当代码移到类中时，Arduino NeoPixel代码的行为异常

Question

所以我在尝试划分我为Arduino/NeoPixel应用程序编写的一些测试代码时遇到了一个奇怪的问题。有两种场景:场景A，我在移动之前的代码，以及场景B，我在移动之后的代码。测试代码在场景A中按预期工作(一个红灯穿过我的8x8 led矩阵)。完全相同的代码，当移动到容器类(场景B)时，会导致奇怪的行为(随机颜色的LED斑点出现，但不移动)。简单地将功能从一个地方移到另一个地方似乎不会导致这些症状，所以我有点迷茫。

这里有一些图片。Scenario A Scenario B

我已经为下面两个不同的场景附加了代码。为了清楚起见，我删除了代码的部分，并包含了尚未被引用的部分。

当涉及到Arduino/C++时，我或多或少仍然是一个爱好者，所以也可以随意指出一些次要的东西。

场景A

Program.ino

#include <Arduino.h>
#include "Hardware.h"

Hardware* hardware = new Hardware();

void setup()
{
  hardware->Setup();
}

uint8_t i = 0;

void loop()
{
  auto screen = hardware->GetScreen();
  screen->Clear();
  screen->SetLedHSV(i++ % screen->Count(), 0, 255, 255);
  screen->Show();

  delay(100);
}

Hardware.h

#pragma once
#include "Screen.h"

class Hardware
{
private:
    Screen screen = Screen(8, 8, 14);

public:
    void Setup()
    {
        screen.Setup();
    }

    Screen* GetScreen() { return &screen; }
};

Screen.h

#pragma once
#include <Adafruit_NeoPixel.h>

class Screen
{
private:
    uint8_t width, height;
    uint8_t pin;

    Adafruit_NeoPixel pixels;

public:
    Screen(uint8_t width, uint8_t height, uint8_t pin) :
        width(width), height(height), pin(pin)
    {
        pixels = Adafruit_NeoPixel(width * height, pin, NEO_GRB + NEO_KHZ800);
    }

    void Setup()
    {
        pixels.begin();
        pixels.show();
        pixels.setBrightness(32);
    }

    uint16_t Count() { return width * height; }
    uint8_t GetWidth() { return width; }
    uint8_t GetHeight() { return height; }

    void Show()
    {
        pixels.show();
    }

    void Clear()
    {
        pixels.clear();
    }

    void SetLedHSV(uint16_t i, uint16_t h, uint8_t s, uint8_t v)
    {
        pixels.setPixelColor(i, pixels.ColorHSV(h, s, v));
    }

    void SetLedHSV(uint8_t x, uint8_t y, uint16_t h, uint8_t s, uint8_t v)
    {
        if (x < 0 || x >= width)
            return;
        if (y < 0 || y >= height)
            return;

        auto i = x + y * width;
        pixels.setPixelColor(i, pixels.ColorHSV(h, s, v));
    }
};

场景B

Program.ino

#include <Arduino.h>
#include "Hardware.h"
#include "TestApp.h"

unsigned long timestamp;
Hardware* hardware = new Hardware();
TestApp* app = new TestApp(hardware);

void setup()
{
  hardware->Setup();
}

void loop()
{
  app->Update();
  delay(100);
}

Hardware.h

同上。

Screen.h

同上。

TestApp.h

#pragma once
#include "Hardware.h"

class TestApp
{
    Hardware* hardware = 0;
    uint8_t i = 0;

public:
    TestApp(Hardware* hardware) : hardware(hardware) {}

    void Update()
    {
        auto screen = hardware->GetScreen();
        screen->Clear();
        screen->SetLedHSV(i++ % screen->Count(), 0, 255, 255);
        screen->Show();
    }
};

Answer 1

问题显然出在Screen构造函数中：

Screen(uint8_t width, uint8_t height, uint8_t pin) :
    width(width), height(height), pin(pin)
{
    pixels = Adafruit_NeoPixel(width * height, pin, NEO_GRB + NEO_KHZ800);
}

现在，它使用默认构造函数创建“空”像素，并在代码块中创建另一个实例(现在已正确初始化)，并将其复制为像素。由于没有提供拷贝赋值运算符，因此使用默认的运算符，并且它生成像素存储的浅拷贝。在此之后，第二个实例超出作用域并删除已分配的指针。

现在你有了悬空指针，如果你分配了任何东西，它将被分配到与悬空指针所指向的相同的空间中。

这两个测试用例之间的不同之处在于，您在第二个程序中进行了另一个分配：

Hardware* hardware = new Hardware();  // dangling pointer is created here
TestApp* app = new TestApp(hardware); // <<-- allocated in the same space as that dangling pointer

无论如何，像素类成员应该在构造函数的初始化器列表中初始化(与其余值完全相同)：

Screen(uint8_t width, uint8_t height, uint8_t pin) :
    width(width), height(height), pin(pin), pixels(width * height, pin, NEO_GRB + NEO_KHZ800)
{
    // btw: do you really have to store a "pin" value?
}

为什么你要这么多地使用指针？它可以是这样的(或者它也可以作为引用传递到应用程序中)：

#include <Arduino.h>
#include "Hardware.h"
#include "TestApp.h"

unsigned long timestamp;
Hardware hardware;
TestApp app { &hardware };

void setup()
{
  hardware.Setup();
}

void loop()
{
  app.Update();
  delay(100);
}

顺便说一句:这是由Adafruit库引起的，它没有遵循“三条规则”/“五条规则”的指导方针。它根本不应该允许复制对象(因为深度复制在小型设备上可能更糟糕)