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劍宗氣宗之爭 《笑傲江湖》中華山派的劍宗和氣宗之爭，可謂異常激烈。那么問題就來了，既然有劍宗氣宗之爭，到底應該先練劍，還是先練氣呢？引申到軟件開發行業有沒劍氣之爭呢？ 前面發布很多理論方面的文章，高質量的軟件開發，也是存在見效快的套路，針對有一定嵌入式C語言開發基礎的，以劍宗之法進行描述，可重點關注if判斷和內存管理相關的講解，拋磚引玉。

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文件結構 1、C 程序通常分為兩類文件，一種是程序的聲明稱為頭文件，以“.h”為后綴，另一種是程序的實現，以“.c”為后綴，一般每個c文件有個同名的h文件。 2、軟件的頭文件數目比較多，應將頭文件和定義文件分別保存于不同的目錄，例如將頭文件保存于 include或者inc 目錄，將定義文件保存于 source 或src目錄；如果某些頭文件是私有的，它不會被用戶的程序直接引用，則沒有必要公開其“聲明”。為了加強信息隱藏，這些私有的頭文件可以和定義文件存放于同一個目錄，即私有的h文件放在src目錄。 3、在文件頭添加版權和版本的聲明等信息，主要包括版權和功能，以及修改記錄，必要時可以為整個功能文件夾單獨新建readme說明文檔。 4、為了防止頭文件被重復引用，必須用 ifndef/define/endif 結構產生預處理塊。 5、頭文件中只存放“聲明”而不存放“定義”，更別提放變量，這是嚴重的錯誤。 6、用 #include 格式來引用標準庫的頭文件，用 #include “filename.h” 格式來引用非標準庫的頭文件（編譯器將從用戶的工作目錄開始搜索）。 7、文件可按層或者功能組件劃分不同的文件夾，便于其他人閱讀。

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程序版式 版式雖然不會影響程序的功能，但會影響可讀性，程序的風格統一則是賞心悅目。 代碼排版在編碼時確實很難把握，但可以編碼完成后統一用工具格式化，不管編碼使用Keil/MDK、Qt等集成工具，或者純粹的代碼編輯工具Source Insight，一般都支持自定義運行可執行文件，如Astyle。可以客制化新菜單，一鍵執行Astyle，將代碼一鍵格式化，排版統一、層次分明。 Astyle官網 http://astyle.sourceforge.net/ 按要求下載安裝，只需要AStyle.exe即可。關于其使用和參數，可以再進入Documentation。對代碼基本風格，{}如何對齊、是否換行，switch-case如何排版，tab鍵占位寬度，運算符或變量前后的空格等等，基本上代碼排版涉及的方方面面都有參數說明。個人選擇的編碼參數是

--style=allman-S-U-t-n-K-p-s4-j-q-Y-xW-xVfileName 效果如下

//微信公眾號：嵌入式系統 intFoo(boolisBar) { if(isBar) { bar(); return1; } else { return0; } } 關于注釋，重要函數或段落必不可少，修改代碼同時修改相應的注釋，以保證注釋與代碼的一致性。

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命名規則 比較著名的命名規則當推 Microsoft 公司的“匈牙利”法，該命名規則的主要思想是“在變量和函數名中加入前綴以增進人們對程序的理解”。例如所有的字符變量均以ch 為前綴，若是指針變量則追加前綴 p。但沒有一種命名規則可以讓所有的程序員滿意，制定一種令大多數項目成員滿意的命名規則，重點是在整個團隊和項目中貫徹實施。 事實上開發大多數基于SDK，一般底層命名規則盡量與SDK風格保持一致，至于上層就按團隊標準，個人比較傾向全部小寫字母，用下劃線分割的風格，例如 set_apn、timer_start。 不要出現標識符完全相同的局部變量和全局變量，盡管兩者的作用域不同而不會發生語法錯誤，但會使人誤解，全局變量也不要過于簡短。 變量的名字應當使用“名詞”或者“形容詞＋名詞”，函數的名字應當使用“動詞”或者“動詞＋名詞”，用正確的反義詞組命名具有互斥意義的變量或相反動作的函數等。

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基本語句 表達式和語句都屬于C 語法基礎，看似簡單，但使用時隱患比較多，提供一些建議。

5.1 if

if 語句是 C 語言中最簡單、最常用的語句，然而很多程序員卻用隱含錯誤的方式，僅以不同類型的變量與零值比較為例，展開討論。5.1.1 布爾變量與零值比較 不可將布爾變量直接與 TRUE、FALSE 或者 1、0 進行比較。根據布爾類型的語義，零值為“假”（記為 FALSE），任何非零值都是“真”（記為TRUE）。TRUE 的值究竟是什么并沒有統一的標準。 假設布爾變量名字為 flag，它與零值比較的標準 if 語句如下：

//微信公眾號：嵌入式系統 if(flag)//表示flag為真 if(!flag)//表示flag為假 其它的用法都屬于不良風格，例如：

//錯誤范例 if(flag==TRUE) if(flag==1) if(flag==FALSE) if(flag==0)2、整型變量與零值比較 整型變量用“==”或“！=”直接與 0 比較，假設整型變量的名字為 value，它與零值比較的標準 if 語句如下：

if(value==0) if(value!=0) 不可模仿布爾變量的風格而寫成

//錯誤范例 if(value)//會讓人誤解value是布爾變量 if(!value)3、 浮點變量與零值比較 不可將浮點變量用“==”或“！=”與任何數字比較，無論是 float 還是 double 類型的變量，都有精度限制。不能將浮點變量用“==”或“！=”與數字比較，應該設法轉化成“>=”或“<=”形式。假設浮點變量的名字為 x，應當將

if(x==0.0)//隱含錯誤的比較，錯誤 轉化為

constfloatEPSINON=0.00001 if((x>=-EPSINON)&&(x<=EPSINON))? //其中EPSINON是允許的誤差（即精度），即x無限趨近于0.04、指針變量與零值比較 指針變量用“==”或“！=”與 NULL 比較， 指針變量的零值是“空”（記為 NULL），盡管 NULL 的值與 0 相同，但是兩者意義不同。假設指針變量的名字為 p，它與零值比較的標準 if 語句如下：

if(p==NULL)//p與NULL顯式比較，強調p是指針變量 if(p!=NULL) 不要寫成

if(p==0)//容易讓人誤解p是整型變量 if(p!=0) if(p)//容易讓人誤解p是布爾變量 if(!p)

5.2 for

在多重循環中，如果有可能，應當將最長的循環放在最內層，最短的循環放在最外層，以減少 CPU 切換循環層的次數。

//不良范例 for(row=0;row<100;row++) { for(col=0;col<5;col++) { sum=sum+a[row][col]; } } //微信公眾號：嵌入式系統 較高效率 for(col=0;col<5;col++) { for(row=0;row<100;row++) { sum=sum+a[row][col]; } }

5.3 switch

switch 是多分支選擇語句，而 if 語句只有兩個分支可供選擇；雖然可以用嵌套的if 語句來實現多分支選擇，但那樣的程序冗長難讀。這是 switch 語句存在的理由。 switch-case 即使不需要 default 處理，也應該保留語句 default : break; 這樣做并非多此一舉，而是為了防止別人誤以為你忘了 default 處理。確實不需要break的case，務必加上注釋標明。

5.4 goto

很多人建議禁止使用 goto 語句，但實事求是地說，錯誤是程序員自己造成的，不是 goto 的過錯。goto 語句至少有一處可顯神通，它能從多重循環體中一下子跳到外面，特殊場景下可以使用，在很多if嵌套的場景，比如都有同樣的錯誤處理，或者成對操作的文件開關，或者內存申請釋放，就比較適合goto統一處理。

//微信公眾號：嵌入式系統 //代碼只是表意，可能無法編譯 #include voidtest(void) { char*p1,*p2; p1=(char*)malloc(100); p1=(char*)malloc(200); if(0) { //dosomething gotoexit; } elseif(0) { //dosomething gotoexit; } //dosomething //... exit: free(p1); free(p2); } intmain() { goto_test(); return0; } 對于內存申請釋放、文件打開關閉這種成對操作，或者各種異常處理的統一支持場景，就比較適合goto。類似的還有do-while(0)這種語句。 關于運算優先級，熟記運算符優先級是比較困難的，如果代碼行中的運算符比較多，為了防止產生歧義并提高可讀性，全部加括號明確表達式的操作順序，雖然愚笨但是可靠。

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常量 常量是一種標識符，它的值在運行期間恒定不變。C 語言用 #define 來定義常量（稱為宏常量），但用 const 來定義常量（稱為 const 常量）其實更佳。

#defineMAX100 constfloatPI=3.14159; const 常量有數據類型，而宏常量沒有數據類型。編譯器可以對前者進行類型安全檢查,而對后者只進行字符替換，沒有類型安全檢查，并且在字符替換可能會產生意料不到的錯誤，所以復雜參數宏必須為每個參數加上()限制。 但也有特例

constintSIZE=100; intarray[SIZE];//有的編譯器認為是錯誤，這就必須用define了 需要對外公開的常量放在頭文件中，不需要對外公開的常量放在定義文件的頭部。為便于管理，可以把不同模塊的常量集中存放在一個公共的頭文件中。

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函數 函數設計的細微缺點很容易導致該函數被錯用，函數接口的兩個要素是參數和返回值，C 語言中函數的參數和返回值的傳遞方式有值傳遞（pass by value）和指針傳遞（pass by pointer）兩種。

7.1參數的規則

參數的書寫要完整，不要貪圖省事只寫參數的類型而省略參數名字，如果函數沒有參數，則用 void 填充。

voidset_size(intwidth,intheight);//良好的風格 voidset_size(int,int);//不良的風格 intget_size(void);//良好的風格 intget_size();//不良的風格 參數命名要恰當，順序要合理。例如字符串拷貝函數

char*strcpy(char*dest,constchar*src); 從名字上就可以看出應該把 src 拷貝到 dest。還有一個問題，兩個參數哪個該在前哪個該在后？參數的順序要遵循程序員的習慣。一般地，應將目的參數放在前面，源參數放在后面。 這里也說明下const的意義，如果參數僅作輸入用，則應在類型前加 const，以防止在函數體內被意外修改。 避免函數有太多的參數，參數個數盡量控制在 5 個以內，如果參數太多，在使用時容易將參數類型或順序搞錯，可以定為結構體指針，但盡量帶上參數注釋。 除了printf、sprintf標準庫或基于這類的日志輸出接口，盡量不要使用類型和數目不確定的參數。

7.2 返回值的規則

不要省略返回值的類型，默認不加類型說明的函數一律自動按整型處理。為了避免混亂，如果函數沒有返回值，應聲明為 void 類型。 不要將正常值和錯誤標志混在一起返回。正常值用輸出參數獲得，而錯誤標志用 return 語句返回。

7.3 函數內部實現的規則

不同功能的函數其內部實現各不相同，看起來似乎無法就“內部實現”達成一致的觀點。但根據經驗，我們可以在函數體的“入口處”和“出口處”從嚴把關，從而提高函數的質量。 在函數體的“入口處”，對參數的有效性進行檢查，很多程序錯誤是由非法參數引起的，我們應該充分理解并正確使用“斷言”（assert）來防止此類錯誤。 在函數體的“出口處”，對 return 語句的正確性和效率進行檢查。如果函數有返回值，那么函數的“出口處”是 return 語句。調用處應該盡量關注返回值，對異常進行處理 關于return的值，不可返回指向“棧內存”的“指針，該內存在函數體結束時被自動銷毀。例如

char*Func(void) { charstr[]=“helloworld”;//str的內存位于棧上 … returnstr;//將導致錯誤 } 盡量避免函數帶有“記憶”功能，相同的輸入應當產生相同的輸出。帶有“記憶”功能的函數，其行為可能是不可預測的，因為它的行為可能取決于某種“記憶狀態”。這樣的函數既不易理解又不利于測試和維護。在 C語言中，函數的 static 局部變量是函數的“記憶”存儲器。建議盡量少用 static 局部變量，除非必需。

7.4 斷言

程序一般分為 Debug 版本和 Release 版本，Debug 版本用于內部調試，Release 版本發行給用戶使用。斷言 assert 是僅在 Debug 版本起作用的宏，它用于檢查“不應該”發生的情況。在運行過程中，如果 assert 的參數為假，那么程序就會中止。

void*memcpy(void*pvTo,constvoid*pvFrom,size_tsize) { assert((pvTo!=NULL)&&(pvFrom!=NULL));//【使用斷言】 byte*pbTo=(byte*)pvTo;//防止改變pvTo的地址 byte*pbFrom=(byte*)pvFrom;//防止改變pvFrom的地址 while(size-->0) *pbTo++=*pbFrom++; returnpvTo; } assert 不應該產生任何副作用。所以 assert 不是函數，而是宏。可以把assert 看成一個在任何系統狀態下都可以安全使用的無害測試手段。如果程序在 assert處終止了，并不是說含有該 assert 的函數有錯誤，而是調用者出了差錯，assert 有助于找到發生錯誤的原因。 軟件有必要進行防錯設計，如果“不可能發生”的事情的確發生了，則要使用斷言進行報警。

8 內存管理

C語言的內存管理既是它的優勢，也是劣勢。理解它的原理了才能更好的管理內存。

8.1 內存分配方式

內存分配方式有三種： 1、從靜態存儲區域分配。內存在程序編譯的時候就已經分配好，這塊內存在程序的整個運行期間都存在。例如全局變量，static 變量。 2、在棧上創建。在執行函數時，函數內局部變量的存儲單元都可以在棧上創建，函數執行結束時這些存儲單元自動被釋放。棧內存分配運算內置于處理器的指令集中，效率很高，但是分配的內存容量有限。 3、從堆上分配，亦稱動態內存分配。程序在運行的時候用 malloc 或 new 申請任意多少的內存，程序員自己負責在何時用 free 或 delete 釋放內存。動態內存的生存期由我們決定，使用非常靈活，但風險也大。

8.2 內存錯誤及其對策

發生內存錯誤是件非常麻煩的事情。編譯器不能自動發現這些錯誤，通常是在程序運行時才能捕捉到，而這些錯誤大多沒有明顯的癥狀，時隱時現，增加了改錯的難度。常見的內存錯誤及其對策如下：1、內存分配未成功，卻使用了它 編程新手常犯這種錯誤，因為他們沒有意識到內存分配會不成功。常用解決辦法是，在使用內存之前檢查指針是否為 NULL。如果指針 p 是函數的參數，可在函數的入口處用 assert(p!=NULL)進行檢查，或者用 if(p==NULL)或 if(p!=NULL)進行防錯處理。2、內存分配雖然成功，但是尚未初始化就引用它 犯這種錯誤主要有兩個起因：一是沒有初始化的觀念；二是誤以為內存的缺省初值全為零，導致引用初值錯誤。內存的缺省初值究竟是什么并沒有統一的標準（盡管有些時候為零值），為了安全，對分配的內存都進行清零。3、內存分配成功并且已經初始化，但操作越過了內存的邊界 數組使用時經常會發生下標“多 1”或“少 1”的操作。特別是在 for 循環語句中，循環次數很容易搞錯，導致數組操作越界。4、忘記釋放內存，造成內存泄露 含有這種錯誤的函數每被調用一次就丟失一塊內存。剛開始時系統的內存充足，運行正常，但隨著運行時間加長，程序突然死掉，內存耗盡。動態內存的申請與釋放必須配對，程序中 malloc 與 free 的成對使用。5、已經釋放的內存卻繼續使用它 程序中的調用關系過于復雜，邏輯順序錯誤，或者使用了指向“棧內存”的“臨時指針，使用 free 或 delete 釋放了內存后，務必將指針設置為 NULL，使用前判斷是否為NULL。 關于指針的使用建議，用 malloc 申請內存之后，應該立即檢查指針值是否為 NULL，非NULL的賦初值；使用結束后用 free 釋放，且將指針設置為 NULL，防止誤用“野指針”。

8.3 指針與數組的對比

C 程序中指針和數組在不少地方可以相互替換著用，讓人產生一種錯覺，以為兩者是等價的。 數組要么在靜態存儲區被創建（如全局數組），要么在棧上被創建。數組名對應著（而不是指向）一塊內存，其地址與容量在生命期內保持不變，只有數組的內容可以改變。 指針可以隨時指向任意類型的內存塊，它的特征是“可變”，所以我們常用指針來操作動態內存。指針遠比數組靈活，但也更危險。 下面以字符串為例比較指針與數組的特性。1、修改內容 字符數組 a 的容量是 6 個字符，其內容為 hello。a 的內容可以改變，如 a[0]= ‘X’。指針 p 指向常量字符串“world”（位于靜態存儲區，內容為 world），常量字符串的內容是不可以被修改的。從語法上看，編譯器并不覺得語句 p[0]= ‘X’有什么不妥，但是該語句企圖修改常量字符串的內容而導致運行錯誤。

chara[]=“hello”; a[0]=‘X’; cout<endl; char*p=“world”;//注意p指向常量字符串 p[0]=‘X’;//編譯器不能發現該錯誤 cout<endl;2、 內容復制與比較 不能對數組名進行直接復制與比較，若想把數組 a 的內容復制給數組 b，不能用語句 b = a ，否則將產生編譯錯誤。應該用標準庫函數 strcpy 進行復制。同理，比較 b 和 a 的內容是否相同，不能用 if(b == a) 來判斷，應該用標準庫函數 strcmp進行比較。 語句 p = a 并不能把 a 的內容復制指針 p，而是把 a 的地址賦給了 p。要想復制 a的內容，可以先用庫函數 malloc 為 p 申請一塊容量為 strlen(a)+1 個字符的內存，再用 strcpy 進行字符串復制。同理，語句 if(p==a) 比較的不是內容而是地址，應該用庫函數 strcmp 來比較。

//數組 chara[]="hello"; charb[10]; strcpy(b,a);//不能用b=a; if(strcmp(b,a)==0)//不能用if(b==a) //指針 intlen=strlen(a); char*p=(char*)malloc(sizeof(char)*(len+1)); strcpy(p,a);//不要用p=a; if(strcmp(p,a)==0)//不要用if(p==a)3、計算內存容量 用運算符 sizeof 可以計算出數組的容量（字節數）。sizeof(a)的值是 12（注意別忘了’’）。指針 p 指向 a，但是 sizeof(p)的值卻是 4。這是因為sizeof(p)得到的是一個指針變量的字節數，相當于 sizeof(char*)，而不是 p 所指的內存容量。/C 語言沒有辦法知道指針所指的內存容量，只能在申請內存時記住它。

chara[]="helloworld"; char*p=a; cout<sizeof(a)<endl;//12字節 cout<sizeof(p)<endl;//4字節 當數組作為函數的參數進行傳遞時，該數組自動退化為同類型的指針。不論數組 a 的容量是多少，sizeof(a)始終等于 sizeof(char *)。

voidFunc(chara[100]) { cout<sizeof(a)<endl;//4字節而不是100字節 }4、指針參數是如何傳遞內存 如果函數的參數是一個指針，不要指望用該指針去申請動態內存。

voidget_memory(char*p,intnum) { p=(char*)malloc(sizeof(char)*num); } voidtest(void) { char*str=NULL; get_memory(str,100);//str仍然為NULL strcpy(str,"hello");//運行錯誤 } test 函數的get_memory(str, 100) 并沒有使 str 獲得期望的內存，str 依舊是 NULL，為什么？ 問題出在函數 get_memory，編譯器總是要為函數的每個參數制作臨時副本，指針參數 p 的副本是 _p，編譯器使 _p = p。如果函數體內的程序修改了_p 的內容，就導致參數 p 的內容作相應的修改。這就是指針可以用作輸出參數的原因。而范例中_p 申請了新的內存，只是把_p 所指的內存地址改變了，但是 p 絲毫未變。所以函數 get_memory并不能輸出任何東西。事實上，每執行一次 get_memory就會泄露一塊內存，因為沒有用free 釋放內存。 如果非得要用指針參數去申請內存，那么應該改用“指向指針的指針”，正確范例如下：

voidget_memory2(char**p,intnum) { *p=(char*)malloc(sizeof(char)*num); } voidtest2(void) { char*str=NULL; get_memory2(&str,100);//注意參數是&str，而不是str strcpy(str,"hello"); free(str); } 由于“指向指針的指針”這個概念不容易理解，可以用函數返回值來傳遞動態內存，這種方法更加簡單。

char*get_memory3(intnum) { char*p=(char*)malloc(sizeof(char)*num); returnp; } voidtest3(void) { char*str=NULL; str=get_memory3(100); //建議增加str指針是否為NULL判斷，并清零內容 strcpy(str,"hello"); free(str); } 用函數返回值來傳遞動態內存這種方法雖然好用，但是常常有人把 return 語句用錯，不要用 return 語句返回指向“棧內存”的指針，因為該內存在函數結束時自動消亡，錯誤范例如下：

//錯誤范例 char*get_string(void) { charp[]="helloworld"; returnp;//編譯器將提出警告 } voidtest4(void) { char*str=NULL; str=get_string();//str的內容是隨機垃圾 } 執行str = get_string()后 str 不再是 NULL 指針，但是 str 的內容不是“hello world”而是垃圾。

char*get_string2(void) { char*p="helloworld"; returnp; } voidtest5(void) { char*str=NULL; str=get_string2(); } 函數 test5 運行雖然不會出錯，但是函數 get_string2的設計概念卻是錯誤的。因為 get_string2內的“hello world”是常量字符串，位于靜態存儲區，它在程序生命期內恒定不變。無論什么時候調用 get_string2，它返回的始終是同一個“只讀”的內存塊，也就是test5是無法修改str的。5、 free 把指針怎么了 free 只是把指針所指的內存給釋放掉，但并沒有把指針本身干掉；指針 p 被 free 以后其地址仍然不變（非 NULL），只是該地址對應的內存是垃圾，p 成了“野指針”。如果此時不把 p 設置為 NULL，會讓人誤以為 p 是個合法的指針。 如果程序比較長，我們有時記不住 p 所指的內存是否已經被釋放，在繼續使用 p 之前，通常會用語句 if (p != NULL)進行防錯處理。很遺憾，此時 if 語句起不到防錯作用，此時 p 不是 NULL 指針，但它也不指向合法的內存塊。

char*p=(char*)malloc(100); strcpy(p,“hello”); free(p);//p所指的內存被釋放，但是p所指的地址仍然不變 if(p!=NULL)//沒有起到防錯作用 { strcpy(p,“world”);//出錯 }6、動態內存會被自動釋放嗎 函數體內的局部變量在函數結束時自動消亡。

voidfunc(void) { char*p=(char*)malloc(100);//動態內存會自動釋放嗎？ } 但是，變量p 是局部的指針變量，它消亡的時候并不會讓它所指的動態內存一起完蛋。發現指針有一些“似是而非”的特征： （1）指針消亡了，并不表示它所指的內存會被自動釋放。 （2）內存被釋放了，并不表示指針會消亡或者成了 NULL 指針。7、杜絕“野指針” “野指針”不是 NULL 指針，是指向“垃圾”內存的指針。人們一般不會錯用 NULL指針，因為用 if 語句很容易判斷；但是“野指針”是很危險的，if 語句對它不起作用?！耙爸羔槨钡某梢蛑饕腥N： （1）指針變量沒有被初始化。任何指針變量剛被創建時不會自動成為 NULL 指針，它的缺省值是隨機的，所以，指針變量在創建的同時應當被初始化。 （2）指針 p 被 free 或者 delete 之后，沒有置為 NULL，讓人誤以為 p 是個合法的指針。 （3）指針操作超越了變量的作用范圍。這種情況讓人防不勝防。8、內存耗盡怎么辦 如果在申請動態內存時找不到足夠大的內存塊，malloc 將返回 NULL 指針，宣告內存申請失敗。判斷指針是否為 NULL，如果是則馬上用 return 語句終止本函數，或者用 exit(1)終止整個程序的運行。如果發生“內存耗盡”，一般說來應用程序已經無藥可救，嵌入式設備只能重啟了。9、心得體會 很少有人能拍拍胸脯說通曉指針與內存管理，越是怕指針，就越要使用指針。不會正確使用指針，肯定算不上是合格的嵌入式程序員。 審核編輯 ：李倩