跳转表、指针数组和函数指针的概念

跳转表、指针数组和函数指针的概念,第1张

笔者能力有限,如果文中有不对的地方,还请各位朋友能及时地给我指出来,我将不胜感激,谢谢!

跳转表的概念

引用笔者在 Wikipedia 上看到的关于跳转表的概念:

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

大概意思是说,跳转表或者也可以被称之为分支表,是一种利用分支或者跳转指令表将程序控制转移到程序另一部分(或者是已经动态加载的其他程序)的方法。

关于跳转到程序的另一部分最常用的方法就是使用 switch 语句,但是使用 switch 语句存在的一个弊端就是如果分支过多,会造成程序的冗长。而跳转表刚好能解决这个问题,对于优化程序的结构有很大地帮助。

在介绍跳转表之前,本文先介绍一下跳转表所涉及到的指针数组和函数指针的概念。

指针数组

首先,它是一个数组,数组的元素都是指针,如果有如下指针数组的定义:


	
  1. int*p1[5];

那么,可以采用如下的一个图表明它的含义:

跳转表、指针数组和函数指针的概念,3d26a908-34ae-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg,第2张

函数指针

函数指针的意思就如名称称所示,它是一个指针,一个函数的指针,指向一个函数,比如下面我们就可以定义一个函数指针变量。


	
  1. int(*pf)(int,int);

上述指针变量的意思是定义了一个 pf 的函数指针变量,这个指针变量可以指向的是一个返回值为 int 的,函数两个 int 类型的参数的函数。假设现在我们有一个这样的函数用于两数相加:


	
  1. int add(int num1,int num2);

那么,我们可以通过函数指针变量指向这个函数的形式来调用函数,比如这样:


	
  1. pf = add;

  2. pf(5,8);

上述就是关于函数指针的简单叙述。

跳转表

在介绍了指针数组和函数指针后,我们就可以来构建我们的跳转表,比如这样:


	
  1. void(*pf[])(void) = {fna,fnb,fnc,fnd};

其中,fna、fnb、fnc、fnd 都是返回值和参数都为 void 的函数,上述定义的函数跳转表的意思也就是有一个函数指针数组,这个数组里面存放的都是函数的指针。

之所以称之为跳转表,就是因为能通过索引的方式进行调用函数,下面就是在定义了上述调转表后的一个应用:


	
  1. void test(constint jump_index)

  2. {

  3. pf[jump_index]();

  4. }

下面的图片很形象的表达了跳转表的原理:

跳转表、指针数组和函数指针的概念,3d381d3c-34ae-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg,第3张

通过调用 test 函数,带以不同的参数,就可以通过 test 运行不同函数的功能。试想一下,如果这里使用 switch 的方式实现上述功能,代码量是不是要多出许多?

应用于嵌入式设备的一个例子

下面的例子是笔者在一位国外的网友的帖子下看到的,但是网友并没有给出所有代码,缺少一些较为细节的东西,不过并不影响我们理解。

背景: 有一个工业电源接口盒,现通过一个简单的 ASCII 码助记符来作为命令,该接口盒是通过输入命令的形式执行相关 *** 作,并且通过 RS-232 接口向外返回输入的参数值。

通过背景可以知道我们需要定义一个数组存储命令,代码如下:


	
  1. staTIcconstchar read_str[] =

  2. "0SV0SN0MO0WF

  3. 1ST1MF1CL1SZ

  4. 2SP2VO2CC2CA";

由于背景中要求需要返回参数并通过 RS-232 串口进行传输,因此,通过输入命令后跳转执行的函数都是具有如下返回值和形参的。


	
  1. constchar*fna(void); 

另外,这个函数声明的意思是,函数值类型是 const char *,形参是 void ,返回值类型也与刚刚我们所定义的 read_str 所对应。

综上,就可以定义我们的跳转表了,跳转表定义如下:


	
  1. staTIcconstchar*

  2. (*readfns[sizeof(read_str)/4])(void) =

  3. {

  4. /*这里是伪代码,因为命令太多,所以这样进行表示*/

  5. una,fna,fnb,...

  6. }

una、fnb 等都是与 fna 同类型的函数。说到这里,比较关键的代码就说完了,如下是整个处理过程的代码:


	
  1. constchar*fna(void);

  2.  

  3. staTIcvoid process_read(constchar*buf)

  4. {

  5. char*cmdptr;

  6. unsignedchar offset;

  7. constchar*replyptr;

  8.  

  9. staticconstchar read_str[] =

  10. "0SV0SN0MO0WF

  11. 1ST1MF1CL1SZ

  12. 2SP2VO2CC2CA";

  13.  

  14. staticconstchar*

  15. (*readfns[sizeof(read_str)/4])(void) =

  16. {

  17. /*这里是伪代码,因为命令太多,所以这样进行表示*/

  18. una,fnb,fnc,...

  19. }

  20.  

  21. /*cmdptr获得的是当前输入字符的地址*/

  22. cmdptr = strstr(read_str,buf);

  23.  

  24. if(cmdptr != NULL)

  25. {

  26. /*(当前地址 - 数组基地址)/4 = 索引*/

  27. offset = (cmdptr - read_str) / 4;

  28.  

  29. replyptr = (*readfns[offset])();

  30. }

  31. }

上述 strstr 函数的功能,是返回一个输入字符串与数组中字符串匹配的元素的地址。最后根据索引值调用相应的函数执行,所以也就实现了背景中所述的根据输入命令执行相应 *** 作的功能。如果命令有很多个,可想而知使用 switch 将是多么冗长的一段代码。

总结 通过上述的例子,很清楚地展示了跳转表在优化代码结构上的强大作用,如果有一组 *** 作所对应的函数具有相同的函数返回值和相同的形参,应该考虑使用跳转表,它将帮助你写出漂亮的代码。   审核编辑:汤梓红

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原文地址: http://outofmemory.cn/dianzi/2998346.html

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