面向嵌入式系统的C++设计模式有哪些？

嵌入式 C 设计模式可用于创建高效和可靠的代码，适用于资源受限的环境：单例模式：确保只有一个特定类的实例，用于管理资源。观察者模式：允许对象订阅其他对象并接收状态更改通知。工厂方法模式：根据类型创建对象，而无需指定确切的类。实战案例：任务调度系统利用这些模式实现高效的任务调度，确保关键任务的可靠执行。

面向嵌入式系统中的 C 设计模式

引言

嵌入式系统通常在资源受限的环境下运行，需要具备高效和可靠性。C 设计模式可以帮助工程师创建简洁、可维护且可扩展的嵌入式代码。

适用于嵌入式系统的 C 设计模式

单例模式：确保应用程序中只有一个给定类的实例，可用于管理资源。

class Singleton {
private:
    Singleton() {}  // 私有构造函数，防止直接创建
    static Singleton* instance_;

public:
    static Singleton* getInstance() {
        if (!instance_) {
            instance_ = new Singleton;
        }
        return instance_;
    }
};

观察者模式：允许对象订阅其他对象并接收其状态更改的通知。

class Observable {
private:
    std::vector<Observer*> observers_;

public:
    void attach(Observer* observer) { observers_.push_back(observer); }
    void detach(Observer* observer) { observers_.erase(std::remove(observers_.begin(), observers_.end(), observer)); }
    void notify() {
        for (auto& observer : observers_) {
            observer->update();
        }
    }
};

class Observer {
public:
    virtual void update() = 0;
};

class ConcreteObserver1 : public Observer {
public:
    void update() { std::cout << "ConcreteObserver1: Received update." << std::endl; }
};

工厂方法模式：创建对象的具体实现，而无需指定其确切的类。

class Shape {
public:
    virtual double getArea() = 0;
    virtual double getPerimeter() = 0;
};

class Circle : public Shape {
public:
    double getArea() override { return 3.14 * radius_; }
    double getPerimeter() override { return 2 * 3.14 * radius_; }

private:
    double radius_;
};

class Square : public Shape {
public:
    double getArea() override { return side_ * side_; }
    double getPerimeter() override { return 4 * side_; }

private:
    double side_;
};

class ShapeFactory {
public:
    static Shape* createShape(std::string type, double dimension) {
        if (type == "Circle") {
            return new Circle(dimension);
        } else if (type == "Square") {
            return new Square(dimension);
        } else {
            return nullptr;
        }
    }
};

int main() {
    Shape* circle = ShapeFactory::createShape("Circle", 5);
    std::cout << "Circle area: " << circle->getArea() << std::endl;
    Shape* square = ShapeFactory::createShape("Square", 3);
    std::cout << "Square area: " << square->getArea() << std::endl;
    return 0;
}

实战案例：任务调度系统

在资源受限的嵌入式系统中实现任务调度器时，可以利用设计模式。此系统包含任务、任务队列和调度器：

• 单例模式：用于管理任务队列和调度器，确保控制任务执行的单一实体。
• 观察者模式：任务订阅单例调度器，以接收调度更改的通知。
• 工厂方法模式：根据任务类型创建特定任务对象。

通过采用这些设计模式，可以创建一个高效、健壮和可扩展的任务调度系统，为嵌入式系统中的关键任务提供可靠的执行。

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