String(Motor::left_speed));
  Motor::ChangeSpeed(5);
  soft.println("Bad attempt: " + String(Motor::left_speed));
  Motor::left_speed = 5;
  soft.println("Good attempt: " + String(Motor::left_speed));
}
void loop()
{
}

输出：

Before: 0
Change speed: 5
Bad attempt: 5
Good attempt: 5

编辑2:我深入程序集，发现这是针对坏情况的。它使用不同的内存地址，这取决于我是调用ChangeSpeed还是直接更新值。有人知道为什么会这样吗？是编译器错误还是不能保证地址相同？

000000a8 <setup>:
{ 
    Motor::ChangeSpeed(5, 6);
  a8:   85 e0           ldi r24, 0x05   ; 5
  aa:   66 e0           ldi r22, 0x06   ; 6
  ac:   0e 94 5f 00     call    0xbe    ; 0xbe <_ZN5Motor11ChangeSpeedEhh>
    Motor::left_speed = 5;
  b0:   85 e0           ldi r24, 0x05   ; 5
  b2:   80 93 00 01     sts 0x0100, r24
    Motor::right_speed = 6;
  b6:   86 e0           ldi r24, 0x06   ; 6
  b8:   80 93 01 01     sts 0x0101, r24
}
  bc:   08 95           ret
000000be <_ZN5Motor11ChangeSpeedEhh>:
void Motor::ChangeSpeed( unsigned char l_speed, unsigned char r_speed )
{
    left_speed = l_speed;
  be:   80 93 02 01     sts 0x0102, r24
    right_speed = r_speed; 
  c2:   60 93 03 01     sts 0x0103, r22
  c6:   08 95           ret

您不应该使这些变量成为静态的。静态全局变量意味着该变量是编译单元（通常是正在编译的.cpp文件）的本地变量，因此，如果在头文件中声明了静态变量，并将该头文件包含在单独编译的3个不同的.cpp文件中，则该变量将有3个独立版本，每个.cpp文件一个。

相反，在头文件中将它们声明为

namespace Motor {
  extern unsigned char left_speed;
  extern unsigned char right_speed;
  void ChangeSpeed(unsigned char, unsigned char);
}

这告诉编译器某些文件将为这些变量提供一个定义，并使用该公共共享定义。

然后，由于变量只需要定义一次（这被称为一个定义规则），您应该将定义添加到Motor.cpp:

unsigned char Motor::left_speed = 0;
unsigned char Motor::right_speed = 0;

我选择Motor.cpp来保存定义，因为这就是ChangeSpeed函数的定义所在

在C++中，static关键字的工作方式与C#大不相同。当在类定义中使用时，它可能有点相似，但这就是相似之处的结束。

通过声明变量static，可以将它们的范围限制为当前代码单元。换句话说，通过在.h中包含static变量，可以使Motor.cpp和Main.cpp具有这两个变量的单独副本。

案例1修改这些变量的Motor.cpp副本，同时输出Main.cpp中的副本。案例2仅适用于Main.cpp副本，因此可以按预期工作。如果你把所有的东西都塞进一个文件，你只会得到这些变量的一个副本。

您应该：

  1. 在头中声明变量为extern unsigned char left_speed, right_speed;，然后在其中一个.cpp文件中声明值为unsigned char left_speed = 0;
  2. 直接在其中一个.cpp文件（例如Rotor.cpp）中声明静态变量，并使用函数获取它们的值，就像使用函数设置它们一样
相关文章：