嵌入式软件架构重构与代码优化实战 · 课程目录

为什么需要架构重构？软件腐烂的迹象与度量。

代码坏味道识别

过长函数、过大的类、重复代码、过度耦合。

模块化设计原则

高内聚低耦合、接口隔离、依赖倒置。

分层架构模式

经典三层架构（HAL+Service+App）在嵌入式中的应用。

组件化设计

如何将功能拆分为可复用的组件，组件间通信机制。

状态机重构

从面条式代码到层次状态机（HSM）的演进。

事件驱动架构

基于事件队列的解耦设计，中断与任务的优雅处理。

RTOS架构设计

任务划分、优先级反转与死锁预防。

何时该上RTOS？迁移策略与代价。

头文件的艺术，API的稳定性与兼容性。

从硬编码到配置文件，Kconfig与DTC的使用。

错误处理策略

返回值、异常、断言与错误日志的统一设计。

日志系统重构

分级日志、异步日志、环形缓冲区实现。

内存管理优化

静态分配 vs 动态分配，内存池与碎片整理。

数据结构选型

数组、链表、哈希表、树在嵌入式中的性能权衡。

时间换空间、空间换时间，查表法与状态压缩。

编译器优化

GCC优化等级、LTO、内联函数与属性关键字。

代码静态分析

PC-Lint、Coverity、Clang-Tidy的使用与规则定制。

单元测试框架

Ceedling、Unity、CMock的集成与测试驱动开发。

持续集成(CI)

GitLab CI/Jenkins自动化构建、测试与部署。

审查清单、常见问题、如何高效进行代码走查。

版本控制策略

Git Flow、分支管理、提交信息规范。

文档即代码

Doxygen、Mermaid图、架构决策记录(ADR)。

安全编码规范

MISRA C/C++、SEI CERT C 核心规则解读。

低功耗设计

从架构层面优化功耗，睡眠模式与动态调频。

Bootloader设计

分区表、安全启动、回滚机制。

通信协议栈重构

分层设计、缓冲区管理、超时重传。

驱动层抽象

设备驱动模型（如Linux设备模型），统一IO接口。

遗留系统重构策略

绞杀者模式、适配器模式、逐步替换。

重构实战案例

智能家居网关从混乱到清晰的完整重构过程。