記得剛開始工作時(shí),一位高手告訴我,說,longjmp和setjmp玩得不熟,就不要自稱為C語言高手。當(dāng)時(shí)我半信半疑,為了讓自己向高手方向邁進(jìn),還是花了一點(diǎn)時(shí)間去學(xué)習(xí)longjmp和setjmp的用法。
后來明白那不單是跳來跳去那樣簡單,而是一種高級(jí)的異常處理機(jī)制,在某些情況下確實(shí)很有用。
為了顯示自己的技巧,也在自己的程序中用過幾次。漸漸發(fā)現(xiàn)這樣的技巧帶來的好處是有代價(jià)的,破壞了程序的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì),程序變得很難讀,尤其對新手來說。
終于明白這種技巧不過是一種調(diào)味料,在少數(shù)情況使用幾次,可以簡化對問題的處理。如果把調(diào)味拿來當(dāng)飯吃,一定會(huì)本末倒置,寫出的程序會(huì)呈現(xiàn)營養(yǎng)不良之狀。
事實(shí)上,longjmp和setjmp玩得熟不熟與是不是C語言高手,不是因果關(guān)系。但是,如果可以套用那位高手的話,我倒想說如果函數(shù)指針玩得不熟,就不要自稱為C語言高手。為什么這么說呢,函數(shù)指針有那么復(fù)雜嗎?
當(dāng)然不是,任何一個(gè)稍有編程常識(shí)的人,不管他懂不懂C語言,在10分鐘內(nèi),我想他一定可以明白C語言中的函數(shù)指針是怎么回事。
原因在于,難的不是函數(shù)指針的概念和語法本身,而是在什么時(shí)候,什么地方該使用它。函數(shù)指針不僅是語法上的問題,更重要的是它是一個(gè)設(shè)計(jì)范疇。
真正的高手當(dāng)然不單應(yīng)該懂得語法層面上的技巧,更應(yīng)該懂得設(shè)計(jì)上的方法。不懂設(shè)計(jì),能算高手嗎?懷疑我在夸大其辭嗎?那我們先看看函數(shù)指針與哪些設(shè)計(jì)方法有關(guān):與分層設(shè)計(jì)有關(guān)。分層設(shè)計(jì)早就不是什么新的概念,分層的好處是眾所周知的,比較明顯好處就是簡化復(fù)雜度、隔離變化。
采用分層設(shè)計(jì),每層都只需關(guān)心自己的東西,這減小了系統(tǒng)的復(fù)雜度,層與層之間的交互僅限于一個(gè)很窄的接口,只要接口不變,某一層的變化不會(huì)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(diào)用下層的函數(shù),下層則不能直接調(diào)用上層的函數(shù)。這句話說來簡單,在現(xiàn)實(shí)中,下層常常要反過來調(diào)用上層的函數(shù)。
比如你在拷貝文件時(shí),在界面層調(diào)用一個(gè)拷貝文件函數(shù)。界面層是上層,拷貝文件函數(shù)是下層,上層調(diào)用下層,理所當(dāng)然。但是如果你想在拷貝文件時(shí)還要更新進(jìn)度條,問題就來了。
一方面,只有拷貝文件函數(shù)才知道拷貝的進(jìn)度,但它不能去更新界面的進(jìn)度條。另外一方面,界面知道如何去更新進(jìn)度條,但它又不知道拷貝的進(jìn)度。怎么辦?
常見的做法,就是界面設(shè)置一個(gè)回調(diào)函數(shù)給拷貝文件函數(shù),拷貝文件函數(shù)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候調(diào)用這個(gè)回調(diào)函數(shù)來通知界面更新狀態(tài)。
與抽象有關(guān)。抽象是面向?qū)ο笾凶钪匾母拍钪?,也是面向?qū)ο笸?qiáng)大之處。面向?qū)ο笾皇且环N思想,大家都知道,用C語言一樣可以實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮木幊獭?/p>
這可不是為了趕時(shí)髦,而是一種實(shí)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(jí)的抽象。在linux kernel里面,接口的概念無處不在,像虛擬文件系統(tǒng)(VFS),它定義一個(gè)文件系統(tǒng)的接口,只要按照這種接口的規(guī)范,你可以自己開發(fā)一個(gè)文件系統(tǒng)掛上去。
設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序更是如此,不同的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序有自己一套不同的接口規(guī)范。在自己開發(fā)設(shè)備開發(fā)驅(qū)動(dòng)程序時(shí),只要遵循相應(yīng)的接口規(guī)范就行了。接口在C語言中如何表示?很簡單,就是一組函數(shù)指針。
與接口與實(shí)現(xiàn)分開有關(guān)。針對接口編程,而不是針對實(shí)現(xiàn)編程,此為《設(shè)計(jì)模式》的第一條設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。分開接口與實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)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(dǎo)致牽一發(fā)而動(dòng)全身,代價(jià)是巨大的。這是大家所不愿看到的。
C語言既然可以實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮木幊?,自然可以利用設(shè)計(jì)模式來分離接口與實(shí)現(xiàn)。像橋接模式、策略模式、狀態(tài)模式、代理模式等等,在C語言中,無一不需要利用函數(shù)指針來實(shí)現(xiàn)。
與松耦合原則有關(guān)。面向過程與面向?qū)ο笙啾龋燥@得蒼白無力,原因之一就是它不像面向?qū)ο笠粯?,可以直觀的把現(xiàn)實(shí)模型映射到計(jì)算機(jī)中。
面向過程講的是層層控制,而面向?qū)ο蟾鼜?qiáng)調(diào)的對象間的分工合作?,F(xiàn)實(shí)世界中的對象處于層次關(guān)系的較少,處于對等關(guān)系的居多。也就是說,對象間的交互往往是雙向的。這會(huì)加強(qiáng)對象間的耦合性。
耦合本身沒有錯(cuò),實(shí)際上耦合是必不可少的,沒有耦合就沒有協(xié)作,對象之間無法形成一個(gè)整體,什么事也做不了。關(guān)鍵在于耦合要恰當(dāng),在實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能的前提下,耦合要盡可能的松散。這樣,系統(tǒng)的一部分變化對其它部分的影響會(huì)很少。
函數(shù)指針是解耦對象關(guān)系的最佳利器。Signal(如boost的signal和glib中的signal)機(jī)制是一個(gè)典型的例子,一個(gè)對象自身的狀態(tài)可能是在變化的(或者會(huì)觸發(fā)一些事件),而其它對象關(guān)心它的變化。一旦該對象有變化發(fā)生,其它對象要執(zhí)行相應(yīng)的操作。
如果該對象直接去調(diào)用其它對象的函數(shù),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(jī)制是很好的辦法。
它的原理大致如下:其它關(guān)注該對象變化的對象主動(dòng)注冊一個(gè)回調(diào)函數(shù)到該對象中。一旦該對象有變化發(fā)生,就調(diào)用這些回調(diào)函數(shù)通知其它對象。功能同樣實(shí)現(xiàn)了,但它們之間的耦合度降低了。
在C語言中,要解決以上這些問題,不采用函數(shù)指針,將是非常困難的。
編輯:黃飛
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