嵌入式系统的C++数据容器

Question

我使用嵌入式系统.通常这意味着我有一个小型微控制器,具有64 - 512 KB的RAM和128 - 1024 KB的闪存,如STM32.我更喜欢使用C++来编程这样的系统.但我还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,地图等.

当然,STL具有所有这些以及许多其他方便的东西,但是大多数STL容器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合需要的.

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,当没有足够的分配空间将新元素插入容器时,我们无法可靠地处理这种情况.STL和我见过的其他类似stl的库提出了两个选择:

• 断言.这意味着当分配空间不足时系统会失败.

• 回调.好一点,但对我来说还不方便.

  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,通知调用者它没有足够的内存容器中的新元素.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并恢复正常的程序流.从我的角度看,它看起来更可靠.

换句话说,我想有这样的事情:

queue<uint32_t, 128> q;
// some code ... 
queue::status sts = q.push(newElem);
if (sts != queue::OK)
    LOG("Not enough space in queue\r\n");

// continue normal program execution ...

有人建议如何处理那件事？

Answer 1

您可以使用自定义分配器，在空间不足时抛出 std::bad_alloc，然后在代码中包装取决于异常处理块中插入成功的部分，并在 catch 子句中处理分配失败。

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，只要小心（使用 RAII）它可以是一个强大的工具。此外，如果您分配了这些简单的场景，则可以在模板中隐藏此模式。

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!" });
});

从性能角度来看，大多数编译器都实现零成本异常处理，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。