建立穩(wěn)定的嵌入式軟件工程的5個(gè)基本技巧

幾乎我見過的每一個(gè)程序員都想寫一個(gè)堅(jiān)如磐石的軟件。你對自己的發(fā)展感到驕傲,如果你的工作是編寫軟件,你希望軟件能夠運(yùn)行。我從來沒有見過任何人在項(xiàng)目開始時(shí)說過,"讓我們寫出人類所知道的最糟糕的,緊密耦合的,昂貴的代碼"。我們都想編寫好的代碼,使我們的產(chǎn)品無縫地工作,并贏得我們的贊揚(yáng),或至少我們的老板。不幸的是,編寫嵌入式軟件往往會(huì)變成一個(gè)充滿了bug、漏洞和其他令人毛骨悚然的東西的泥沼。所以,讓我們打破鏈條吧!這篇文章將討論構(gòu)建堅(jiān)固的嵌入式軟件的五個(gè)基本技巧和技巧,我發(fā)現(xiàn)這些技巧和技巧有利于我的客戶、同事、學(xué)生、我自己,希望還有你。

技巧1--讓你的產(chǎn)品及早且經(jīng)常地落入客戶的手中。

你可能會(huì)想知道什么東西能讓你的客戶提前拿到產(chǎn)品,并且經(jīng)常與堅(jiān)固的嵌入式軟件有關(guān)。最后,你的客戶會(huì)決定你的產(chǎn)品是否堅(jiān)固。如果你在沒有你的客戶的情況下,把你所有令人敬畏的、優(yōu)雅的、改變世界的代碼寫在一個(gè)倉庫里,你將會(huì)被一個(gè)突然的覺醒。

現(xiàn)在許多團(tuán)隊(duì)開始在沒有實(shí)際需求的情況下開發(fā)他們的產(chǎn)品。消費(fèi)者通常不知道他們想要什么,直到他們觸摸、感覺和玩一種產(chǎn)品。因此,如果開發(fā)人員不與客戶密切合作,他們就可以隨意或構(gòu)建他們認(rèn)為客戶需要的東西。即使一個(gè)團(tuán)隊(duì)足夠幸運(yùn)地?fù)碛行枨?這并不意味著客戶實(shí)際上知道他們想要什么。他們常常以為自己知道,但經(jīng)常改變主意。我不知道你怎么樣,但是盡管我有很高的學(xué)位和勤奮的工作,客戶還是經(jīng)常給我驚喜。獲得客戶反饋是至關(guān)重要的,我知道這聽起來很靈活,但也許那些家伙畢竟在做什么。

在我早期的咨詢生涯中,我有一個(gè)發(fā)展了月球屋頂?shù)目蛻簟Ｋ麄冃枰獛椭到y(tǒng)測試他們的產(chǎn)品,以確保他們的固件充分工作。一個(gè)驕傲的工程師把他們的原型帶出來,給我看了所有的鐘和口哨,以及它的偉大性。作為顧客,我做的第一件事就是同時(shí)按兩個(gè)按鈕。系統(tǒng)失控了。在震驚的表情變成憤怒之后,他問:"誰會(huì)同時(shí)按兩個(gè)按鈕?""。顯然,我和任何其他惡作劇的顧客,想知道如果我同時(shí)按下這兩個(gè)按鈕會(huì)發(fā)生什么!你只是不知道什么或如何使用一個(gè)產(chǎn)品,直到客戶,不設(shè)計(jì)它的人,掌握它。

技巧2-利用和使用現(xiàn)代測試技術(shù)

構(gòu)建堅(jiān)固的軟件的關(guān)鍵是利用現(xiàn)代測試技術(shù)來提高代碼的健壯性。在當(dāng)今的行業(yè)中,人們正在大力推動(dòng)嵌入式團(tuán)隊(duì)采用開發(fā)計(jì)劃和CI/CD等工具。這些方法和工具能夠在小型單元(單元測試)、多個(gè)模塊(集成測試)和系統(tǒng)一級(系統(tǒng)測試)中測試軟件,以及許多其他可能的測試。測試使團(tuán)隊(duì)能夠在特定的、受控制的條件下發(fā)現(xiàn)他們的軟件存在的問題。結(jié)果是一個(gè)更加健壯的軟件系統(tǒng)!

埃德斯格·迪杰斯特拉曾經(jīng)說過:"測試只能證明存在錯(cuò)誤,而不能證明沒有錯(cuò)誤。"明智的智慧應(yīng)該提醒你,構(gòu)建健壯的軟件不僅需要測試。采用單元測試和CI/CD可以很有吸引力地顯示您有100%的代碼覆蓋,您的系統(tǒng)是堅(jiān)固的。不幸的是,這種想法是個(gè)陷阱!是的,您必須采用現(xiàn)代測試技術(shù)來提高您的代碼質(zhì)量,測試您的系統(tǒng),并提高其健壯性。然而,您還需要采取額外的行動(dòng),例如執(zhí)行代碼評審、利用對編程、體系結(jié)構(gòu)性能和分析、度量監(jiān)控等等。

技巧3-應(yīng)用靜態(tài)代碼分析工具來識(shí)別潛在的錯(cuò)誤

嵌入式軟件開發(fā)人員日常使用的編程語言通常沒有完全指定。有些構(gòu)造或行為沒有在語言標(biāo)準(zhǔn)中定義,而是編譯器定義的行為。例如,如果讓一個(gè)整數(shù)循環(huán)在C中滾動(dòng),會(huì)發(fā)生什么情況?你能得到什么價(jià)值?這取決于編譯器,因?yàn)镃標(biāo)準(zhǔn)沒有告訴你,所以編譯器供應(yīng)商決定了最佳的行動(dòng)方案。

靜態(tài)代碼分析是一個(gè)您必須利用的工具,以具有健壯的固件。靜態(tài)分析將幫助您識(shí)別代碼中的潛在錯(cuò)誤。靜態(tài)分析可以指出不推薦的特定構(gòu)造,檢查代碼是否符合編碼標(biāo)準(zhǔn),檢測漏洞,并提供代碼度量,僅舉幾個(gè)例子。我無法計(jì)算靜態(tài)分析工具在我的代碼出現(xiàn)潛在問題時(shí),或在我允許復(fù)雜性進(jìn)入野草時(shí),抓住它的頻率。我無法強(qiáng)調(diào)設(shè)置靜態(tài)分析工具并將其納入正常的日常編碼和開發(fā)流程的重要性。

技巧4-使用代碼分析工具來識(shí)別和優(yōu)化性能瓶頸

當(dāng)您考慮堅(jiān)如磐石的嵌入式軟件時(shí)，您可能會(huì)考慮滿足客戶需求和沒有bug的軟件。然而，一個(gè)經(jīng)常被忽視的基本組成部分是系統(tǒng)的最佳運(yùn)行。響應(yīng)性可能和系統(tǒng)不崩潰或一些丑陋的錯(cuò)誤抬頭一樣重要。我非常喜歡使用分析工具來監(jiān)控和優(yōu)化產(chǎn)品的性能。有時(shí)候我做了一個(gè)簡單的代碼更改,大大提高了CPU的利用率。

分析工具可以幫助您檢查任務(wù)的周期性、執(zhí)行時(shí)間、狀態(tài)機(jī)行為、內(nèi)部通信性能等等。你需要使用工具來幫助你想象你的系統(tǒng)的性能,并抓住那些讓你頭疼的小問題。你不能依靠人類系統(tǒng)的監(jiān)控來說它是正確的。我不想說,但是我們無法捕捉和監(jiān)控我們的工具所能做到的一切!(至少不是實(shí)時(shí)的)。

技巧5-結(jié)合防御性編程技術(shù)來處理意外的輸入和場景

你可能是一個(gè)好的程序員或者管理者,在他們的團(tuán)隊(duì)中有好的程序員。然而,在所有的嵌入式系統(tǒng)代碼中,我仍然發(fā)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)錯(cuò)過的最少的成果之一是驗(yàn)證他們的輸入和輸出。我知道,它是編程101的東西。然而,它似乎被許多開發(fā)人員忽略了。我不確定開發(fā)人員是不是太專注于編寫盡可能少的代碼行,還是覺得驗(yàn)證在某種程度上膨脹了他們的代碼。如果您想編寫堅(jiān)如磐石的嵌入式軟件,您必須使用基本的防御性編程技術(shù)來處理您可能無法預(yù)料的意外輸入和場景。

一個(gè)簡單的例子可能是檢查函數(shù)中接收的參數(shù)是否在預(yù)期范圍之內(nèi)。另一種可能是假設(shè)內(nèi)存損壞可能在循環(huán)中發(fā)生,并將其等于值(==在C++中)改變?yōu)橐粋€(gè)比或大的等號(hào)(&tt;=)。健壯的軟件并不是通過宏偉的建筑細(xì)節(jié)或巧妙、優(yōu)雅的代碼編寫來實(shí)現(xiàn)的。相反,它是通過謹(jǐn)慎和近乎偏執(zhí)地管理代碼的逐行細(xì)節(jié)來實(shí)現(xiàn)的。

結(jié)論

我們都想編寫可靠的高質(zhì)量軟件。不幸的是,今天的大部分軟件都離它很遠(yuǎn)。別誤會(huì),我想情況在改善,但我們還有很長的路要走。我們已經(jīng)探索了五個(gè)關(guān)鍵的技巧,希望你們本周能仔細(xì)考慮。您是否在您的開發(fā)過程中使用了其中的每一個(gè)?你在注意細(xì)節(jié)嗎?你的客戶能提前拿到你的產(chǎn)品嗎?你會(huì)發(fā)現(xiàn),問自己幾個(gè)簡單的問題,關(guān)于這些小貼士,你會(huì)發(fā)現(xiàn)你需要做的調(diào)整,以開始編寫和提供更堅(jiān)實(shí)的嵌入式軟件。