C 語(yǔ)言跳轉(zhuǎn)表的實(shí)現(xiàn)及在嵌入式設(shè)備中的應(yīng)用
筆者能力有限，如果文中有不對(duì)的地方，還請(qǐng)各位朋友能及時(shí)地給我指出來(lái),我將不勝感激，謝謝~
跳轉(zhuǎn)表的概念
引用筆者在 Wikipedia 上看到的關(guān)于跳轉(zhuǎn)表的概念，
In computer programming, a branch table or jump table is a method of transferring program control (branching) to another part of a program (or a different program that may have been dynamically loaded) using a table of branch or jump instructions
其意思也就是說(shuō)，跳轉(zhuǎn)表或者也可以被稱之為分支表，是一種利用分支或者跳轉(zhuǎn)指令表將程序控制轉(zhuǎn)移到程序另一部分(或者是已經(jīng)動(dòng)態(tài)加載的其他程序)的方法。關(guān)于跳轉(zhuǎn)到程序的另一部分最常用的方法就是使用 switch 語(yǔ)句，但是使用 switch 語(yǔ)句存在的一個(gè)弊端就是如果分支過(guò)多，會(huì)造成程序的冗長(zhǎng)，而跳轉(zhuǎn)表剛好能解決這個(gè)問(wèn)題，對(duì)于優(yōu)化程序的結(jié)構(gòu)有很大地幫助。在介紹跳轉(zhuǎn)表之前，筆者在這里先介紹一下跳轉(zhuǎn)表所涉及到的指針數(shù)組和函數(shù)指針的概念。
指針數(shù)組
首先它是一個(gè)數(shù)組，數(shù)組的元素都是指針，如果有如下指針數(shù)組的定義：
int *p1[５];
那么可以采用如下的一個(gè)圖表明它的含義：
函數(shù)指針
函數(shù)指針的意思就如名稱稱所示，它是一個(gè)指針，一個(gè)函數(shù)的指針，指向一個(gè)函數(shù)。比如下面我們就可以定義一個(gè)函數(shù)指針變量。
int (*pf)(int,int);
上述指針變量的意思是定義了一個(gè) pf 的函數(shù)指針變量，這個(gè)指針變量可以指向的是一個(gè)返回值為 int 的，函數(shù)兩個(gè) int 類型的參數(shù)的函數(shù)。假設(shè)現(xiàn)在我們有一個(gè)這樣的函數(shù)用于兩數(shù)相加，
int add(int num1,int num2);
那么我們可以通過(guò)函數(shù)指針變量指向這個(gè)函數(shù)的形式來(lái)調(diào)用函數(shù)，比如這樣：
pf = add;
pf(5,8);
上述就是關(guān)于函數(shù)指針的簡(jiǎn)單敘述。
跳轉(zhuǎn)表
在介紹了指針數(shù)組和函數(shù)指針后，我們就可以來(lái)構(gòu)建我們的跳轉(zhuǎn)表，比如這樣：
void (*pf[])(void) = {fna,fnb,fnc,fnd};
其中 fna , fnb , fnc ,fnd 都是返回值和參數(shù)都為 void 的函數(shù)，上述定義的函數(shù)跳轉(zhuǎn)表的意思也就是有一個(gè)函數(shù)指針數(shù)組，這個(gè)數(shù)組里面存放的都是函數(shù)的指針。之所以稱之為跳轉(zhuǎn)表，就是因?yàn)槟芡ㄟ^(guò)索引的方式進(jìn)行調(diào)用函數(shù)，下面就是在定義了上述調(diào)轉(zhuǎn)表后的一個(gè)應(yīng)用：
void test(const int jump_index)
{
pf[jump_index]();
}
下面的圖片很形象的表達(dá)了跳轉(zhuǎn)表的原理： 通過(guò)調(diào)用 test 函數(shù)，帶以不同的參數(shù)，就可以通過(guò) test 運(yùn)行不同函數(shù)的功能呢，試想一下，如果這里使用 switch 的方式實(shí)現(xiàn)上述功能，代碼量是不是要多出許多。
應(yīng)用于嵌入式設(shè)備的一個(gè)例子
下面的這個(gè)例子是筆者在一位國(guó)外的網(wǎng)友的帖子下看到的，但是網(wǎng)友并沒(méi)有給出所有代碼，缺少一些較為細(xì)節(jié)的東西，但是并不影響理解
背景: 有一個(gè)工業(yè)電源接口盒，現(xiàn)通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的 ASCII 碼助記符來(lái)作為命令，該接口盒是通過(guò)輸入命令的形式執(zhí)行相關(guān)操作，并且通過(guò) RS-232 接口向外返回輸入的參數(shù)值。
通過(guò)背景可以知道我們需要定義一個(gè)數(shù)組存儲(chǔ)命令，代碼如下：
static const char read_str[] =
"0SV 0SN 0MO 0WF
1ST 1MF 1CL 1SZ
2SP 2VO 2CC 2CA";
由于背景中要求需要返回參數(shù)并通過(guò) RS-232 串口進(jìn)行傳輸，因此通過(guò)輸入命令后跳轉(zhuǎn)執(zhí)行的函數(shù)都是具有如下返回值和形參的
const char *fna(void);
另外這個(gè)函數(shù)聲明的意思是，函數(shù)值類型是 const char *,形參是 void ，返回值類型也與剛剛我們所定義的 read_str 所對(duì)應(yīng)。綜上，就可以定義我們的跳轉(zhuǎn)表了，跳轉(zhuǎn)表定義如下：
static const char *
(*readfns[sizeof(read_str)/4])(void) =
{
/*這里是偽代碼，因?yàn)槊钐?，所以這樣進(jìn)行表示*/
una,fna,fnb,...
}
una,fnb 等都是與 fna 同類型的函數(shù)。說(shuō)到這里，比較關(guān)鍵的代碼就說(shuō)完了，如下是整個(gè)處理過(guò)程的代碼：
const char *fna(void);
static void process_read(const char *buf)
{
char *cmdptr;
unsigned char offset;
const char *replyptr;
static const char read_str[] =
"0SV 0SN 0MO 0WF
1ST 1MF 1CL 1SZ
2SP 2VO 2CC 2CA";
static const char *
(*readfns[sizeof(read_str)/4])(void) =
{
/*這里是偽代碼，因?yàn)槊钐?，所以這樣進(jìn)行表示*/
una,fnb,fnc,...
}
/*cmdptr獲得的是當(dāng)前輸入字符的地址*/
cmdptr = strstr(read_str,buf);
if (cmdptr != NULL)
{
/*(當(dāng)前地址 - 數(shù)組基地址)/4 = 索引*/
offset = (cmdptr - read_str) / 4;
replyptr = (*readfns[offset])();
}
}
上述 strstr 函數(shù)的功能是返回一個(gè)輸入字符串與數(shù)組中字符串匹配的元素的地址。最后根據(jù)索引值調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)執(zhí)行，所以也就實(shí)現(xiàn)了背景中所述的根據(jù)輸入命令執(zhí)行相應(yīng)操作的功能，如果命令有很多個(gè)，可想而知使用 switch 將是多么冗長(zhǎng)的一段代碼。
總結(jié)
通過(guò)上述的例子，很清楚地展示了跳轉(zhuǎn)表在優(yōu)化代碼結(jié)構(gòu)上的強(qiáng)大作用，如果有一組操作所對(duì)應(yīng)的函數(shù)具有相同的函數(shù)返回值和相同的形參，應(yīng)該考慮使用跳轉(zhuǎn)表，它將幫助你寫(xiě)出漂亮的代碼。
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