跟着 ardupilot 学 C++ 系列之类和对象

背景介绍:
买了 Sugar 做的麦轮车的朋友表示自己飞飞机是美国手,用 Sugar 配的遥控不习惯。
是的呢,因为 Sugar 玩飞机是日本手。
下面说说美国手、日本手在玩麦轮车上的什么差别,以及要换手的话该怎样改程序。
重点说一说怎样从生活的角度理解 C++ 最基本的概念“类和对象”。

摇杆通道

x 控前后平移
y 控左右平移
z 控平面旋转


上图中的 ADC 通道缓冲区,是 Sugar 写的遥控器代码里的,如下图:

不难看出,因为麦轮车能够横向平移的特点,其控制与多旋翼飞机比,仅少了一个油门通道(图中标“空”的在多旋翼飞机里就是油门)。所以,相比于其他种类的模型车,美国手、日本手的差别就比较明显(主要体现在前后左右的控制上)。
怎样改成美国手:注释掉 RC_Channel.h 的第 6 行“#define RC_MODE_1”就行了。因为:

白话讲“类和对象”

面向对象的编程离不开类和对象,这里 Sugar 不讲编程,尝试从生活的角度说一说啥是类、啥是对象。

Sugar 上学时当过理综(理、化、生)课代表,就以物理课代表来说,最常做的两件事是:从老师那里得到作业内容并布置给同学们、从老师那里取练习卷发给同学们。不妨按下面的格式写一下这两件事:

这样写出来不难发现,要完成课代表的工作只需要明确两件事就行了:一是,要干什么事;二是,用什么来做要干的事。
这样不难发现,当课代表要做的事和做事用的资源都明确后,只要找一个人来担任课代表就能把这些事情做起来了。事实上我们生活中的任何一个职位都是这样发挥作用的。
说了这么多,与“类和对象”有啥关系呢?其实,“类”就相当于上面图片的作用:明确任务以及用什么做这些任务。“对象”就是来做这些任务的人。不难发现:只有类没有对象是不能把事情做起来的。(会C++的同学在这里不要起高调说“类的静态函数是可以不通过对象调用的”,这跟目前要表达的不是一个问题。)

ardupilot 里的类和对象

下面以 ardupilot 为例从宏观角度说一下:什么东西可以写成一个类。

1、某一领域的算法或某种软件功能写成一个类
比如:算法类 AC_AttitudeControl、AC_Avoidance、AP_NavEKF2 等;功能类 AP_Logger、AP_Math 等。
2、某一类硬件写成一个类
比如:AP_GPS、AP_Baro、AP_Beacon等。
3、不同平台写成一个类
比如:AP_HAL_ChibiOS、AP_HAL_Linux、AP_HAL_SITL等。

上面是 Sugar 理解的 ardupilot C++ 类的划分方法。说到类的划分,我们日常生活中耳熟能详的一个词是“分类整理”,提到“分类”就联想到“整理”。提到整理,就要有“整理的方法”和“整理的东西”。回看 ardupilot 支持的设备:ArtennaTracker 追踪天线、APMrover2 各种车、ArduCopter 各种旋翼飞机、ArduPlane 各种固定翼、ArduSub 水下设备。Sugar 统称这些为“设备层”,设备层代码就是对 libraries 里的各个类按设备所需的方法进行整理而做出的。libraries 就是负责给出整理的东西(上面那三种分类的代码)。

这里把 OOP 类和对象的“类”与生活中分类整理的“类”混说了一下,有没有发现生活其实跟编程很接近,爱生活的人对编程更容易接受就是这个原因。

ardupilot 的传承

Sugar 很喜欢 ardupilot 的代码,但因为 ardupilot 代码非常庞大,容易引起初学者的畏难心理,所以 Sugar 决定发扬 ardupilot 代码的优秀思想做一套简单的开源程序。
Sugar 传承 ardupilot 的想法很早就有了,一直没下手是因为没有找到合适的载体。直到今年给宝宝做生日礼物,然后发朋友圈有人购买,才促成了 Sugar 现在开源的麦克纳姆轮车代码。
《ardupilot 利箭离弦式飞速起步方略》中 Sugar 让麦轮车的代码目录亮了个相。
《一起来做遥控车(软件架构训练三终篇)》中提到了是大家的支持促成了这个传承。
Sugar 希望大家能用更短的时间学到精华的东西,不仅仅是那些行固定的 ardupilot 代码。所以 Sugar 有想法把这个体积小、组织精、入门简单的麦轮车代码继续维护下去,希望能得到各位伙伴的支持。

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