嵌入式开发也可以用C++?

2019年， EE Times 曾对嵌入式项目中的编程语言做过一个调查。其中，C语言以56%的占比稳居第一，C++以23%紧随其后。手头的嵌入式开发项目也是用的C++，于是想总结一下嵌入式中C++的使用心得。

在嵌入式开发中，按照应用领域可以简单划分为：单片机 MCU，Linux 驱动/应用。在嵌入式Linux开发中，C++已经是绝对的应用层主力之一。本文所针对的应用领域主要是单片机MCU开发。

1. 为什么要用C++取代C呢？

C++是C的超集，有许多C语言不具备的优势：

• 面向对象编程特性，能够通过接口实现底层代码。简单说，就是 C with class。
• 许多C语言不存在的特性：templates，多态，运算符重载等等。
• 通过接口的方式隐藏底层的实现。
• 通过将代码的变化封装在一个对象上，最大限度地减少重复测试和维护。
• 由于将一切封装在功能单元中，可以提高代码的重复使用。
• 更加严格的类型检查，可以减少bug。

当然，以上方法大部分都可以通过C来实现，比如C++的类可以用C的函数指针来实现，但是大量的函数指针不仅会降低代码的可读性，也会极大地增加代码量。C++则可以在编译器层面有效改善这种情况，主流单片机的编译器也已经兼容C++。

2. 不适用于嵌入式的C++特性

C++特性更多，功能更强大，但是受到单片机资源和应用场景的限制，并不是所有特性都适用。以下项目尤其需要特别注意：

• 开发成本很高的特性：STL 库，异常处理，运行时类型信息(RTTI) 。 
• 由于安全方面的原因，一些特性也是不推荐的。
• 有时候很难确定你的源代码和反汇编之间的关系。
• 事件驱动型代码很难理解和调试。

3. C++的低效性

一直有一种声音认为C++在嵌入式系统中比较低效，无论是速度还是大小，这到底是事实还是偏见？下边我们将C++的特性，与C语言实现效率进行对比，按照性价比由高到低可以分为三个等级：

• 高性价比：没有额外成本。
• 中性价比：带来少量的成本。
• 低性价比：成本非常高。

将C++的特性对号入座，我们便有了下边这张图。其中，Templates 模板比较特殊，性价比的高低取决于具体的应用。在我们的嵌入式项目中，就是用Templates实现的底层代码，后期可以单独写一个例子。

那么，如何从C逐步过渡到C++呢？有如下参考：

• 始终使用一个命名惯例，区别类型、字段和变量的命名。
• 注意显式类型转换，比如从一个通用的类型 void* 或者 int 转换到 int* 或者 enum 时。
• 为你使用的所有函数声明原型。
• 显式确定你所用的类型，切勿相信隐式的返回值或变量的类型。
• C++可以调用原有C项目的代码。

最后，在网上看到很多对比C++与C的文章，十分认同一句话——“作为开发者，编程思想远远比语法糖重要的多。C with Class是编程思想的进步，虽然在语法难度上面它不值一提。”

相关参考：C++在嵌入式中表现如何？ - 知乎