一些嵌入式软件开发中重要的理论概念

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发布日期: 2025-03-19

文章字数: 955

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大家好，我是杂烩君。

本次给大家整理一些嵌入式软件开发中重要的理论概念。

什么是堆栈水印检测？

堆栈水印检测是一种动态监测任务堆栈使用情况的技术。在任务初始化时，将整个堆栈空间填充特定的标识模式（如 0xDEADBEEF）。

随着任务运行，堆栈指针逐渐覆盖这些预设值。通过定期检查未被覆盖的残留标识位置，可精确计算堆栈的历史最大使用量。

相较于静态代码分析，该方法能真实反映中断嵌套、递归调用等动态行为的影响。实际应用中需注意两点：

标识模式需避免与正常数据冲突；
检测时机应选在任务空闲或切换时，避免干扰实时性。

什么是深拷贝、浅拷贝？

浅拷贝（Shallow Copy）仅复制对象本身的值（指针变量的值），不复制指针指向的实际数据。拷贝后，新旧对象的指针成员指向同一内存地址。

深拷贝（Deep Copy）不仅复制对象本身的值，还会递归复制指针指向的所有数据。拷贝后，新旧对象的指针成员指向独立的内存地址。

关键差异：

浅拷贝例子：

// 直接赋值指针（危险操作）
void shallow_copy(Student* dest, const Student* src) 
{
    dest->id = src->id;
    dest->name = src->name;  // 共享同一内存地址
}

Student s1;
s1.id = 100;
s1.name = malloc(6);
strcpy(s1.name, "Alice");

Student s2;
shallow_copy(&s2, &s1);

printf("浅拷贝结果：\n");
printf("s1.name=%p: %s\n", s1.name, s1.name);  // 输出相同地址
printf("s2.name=%p: %s\n\n", s2.name, s2.name);

// 修改s1会影响s2
strcpy(s1.name, "Bob");
printf("修改后：\n");
printf("s1.name: %s\n", s1.name);  // Bob
printf("s2.name: %s\n", s2.name);  // Bob

深拷贝例子：

// 完全独立的数据副本
void deep_copy(Student* dest, const Student* src) 
{
    dest->id = src->id;
    dest->name = malloc(strlen(src->name) + 1);  // 新分配内存
    strcpy(dest->name, src->name);              // 复制内容
}

Student s3;
s3.id = 200;
s3.name = malloc(6);
strcpy(s3.name, "Carol");

Student s4;
deep_copy(&s4, &s3);

printf("深拷贝结果：\n");
printf("s3.name=%p: %s\n", s3.name, s3.name);  // 不同地址
printf("s4.name=%p: %s\n\n", s4.name, s4.name);

// 修改s3不影响s4
strcpy(s3.name, "Dave");
printf("修改后：\n");
printf("s3.name: %s\n", s3.name);  // Dave
printf("s4.name: %s\n", s4.name);  // Carol

// 必须分别释放内存
free(s1.name);
free(s3.name);
free(s4.name);

什么是同步、异步？

同步处理（Synchronous Processing）任务按顺序执行，当前任务未完成时，后续任务处于阻塞状态。如：

// 同步UART发送（阻塞式）
void uart_send_sync(uint8_t *data, uint16_t len) 
{
    for(int i=0; i<len; i++) 
    {
        while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET); // 等待发送完成
        USART_SendData(USART1, data[i]);
    }
}

异步处理（Asynchronous Processing）任务启动后立即返回，通过中断、回调或事件通知结果，不阻塞后续任务。如：

void ADC_IRQHandler() 
{
    if(ADC_GetITStatus(ADC1, ADC_IT_EOC)) {
        uint16_t result = ADC_GetConversionValue(ADC1); // 读取结果
        process_adc_result(result);                     // 回调处理
        ADC_ClearITPendingBit(ADC1, ADC_IT_EOC);
    }
}

关键差异：