当代码移动到 class 时，Arduino NeoPixel 代码表现异常

Question

所以我运行在尝试划分我为 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，我的代码在移动之前，场景 B，我的代码在移动之后。测试代码在场景 A 中按预期工作（红灯穿过我的 8x8 LED 矩阵）。完全相同的代码，当移动到容器 class 时（场景 B）会导致奇怪的行为（出现随机颜色的 LED 斑点并且不会移动）。不过，将功能简单地从一个地方转移到另一个地方似乎不会引起这些症状，所以我有点迷茫。

这是一些照片。 Scenario A Scenario B

我附上了以下两种不同情况的代码。为了清楚起见，我删除了部分代码并包含尚未引用的部分。

在 Arduino/C++ 方面，我或多或少还是个爱好者，所以请随时指出一些小问题。

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）并复制到像素中。由于未提供复制赋值运算符，因此使用默认值，它对像素存储进行浅表复制。在第二个实例超出范围并删除分配的指针之后。

现在你有了悬垂指针，如果你分配任何东西，它将被分配到与悬垂指针指向的相同 space 中。

这两个测试用例的区别在于您在第二个程序中进行了另一次分配：

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 class 成员应该在构造函数的初始化列表中初始化（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?
}

你为什么这么频繁地使用指针？它可能就像这样（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，它不遵循“三规则”/“五规则”准则。它根本不允许复制对象（因为深拷贝在小型设备上可能更糟糕）

当代码移动到 class 时，Arduino NeoPixel 代码表现异常

Arduino NeoPixel code behaves oddly when code is moved to class

c++

arduino

matrix

led

neopixel

场景A

Program.ino

Hardware.h

Screen.h

场景 B

Program.ino

Hardware.h

Screen.h

TestApp.h