嵌入式軟件項目中的一些常用套路與技巧

第第頁嵌入式軟件項目中的一些常用套路與技巧01.調(diào)試相關(guān)的宏

在（Linux）使用gcc編譯程序的時候，對于調(diào)試的語句還具有一些特殊的語法。

gcc編譯的過程中，會生成一些宏，可以使用這些宏分別打印當前源文件的信息，主要內(nèi)容是當前的文件、當前運行的函數(shù)和當前的程序行。

具體宏如下:

__FILE__

當前程序源文件

(char*)__FUNC（TI）ON__

當前運行的函數(shù)

(char*)__LINE__

當前的函數(shù)行

(int)

這些宏不是（程序代碼）定義的，而是有編譯器產(chǎn)生的。這些信息都是在編譯器處理文件的時候動態(tài)產(chǎn)生的。

「測試示例：」

#include

int

main(void){

printf("file:

%s",

__FILE__);

printf("function:

%s",

__FUNCTION__);

printf("line:

%d",

__LINE__);

return

0;}

02.#字符串化操作符

在gcc的編譯系統(tǒng)中，可以使用#將當前的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成字符串。

「程序示例：」

#include

#define

DPRINT(expr)

printf("%s

=

%d",

#expr,

expr);int

main(void){

int

x

=

3;

int

y

=

5;

DPRINT(x

/

y);

DPRINT(x

+

y);

DPRINT(x

*

y);

return

0;}

「執(zhí)行結(jié)果：」

deng@itcast:~/tmp$

gcc

（te）st.c

deng@itcast:~/tmp$

./a.out

x

/

y

=

0x

+

y

=

8x

*

y

=

15

#expr表示根據(jù)宏中的參數(shù)(即表達式的內(nèi)容)，生成一個字符串。該過程同樣是有編譯器產(chǎn)生的，編譯器在編譯源文件的時候，如果遇到了類似的宏，會自動根據(jù)程序中表達式的內(nèi)容，生成一個字符串的宏。

這種方式的優(yōu)點是可以用統(tǒng)一的方法打印表達式的內(nèi)容，在程序的調(diào)試過程中可以方便直觀的看到轉(zhuǎn)換字符串之后的表達式。

具體的表達式的內(nèi)容是什么，有編譯器自動寫入程序中，這樣使用相同的宏打印所有表達式的字符串。

//打印字符#define

debugc(expr)

printf("

%s

=

%c",

#expr,

expr)//打印浮點數(shù)#define

debugf(expr)

printf("

%s

=

%f",

#expr,

expr)//按照16進制打印整數(shù)#define

debugx(expr)

printf("

%s

=

0X%x",

#expr,

expr);

由于#expr本質(zhì)上市一個表示字符串的宏，因此在程序中也可以不適用%s打印它的內(nèi)容，而是可以將其直接與其它的字符串連接。

因此，上述宏可以等價以下形式:

//打印字符#define

debugc(expr)

printf("

#expr

=

%c",

expr)//打印浮點數(shù)#define

debugf(expr)

printf("

#expr

=

%f",

expr)//按照16進制打印整數(shù)#define

debugx(expr)

printf("

#expr

=

0X%x",

expr);

「總結(jié)：」

#是（C語言）預處理階段的字符串化操作符，可將宏中的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成字符串。

03.##連接操作符

在gcc的編譯系統(tǒng)中，##是C語言中的連接操作符，可以在編譯的預處理階段實現(xiàn)字符串連接的操作。

「程序示例：」

#include

#define

test(x)

test##xvoid

test1(int

a){

printf("test1

a

=

%d",

a);}void

test2(char

*s){

printf("test2

s

=

%s",

s);}int

main(void){

test(1)(100);

test(2)("hello

world");

return

0;}

上述程序中，test(x)宏被定義為test##x,他表示test字符串和x字符串的連接。

在程序的調(diào)試語句中，##常用的方式如下

#define

DEBUG(fmt,

args...)

printf(fmt,

##args)

替換的方式是將參數(shù)的兩個部分以##連接。##表示連接變量代表前面的參數(shù)列表。使用這種形式可以將宏的參數(shù)傳遞給一個參數(shù)。args…是宏的參數(shù)，表示可變的參數(shù)列表，使用##args將其傳給printf函數(shù).

「總結(jié)：」

##是C語言預處理階段的連接操作符，可實現(xiàn)宏參數(shù)的連接。

04.調(diào)試宏第一種形式

一種定義的方式:

#define

DEBUG(fmt,

args...)

{

printf("file:%s

function:

%s

line:

%d

",

__FILE__,

__FUNCTION__,

__LINE__);

printf(fmt,

##args);

}

「程序示例：」

#include

#define

DEBUG(fmt,

args...)

{

printf("file:%s

function:

%s

line:

%d

",

__FILE__,

__FUNCTION__,

__LINE__);

printf(fmt,

##args);

}int

main(void){

int

a

=

100;

int

b

=

200;

char

*s

=

"hello

world";

DEBUG("a

=

%d

b

=

%d",

a,

b);

DEBUG("a

=

%x

b

=

%x",

a,

b);

DEBUG("s

=

%s",

s);

return

0;}

「總結(jié)：」

上面的DEBUG定義的方式是兩條語句的組合，不可能在產(chǎn)生返回值，因此不能使用它的返回值。

05.調(diào)試宏的第二種定義方式

調(diào)試宏的第二種定義方式

#define

DEBUG(fmt,

args...)

printf("file:%s

function:

%s

line:

%d

"fmt,

__FILE__,

__FUNCTION__,

__LINE__,

##args)

程序示例

#include

#define

DEBUG(fmt,

args...)

printf("file:%s

function:

%s

line:

%d

"fmt,

__FILE__,

__FUNCTION__,

__LINE__,

##args)int

main(void){

int

a

=

100;

int

b

=

200;

char

*s

=

"hello

world";

DEBUG("a

=

%d

b

=

%d",

a,

b);

DEBUG("a

=

%x

b

=

%x",

a,

b);

DEBUG("s

=

%s",

s);

return

0;}

「總結(jié)：」

fmt必須是一個字符串，不能使用指針，只有這樣才可以實現(xiàn)字符串的功能。

06.對調(diào)試語句進行分級審查

即使定義了調(diào)試的宏，在工程足夠大的情況下，也會導致在打開宏開關(guān)的時候在終端出現(xiàn)大量的信息。而無法區(qū)分哪些是有用的。

這個時候就要加入分級檢查機制，可以定義不同的調(diào)試級別，這樣就可以對不同重要程序和不同的模塊進行區(qū)分，需要調(diào)試哪一個模塊就可以打開那一個模塊的調(diào)試級別。

一般可以利用配置文件的方式顯示，其實Linux內(nèi)核也是這么做的，它把調(diào)試的等級分成了7個不同重要程度的級別，只有設(shè)定某個級別可以顯示，對應的調(diào)試信息才會打印到終端上。

可以寫出一下配置文件

[debug]debug_level=XXX_MODULE

解析配置文件使用標準的字符串操作庫函數(shù)就可以獲取XXX_MODULE這個數(shù)值。

int

show_debug(int

level){

if

(level

==

XXX_MODULE)

{

#define

DEBUG(fmt,

args...)

printf("file:%s

function:

%s

line:

%d

"fmt,

__FILE__,

__FUNCTION__,

__LINE__,

##args)

}

else

if

(...)

{

}}

07.條件編譯調(diào)試語句

在實際的開發(fā)中，一般會維護兩種源程序，一種是帶有調(diào)試語句的調(diào)試版本程序，另外一種是不帶有調(diào)試語句的發(fā)布版本程序。

然后根據(jù)不同的條件編譯選項，編譯出不同的調(diào)試版本和發(fā)布版本的程序。

在實現(xiàn)過程中，可以使用一個調(diào)試宏來控制調(diào)試語句的開關(guān)。

#ifdef

USE_DEBUG

#define

DEBUG(fmt,

args...)

printf("file:%s

function:

%s

line:

%d

"fmt,

__FILE__,

__FUNCTION__,

__LINE__,

##args)

#else

#define

DEBUG(fmt,

args...)#endif

如果USE_DEBUG被定義，那么有調(diào)試信息，否則DEBUG就為空。

如果需要調(diào)試信息，就只需要在程序中更改一行就可以了。

#define

USE_DEBUG#undef

USE_DEBUG

定義條件編譯的方式使用一個帶有值的宏

#if

USE_DEBUG

#define

DEBUG(fmt,

args...)

printf("file:%s

function:

%s

line:

%d

"fmt,

__FILE__,

__FUNCTION__,

__LINE__,

##args)

#else

#define

DEBUG(fmt,

args...)#endif

可以使用如下方式進行條件編譯

#ifndef

USE_DEBUG#define

USE_DEBUG

0#endif

08.使用do…while的宏定義

使用宏定義可以將一些較為短小的功能封裝，方便使用。宏的形式和函數(shù)類似，但是可以節(jié)省函數(shù)跳轉(zhuǎn)的開銷。

如何將一個語句封裝成一個宏，在程序中常常使用do…while(0)的形式。

#define

HELLO(str)

do

{

printf("hello:

%s",

str);

}while(0)

「程序示例：」

int

cond

=

1;if

(cond)

HELLO("true");else

HELLO("false");

09.代碼剖析

對于比較大的程序，可以借助一些工具來首先把需要優(yōu)化的點清理出來。接下來我們來看看在程序執(zhí)行過程中獲取數(shù)據(jù)并進行分析的工具：代碼剖析程序。

「測試程序：」

#include

#define

T

100000void

call_one(){

int

count

=

T

*

1000;

while(count--);}void

call_two(){

int

count

=

T

*

50;

while(count--);}void

call_three(){

int

count

=

T

*

20;

while(count--);}int

main(void){

int

time

=

10;

while(time--)

{

call_one();

call_two();

call_three();

}

return

0;}

編譯的時候加入-pg選項：

deng@itcast:~/tmp$

gcc

-pg

test.c

-o

test

執(zhí)行完成后，在當前文件中生成了一個gmon.out文件。

deng@itcast:~/tmp$

./test

deng@itcast:~/tmp$

lsgmon.out

test

test.cdeng@itcast:~/tmp$

「使用gprof剖析主程序：」

deng@itcast:~/tmp$

gprof

testFlat

profile:Each

sample

counts

as

0.01

seconds.

%

cumulative

self

self

total

time

seconds

seconds

calls

ms/call

ms/call

name

95.64

1.61

1.61

10

160.68

160.68

call_one

3.63

1.67

0.06

10

6.10

6.10

call_two

2.42

1.71

0.04

10

4.07

4.07

call_three

其中主要的信息有兩個，一個是每個函數(shù)執(zhí)行的時間占程序總時間的百分比，另外一個就是函數(shù)被調(diào)用的次數(shù)。通過這些信息，可以優(yōu)化核心程序的實現(xiàn)方式來提高效率。

當然這個剖析程序由于它自身特性有一些限制，比較適用于運行時間比較長的程序，因為統(tǒng)計的時間是基于間隔計數(shù)這種機制，所以還需要考慮函數(shù)執(zhí)行的相對時間，如果程序執(zhí)行時間過短，那得到的信息是沒有任何參考意義的。

「將上訴程序時間縮短：」

#include

#define

T

100void

call_one(){

int

count

=

T

*

1000;

while(count--);}void

call_two(){

int

count

=

T

*

50;

while(count--);}void

call_three(){

int

count

=

T

*

20;

while(count--);}int

main(void){

int

time

=

10;

while(time--)

{

call_one();

call_two();

call_three();

}

return

0;}

「剖析結(jié)果如下：」

deng@itcast:~/tmp$

gcc

-pg

test.c

-o

testdeng@itcast:~/tmp$

./test

deng@itcast:~/tmp$

gprof

testFlat

profile:Each

sample

counts

as

0.01

seconds.

no

time

accumulated

%

cumulative

self

self

total

time

seconds

seconds

calls

Ts/call

Ts/call

name

0.00

0.00

0.00

10

0.00

0.00

call_one

0.00

0.00

0.00

10

0.00

0.00

call_three

0.00

0.00

0.00

10

0.00

0.00

call_two

因此該剖析程序?qū)τ谠綇碗s、執(zhí)行時間越長的函數(shù)也適用。

那么是不是每個函數(shù)執(zhí)行的絕對時間越長，剖析顯示的時間就真的越長呢？可以再看如下的例子

#include

#define

T

100void

call_one(){

int

count

=

T

*

1000;

while(count--);}void

call_two(){

int

count

=

T

*

100000;

while(count--);}void

call_three(){

int