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嵌入式C++高性能编程:内存与算力优化核心技术剖

共计 30 章节

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学习目标 · 课程大纲 · 嵌入式C++高性能编程的挑战与机遇

课程导入学习目标

嵌入式系统与C++基础

嵌入式硬件架构（CPU · 内存 · 外设）

C++嵌入式系统

内存层次与访问优化

寄存器 · 缓存 · SRAM

内存层次访问优化

栈与堆管理

栈帧布局 · 栈溢出防护 · 堆分配器原理（dlmalloc

堆管理栈帧布局

静态内存与编译时优化

静态分配 · 全局对象 · constexpr与模板元编程

静态内存编译时优化

智能指针与所有权语义

unique_ptr · shared_ptr · weak_ptr在嵌入式中的适用性

智能指针所有权语义

移动语义与右值引用

移动构造函数 · 移动赋值 · 完美转发

移动语义右值引用

容器与算法优化

std::vector · array · deque

容器算法优化

字符串处理优化

std::string的SSO · 避免临时对象 · 字符串池

字符串处理优化std

函数调用与内联优化

内联函数 · 函数指针 · 虚函数开销

函数调用内联优化

循环与分支优化

循环展开 · 循环合并 · 分支预测

循环分支优化

并发与多线程优化

线程创建开销 · 互斥锁 · 原子操作

并发多线程优化

中断与实时性优化

中断服务程序（ISR）中的C++ · 实时操作系统（RTOS）集成 · 优先级反转

实时性优化ISR

低功耗与算力优化

动态电压频率调整（DVFS） · 睡眠模式 · 事件驱动编程

低功耗算力优化

DSP与SIMD优化

数字信号处理基础 · ARM NEON · x86 SSE/AVX

浮点与定点运算优化

浮点性能陷阱 · 定点数实现 · Q格式

浮点定点运算优化

代码大小与内存占用优化

编译选项（-Os · -Oz） · 函数节

代码大小内存占用优化

性能剖析与基准测试

使用perf · gprof · OProfile

性能剖析基准测试

内存泄漏与错误检测

静态分析工具（cppcheck · clang-tidy） · 动态检测（ASan

内存泄漏错误检测

嵌入式Linux优化

用户态与内核态 · 系统调用开销 · 内存映射

RTOS与C++集成

FreeRTOS · RT-Thread · VxWorks中的C++支持

硬件加速与异构计算

FPGA · GPU · DSP协处理器

硬件加速异构计算

安全与可靠性优化

MISRA C++ · 静态断言 · 异常处理策略

安全可靠性优化

智能传感器节点：从需求分析 · 内存规划 · 算力优化到实现

案例实战智能传感器节点

电机控制算法：FOC（磁场定向控制） · PID优化 · 实时性保证

案例实战FOC

音频处理系统：音频编解码 · 滤波 · 均衡器

案例实战音频处理系统

图像识别与视觉：嵌入式视觉 · 特征提取 · 卷积神经网络推理

案例实战图像识别

常见问题与调试技巧

内存越界 · 栈溢出 · 堆碎片

常见问题调试技巧

智能家居网关：整合多传感器 · 无线通信 · 协议栈

综合项目智能家居网关

课程总结与进阶路径

回顾核心知识点 · 推荐书籍与资源 · 开源项目

课程总结进阶路径