嵌入式软件架构设计-函数调用

1 前言

函数调用很好理解，即使刚学没多久的朋友也知道函数调用是怎么实现的，即调用一个已经封装好的函数，实现某个特定的功能。

把一个或者多个功能通过函数的方式封装起来，对外只提供一个简单的函数接口，然后在其他地方调用即可

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2 函数调用方式

函数调用难道还能怎么调用？不就封装好直接调用吗？？？

函数调用方式分为两种：直接调用和间接调用

2.1 直接调用

直接调用就是我们平常使用的方式，下面的方式就属于直接调用了。

int SumFun(int a, int b)
{
    return a + b;
}

int main()
{
    // 直接调用定义好的函数
    int sum = SumFun(5, 6);
    printf("sum=%d", sum);
    return 0;
}

2.1 间接调用

间接调用在初学时很难使用到，这是通过函数指针的方式实现的。

函数指针本质是一个指针变量，是一个指向函数的指针（函数本身也是有地址的，指向的是函数入口）；
而指针函数本质是一个函数，其返回值为指针。

函数指针的用法如下：

typedef int (*FunctionCB)(int, int);

int SumFun(int a, int b)
{
    return a + b;
}

int main()
{
    // 将定义好的函数赋值给函数指针
    FunctionCB pfnSum = SumFun;

    // 通过函数指针间接调用
    int sum = pfnSum(5, 6);
    printf("sum=%d", sum);
    return 0;
}

 

3 什么场景下使用

函数指针在软件架构分层设计中十分重要，因为分层设计中有一个设计原则，那就是下层函数不能直接调用上层函数，那么可以通过函数指针的方式实现；一般称上层通过函数指针赋值给下层的函数为回调函数。

什么情况会存在需要下层程序需要调用上层程序的呢？
比如串口数据接收，虽然可以通过查询的方式接收，但是远不及通过串口中断的方式接收及时，当接收完成时，需要立即通知上层读取数据进行处理，而不是等待上层程序查询读取。

如何实现呢？
比如硬件抽象层/驱动层中的串口模块实现函数

/************* UART.c 文件 ****************/
static UartRecvCB sg_pfnUartRecv;

// 设置数据帧接收处理回调函数
void UART_SetRecvCallback(UartRecvCB pfnUartRecv)
{
    sg_pfnUartRecv = pfnUartRecv;
}

void UART_Task(void)
{
    if (RecvEnd)
    {
        // 数据一帧接收完成立即调用
        if (sg_pfnUartRecv != NULL)
        {
            sg_pfnUartRecv(UartRecvBuf, UartRecvLength);
        }
    }
}

/************* UART.h 文件 ****************/
typedef void (*UartRecvCB)(const char *, int);

extern void UART_SetRecvCallback(UartRecvCB pfnUartRecv);
extern void UART_Task(void);

应用层代码中实现回调函数，并调用下层函数。

// 回调函数：串口数据处理
void OnUartRecvProcess(const char *pBuf, int length)
{
    // 处理串口数据
    printf("Recv: %s", pBuf);
}

int main()
{
    UART_SetRecvCallback(OnUartRecvProcess);

    while(1)
    {
        if (TimeFlag)
        {
            UART_Task();
        }
    }
}

上述示例中通过函数指针的方式间接调用了应用层的函数，而且并不违背分层设计原则。
如果看代码不能立即理解的话，可以尝试通过下图理解：

 Callback 是一个函数指针类型的变量，通过函数 FML_TIME_Attach 拿到了应用层代码函数 OnFunction(...) 的函数地址，之后在定时器中断函数中根据触发条件调用 Callback 即可，调用方式和直接调用 OnFunction(...) 没有太大差异，只不过名字不一样（可以理解成取了一个别名），为了保证系统运行安全，调用前要确保  Callback 不为 NULL，否则会引起程序异常。