嵌入式软件设计那些事-良许Linux教程网

记得起初开始工作时，我曾得到一位经验丰富的人的忠告，他说如果不熟悉longjmp和setjmp，就不要自诩为C语言高手。当时我对此有些怀疑，但为了向这位专家靠拢，我还是花了些时间学习longjmp和setjmp的用法。

后来我明白了，它们不仅仅是一个简单的跳转操作，而是一种高级的异常处理机制，在某些情况下非常有用。

为了展示自己的技巧，我也在自己的程序中使用过几次。渐渐地，我发现这种技巧虽然带来了一些好处，但也有一定的代价，它破坏了程序的结构化设计，让程序变得难以理解，尤其对于新手来说更是如此。

我最终明白了，这样的技巧只是一种调味品，只在少数情况下使用几次可以简化问题处理。如果滥用这种技巧，就会本末倒置，写出的程序会变得难以维护。

事实上，熟悉或不熟悉longjmp和setjmp并不能决定一个人是否是C语言高手。然而，如果我借用那位经验者的话语，我想说如果不熟悉函数指针，就不要自诩为C语言高手。为什么这么说呢？函数指针有那么复杂吗？

当然不是，任何稍有编程常识的人，无论是否懂得C语言，在10分钟内我相信他们都可以理解C语言中函数指针的概念。问题不在于函数指针本身的概念和语法，而在于何时何地应该使用它。函数指针不仅仅是语法问题，更是一个设计范畴。

一个真正的高手当然应该掌握语法层面的技巧，更重要的是掌握设计上的方法。不懂设计，怎么能称为高手呢？或许你怀疑我言过其实了吧？那么我们来看看函数指针与哪些设计方法相关联：

与分层设计有关

分层设计早就不是什么新的概念，分层的好处是众所周知的，比较明显好处就是简化复杂度、隔离变化。采用分层设计，每层都只需关心自己的东西，这减小了系统的复杂度，层与层之间的交互仅限于一个很窄的接口，只要接口不变，某一层的变化不会影响其它层，这隔离了变化。

分层的一般原则是，上层可以直接调用下层的函数，下层则不能直接调用上层的函数。这句话说来简单，在现实中，下层常常要反过来调用上层的函数。比如你在拷贝文件时，在界面层调用一个拷贝文件函数。

界面层是上层，拷贝文件函数是下层，上层调用下层，理所当然。但是如果你想在拷贝文件时还要更新进度条，问题就来了。

一方面，只有拷贝文件函数才知道拷贝的进度，但它不能去更新界面的进度条。另外一方面，界面知道如何去更新进度条，但它又不知道拷贝的进度。

怎么办？常见的做法，就是界面设置一个回调函数给拷贝文件函数，拷贝文件函数在适当的时候调用这个回调函数来通知界面更新状态。

抽象是面向对象中最重要的概念之一，也是面向对象威力强大之处。面向对象只是一种思想，大家都知道，用C语言一样可以实现面向对象的编程。这可不是为了赶时髦，而是一种实用的方法。如果你对此表示怀疑，可以去看看GTK+、linux kernel等开源代码。

接口是最高级的抽象。在linux kernel里面，接口的概念无处不在，像虚拟文件系统(VFS)，它定义一个文件系统的接口，只要按照这种接口的规范，你可以自己开发一个文件系统挂上去。

设备驱动程序更是如此，不同的设备驱动程序有自己一套不同的接口规范。在自己开发设备开发驱动程序时，只要遵循相应的接口规范就行了。接口在C语言中如何表示？很简单，就是一组函数指针。

针对接口编程，而不是针对实现编程，此为《设计模式》的第一条设计准则。分开接口与实现的目标是要隔离变化。软件是变化的，如果不能把变化的东西隔离开来，导致牵一发而动全身，代价是巨大的。这是大家所不愿看到的。

C语言既然可以实现面向对象的编程，自然可以利用设计模式来分离接口与实现。像桥接模式、策略模式、状态模式、代理模式等等，在C语言中，无一不需要利用函数指针来实现。

与松耦合原则有关。面向过程与面向对象相比，之所以显得苍白无力，原因之一就是它不像面向对象一样，可以直观的把现实模型映射到计算机中。

面向过程讲的是层层控制，而面向对象更强调的对象间的分工合作。现实世界中的对象处于层次关系的较少，处于对等关系的居多。也就是说，对象间的交互往往是双向的。这会加强对象间的耦合性。

耦合本身没有错，实际上耦合是必不可少的，没有耦合就没有协作，对象之间无法形成一个整体，什么事也做不了。关键在于耦合要恰当，在实现预定功能的前提下，耦合要尽可能的松散。这样，系统的一部分变化对其它部分的影响会很少。

函数指针是解耦对象关系的最佳利器。Signal(如boost的signal和glib中的signal)机制是一个典型的例子，一个对象自身的状态可能是在变化的（或者会触发一些事件），而其它对象关心它的变化。一旦该对象有变化发生，其它对象要执行相应的操作。

如果该对象直接去调用其它对象的函数，功能是完成了，但对象之间的耦合太紧了。如何把这种耦合降到最低呢，signal机制是很好的办法。

它的原理大致如下：其它关注该对象变化的对象主动注册一个回调函数到该对象中。一旦该对象有变化发生，就调用这些回调函数通知其它对象。功能同样实现了，但它们之间的耦合度降低了。

在C语言中，要解决以上这些问题，不采用函数指针，将是非常困难的。在编程中，如果你从没有想到用函数指针，很难想像你是一个C语言高手。

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