用于嵌入式系统的C++数据容器

C++ data containers for embedded systems

本文关键字：数据 C++ 嵌入式 系统 用于      更新时间：2023-10-16

我使用嵌入式系统。通常，这意味着我有一个小型微控制器，有64-512 KB的RAM和128-1024 KB的闪存，比如STM32。我更喜欢用C++来编程这样的系统。但我仍然没有找到可接受的方法来处理常见的数据结构，如堆栈、队列、映射等。

当然，STL拥有所有这些以及许多其他方便的东西，但大多数STL容器都需要支持异常和动态内存分配，这在嵌入式编程中通常是不可取的。

我知道我们可以通过使用自定义分配器来避免这个问题，我们可以从静态对象池或类似的东西中分配内存。然而，我看到的主要问题是，当没有足够的空间将新元素插入容器时，我们无法可靠地处理案例。STL和我遇到的其他类似STL的库只提出了两个选项：

  • 断言。这意味着当分配的空间不足时，系统会发生故障

  • 回调。稍微好一点，但对我来说仍然不方便。

    q.push(newElem); /* fails or just calls predefined callback
* when not enough space in queue.
*/

也许我错了。但在我看来，最好的方法是返回状态，通知调用者容器中的新元素内存不足。我想自己决定如何处理这个错误。例如，我想删除新元素，向调试日志发送消息，然后恢复正常的程序流。从我的角度来看，它看起来更可靠。

换句话说，我想要这样的东西：

queue<uint32_t, 128> q;
// some code ... 
queue::status sts = q.push(newElem);
if (sts != queue::OK)
LOG("Not enough space in queuern");
// continue normal program execution ...

有人建议怎么处理那件事吗？

您可以使用一个自定义分配器，当std:：bad_alloc空间不足时抛出它，然后在代码中包装依赖于在异常处理块中成功插入的部分，并处理catch子句中的分配失败。

std::queue <message> Queue;
try
{
Queue.insert (message {"hello world"});
}
catch (std::bad_alloc const & Error)
{
LOG (Error.what ());
}

对于简单的场景，这有点冗长，通过小心(使用RAII)，它可以成为一个强大的工具。此外，如果您分配了这些简单的场景，您可以将此模式隐藏在模板中。

template <typename fn>
void log_failure_and_contiue (fn Fn)
{
try
{
Fn ();
}
catch (std::bad_alloc const & Error)
{
LOG (Error.what ());
}
}
std::queue <message> Queue;
log_failure_and_continue ([&] {
Queue.insert ({ "Hello World!" });
});

从性能的角度来看，大多数编译器都实现零成本的异常处理，因此只有在抛出异常时才会受到影响，我认为在这种情况下这种情况应该很少见。

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