Spis treści

C++ w systemach wbudowanych. Skuteczna migracja z C do nowoczesnego C++ eBook -- spis treści

Przedmowa

O autorze

O korektorach merytorycznych

Wprowadzenie

Część 1. Wprowadzenie do języka C++ w programowaniu systemów wbudowanych

• Rozdział 1. Obalanie popularnych mitów na temat C++
  • Wymogi techniczne
  • Krótka historia języka C++
  • C z klasami
    • Nowoczesny C++
    • Typy generyczne
    • constexpr
  • Nadmiar kodu i obciążenie wydajności
    • Konstruktory i destruktory
    • Optymalizacja
    • Szablony
    • RTTI i wyjątki
  • Podsumowanie
• Rozdział 2. Wyzwania w systemach wbudowanych o ograniczonych zasobach
  • Wymogi techniczne
  • Systemy wbudowane o znaczeniu krytycznym dla bezpieczeństwa i systemy czasu rzeczywistego
    • Moduł sterowania poduszkami powietrznymi i wymagania dotyczące działania w czasie rzeczywistym
    • Pomiar wydajności i nieprzewidywalności oprogramowania wbudowanego
  • Zarządzanie pamięcią dynamiczną
    • Fragmentacja pamięci
    • Wytyczne bezpieczeństwa o znaczeniu krytycznym podczas dynamicznego zarządzania pamięcią w C++
    • Dynamiczne zarządzanie pamięcią w bibliotece standardowej C++
  • Wyłączanie niepożądanych funkcji C++
  • Podsumowanie
• Rozdział 3. Ekosystem C++ dla systemów wbudowanych
  • Wymogi techniczne
  • Kompilatory i środowiska programistyczne
    • Środowisko programistyczne Arm Keil MDK i kompilator Arm dla systemów wbudowanych
    • Kompilator IAR C/C++ i środowisko programistyczne IAR Embedded Workbench dla architektury ARM
    • Kompilator GCC oraz zintegrowane środowiska programistyczne producentów
  • Analizatory statyczne
  • Testy jednostkowe
  • Profilowanie
  • Podsumowanie
• Rozdział 4. Przygotowanie środowiska programistycznego C++ dla projektu wbudowanego
  • Wymogi techniczne
  • Wymagania dla nowoczesnego środowiska programistycznego
    • Kompilator
    • Automatyzacja procesu kompilacji
    • Symulator
    • Edytor kodu
  • Środowisko programistyczne oparte na kontenerach
    • Tworzenie programu "Witaj, świecie!" przy użyciu narzędzia CMake
    • Tworzenie oprogramowania wbudowanego przy użyciu narzędzia CMake
  • Środowisko programistyczne oparte na kontenerach i Visual Studio Code
  • Podsumowanie

Część 2. Podstawy języka C++

• Rozdział 5. Klasy - podstawowe elementy w C++
  • Wymogi techniczne
  • Hermetyzacja
    • Metody dostępowe
    • Metody statyczne
    • Struktury
  • Inicjalizacja i czas przechowywania
    • Inicjalizacja niestatycznych elementów składowych
    • Inicjalizacja statycznych elementów składowych
  • Dziedziczenie i polimorfizm dynamiczny
    • Funkcje wirtualne
    • Polimorfizm dynamiczny
  • Podsumowanie
• Rozdział 6. Poza klasami - podstawowe koncepcje C++
  • Wymogi techniczne
  • Przestrzenie nazw
    • Nienazwane przestrzenie nazw
    • Zagnieżdżone przestrzenie nazw
  • Przeciążanie funkcji
  • Współpraca z językiem C
    • Łączenie zewnętrzne i językowe w C++
    • Biblioteka standardowa C w C++
  • Referencje
    • Kategorie wartości
    • Referencje do l-wartości
    • Referencje do r-wartości
  • Algorytmy i kontenery biblioteki standardowej
    • Tablica
    • Adaptery kontenerów
    • Algorytmy
  • Podsumowanie
• Rozdział 7. Wzmacnianie oprogramowania wbudowanego - praktyczne metody obsługi błędów w C++
  • Wymogi techniczne
  • Kody błędów i asercje
    • Globalna obsługa błędów
    • Asercje
  • Wyjątki
  • std::optional i std::expected
  • Podsumowanie

Część 3. Zaawansowane koncepcje języka C++

• Rozdział 8. Tworzenie za pomocą szablonów kodu ogólnego i wielokrotnego użytku
  • Wymogi techniczne
  • Podstawy szablonów
    • Wywołanie funkcji szablonowej
    • Specjalizacja szablonu
  • Metaprogramowanie z użyciem szablonów
  • Koncepty
  • Polimorfizm podczas kompilacji
    • Wykorzystanie szablonów klas do polimorfizmu w trakcie kompilacji
    • Wzorzec CRTP
  • Podsumowanie
• Rozdział 9. Poprawa bezpieczeństwa typów za pomocą silnych typów
  • Wymogi techniczne
  • Konwersja niejawna
    • Promocje i konwersje typów liczbowych
    • Konwersja tablicy na wskaźnik
    • Konwersja funkcji na wskaźnik
  • Konwersja jawna
    • Operator rzutowania const_cast
    • Operator rzutowania static_cast
    • Operator rzutowania dynamic_cast
    • Operator rzutowania reinterpret_cast
  • Silne typy
  • Podsumowanie
• Rozdział 10. Tworzenie ekspresyjnego kodu za pomocą wyrażeń lambda
  • Wymogi techniczne
  • Podstawy wyrażeń lambda
  • Przechowywanie lambdy za pomocą std::function
    • Wzorzec Polecenie
    • Menedżer przerwań GPIO
  • Szablon klasy std::function i dynamiczna alokacja pamięci
  • Podsumowanie
• Rozdział 11. Obliczenia w trakcie kompilacji
  • Wymogi techniczne
  • Szablony
  • Specyfikator constexpr
    • Przykład 1. Analizator adresów MAC
    • Przykład 2. Tworzenie tablicy wyszukiwania
  • Specyfikator consteval
  • Podsumowanie

Część 4. Zastosowanie języka C++ do rozwiązywania problemów w systemach wbudowanych

• Rozdział 12. Tworzenie w C++ warstwy abstrakcji sprzętowej
  • Wymogi techniczne
  • Urządzenia peryferyjne odwzorowane w pamięci
    • Urządzenia peryferyjne standardu CMSIS z odwzorowaniem w pamięci
    • Urządzenia peryferyjne odwzorowane w pamięci w C++
    • Bezpieczne odwzorowanie pamięci urządzeń peryferyjnych w C++
  • Liczniki czasu
  • Podsumowanie
• Rozdział 13. Praca z bibliotekami C
  • Wymogi techniczne
  • Użycie w projektach tworzonych w C++ warstwy abstrakcji sprzętowej napisanej w C
    • Interfejs UART na potrzeby elastycznego projektowania oprogramowania
    • Interfejs UART we wzorcu Adapter
  • Wprowadzenie do klas statycznych
  • Wykorzystanie techniki RAII do opakowania biblioteki littlefs utworzonej w C
    • LittleFS - system plików dla mikrokontrolerów
    • Klasa opakowująca C++ oparta na wzorcu RAII
    • Lepsze zarządzanie plikami dzięki RAII
  • Podsumowanie
• Rozdział 14. Ulepszanie pętli głównej programu za pomocą sekwencera
  • Wymogi techniczne
  • Pętla główna programu i powody stosowania sekwencera
  • Projektowanie sekwencera
  • Przechowywanie funkcji wywoływalnej
  • Implementacja sekwencera
  • Podsumowanie
• Rozdział 15. Praktyczne wzorce - tworzenie systemu publikowania temperatur
  • Wymogi techniczne
  • Wzorzec projektowy Obserwator
  • Implementacja w czasie działania programu
  • Implementacja w trakcie kompilacji programu
    • Wykorzystanie szablonów o zmiennej liczbie argumentów
    • Usprawnianie implementacji na etapie kompilacji
  • Podsumowanie
• Rozdział 16. Projektowanie skalowalnych automatów skończonych
  • Wymogi techniczne
  • Prosta implementacja automatu skończonego
    • Opisywanie stanów i zdarzeń
    • Śledzenie bieżącego stanu i obsługa zdarzeń - klasa automatu skończonego
    • Korzystanie z klasy ble_fsm
    • Analiza danych wyjściowych
  • Implementacja automatu skończonego przy użyciu wzorca projektowego Stan
    • Interfejsy klas stanów automatu skończonego
    • Refaktoryzacja klasy ble_fsm
    • Implementacja wzorca projektowego Stan
    • Wzorzec projektowy Stan
  • Implementacja wzorca stanu z wykorzystaniem techniki tag dispatching
  • Boost SML
  • Podsumowanie
• Rozdział 17. Biblioteki i frameworki
  • Wymogi techniczne
  • Biblioteka standardowa
    • Implementacje biblioteki standardowej w GCC
    • Liczby i matematyka
    • Kontenery i algorytmy
    • Metaprogramowanie z użyciem szablonów
    • Elementy biblioteki standardowej, których należy unikać w aplikacjach wbudowanych
  • Biblioteka ETL
    • Kontenery o stałej wielkości
    • Użycie etl::delegate do przechowywania funkcji wywoływalnej
    • Inne narzędzia z ETL
  • Pigweed
    • Przewodnik po bibliotece Pigweed
    • RPC i Protocol Buffers
  • Biblioteka CIB
    • Wykorzystanie CIB do publikowania temperatury
    • Rozbudowa przykładu publikującego temperaturę
  • Podsumowanie
• Rozdział 18. Programowanie dla wielu platform
  • Wymogi techniczne
  • Znaczenie tworzenia przenośnego kodu
  • Reguły projektowe SOLID
    • Reguła jednej odpowiedzialności
    • Reguła otwarte-zamknięte
    • Zasada podstawień Barbary Liskov
    • Zasada rozdzielania interfejsów
    • Zasada odwrócenia zależności
  • Testowalność
  • Podsumowanie