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单片机项目中太多全局变量有什么弊端?

04/22 11:00
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最近有读者遇到了这样的问题:入职接到前同事丢下的“烂摊子”,项目中很多全局变量······

问我:全局变量太多有哪些弊端?该如何规避,以及如何管理全局变量等。

全局变量太多有哪些弊端?

真正做过项目的同学应该都能明白,项目中全局变量太多,会存在很多问题。

这里给大家罗列一些太多全局变量可能存在的弊端:

1、代码可读性差

漫天全局变量,特别是各个源文件都有全部变量的情况下,代码可读性相信你都能明白有多差。

如果再加上命名不规范、随处定义,代码可读性更是不能言语。

2、代码维护难度大

随着全局变量的增多,不同模块的变量名可能会产生冲突或混淆,导致代码难以理解和维护。同时,全局变量使得代码中的依赖关系变得复杂,难以追踪和理解。这增加了新开发人员的学习成本,也增加了修改和调试的难度。

3、可移植性差

全局变量通常与特定的硬件或系统配置紧密相关,各个文件都在调用全局变量,这使得代码的可移植性很差。

再次就是,随着项目的增长和功能的增加,全局变量的管理和维护变得更加困难,这限制了项目的可扩展性。

4、内存管理问题

全局变量太多会导致内存泄漏,以及碎片等诸多问题。

内存泄漏:如果没有适当地管理全局变量的生命周期,可能会导致内存泄漏,特别是在资源受限的单片机环境中。

内存碎片:频繁地分配和释放全局变量相关的内存可能导致内存碎片,降低内存利用效率。

5、潜在bug

随着全局变量的增多,出现bug的概率越大,多个函数或模块可能同时访问和修改全局变量,如果没有适当的同步机制,会导致数据不一致和难以预测的行为。

一个函数对全局变量的修改可能会影响到其他不相关的函数,这种隐式的副作用使得错误难以定位和修复。

6、不利于模块化设计

如果全局变量在各个模块中穿插使用,不仅破坏了模块的独立性,还使得模块之间的耦合度增加,降低了代码的可重用性和可维护性。

通常来说,模块化设计的代码,不会存在全局变量,或者很少有全局变量。

7、增加调试难度

在单元测试测试,或项目全局测试时,全局变量的状态管理变得复杂。测试人员需要确保在每次测试之前全局变量处于正确的状态。如果全局变量的修改可能发生在代码的多个位置,这使得调试时难以确定问题的根源。

8、更多弊端

以上是常见的弊端,还有哪些弊端,大家可以留言讨论。

全局变量太多如何规避?

全局变量太多有诸多弊端,那么如何规避呢?

1、使用静态局部变量

在某些情况下,可以使用静态局部变量来替代全局变量,这样就避免了其他地方修改全局变量。

2、使用指针和引用

在函数内部,可以通过指针或引用来访问和修改外部变量的值,而无需直接声明为全局变量。

3、使用函数参数

在函数内部,尽量使用局部变量来存储临时数据,而不是依赖全局变量。

通过函数参数来传递需要的数据,并通过返回值来获取结果,而不是直接访问或修改全局变量。

4、封装和模块化

将相关的变量和函数封装在结构体或类中,通过接口进行访问和修改。

将代码划分为多个模块,每个模块负责特定的功能,并通过接口与其他模块交互。

5、定期优化代码

一个好的项目,肯定需要是定期维护和优化。比如优化数据结构和算法,减少不必要的全局变量,甚至定期重构部分模块代码。

6、增加审查团队

一般大公司会有专门的代码审查相关的部门,进行定期的代码审查,强调全局变量使用的危害,并鼓励团队成员寻找替代方案。

通过团队协作和讨论,共同寻找最佳实践,也能减少全局变量的使用。

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作者黄工,从事嵌入式软件开发工作8年有余,高级嵌入式软件工程师,业余维护公众号『strongerHuang』,分享嵌入式软硬件、单片机、物联网等内容。