聊一聊C 語言編程習慣
引言
編程習慣的培養需要的是一個長期的過程,需要不斷地總結,積累,并且我們需要從意識上認識其重要性,一個良好的編程習慣對于我們能力的提高也是有巨大的幫助的。下面是筆者在閱讀《專業嵌入式軟件開發》這本書時所看到的一些關于編程好習慣的總結,特此記錄和分享一下、
判斷失敗而非成功
下面是一段簡化過后的代碼片段:
- if (physap_alarm_init() == RV_SUCC)
- {
- if (trx_alarm_init() == RV_SUCC)
- {
- if (bucket_init() == RV_SUCC)
- {
- if (main_bhp_init() == RV_SUCC)
- {
- /* 正常代碼 */
- }
- else
- {
- /* 錯誤代碼 */
- }
- }
- else
- {
- /* 錯誤代碼 */
- }
- }
- else
- {
- /* 錯誤代碼 */
- }
- }
- else
- {
- /* 錯誤代碼 */
- }
可以看到上述代碼在采用了判斷成功策略后,代碼中 if 和 else 之間的嵌套非常的混亂,看著非常的不直觀,代碼閱讀比較困難,但是如果采用的是判斷失敗策略后,代碼就會看起來簡潔不少,下面是通過采用判斷失敗策略后改進的代碼:
- if (physap_alarm_init() != RV_SUCC)
- {
- /* 錯誤處理 */
- return;
- }
- if (trx_alarm_init() != RV_SUCC)
- {
- /* 錯誤處理 */
- return;
- }
- if (bucket_init() != RV_SUCC)
- {
- /* 錯誤處理 */
- return;
- }
- if (main_bhp_init() != RV_SUCC)
- {
- /* 錯誤處理 */
- return;
- }
- /* 正常代碼 */
通過上述代碼可以知道,更改后的代碼消除了 if 嵌套語句,大大提高了代碼的可讀性。需要注意的一點是,并不是所有的情況通過判斷失敗策略就能夠優于判斷成功策略,這需要視情況而定。
使用 sizeof 減少內存操作失誤
在編寫代碼的時候,我們經常會涉及到使用 memset 函數對內存進行置 0 初始化,下面有幾種錯誤示例:
- // example1
- char *buf[MAX_LEN + 1];
- memset (buf, 0, MAX_LEN + 1);
上述代碼的錯誤忘記了 buf 是一個字符指針數組,而非一個字符數組;
繼續看一段代碼:
- // example2
- #define DIGEST_LEN 17
- #define DIGEST_MAX 16
- char digest [DIGEST_MAX];
- memset (digest, 0, DIGEST_LEN);
上述代碼的錯誤是錯用了宏,雖然錯誤比較低級,但是也犯錯的可能性卻挺高。
最后一個示例:
- // example3
- dll_node_t *p_node = malloc (sizeof (dll_node_t));
- if (p_node == 0)
- {
- return;
- }
- memset (p_node, 0, sizeof (dll_t))
上述代碼的錯誤是在分配時是以 dll_node_t 類型為大小,而后面的 memset() 時卻以 dll_t 類型為大小,造成了錯誤。
為了減少錯誤,下面代碼使用了 sizeof 來避免了內存操作失誤,首先來看例程 1 的改進版本:
- char *buf [MAX_LEN + 1];
- memset (buf, 0, sizeof (buf));
緊接著來看示例2代碼的改進版本:
- #define DIGEST_LEN 17
- #define DIGEST_MAX 16
- char digest [DIGEST_MAX];
- memset (digest, 0, sizeof (digest));
示例3的改進版本:
- dll_node_t *p_node = malloc (sizeof (*p_node));
- if (0 == p_node)
- {
- return;
- }
- memset (p_node, 0, sizeof (*p_node))
小結
通過上述代碼可以得到這樣一個小結論,使用 sizeof 時,以需要被初始化的目標變量名作為 sizeof() 的參數。可以簡化為兩條規則:
當目標變量是一個數組時,則采用 sizeof (變量名) 的格式獲取內存的大小
當目標變量是一個指針時,則采用 sizeof (*指針變量名) 的格式獲取內存的大小。
雖然上述例子是使用 memset 函數來介紹 sizeof ,但是這種方法可以運行到任何需要獲取變量內存大小的場合。
屏蔽編程語言特性
數組在編程中是經常使用到的一個功能,下述是采用數組保存一個會話 ID 的一段簡化代碼:
- #define SESSION_ID_LEN_MIN 1
- #define SESSION_ID_LEN_MAX 256
- char g_SessionId[SESSION_ID_LEN_MAX];
- int save_session_id (char *_session_id, int _length)
- {
- if (_length < SESSION_ID_LEN_MIN || _length > SESSION_ID_LEN_MAX)
- {
- return ERROR;
- }
- memcpy (g_SessionId, session_id, _length);
- g_SessionId [_length] = '\0';
- return SUCESS;
- }
乍一看,可能覺得上述代碼也沒啥問題,但是在第一個 if 語句時,實際上當 _length 等于 SESSION_ID_LEN_MAX 時,數組實際上就已經越界了,所以上述代碼實際上是存在問題的,那在更改時,可能會采取如下的方式進行更改。
- if (_length < SESSION_ID_LEN_MIN || _length >= SESSION_ID_LEN_MAX)
- {
- return ERROR;
- }
這樣進行更改邏輯上是不存在問題了, 但是代碼卻變得不是那么直觀了,SESSION_ID_LEN_MAX 字面意思是會話 ID 的最大長度,那么這個最大長度按理來說應該是可以取到的才對,但是這里當 _length 等于SESSION_ID_LEN_MAX時,數組卻溢出了,當看代碼時看到 >= 時基本需要停下來思考一下,想著為什么不能等于 SESSION_ID_LEN_MAX ,不能做到直觀的理解,因此,為了能夠更好的且通順的理解代碼,那么可以這樣來對代碼進行修改:
- #define SESSION_ID_LEN_MIN 1
- #define SESSION_ID_LEN_MAX 256
- /* 在此處進行更改 */
- char g_SessionId[SESSION_ID_LEN_MAX + 1];
- int save_session_id (char *_session_id, int _length)
- {
- if (_length < SESSION_ID_LEN_MIN || _length > SESSION_ID_LEN_MAX)
- {
- return ERROR;
- }
- memcpy (g_SessionId, session_id, _length);
- g_SessionId [_length] = '\0';
- return SUCESS;
- }
通過上述的更改,也就是讓 SESSION_ID_LEN_MAX 的值減 一,那么這個時候 _length 的值也就可以取到 SESSION_ID_LEN_MAX 了,代碼閱讀起來也就更加地直觀了。
恰當地使用 goto 語句
我們在接觸 C 語言編程的時候,大多都被告知不要使用 goto 語句,以至于有時候一看到 goto 語句就覺得程序寫的很垃圾,但真實情況是什么樣呢,在編程的時候 goto 語句并沒有被禁用,并且如果 goto 運用的好的話,能夠大大簡化程序,以及提高程序的可讀性和維護性,下面是沒有使用 goto 語句的一段代碼,其中存在多處錯誤處理代碼,代碼如下所示:
- int queue_init (queue ** _pp_queue, int _size)
- {
- pthread_mutexattr attr;
- queue *queue;
- queue = (queue_t *)malloc(sizeof(queue_t));
- if (0 == queue)
- {
- return -1;
- }
- *_pp_queue = queue;
- memset (queue, 0, sizeof (*queue));
- queue->size_ = _size;
- pthread_mutexattr_init (&attr);
- if (0 != pthread_mutex_init(&queue->mutex_, &attr))
- {
- pthread_mutexattr_destroy (&attr);
- free (queue);
- return -1;
- }
- queue->messages_ = (void**) malloc (queue->size_ * sizeof (void *));
- if (0 == queue->messages_)
- {
- pthread_mutexattr_destroy (&attr);
- free (queue);
- return -1;
- }
- if (0 != sem_init(&queue->sem_put_, 0, queue->size))
- {
- free (queue->message_);
- pthread_mutexattr_destroy (&attr);
- free (queue);
- return -1;
- }
- pthread_mutexattr_destroy (&attr);
- return 0;
- }
通過上述代碼可以看出在進行錯誤處理時,很容易出現遺漏,并且代碼看起來也比較臃腫,下面是用了 goto 語句之后的代碼:
- int queue_init (queue ** _pp_queue, int _size)
- {
- pthread_mutexattr attr;
- queue *queue;
- queue = (queue_t *)malloc(sizeof(queue_t));
- if (0 == queue)
- {
- return -1;
- }
- *_pp_queue = queue;
- memset (queue, 0, sizeof (*queue));
- queue->size_ = _size;
- pthread_mutexattr_init (&attr);
- if (0 != pthread_mutex_init(&queue->mutex_, &attr))
- {
- goto error;
- }
- queue->messages_ = (void**) malloc (queue->size_ * sizeof (void *));
- if (0 == queue->messages_)
- {
- goto error;
- }
- if (0 != sem_init(&queue->sem_put_, 0, queue->size))
- {
- goto error1;
- }
- pthread_mutexattr_destroy (&attr);
- return 0;
- error1:
- free (queue->messages_);
- error:
- pthread_mutexattr_destory (&attr);
- free (queue);
- return -1;
- }
可以看到使用 goto 之后,代碼的可讀性變高了。在使用 goto 的時候也需要注意以下兩點原則:
- 不能濫用
- 不要讓 goto 語句形成一個環。使用 goto 語句應該形成一條線,
合理運用數組在多任務的編程環境中,有些任務的生命周期與整個程序的生命周期是相同的,他們在程序初始化時被創建,然后運行到程序結束,對于這樣的任務,我們稱之為具有全局生命周期,如果具有全局生命周期的任務需要內存資源,我們完全可以定義全局或靜態數組的方式來替代動態分配的方式,下面是使用 malloc 來初始化全局變量 g_aaa_eap_str_buff 的代碼:
- #define MAX_AAA_SS_PORTS 64
- #define MAX_NUM_PADIUS_IDS (MAX_AAA_SS_PORTS * 256)
- #define MAX_EAP_MESSAGE_LEN 4096
- static char **g_aaa_eap_str_buff;
- void thread_authenticator (void *_arg)
- {
- g_aaa_eap_str_buff = (char **) malloc (MAX_NUM_PADIUS_IDS);
- if (0 == g_aaa_eap_str_buff)
- {
- log_error ("Failed to allocate buffer for storing eap string");
- return;
- }
- for (int i = 0; i < MAX_NUM_PADIUS_IDS; i++)
- {
- g_aaa_eap_str_buff [i] = (char *) malloc (MAX_EAP_MESSAGE_LEN);
- if (0 == g_aaa_eap_str_buff [i])
- {
- log_error ("Failed to allocate buffer for storing eap string");
- }
- }
- while (1)
- {
- ...
- }
- }
上述代碼是通過 malloc 來動態的獲取內存,更好的方式是使用數組的方式來獲取內存,而且這樣做的好處之一是內存的釋放也不需要我們控制,這也就降低了內存泄露的可能性。下面是代碼示例:
- #define MAX_AAA_SS_PORTS 64
- #define MAX_NUM_PADIUS_IDS (MAX_AAA_SS_PORTS * 256)
- #define MAX_EAP_MESSAGE_LEN 4096
- char g_aaa_eap_str_buff [MAX_NUM_PADIUS_IDS][MAX_EAP_MESSAGE_LEN];
- void thread_authenticator (void *_arg)
- {
- while (1)
- {
- ......
- }
- }
可以看出來,使用數組之后,代碼量變的簡潔了很多,但是也有一個地方是需要注意的:由于全局或者靜態數組一旦定義,它所占用的內存在運行期間就不能被釋放,因此在使用數組這種方式預留內存時,需要注意是否帶來內存浪費問題。
結論
上述便是一部分關于編程細節的內容,可以看出來,合理的使用這些技巧,會讓代碼變得更改簡潔,也能夠增加代碼的可讀性,同時也能夠減少 bug 的出現,這能很大程度上提升代碼的質量。
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