Программируем Arduino

// sketch_06_01_int

int ledPins[] = {2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13};

void setup()

{

  for (int i = 0; i < 12; i++)

  {

    pinMode(ledPins[i], OUTPUT);

    digitalWrite(ledPins[i], HIGH);

  }

}

void loop()

{

}

Массив типа int без всяких последствий можно преобразовать в массив байтов. В этом случае функции в программе будут выполняться с той же скоростью, зато массив будет занимать в два раза меньше памяти.

По-настоящему отличный способ экономии ОЗУ — объявление неизменяемых переменных константами. Для этого достаточно добавить слово const в начало объявления переменной. Зная, что значение никогда не изменится, компилятор сможет подставлять значение переменной в местах обращения к ней и тем самым экономить ОЗУ. Например, массив из предыдущего примера можно объявить так:

const byte ledPins[] = {2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13};

Не злоупотребляйте рекурсией

Рекурсией называется вызов функцией самой себя. Рекурсия может быть мощным инструментом выражения и решения задач. В языках функционального программирования, таких как LISP и Scheme, рекурсия используется чуть ли не повсеместно.

Когда происходит вызов функции, в области памяти, называемой стеком, выделяется фрагмент. Представьте подпружиненный дозатор для леденцов, например Pez™, но позволяющий вталкивать леденцы и выталкивать их сверху (рис. 6.3). Под термином «вталкивать» понимается добавление чего-то на стек, а под термином «выталкивать» — извлечение со стека.

Каждый раз, когда вызывается функция, создается кадр стека. Кадр стека — это небольшой объем памяти, где сохраняются параметры и локальные переменные функции, а также адрес возврата, указывающий точку в программе, откуда должно быть продолжено выполнение после завершения функции.

Первоначально стек пуст, но, когда скетч вызовет функцию (пусть это будет функция А), на стеке выделяется пространство под кадр. Если функция А вызовет другую функцию (функцию Б), на вершину стека будет добавлен еще один кадр и теперь в стеке будет храниться две записи. Когда функция Б завершится, ее кадр будет вытолкнут со стека. Затем, когда завершится функция А, ее кадр также будет вытолкнут со стека. Поскольку локальные переменные функции находятся в кадре стека, они не сохраняются между вызовами функции.

Рис. 6.3. Стек

Под стек используется некоторый объем ценной памяти, и большую часть времени на стеке находятся не более трех-четырех кадров. Исключение составляют ситуации, когда функции вызывают сами себя или в цикле вызывают друг друга. В таких случаях есть опасность, что программа исчерпает память для стека.

Например, математическая функция вычисления факториала находит произведение всех целых чисел, предшествующих указанному числу, включая его. Факториал числа 6 равен 6 х 5 х 4 х 3 х 2 х 1 = 720.

Рекурсивный алгоритм вычисления факториала определяется так.

• Если n = 0, факториал числа n равен 1.

• Иначе факториал числа n равен произведению n на факториал (n – 1).

Далее показана реализация этого алгоритма на языке Arduino C:

long factorial(long n)

{

  if (n == 0)

  {

    return 1;

  }

  else

  {

    return n* factorial(n — 1);

  }

}

Полную версию кода, который вычисляет факториалы чисел и выводит результаты, вы найдете в скетче sketch_06_02_factorial. Люди с математическим складом ума находят такую реализацию весьма искусной. Но обратите внимание на то, что глубина стека в вызове такой функции равна числу, факториал которого требуется найти. Совсем нетрудно догадаться, как реализовать нерекурсивную версию функции factorial:

long factorial(long n)

{

  long result = 1;

  while (n > 0)

  {

    result = result * n;

    n--;

  }

  return result;

}

С точки зрения удобочитаемости этот код, возможно, выглядит понятнее, а кроме того, он расходует меньше памяти и работает быстрее. Вообще старайтесь избегать рекурсии или хотя бы ограничивайтесь высокоэффективными рекурсивными алгоритмами, такими как Quicksort (http://ru.wikipedia.org/wiki/Быстрая_сортировка), который очень эффективно упорядочивает массив чисел.

Сохраняйте строковые константы во флеш-памяти

По умолчанию строковые константы, как в следующем примере, сохраняются в ОЗУ и во флеш-памяти — один экземпляр хранится в коде программы, а второй экземпляр создается в ОЗУ во время выполнения скетча:

Serial.println("Program Started");

Но если использовать код, как показано далее, строковая константа будет храниться только во флеш-памяти:

Serial.println(F("Program Started"));