嵌入式系统编程 (C) 中是否不赞成全局变量？

Question

多年前我了解到，在应用程序世界中，全局变量是“不好的”或“不受欢迎的”，因此尝试避免使用它们并很少使用它们已成为一种习惯。

似乎在嵌入式世界中，当涉及到硬件中断时，它们几乎是不可避免的。还必须将它们设置为易失性，以便编译器在看到它们从未在运行的程序中被触及时不会优化它们。

这两种说法都是真的吗？在我描述的情况下，有没有办法避免这些变量而不会向后弯曲太远？

Answer 1

似乎在嵌入式世界中，当 涉及到硬件中断。他们也必须是 变得易失，这样编译器就不会优化它们，如果它 看到它们在运行的程序中从未被触及。

这两种说法都是真的吗？有没有办法避免那些 我描述的情况下的变量没有向后弯曲太远？

这些说法都不正确。

首先，让我们澄清一下，全局变量是指具有外部链接的文件范围变量。这些变量可能会被 extern 关键字或错误地调用。

关于第一个说法：

似乎在嵌入式世界中，当 它涉及到处理硬件中断。

使用硬件中断时可以避免使用全局变量。正如其他人在 cmets 中指出的那样，嵌入式环境中的全局变量并不少见，但也不鼓励使用它们，特别是如果您有能力实现适当的封装。 This article，有人在 cmets 中提供给您的问题，实际上包含一个读者回复，该回复提供了一个很好的示例，说明无法正确实施封装（您不必走得太远，这是第一个）。

关于第二个说法：

它们也必须是可变的，这样编译器就不会优化它们，如果它 看到它们在运行的程序中从未被触及。

这句话是，让我们说“几乎是真的”。编译器知道何时需要访问变量的内存位置（写入/读取内存），因此当优化开启时，它将避免不必要的内存访问。 volatile 关键字告诉编译器不要这样做，这意味着每次使用变量时都会访问该内存位置。

需要使用 volatile 关键字的情况

• 全局变量更新了中断
• 多线程应用程序中的多个线程访问的全局变量
• 内存映射外设寄存器

对于由中断更新的全局变量，volatile 关键字是必不可少的，因为中断可能随时发生，我们不想错过更新。 对于不被中断更新并且应用程序是单线程的全局变量，volatile 关键字是完全没有必要的，而且实际上会减慢您的代码速度，因为您每次都会访问该变量的内存位置！强>

有没有办法在我描述的情况下避免这些变量而不会向后弯曲太远？

这个问题的答案真的取决于。可能最重要的是您从进行这种设计更改中可以获得什么？另外，这是一个专业项目，一个用于学校，还是一个用于娱乐？

根据我作为工程师的经验，上市时间往往是公司在开发新产品时最担心的事情。通常会有一些遗留代码让你陷入困境，这些代码是在研发阶段开发的，而且它“有效”，那么为什么要花时间修复一些没有损坏的东西呢？说真的，最好是一个非常有说服力的论点，否则不要浪费你的时间。

根据我的教育经验，花时间回去实施正确的设计理念并记录它绝对是值得的，但前提是您真的有时间这样做！如果您接近最后期限，请不要冒险。如果你领先于游戏，那就去做吧。它的价值不止一种。

最后，要正确封装硬件中断的中断服务程序 (ISR)，您需要将其放置在实际的设备驱动程序（CAN、UART、SPI 等）中。与 ISR 的所有通信都应仅由设备驱动程序和设备驱动程序来促进。 ISR 和设备驱动程序之间共享的变量应声明为static 和volatile。如果您需要从外部访问这些变量中的任何一个，您可以创建 setter 和 getter 作为驱动程序公共 API 的一部分。 Check this answer out for a general guideline to follow.