嵌入式程式設計複雜性

2021-06-19 06:04:35 字數 1955 閱讀 7920

嵌入式往往沒有作業系統支撐,或者因為有作業系統支撐,但因為種種的限制,作業系統提供的功能少得可憐。所以,很多**不能像pc程式設計那樣天馬行空,任意馳騁。

今天就聊聊記憶體分配的問題,記憶體碎片,可能大家都不陌生。然而在嵌入式系統裡,最怕的就是記憶體碎片,也是系統穩定的頭號殺手。我曾經做了乙個專案,系統中有很多的malloc和free,尺寸不一,從60多個位元組到64kb的不等。使用一款rtos作為支撐。當時我有兩個選擇,乙個是使用c 系統庫的malloc和free,另外乙個是使用作業系統提供的固定記憶體分配。我們系統的設計要求要能穩定執行3個月以上。實際上連續執行6天左右就宕機了

各種問題都懷疑過,最後定為在記憶體分配上,其實就是長時間,大量的記憶體分配後,系統的記憶體變得零散而無法連續。雖有大空間,但卻無法分配連續的空間。當有大空間申請時,只能是宕機完蛋。

為了使系統達到原先的設計需求,我們在pc機上模擬了整個硬體,將嵌入式**在 pc機上跑起來,並過載了malloc和free,做了個複雜的統計程式。統計系統的記憶體行為。執行了若干天以後,將資料提取出來分析,

雖然申請的記憶體5 花八門,還是有些規律,我們把100個位元組以下的歸為一類,512b的歸為一類,1kb的歸為一類,2kb歸為一類,64kb一下歸為一類。統計出每類的數量,在原先的基礎上加上30%的餘量。做成固定記憶體申請,使得系統穩定連續執行的時間大大加長嵌入式就這樣,不怕方法原始,就怕效能不達要求。

記憶體溢位問題,記憶體溢位問題嵌入式系統比pc系統更可怕! 往往是沒有察覺的就溢位了。都很難想到,尤其是c/c++的初學者,對指標不熟悉,查都沒法查。由於pc系統有mmu,記憶體發生嚴重的越界時,有mmu的保護,不會產生嚴重的災難後果。而嵌入式往往沒有mmu,差別很大,系統**都被破壞了還能跑。只是只有上帝和那個cpu才知道跑得是什麼。我們來看看這段**:

char  *strcpy(char *dest, const char * src)

*dest = '\0';

return (dest); }

這個**是乙個字串拷貝的**,pc機這樣寫,基本上就可以了。但嵌入式要提防一件事情,那就是 src真的以'\0'結束的。要不是得話,那就悲劇了。到什麼時候能結束,呵呵,只有上帝老人家才知道。這段**僥倖能跑完成的話,估計也別想程式能正常的跑了。因為dest指向的記憶體區域都被破壞的差不多了。為了和標準c/c++的庫相容,還真的沒什麼好辦法,所以這個問題只能留給程式設計師自己檢查。

相同的,

memcpy( dest, src, n);

記憶體拷貝同樣的問題,要提防n傳遞個負值進去。這個是拷貝多少個位元組,負值被強制型別轉換成正的。變成乙個很大的正數,造成dest之後的記憶體全部被破壞……

嵌入式裡的記憶體指標必須做嚴格的檢查才能使用,記憶體的尺寸也必須進行嚴格的除錯。不然的話,悲劇是很難避免的。如乙個函式指標,雖然在嵌入式裡賦了個null,0。若是arm的話,連個異常錯誤都沒有,直接復位了,因為呼叫這個函式指標即便是讓**從0開始執行而0是arm上電後執行的第一條**的位置。在arm7上尤其如此。

這種悲劇比pc上悲情多了mmu 定然給乙個無定義指令的錯誤。引起程式設計師的重視在嵌入式裡,全部都留給了程式設計師去尋找了。

記憶體溢位發生在任何乙個不經意的時刻,你給整個前後臺的系統(或作業系統)分配了多大的堆?多大的棧?在通常情況下系統的呼叫深度是多少(最大是多少),占用多少棧?光看程式的功能正確還不夠,還需要統計這些引數。不然,只要有乙個地方有溢位。對系統都是致命的。嵌入式系統要求系統連續工作時間長,穩定性可靠性要求苛刻。是需要一些時間仔細的磨這些系統的。

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