newosp: 面向工业嵌入式的 C++17 Header-Only 基础设施库

本文介绍的 newosp 库基于 MIT 协议开源,当前版本 v0.2.0。

February 17, 2026 · 4 min · 831 words · map[name:DeguiLiu]

从 C++14 到 C++17: mccc-bus 的四项零堆分配改造

MCCC 系列第三篇。以 C++14 消息总线的四大堆分配瓶颈为出发点,逐项展示 C++17 的替代方案: std::function -> FixedFunction (SBO + static_assert)、unordered_map -> VariantIndex 固定数组、shared_ptr -> Envelope 内嵌 Ring Buffer、std::string/vector -> FixedString/FixedVector。每项改造附带代码对比、编译期保障机制和性能实测数据。

February 17, 2026 · 6 min · 1249 words · map[name:DeguiLiu]

newosp 源码中的 C++17 实践: 8 项能力的工程落地

从 newosp v0.4.3 (43 headers, 1153 tests) 源码中提炼 C++17 能力的实际工程运用。每项附具体代码位置、设计决策和 C 语言对比,展示工业嵌入式库如何将语言特性转化为可靠性与性能优势。

February 17, 2026 · 4 min · 816 words · map[name:DeguiLiu]

对象池在嵌入式热路径上的三个隐性成本

对象池 (mutex + queue + shared_ptr) 比裸 malloc 快约 60%,是减少堆分配的第一步改进。但在 ARM 嵌入式热路径上,mutex futex 开销、shared_ptr 原子引用计数、queue 动态增长三项隐性成本使其无法满足零堆分配和确定性延迟的要求。本文从一个真实的串口数据解析场景出发,量化这三项成本,并展示预分配环形缓冲和 variant 值语义如何彻底消除它们。

February 17, 2026 · 2 min · 397 words · map[name:DeguiLiu]

内存屏障的硬件原理: 从 Store Buffer 到 ARM DMB/DSB/ISB

内存屏障是无锁编程的底层基石,但多数文章停留在 acquire/release 的使用层面,没有解释 为什么 CPU 会重排序。本文从 Store Buffer、Invalidation Queue 和 MESI 协议三个硬件机制出发,推导出四种屏障类型的必然性,区分编译器屏障、硬件屏障和 C++ memory_order 三个层次,最终详解 ARM DMB/DSB/ISB 三条指令的精确语义与适用场景。

February 17, 2026 · 10 min · 1979 words · map[name:DeguiLiu]

MCCC 消息总线零堆分配优化与性能实测

从 MCCC 消息总线优化实践中提炼 5 个零堆分配模式 (Envelope 内嵌、编译期类型索引、函数指针 RAII、FixedFunction/FixedVector/FixedString、编译期配置矩阵),并附完整性能数据: BARE_METAL 18.7 M/s (54 ns/msg),FULL_FEATURED 5.8 M/s (172 ns/msg),HIGH 优先级零丢失,E2E P99 仅 449 ns。

February 17, 2026 · 8 min · 1673 words · map[name:DeguiLiu]

高性能系统设计的五个反直觉原则: 从消息队列优化中提炼的通用方法论

在优化无锁消息总线的过程中,我们发现五个违反直觉的性能原则: 状态机提升 100% 吞吐、上下文切换减少 99.8%、队列容量无法解决速率失衡、批处理提升 76 倍吞吐、单核自旋性能下降 91%。每个原则附带 ARM 实测数据、数学推导和适用条件分析。

February 17, 2026 · 6 min · 1223 words · map[name:DeguiLiu]

PIMPL 的三种现代实现: 从堆分配到栈内联

PIMPL 是 C++ 中最经典的编译隔离手段,但教科书只展示了 unique_ptr 一种实现。本文对比三种 C++14 兼容的 PIMPL 实现 – Heap PIMPL、Fast PIMPL (栈内联)、函数指针表 PIMPL – 从编译隔离、运行时成本、缓存友好性三个维度量化分析,给出不同场景的选型依据。

February 17, 2026 · 6 min · 1194 words · map[name:DeguiLiu]

C11 做不到的事: 10 项 C++17 语言级不可替代能力

筛选标准: 只保留 C11 在语言层面无法实现的能力。从类型安全、编译期计算、内存安全、类型分发四个维度,逐项对比 C++17 与 C11 的语言级差异,附完整代码对比。

February 17, 2026 · 5 min · 990 words · map[name:DeguiLiu]

如何设计嵌入式并发架构: newosp 的事件驱动 + 固定线程池方案

面向 4 核 ARM-Linux、32-256MB RAM、-fno-exceptions 的工业嵌入式场景,newosp 选择了事件驱动消息总线 + 固定线程预算 + 可移植 I/O 抽象的并发架构。本文从约束出发,展开 AsyncBus (CAS 无锁 MPSC + 优先级准入)、Executor 家族 (SingleThread/Pinned/Realtime)、IoPoller (epoll/poll 编译期选择) 三层设计,详解零堆分配保证、线程预算计算、背压控制机制和 I/O 线程解耦模式,附完整端到端示例和性能数据。

February 17, 2026 · 8 min · 1643 words · map[name:DeguiLiu]

激光雷达高吞吐数据处理 Pipeline: 模块化架构与 NEON 向量化

本文展示如何用 newosp C++17 header-only 基础设施库构建激光雷达等高吞吐传感器的 DAG 数据处理 Pipeline。数据面采用 SPSC 直连 + Handle 传递实现真零拷贝,控制面用 AsyncBus 处理诊断和扇入/扇出场景,结合 SoA 数据布局、多级流水线并行和 Stage 融合,在 ARM Cortex-A53 上达到 100 Hz 实时处理目标。

February 17, 2026 · 9 min · 1850 words · map[name:DeguiLiu]

嵌入式流式数据处理架构: 传感器到网络输出的全链路设计

面向激光雷达、工业视觉、机器人等 ARM-Linux 场景,设计一套 C++17 header-only 的流式数据处理架构。覆盖数据流 (10-100 Hz 大块帧) 与控制流 (低频高可靠消息) 的分离处理、零堆分配内存管理、多级流水线调度,基于 newosp 基础设施库实现。

February 17, 2026 · 8 min · 1518 words · map[name:DeguiLiu]

嵌入式 A/B 分区固件升级引擎: HSM 状态机 + 三层掉电保护

面向 4 核 ARM-Linux (32-256MB RAM) 的工业级固件升级引擎设计与实现。以 osp::StateMachine 驱动 8 状态升级流程,通过 raw 分区状态持久化 + U-Boot 冗余 env + bootcount 自动回滚三层保护实现任意时刻掉电安全,升级路径全程零堆分配 (~73KB 栈/静态)。本文从与 SWUpdate/RAUC 的差异出发,详解 128 字节二进制包头、CRC-32 + SHA-256 + Ed25519 三层校验、函数指针表 HAL 抽象、x86 仿真层设计,附完整代码和演示输出。

February 17, 2026 · 11 min · 2291 words · map[name:DeguiLiu]

Git 高级工作流完全指南

从分支管理到历史整理,从团队协作到高级技巧,系统掌握 Git 工作流中的关键操作:rebase、cherry-pick、bisect、reflog、worktree 等核心命令的实战应用与最佳实践。

February 17, 2026 · 3 min · 625 words · map[name:DeguiLiu]

嵌入式串口协议栈设计: 粘包、缓冲区滑窗与层次状态机

串口协议解析是嵌入式系统中最基础也最容易被忽视的工程问题。本文基于一个完整的 Linux 模拟工程,深入对比缓冲区滑窗扫描与层次状态机(HSM)两种解析架构,覆盖粘包处理、ISR 设计、环形缓冲区、无锁 SPSC 队列、CRC-CCITT 校验、错误恢复等工程细节,并分别讨论裸机(super-loop)和 RT-Thread RTOS 平台的集成方案。

February 16, 2026 · 11 min · 2214 words · map[name:DeguiLiu]