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函數指針的應用場景

編輯:關於C語言
 

函數指針之所以難於用好,不在於它的語法又多難理解,而是用在合適的場合

函數指針的使用:

分層設計有關。分層設計早就不是什麼新的概念,分層的好處是眾所周知的,比較明顯好處就是簡化復雜度、隔離變化。采用分層設計,每層都只需關心自己的東西,這減小了系統的復雜度,層與層之間的交互僅限於一個很窄的接口,只要接口不變,某一層的變化不會影響其它層,這隔離了變化。

 

分層的一般原則是,上層可以直接調用下層的函數,下層則不能直接調用上層的函數。這句話說來 簡單,在現實中,下層常常要反過來調用上層的函數。比如你在拷貝文件時,在界面層調用一個拷貝文件函數。界面層是上層,拷貝文件函數是下層,上層調用下 層,理所當然。但是如果你想在拷貝文件時還要更新進度條,問題就來了。一方面,只有拷貝文件函數才知道拷貝的進度,但它不能去更新界面的進度條。另外一方 面,界面知道如何去更新進度條,但它又不知道拷貝的進度。怎麼辦?常見的做法,就是界面設置一個回調函數給拷貝文件函數,拷貝文件函數在適當的時候調用這 個回調函數來通知界面更新狀態。

 

抽象有關。抽象是面向對象中最重要的概念之一,也是面向對象威力強大之處。面向對象只是一種思想,大家都知道,用C語言一樣可以實現面向對象的編程。這可不是為了趕時髦,而是一種實用的方法。如果你對此表示懷疑,可以去看看GTK+、linux kernel等開源代碼。

 

接口是最高級的抽象。在linux kernel裡面,接口的概念無處不在,像虛擬文件系統(VFS),它定義一個文件系統的接口,只要按照這種接口的規范,你可以自己開發一個文件系統掛上 去。設備驅動程序更是如此,不同的設備驅動程序有自己一套不同的接口規范。在自己開發設備開發驅動程序時,只要遵循相應的接口規范就行了。接口在C語言中 如何表示?很簡單,就是一組函數指針。

 

接口與實現分開有關。針對接口編程,而不是針對實現編程,此為《設計模式》的第一條設計准則。分開接口與實現的目標是要隔離變化。軟件是變化的,如果不能把變化的東西隔離開來,導致牽一發而動全身,代價是巨大的。這是大家所不願看到的。

 

C語言既然可以實現面向對象的編程,自然可以利用設計模式來分離接口與實現。像橋接模式、策略模式、狀態模式、代理模式等等,在C語言中,無一不需要利用函數指針來實現。

 

松耦合原則有關。面向過程與面向對 象相比,之所以顯得蒼白無力,原因之一就是它不像面向對象一樣,可以直觀的把現實模型映射到計算機中。面向過程講的是層層控制,而面向對象更強調的對象間 的分工合作。現實世界中的對象處於層次關系的較少,處於對等關系的居多。也就是說,對象間的交互往往是雙向的。這會加強對象間的耦合性。

 

耦合本身沒有錯,實際上耦合是必不可少的,沒有耦合就沒有協作,對象之間無法形成一個整體,什麼事也做不了。關鍵在於耦合要恰當,在實現預定功能的前提下,耦合要盡可能的松散。這樣,系統的一部分變化對其它部分的影響會很少。

 

函數指針是解耦對象關系的最佳利器。Signal(如boost的signal和glib中的signal)機制是一個典型的例子,一個對象自身的狀態可能是在變化的(或者會觸發一些事件),而其它對象關心它的變化。一旦該對象有變化發生,其它對象要執行相應的操作。

 

如果該對象直接去調用其它對象的函數,功能是完成了,但對象之間的耦合太緊了。如何把這種耦 合降到最低呢,signal機制是很好的辦法。它的原理大致如下:其它關注該對象變化的對象主動注冊一個回調函數到該對象中。一旦該對象有變化發生,就調用這些回調函數通知其它對象。功能同樣實現了,但它們之間的耦合度降低了。

 
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