Aufbau Modernes C++ für embedded Systeme

Viele Entwickler von embedded Systemen kennen die typischen Probleme aus ihren Projekten: wachsender Codeumfang, schwer wartbare C-Strukturen, fehleranfällige Speicherverwaltung und ein hoher Aufwand, Komponenten so zu entwerfen, dass sie vielseitig wiederverwenden werden können. Zusammen mit begrenzten Hardwareressourcen und hohen Anforderungen an die Zuverlässigkeit entstehen dadurch häufig komplexe und schwer beherrschbare Softwarearchitekturen.

Bei der Weiterentwicklung von modernem C++ war es ein wesentliches Ziel, diese Herausforderungen auch für embedded Anwendungen zu reduzieren. Die Erweiterungen der Standardbibliothek sowie zahlreiche Sprachmerkmale aus C++11 bis C++20 ermöglichen typsichere, wartbare und ressourcenschonende Lösungen für Mikrocontrollersysteme.

Diese Weiterbildung zeigt anhand zahlreicher Praxisbeispiele, wie moderne C++-Konzepte in embedded Projekten eingesetzt werden können und welchen Beitrag sie zu einer strukturierten, leistungsfähigen und zukunftsfähigen Softwareentwicklung leisten.

Die Weiterbildung baut auf den Inhalten des Grundkurses auf und vermittelt weiterführende Methoden für die Entwicklung moderner embedded Systeme mit C++. Im Mittelpunkt stehen ausgewählte Bestandteile der Standardbibliothek aus C++11 bis C++20, die für Mikrocontroller-Anwendungen einen besonderen praktischen Nutzen bieten. Dazu gehören insbesondere Exception Handling, Lambda-Ausdrücke, Container und Algorithmen der Standardbibliothek, Templates, Smart Pointer sowie Multithreading.

Ergänzend werden die MISRA C++:2023 Guidelines und die C++ Core Guidelines vorgestellt. Beide Regelwerke berücksichtigen die Möglichkeiten moderner C++-Standards und unterstützen dabei, sicheren, wartbaren und leistungsfähigen C++-Code für professionelle embedded Anwendungen zu entwickeln.

Nach der Weiterbildung können Sie:

• Exception Handling für embedded Anwendungen bewerten 
• Lambda-Ausdrücke zielgerichtet einsetzen 
• Container und Algorithmen der C++-Standardbibliothek effizient anwenden 
• Templates für flexible Softwarearchitekturen entwickeln 
• Multithreading-Konzepte in embedded Anwendungen einsetzen 
• Speicherverwaltung mit Smart Pointern strukturiert umsetzen 

Nutzen der Weiterbildung
Die Weiterbildung unterstützt dabei, komplexe embedded Softwareprojekte strukturierter und wartbarer umzusetzen. Moderne C++-Methoden und die Standardbibliothek reduzieren typische Fehlerquellen bei Speicherverwaltung, Parallelisierung und Schnittstellenentwicklung. Dadurch verbessern sich Codequalität, Wiederverwendbarkeit und Effizienz in embedded Entwicklungsprojekten nachhaltig.
 

Business-Nutzen
Die Weiterbildung trägt dazu bei, Embedded-Softwarearchitekturen strukturierter und wirtschaftlicher umzusetzen. Der gezielte Einsatz moderner C++-Methoden und der Standardbibliothek reduziert Entwicklungs- und Wartungsaufwände, verbessert die Qualität komplexer Softwareprojekte und unterstützt robuste Softwarearchitekturen. Dadurch lassen sich technische Risiken und Folgekosten über den gesamten Softwarelebenszyklus hinweg reduzieren.

Montag, 30. November bis Donnerstag, 3. Dezember 2026
9:00 bis 12:15 und 13:45 bis 17:00 Uhr

Praxisbeispiele und Übungen ziehen sich durch alle Themenbereiche der Weiterbildung. Die Inhalte werden anhand konkreter embedded Anwendungen auf Mikrocontroller-Plattformen wie STM32, ESP32 und Raspberry Pi vermittelt. Typische Aufgabenstellungen aus der embedded Entwicklung werden direkt im Code umgesetzt und diskutiert.

Embedded Systeme

• Typische Einsatzbereiche 
• Spezielle Anforderungen bei embedded Anwendungen
• Mikrocontroller (z. B. STM32, ESP32 usw.)

Namespaces

Exception-Handling

• try/catch, throw und stack unwinding
• Exception-Handling in embedded Anwendungen
• Exceptions in der Standardbibliothek
• Exception Dispatcher
• std::stacktrace
• noexcept

Container der Standardbibliothek

• std::vector, sequentielle Container, Iteratoren
• Allokatoren und polymorphic memory resources (pmr)
• assoziative Container (set, map, multimap und Hash-Container)
• Zusammenfassungen von Datentypen (pair, tuple)
• std::optional und std::variant

Dateibearbeitung mit den Streamklassen

Funktionsobjekte und Lambda-Ausdrücke

• std::function
• Der Aufrufoperator
• Lambda-Ausdrücke

Templates

• Funktions-Templates
• Spezialisierungen und Typ-Inferenz
• Klassen-Templates
• Nicht-Typ Template-Parameter
• Rekursive Funktions-Templates und variadische Templates
• type traits
• concepts
• Algorithmen aus std::ranges
• Algorithmen mit Iteratoren
• parallele Algorithmen der Standardbibliothek

STL-Algorithmen und Lambda-Ausdrücke

• STL-Algorithmen vs. selbstgestrickte Algorithmen

Smart Pointer: shared_ptr und unique_ptr

Zeiten und Kalenderdaten mit std::chrono

• Zeitpunkte, Zeiteinheiten und Laufzeitmessungen

Multithreading

• Funktionen mit Lambda-Ausdrücken als thread und jthread starten
• future und promise
• kritische Abschnitte

 Hinweis: Praxisbeispiele und Übungen stehen als browserbasierte Projekte für STM32, ESP32 und Raspberry Pi über den Wokwi-Simulator zur Verfügung: https://www.rkaiser.de/embedded-cpp-wokwi-projects/