哈喽大家好我是你们的老朋友今天咱们来聊聊一个特别有意思的话题就是那个什么软件设计约束还有那个性能优化哎呀说真的现在做程序员太难了每天都要面对一堆破烂硬件你想想如果硬件是个破自行车那你的软件就是骑在上面的人如果自行车不好骑那你骑的人肯定摔个狗吃屎对不对那个？ 也是没谁了... 所以说今天我就要好好跟你们唠唠这个事毕竟我也算是踩过坑的人了不想让你们像我一样被老板骂被客户骂被硬件气得想吐血但是我又懒得写太多字反正你们看不懂就算了。

其实写软件这事儿吧它不像你们想得那么高大上。它就是个跟各种条条框框打架的过程。你想想如果你没有约束那你随便写代码那代码能跑吗？肯定跑不动啊就像你把乐高积木随便扔地上那是乱搭的绝对搭不出个车来。但是现实情况是硬件给我们的约束特别多特别恶心有时候你刚写个两行代码发现内存不够用了有时候你刚想跑个循环后来啊CPU直接卡死风扇狂转像直升机起飞一样。这就逼得我们必须得去学那个软件设计约束不然真的没法活。

硬件限制到底是什么鬼

说白了... 先说说我们得说说硬件限制这可是个大头。嵌入式软件通常运行在特定的硬件平台上所以呢软件设计必须符合该硬件平台的特性和限制。这点真的非常重要不然你就等着哭吧。就像你非要用跑车的引擎去拉重货后来啊把引擎拉爆了这能怪谁呢？只能怪你不懂硬件啊。

比如说吧微控制器通常具有多种外设接口如GPIO、UART、SPI、I2C等。这些接口就是硬件的嘴巴和耳朵你得跟它们说话。软件设计需要与这些外设接口进行交互并按照硬件规格和引脚分配要求进行配置和操作。这点一定要记住不然你接错线了或者配置错了软件就会报错或者根本没反应就像你按错了遥控器电视不亮一样，来一波...。

而且现在的硬件越来越小了内存越来越少了但是功能要求却越来越高这简直就是赶鸭子上架。你想想一个只 太顶了。 有32KB内存的芯片你非要跑一个几百兆的操作系统那这肯定是不可能的就像让大象去钻针眼一样滑稽。

嵌入式环境的特殊性

嵌入式系统跟电脑不一样电脑你想怎么折腾就怎么折腾但是嵌入式系统你得小心翼翼的。主要原因是嵌入式系统通常没有那么多资源没有漂亮的界面没有用户让你去点来点去。它通常就在一个黑漆漆的设备里默默无闻地干活，说到点子上了。。

而且嵌入式软件通常还要考虑功耗问题。如果软件写得不好一直让CPU全速跑那电池没一会儿就没了。这就很搞心态了本来手机还能用一天后来啊装了个垃圾软件半天就没电了，客观地说...。

所以我们在做设计的时候一定要先看硬件手册。那个手册虽然写得密密麻麻但是都是精华。如果你不看手册你就瞎写那你就是在找死。比如那个娱乐功能你用得好那效率能提高十倍你不用那就是纯靠CPU去搬砖搬得手抽筋，吃瓜。。

人员约束：脑子不够用怎么办

接下来我们得说说人这个因素人员约束这个东西真的太搞心态了。有时候我觉得硬件已经够难搞了后来啊人比硬件还难搞，话说回来.….。

人员约束:开发软件可用的技术和方法受限于团队成员的技术能力和知识水平。这个道理其实很简单的就是说你们公司里那些写代码的人他只会写python他不会写c语言那你非要用c语言去搞嵌入式那你就是找死对不对？ 我懂了。 而且有时候老员工根本不懂新东西非要按老一套来搞这就很烦人有时候新员工太嫩了天天问一些弱智问题你都不想理他所以说人员约束真的很重要毕竟人脑不是机器脑子会累脑子会抽筋脑子会发热脑子会想下班去撸串。

还有那个团队沟通问题。有时候大家写代码的风格完全不一样有的人喜欢把代码写得很长有的人喜欢写很短。如果你非要让他们用统一的标准那简直是灾难。 坦白讲... 而且有时候一个人写了个模块另一个人根本看不懂他在干嘛这就导致后面维护起来像是在解谜游戏一样。

组织约束：老板画的饼

然后是组织约束组织约束这个东西更抽象了组织约束: 优化一下。 组织的政治环境或其他非技术因素可能会......

哎呀这个太难写了反正就是公司里的关系很复杂你想搞个新架构后来啊隔壁组的人不乐意了主要原因是他的代码全是你架构的屎山这就叫组织约束。 加油！ 或者老板觉得用开源的软件不平安非要自己手写一套这就叫组织约束反正就是一堆破事。

什么鬼？ 有时候为了赶进度大家都会赶鸭子上架。本来这个功能还需要测试两周但是客户说下周必须上线那怎么办？那就砍功能呗或者随便写写先上线再说反正出了问题再修。这就叫为了赶工期而牺牲质量。

还有那个预算约束。预算不够的时候你根本买不起好的开发板你只能买便宜的那些垃圾芯片。那这些垃圾芯片性能差发热大那你软件就得写得更精简才行。这简直就是逼着程序员去练神功。

性能约束：怎么跑得更快

性能约束这个东西真的是没完没了。性能约束：

先说说就是CPU的速度。现在的硬件越来越快了但是软件也越来越臃肿就像人一样越吃越胖跑不动了。如果你的程序太占CPU那硬件就会发热风扇就会狂转再说说烧了。所以我们得想办法让程序跑得快点。但是怎么跑快点呢？这又是个大问题。

然后是内存。内存真的很贵很小。如果你的程序占用了太多的内存那其他程序就没法运行了甚至系统会崩溃。所以我们要学会省内存就像我们要学会省电一样。 琢磨琢磨。 有时候为了省一个字节内存我们得把整个数据结构都重写一遍。

还有响应时间。这个东西很玄学。有时候用户点一下按钮你要是超过0.1秒没反应用户就以为死机了。所以我们要保证低延迟。这就像你去上厕所你等了半天没水出来你会不会骂娘？绝对会！如果上厕所都要等半天那这日子没法过了，弄一下...。

怎么优化性能

好啦说完了问题我们来说说怎么解决。其实优化这东西真的太累了。

YYDS！ 第一步就是少写代码。代码越少Bug越少速度越快。不要为了炫技写那些花里胡哨的算法如果你能用简单的循环就不要用递归除非你保证递归不会溢出。很多人喜欢写递归觉得代码看起来很优雅其实那都是坑。

累并充实着。 第二步就是别用那些垃圾库。很多开源库虽然好用但是特别占资源。如果你用的是51单片机你就别去用那个什么linux的内核你这是在找死。有时候为了省几KB内存你甚至得自己写个底层的驱动。

第三步就是优化算法。比如你要找数组里最大的数你从头找到尾肯定比二分查找慢。这个道理就像你在图书馆找书你乱翻肯定比按目录找要慢。还有排序算法如果你数据量很大冒泡排序肯定不行得用快速排序或者归并排序。

醉了... 还有就是要考虑到硬件的限制。比如你的硬件只有32KB的RAM那你就算写再多也没用。你要时刻盯着你的变量有多大。有时候一个指针没指对那可能就会导致整个程序崩溃。

其实我觉得硬件设计也很重要。如果硬件设计得好那软件就好写多了。比如硬件直接帮你把数据处理好你就不需要在软件里算了。这就好比做饭如果原材料都切好了你只需要炒一下就行了如果原材料全是整块的猪大肠那你肯定做不出好菜。

有时候我也在想为什么硬件厂商不把性能做得好一点呢？价格也贵一点有什么不好呢？但是没办法厂商也是要赚钱的。而且硬件一旦做出来就改不了了。软件还可以打补丁但是硬件不行。所以我们在做软件设计的时候一定要考虑到硬件的局限性，是不是？。

说到这里我想到了一个笑话。有个程序员买了一台新电脑后来啊主要原因是新电脑太快了导致他以前写的程序跑得太快了导致溢出了。这虽然是个笑话但是也说明了性能和硬件的关系。如果你硬件不够强那你的优化手段也会受到限制，我整个人都不好了。。

其实除了这些硬约束还有软约束。比如时间约束。项目要在下周上线但是硬件还跑不通那怎么办？这就是时间约束。这时候你只能砍功能或者偷懒，我天...。

基本上... 还有成本约束。你老板说我们要用最便宜的芯片后来啊那个芯片性能很差那你就得想办法用更省代码的方法来跑。这就很扯淡。

人员约束:开发软件可用的技术和方法受限于团队成员的技术能力和知识水平。我再说一遍这个真的太重要了。如果你团队里全是菜鸟那你写出来的代码肯定也是菜鸟代码。 也是没谁了。 菜鸟代码有什么特点？就是乱、脏、臭。但是如果你能把这些菜鸟代码优化一下那也是一种本事。毕竟老板只看后来啊不看过程嘛。

虽然很难但还是得写

总而言之写软件就是跟各种约束做斗争。跟硬件斗跟人斗跟时间斗跟钱斗。我们要学会在有限的条件下做出最好的东西。虽然很难但是很有成就感。 别怕... 当然如果你实在受不了了那就辞职吧反正我也留不住你。希望大家都能写出又快又稳的软件不要被硬件给气死。

稳了！ 好了废话说了这么多我也累了咱们下期再见吧记得点赞关注哦。如果不点赞我就哭给你看。