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ReStructuredText
乐鑫 IoT 开发框架风格指南
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:link_to_translation:`en:[English]`
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关于本指南
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本风格指南旨在鼓励遵循 ESP-IDF 中通用的编码规范。
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风格指南提供了一系列规则，从而帮助创建可读性强、可维护性好且稳健的代码。编写与代码库风格一致的代码，可以促进阅读和理解；遵循相同的空格和换行规范，后期更改就不太会产生影响阅读的巨大差异；使用模块结构的通用模板并使用一致的编程语言特性，可以更好地理解代码行为。
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本指南尽可能使规则保持简单，因此无法涵盖所有情况。某些时候，这些规则需要为代码的可读性、可维护性或稳健性让步。
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对 ESP-IDF 中使用的第三方代码进行修改时，请遵循该特定项目的编写方式，提出有用的更改，以合并到上游项目中。
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C 语言代码格式化
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.. highlight:: c
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.. _style-guide-naming:
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命名
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* 任何仅在单个源文件中使用的变量或函数应声明为 ``static``。
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* 公共名称（非静态变量和函数）应使用每个组件或每个单元的前缀进行命名，以避免产生命名冲突，例如 ``esp_vfs_register()`` 或 ``esp_console_run()``。可以选择 ``esp_`` 作为乐鑫特定名称的前缀，但应与同一组件中的其他名称保持一致。
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* 为了便于识别，静态变量应以 ``s_`` 为前缀。例如，``static bool s_invert``。
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* 除非名称会非常长，否则避免使用不必要的缩写（例如，将 ``data`` 缩写为 ``dat``）。
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缩进
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每个缩进层级使用四个空格。不要使用制表符进行缩进。配置编辑器，确保在每次按下制表键时能打出四个空格。
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垂直空格
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函数之间放置一行空行。不要在函数的开头或结尾处放置空行：
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.. code-block:: c
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void function1()
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{
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do_one_thing();
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do_another_thing();
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// 错误，请勿在此处使用空行
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}
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// 请在此处使用空行
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void function2()
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{
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// 错误，请勿在此处使用空行
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int var = 0;
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while (var < SOME_CONSTANT) {
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do_stuff(&var);
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}
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}
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每行最多包含 120 个字符，只要不会严重影响可读性即可。
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水平空格
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- 记得在条件和循环关键字后加一个空格：
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.. code-block:: c
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if (condition) { // 正确
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// ...
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}
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switch (n) { // 正确
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case 0:
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// ...
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}
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for(int i = 0; i < CONST; ++i) { // 错误
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// ...
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}
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- 在二元运算符前后加一个空格，一元运算符则不需要空格。乘法和除法运算符前后可省略空格：
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.. code-block:: c
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const int y = y0 + (x - x0) * (y1 - y0) / (x1 - x0); // 正确
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const int y = y0 + (x - x0)*(y1 - y0)/(x1 - x0); // 正确
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int y_cur = -y; // 正确
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++y_cur;
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const int y = y0+(x-x0)*(y1-y0)/(x1-x0); // 错误
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``.`` 和 ``->`` 运算符前后不需要加空格。
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- 有时在一行中添加水平空格可以提高代码的可读性。例如，可以添加空格以对齐函数参数：
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.. code-block:: c
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esp_rom_gpio_connect_in_signal(PIN_CAM_D6, I2S0I_DATA_IN14_IDX, false);
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esp_rom_gpio_connect_in_signal(PIN_CAM_D7, I2S0I_DATA_IN15_IDX, false);
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esp_rom_gpio_connect_in_signal(PIN_CAM_HREF, I2S0I_H_ENABLE_IDX, false);
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esp_rom_gpio_connect_in_signal(PIN_CAM_PCLK, I2S0I_DATA_IN15_IDX, false);
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但是请注意，如果新写一行，将较长的标识符作为第一个参数（例如，``PIN_CAM_VSYNC``），这条规则将不再适用，其他行也不得不重新进行对齐，提交记录中将出现无意义的更改。
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因此，请谨慎使用水平对齐，尤其是在后期可能会向列表中添加新行的情况下。
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切勿使用制表符进行水平对齐。
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切勿在行末以空格结尾。
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大括号
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- 函数定义应将大括号放在单独的一行：
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.. code-block:: c
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// 这是正确的：
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void function(int arg)
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{
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}
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// 这是错误的：
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void function(int arg) {
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}
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- 在函数内部，请将左大括号、条件及循环语句放在同一行：
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.. code-block:: c
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if (condition) {
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do_one();
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} else if (other_condition) {
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do_two();
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}
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注释
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使用 ``//`` 进行单行注释；多行注释既可以在每行使用 ``//``，也可以使用 ``/* */`` 块。
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尽管与格式无直接关系，但以下是一些关于如何有效使用注释的注意事项。
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- 不要使用单行注释来禁用某些功能：
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.. code-block:: c
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void init_something()
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{
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setup_dma();
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// load_resources(); // 读者会疑惑为什么此处被置于注释中。
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start_timer();
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}
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- 如果不再需要某些代码，请将其完全删除。这些代码之后可以随时在相关文件的 git 历史记录中查到。如果出于某些临时原因禁用了部分函数调用，并且打算之后将其恢复，请在相邻行添加解释：
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.. code-block:: c
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void init_something()
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{
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setup_dma();
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// TODO: 此处应加载资源，但加载器尚未完全集成。
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// load_resources();
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start_timer();
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}
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- 上述规则同样适用于 ``#if 0 ... #endif`` 块。如果不再需要代码块，请将其完全删除。否则，请添加注释以说明禁用该代码块的原因。请不要使用 ``#if 0 ... #endif`` 或注释来存储将来可能需要的代码片段。
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- 不要添加有关作者和更改日期的琐碎注释，可以直接使用 git 来查找修改人及修改内容等相关信息。例如，类似下文的注释不仅没添加任何有用的信息，还会使代码变得杂乱：
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.. code-block:: c
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void init_something()
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{
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setup_dma();
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// XXX 于 2016-09-01 添加
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init_dma_list();
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fill_dma_item(0);
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// XXX 结束添加
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start_timer();
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}
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行结束符
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提交内容只能包含以 LF（Unix 风格）为行结束符的文件。
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Windows 用户可以通过设置 ``core.autocrlf``，将 git 配置为在本地检出以 CRLF（Windows 风格）为行结束符的文件，但提交时转换为以 LF 为行结束符。Github 中有一个 `文档 <https://docs.github.com/cn/get-started/getting-started-with-git/configuring-git-to-handle-line-endings?platform=windows>`_ 介绍了如何配置此选项。
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如果分支提交的信息在无意中带有 LF 行结束符，可以在 MSYS2 或 Unix 终端中运行以下命令，将其转换为 Unix 风格（请先切换到 IDF 工作目录并检查当前所在分支是否正确）：
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.. code-block:: bash
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git rebase --exec 'git diff-tree --no-commit-id --name-only -r HEAD | xargs dos2unix && git commit -a --amend --no-edit --allow-empty' master
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请注意，上述命令基于 master 进行 rebase，若要基于其他分支进行 rebase，请更改命令结尾的分支名称。
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要更新单次提交中的文件行结束符，可以先运行 ``dos2unix FILENAME``，再运行 ``git commit --amend``。
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代码格式化
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ESP-IDF 使用 Astyle 来格式化源代码。配置存储在 :project_file:`tools/ci/astyle-rules.yml` 文件中。
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所有组件都默认排除在格式化检查之外。可以将组件从 ``components_not_formatted_temporary`` 列表中删除，从而启用对该组件的格式化检查，然后运行：
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.. code-block:: bash
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pre-commit run --files <path_to_files> astyle_py
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或者，也可以手动运行 ``astyle_py``。通过 ``pip install astyle_py==VERSION`` 安装该工具，确保安装的版本与 :project_file:`.pre-commit-config.yaml` 文件中指定的版本相同，然后运行：
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.. code-block:: bash
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astyle_py --rules=$IDF_PATH/tools/ci/astyle-rules.yml <path-to-file>
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类型定义
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应使用 ``蛇形命名法`` (snake_case)，并以 ``_t`` 后缀结尾：
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.. code-block:: c
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typedef int signed_32_bit_t;
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枚举
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枚举应通过 `typedef` 定义，并使用命名空间：
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.. code-block:: c
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typedef enum
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{
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MODULE_FOO_ONE,
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MODULE_FOO_TWO,
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MODULE_FOO_THREE
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} module_foo_t;
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.. _assertions:
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断言
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使用 ``assert.h`` 中定义的标准 C 函数 ``assert()`` 来检查源代码中应该为真的条件。在默认配置中，若断言条件返回 ``false`` 或 ``0``，则将调用 ``abort()`` 并触发 :doc:`严重错误 </api-guides/fatal-errors>`。
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``assert()`` 只用于检测那些无法修复的错误，这些错误因严重的内部逻辑漏洞或数据损坏而产生，导致程序无法继续运行。对于可修复的错误（如因无效外部输入而产生的错误），:doc:`应返回一个错误值 </api-guides/error-handling>`。
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.. note::
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当断言一个类型为 ``esp_err_t`` 的值等于 ``ESP_OK`` 时，应使用 :ref:`esp-error-check-macro` 而不是 ``assert()``。
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可以将 ESP-IDF 项目配置为禁用断言（详见 :ref:`CONFIG_COMPILER_OPTIMIZATION_ASSERTION_LEVEL`）。因此，在 ``assert()`` 语句中调用的函数不应有副作用。
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还需要使用特定技术来避免禁用断言时出现“变量定义但未使用”的警告，这种警告通常由以下代码模式引起：
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.. code-block:: c
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int res = do_something();
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assert(res == 0);
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一旦 ``assert`` 被优化掉，将不再使用 ``res`` 值，编译器会对此发出警告。但即使禁用了断言，仍必须调用 ``do_something()`` 函数。
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当变量在单个语句中声明并初始化时，最好在新的一行上将其转换为 ``void``。编译器将不再发出警告，且变量仍可在最终的二进制文件中被优化掉：
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.. code-block:: c
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int res = do_something();
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assert(res == 0);
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(void)res;
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如果变量是单独声明的，例如该变量被用于多个断言，则可以使用 GCC 属性 ``__attribute__((unused))`` 来声明它。编译器将不再发出任何有关未使用变量的警告，且变量仍可被优化掉：
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.. code-block:: c
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int res __attribute__((unused));
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||
res = do_something();
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assert(res == 0);
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res = do_something_else();
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assert(res != 0);
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头文件保护
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所有面向公众的头文件应具有预处理器保护。推荐使用 pragma：
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.. code-block:: c
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#pragma once
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最好不要用以下模式：
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.. code-block:: c
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#ifndef FILE_NAME_H
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#define FILE_NAME_H
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...
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#endif // FILE_NAME_H
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除了保护宏，所有 C 语言头文件应具有 ``extern "C"`` 保护，使头文件能够在 C++ 代码中使用。头文件结构应遵循以下顺序：先是 ``pragma once``，再是 ``#include`` 语句，然后是 ``extern "C"`` 保护：
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.. code-block:: c
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#pragma once
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#include <stdint.h>
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#ifdef __cplusplus
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extern "C" {
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#endif
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/* declarations go here */
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#ifdef __cplusplus
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}
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#endif
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include 语句
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编写 ``#include`` 语句时，请尝试保持以下顺序：
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* C 标准库头文件。
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* 其他 POSIX 标准头文件及其常见扩展（如 ``sys/queue.h``）。
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* 常见的 IDF 头文件（``esp_log.h``、``esp_system.h``、``esp_timer.h`` 以及 ``esp_sleep.h`` 等）。
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* 其他组件的头文件，如 FreeRTOS。
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* 当前组件的公共头文件。
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* 私有头文件。
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对于 C 标准库头文件和其他 POSIX 头文件，请使用尖括号 (``#include <stdio.h>``)。
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对于所有其他头文件，请使用双引号 (``#include "esp_log.h"``)。
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C++ 代码格式化
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前文提到的 C 语言代码格式化规则同样适用于 C++ 代码格式化。如果这些规则不够，请遵循以下补充规则。
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文件命名
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C++ 头文件的扩展名为 ``.hpp``。C++ 源文件的扩展名为 ``.cpp``。后者可帮助编译器将 C++ 源文件与 C 源文件区分开来。
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命名
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* **类和结构体** 名称应使用首字母大写的 ``驼峰命名法`` (CamelCase)。成员变量和方法应使用 ``蛇形命名法`` (snake_case)。若 ``驼峰命名法`` 严重降低了可读性（例如命名 ``GPIOOutput`` 时），可允许使用下划线 ``_`` （例如，``GPIO_Output``），从而增强可读性。
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* **命名空间** 应使用小写的 ``蛇形命名法``。
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* **模板** 应在函数声明的上一行进行指定。
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* 面向对象编程 (OOP) 中的接口命名不应使用后缀 ``...Interface``。这种命名方式使得将来从普通类中提取接口或将接口转换为类时，更加容易实现而不会造成破坏性变更。
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类成员顺序
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^^^^^^^^^^
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按照优先顺序：
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* 先放置公共成员，然后是受保护成员，最后是私有成员。没有成员的公共、受保护或私有部分应省略。
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* 先放置构造函数/析构函数，然后是成员函数，最后是成员变量。
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例如：
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.. code-block:: cpp
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class ForExample {
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public:
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// 首先是构造函数，接着是默认构造函数，然后是析构函数
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||
ForExample(double example_factor_arg);
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ForExample();
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~ForExample();
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// 剩余的公共方法
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set_example_factor(double example_factor_arg);
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// 公共成员变量
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uint32_t public_data_member;
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||
private:
|
||
// 首先是私有方法
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void internal_method();
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||
|
||
// 然后是私有成员变量
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||
double example_factor;
|
||
};
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||
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空格
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^^^^
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* 在命名空间内部不要缩进。
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* 将 ``public``、``protected`` 和 ``private`` 标签的缩进级别与相应 ``class`` 标签的缩进级别保持一致。
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简单示例
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^^^^^^^^
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.. code-block:: cpp
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// spaceship.h 文件
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#ifndef SPACESHIP_H_
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#define SPACESHIP_H_
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#include <cstdlib>
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namespace spaceships {
|
||
|
||
class SpaceShip {
|
||
public:
|
||
SpaceShip(size_t crew);
|
||
size_t get_crew_size() const;
|
||
|
||
private:
|
||
const size_t crew;
|
||
};
|
||
|
||
class SpaceShuttle : public SpaceShip {
|
||
public:
|
||
SpaceShuttle();
|
||
};
|
||
|
||
class Sojuz : public SpaceShip {
|
||
public:
|
||
Sojuz();
|
||
};
|
||
|
||
template <typename T>
|
||
class CargoShip {
|
||
public:
|
||
CargoShip(const T &cargo);
|
||
|
||
private:
|
||
T cargo;
|
||
};
|
||
|
||
} // 命名空间 spaceships
|
||
|
||
#endif // SPACESHIP_H_
|
||
|
||
// spaceship.cpp 文件
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||
#include "spaceship.h"
|
||
|
||
namespace spaceships {
|
||
|
||
// 如果仅在初始化列表中初始化值
|
||
// 则可以将大括号放置在同一行
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||
SpaceShip::SpaceShip(size_t crew) : crew(crew) { }
|
||
|
||
size_t SpaceShip::get_crew_size() const
|
||
{
|
||
return crew;
|
||
}
|
||
|
||
SpaceShuttle::SpaceShuttle() : SpaceShip(7)
|
||
{
|
||
// 进一步初始化
|
||
}
|
||
|
||
Sojuz::Sojuz() : SpaceShip(3)
|
||
{
|
||
// 进一步初始化
|
||
}
|
||
|
||
template <typename T>
|
||
CargoShip<T>::CargoShip(const T &cargo) : cargo(cargo) { }
|
||
|
||
} // 命名空间 spaceships
|
||
|
||
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CMake 代码风格
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--------------
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- 使用四个空格缩进。
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- 每行最多包含 120 个字符。当分割行时，尽量注重可读性（例如，在单独的行上进行关键字匹配或参数匹配）。
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- 在 ``endforeach()``、``endif()`` 等可选括号中不要添加任何内容。
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||
- 使用小写 (``with_underscores``) 来命名指令、函数和宏。
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||
- 对于局部变量，使用小写 (``with_underscores``)。
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||
- 对于全局变量，使用大写 (``WITH_UNDERSCORES``)。
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||
- 其他方面遵循 cmake-lint_ 项目的默认设置。
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||
使用 EditorConfig 配置项目代码风格
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EditorConfig 可以帮助开发者在不同的编辑器和集成开发环境 (IDE) 之间定义和维护一致的代码风格。EditorConfig 项目包含定义代码风格的文件格式，以及一些文本编辑器插件，可以帮助编辑器读取文件格式并遵循定义风格。EditorConfig 文件易于阅读，并且与版本控制系统配合良好。
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||
详情请浏览 `EditorConfig <https://editorconfig.org>`_ 网站。
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第三方组件代码风格
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ESP-IDF 集成了许多第三方组件，这些组件可能具有不同的代码风格。
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FreeRTOS
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有关FreeRTOS 采用的代码风格，请参阅 `FreeRTOS 风格指南 <https://www.freertos.org/zh-cn-cmn-s/FreeRTOS-Coding-Standard-and-Style-Guide.html>`_。FreeRTOS 源代码的格式化是通过 `Uncrustify <https://github.com/uncrustify/uncrustify>`_ 自动完成的，因此 ESP-IDF FreeRTOS 组件中存有 FreeRTOS 代码风格的 Uncrustify 配置 (``uncrustify.cfg``) 副本 。
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如果修改了 FreeRTOS 源文件，可以通过以下步骤重新格式化更新后的文件：
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1. 确保系统安装了 Uncrustify (v0.69.0)。
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2. 在更新后的 FreeRTOS 源文件上运行以下命令（其中 ``source.c`` 是需要格式化的源文件的路径）。
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.. code-block:: bash
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uncrustify -c $IDF_PATH/components/freertos/FreeRTOS-Kernel/uncrustify.cfg --replace source.c --no-backup
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代码文档
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请参阅此处的指南：:doc:`documenting-code`。
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结构体
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待编写。
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语言特性
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待编写。
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.. _cmake-lint: https://github.com/richq/cmake-lint
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