如何在 Arduino 程序中正确初始化 C++ 对象？

Question

在我的简单 Arduino 项目中，为了保持整洁，我决定创建一个“模式管理器”来处理一种模式与另一种模式之间的转换。基本概念是每次我想改变模式，然后它会实例化下一个模式并替换前一个。

请注意，我在 OOP 和 Java / Scala 方面有 12 年以上的经验，但在 C++ 方面没有任何经验，只是让 Arduino 在没有太多结构的情况下完成它的工作所需的东西。

经过一些研究，我设法创建了以下“接口”结构：

文件：modes/ModeManager.h。这应该保持对当前模式的引用，并将循环和实例化下一个模式委托给它（每个模式都会知道哪个是下一个模式）

#ifndef __MODE_MANAGER__
#define __MODE_MANAGER__

#include <stdint.h>
#include "modes/Mode.h"

class ModeManager {
 private:
  Mode *mode;

 public:
  ModeManager();
  ~ModeManager() {};
  virtual void loop(uint8_t voltage);
};

#endif

文件：modes/Mode.h是运行程序真正循环功能的实际“模式”。它还处理实例化下一个模式

#ifndef __MODE__
#define __MODE__

#include <stdint.h>

class Mode {
 public:
  Mode() {}
  virtual ~Mode() {}
  virtual void loop(uint8_t voltage) = 0;
  virtual void getNext(Mode * target) = 0;
};

#endif

文件：modes/ModeManager.cpp

#include "ModeManager.h"

#include <stdint.h>
#include <Arduino.h>
#include "modes/Mode.h"
#include "modes/DummyMode.h"
#define VOLTAGE_NEXT_MODE 5

ModeManager::ModeManager() {
  DummyMode cmode = DummyMode();
  mode = & cmode; // I'm not sure how this should actually be done
}

void ModeManager::loop(uint8_t voltage) {
  if (voltage == VOLTAGE_NEXT_MODE) {
    Serial.println("Switching to next mode");
    mode->getNext(mode);
  } else {
    Serial.println("Calling mode loop");
    mode->loop(voltage); // From here, nothing.
  }
}

文件：modes/DummyMode.h

#ifndef __DUMMY_MODE__
#define __DUMMY_MODE__

#include "modes/Mode.h"

class DummyMode : public Mode {
 public:
  DummyMode();
  ~DummyMode() {}
  virtual void loop(uint8_t voltage);
  virtual void getNext(Mode * target);
};

#endif

文件：modes/DummyMode.cpp

#include "modes/DummyMode.h"

#include <Arduino.h>

DummyMode::DummyMode() {
  Serial.println("Initialization of dummy mode");
}

void DummyMode::loop(uint8_t voltage) {
  Serial.print("Voltage: ");
  Serial.println(voltage);
}

void DummyMode::getNext(Mode * target) {
  DummyMode nextMode = DummyMode();
  target = &nextMode;
}

最后是我的 main.cpp

#include <Arduino.h>

#include "modes/ModeManager.h"
#include "modules/memory.h"
#include "modules/monitor.h"

ModeManager * modeManager;

void setup() {
  pinMode(A0, INPUT);
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Init");
  ModeManager mm = ModeManager();
  modeManager = & mm;
}

void loop(void) {
  uint8_t voltage = map(analogRead(A0), 0, 1024, 0, 5);
  modeManager->loop(voltage);
}

现在，从理论上讲，我看不出为什么这不起作用。实际上，我 99.9% 确定我在初始化和指针方面做错了什么。当我尝试运行这段代码时，我得到以下序列号：

Init
Initialization of dummy mode
Calling mode loop

这意味着它在循环的第一次迭代时冻结，就在调用 mode->loop(voltage);

之前

任何人都可以指出我正确的方向吗？再一次，我真的没有C++的经验，我关于如何制作这个结构的知识来自各种C++编程的在线资源，包括这里的一些答案所以请耐心等待

Answer 1

这里：

DummyMode cmode = DummyMode();

您正在创建一个 DummyMode 具有自动生命周期（通常称为在堆栈上）的实例 cmode。

然后您获取地址并将其分配给另一个变量：

mode = & cmode; // I'm not sure how this should actually be done

由于 cmode 是一个具有自动生命周期的对象，当程序离开创建它的范围时，它将被销毁。结果，存储在 mode 中的指针将悬空并指向一个不再存在的对象。取消引用它会触发未定义的行为。

看起来你的意图是创建具有动态生命周期的对象。您可以通过以下方式做到这一点：

mode = new DummyMode();

不过您有责任确保对象在不再需要时被销毁。这将通过 delete:

完成

delete mode;

在更多 idiomatic/modern C++ 中，通常使用智能指针来管理此类对象的生命周期，而不是手动调用 delete。我看到 C++ 的标准库不适用于 Arduino，但似乎有一个智能指针可用：https://www.arduino.cc/reference/en/libraries/arxsmartptr/ 我建议好好看看如何使用它来更轻松地避免内存泄漏。

如何在 Arduino 程序中正确初始化 C++ 对象？

How can I properly initialize C++ objects within an Arduino program?

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