要比較靈活的使用C語言實現一些高層級的框架時,需要掌握一些進階編程技巧,這篇來談談void指針的一些妙用。測試環境采用 IAR for ARM 8.40.1
什么是void指針void指針一般被稱為通用指針或叫泛指針。它是C語言關于純粹地址的一種約定。當某個指針是void型指針時,所指向的對象不屬于任何類型。 因為void指針不屬于任何類型,則不可以對其進行算術運算,比如自增,編譯器不知道其自增需要增加多少。比如char *型指針,自增一定是指針指向的地址加1,short *型指針自增,則偏移2。
在C/C++中,在任意時刻都可以使用其它類型指針來代替void指針,或者用void指針來代替其他類型指針。
由這些特性就可以衍生出很多比較有用的技巧。指針的本質,是其值為一個地址,那么延伸一下:
當使用關鍵字void聲明指針變量時,它將成為通用指針變量。任何數據類型(char,int,float等)的任何變量的地址都可以賦值給void指針變量。
對指針變量的解引用,使用間接運算符*達到目的。但是在使用空指針的情況下,需要轉換指針變量以解引用。這是因為空指針沒有與之關聯的數據類型。編譯器無法知道void指針指向的數據類型。因此,要獲取由void指針指向的數據,需要使用在void指針位置內保存的正確類型的數據進行類型轉換。
對于空指針的解引用,你如不信,就來看看栗子:
看到了吧,直接解引用編譯不過,因為編譯器蒙了。
但須注意的是:
不同的編譯器對void指針處理是不一樣的,如IAR,ANSI C,VC對上述都將出錯,而GNU指定“void”的算法操作與“char”一致,因此上述寫法在GNU則可以編譯
所以做個類型轉換,修正如下:
void型指針解引用須做類型指定。
類型轉換的時候須注意類型匹配。
另外,如果函數類型可以是任意類型的指針,則需將其參數定義為void *指針,例如string.h中關于內存操作的函數集:
__EFF_NENW1NW2 __ATTRIBUTES int memcmp(const void *, const void *,
size_t);
__EFF_NENR1NW2R1 __DEPREC_ATTRS void * memcpy(void *_Restrict,
const void *_Restrict,
size_t);
__EFF_NENR1NW2R1 __DEPREC_ATTRS void * memmove(void *, const void *,
size_t);
__EFF_NENR1R1 __DEPREC_ATTRS void * memset(void *, int, size_t);
非易失存儲管理應用在單片機開發中,往往需要實現數據的非易失存儲。所謂非易失存儲,就是數據改寫后在掉電后仍然能保持。哪些是非易失存儲介質呢?比如EEPROM,FLASH等都屬于非易失存儲介質。
比如一個產品里面有很多各種各樣的參數,且分布在各個子系統文件中。舉個栗子:
/*模塊A中有這樣一個結構體需要非易失存儲*/typedef struct _t_paras{
int language;/*語言種類*/
char SN[20]; /*產品序列號*/
}T_PARAS;
T_PARAS sysParas;
/*模塊B中有這樣一個結構體需要非易失存儲*/typedef struct _t_pid{
float kp;
float ki;
float kd;
float T;
}T_PID;
T_PID pidParas;
面對這樣一個需求,要實現非易失存儲,我在將底層的EEPROM/FLASH讀寫函數實現的基礎上,將上述應用數據按照一定順序存儲管理。那么更為理想的方式是什么呢?設計一個模塊專門負責存儲非易失數據。比如:
typedef struct _t_nv_layout{
void * pElement; /*參數地址*/
int length; /*參數長度*/
}T_NV_LAYOUT;
/*參數映射表*/
T_NV_LAYOUT nvLayout[]={
{&sysParas,sizeof(T_PARAS)},/*參數映射記錄*/
{&pidParas,sizeof(T_PID)},
。。。
};
/*參數映射表記錄條數*/#define NV_RECORD_NUMBER (sizeof(nvLayout)/sizeof(T_NV_LAYOUT))void nv_load(T_NV_LAYOUT *pLayout,int nvAddr,int number);
void nv_store(T_NV_LAYOUT *pLayout,int nvAddr,int number);
將上述設計思想,利用UML描述一下:
在上述基礎上,我們只需要設計硬件層抽象,即可設計出一個可行的、比較通用的NV管理子系統,這樣設計出的子系統忽略了業務數據,僅僅將其處理為數據,并不關心其業務意義。實現了業務邏輯與后臺的隔離解耦。做到了通用性。這里就比較巧妙的利用了void *指針的特性。如果對于該設計思想,在進一步延伸,將底層的抽象在做一層封裝,將更細節的底層實現細節隔離抽象,比如:
抽象I2C/SPI EEPROM,將其對上層的調用接口統一,那么如果你的系統原本是存儲在I2C EEPROM中,現在做一個新項目,你需要使用另外一種SPI接口的EEPROM,則只需要實現相應的底層處理函數即可。
將存儲介質抽象,比如是EEPROM/DATA FLASH等。。。
。。。。
那么怎么做到底層抽象呢,我們可以利用函數指針定義統一的接口,具體部署時,只需要將實現函數的指針賦值給對應的函數指針即可,這樣就做到了接口的抽象統一。其實這就是驅動模型的一個簡易雛形。
總結一下這篇文章引入了一些編程思想,對于單片機/嵌入式進階編程比較有用:
利用void *指針,將業務數據與底層存儲實現了抽象解耦
利用分層抽象實現了代碼具有良好的可移植性
利用函數指針實現了C++等高級語言的虛函數定義接口的思想
統一接口底層實現抽象,實現了驅動分層的思想
void *指針由這個例子,可以延伸出很多類似的應用
啟示:一些語言細節如果深入了解其背后的機理,可以得到很多比較巧妙的應用。
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原文標題:void 型指針的高階用法,你掌握了嗎?
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