數(shù)據(jù)壓倒一切。如果選擇了正確的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并把一切組織的井井有條,正確的算法就不言自明。編程的核心是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),而不是算法——Rob Pike
說明
本文基于這樣的認(rèn)識(shí):數(shù)據(jù)是易變的,邏輯是穩(wěn)定的。 本文例舉的編程實(shí)現(xiàn)多為代碼片段,但不影響描述的完整性。 本文例舉的編程雖然基于C語言,但其編程思想也適用于其他語言。 此外,本文不涉及語言相關(guān)的運(yùn)行效率討論。
1 概念提出
所謂表驅(qū)動(dòng)法(Table-Driven Approach)簡而言之就是用查表的方法獲取數(shù)據(jù)。此處的“表”通常為數(shù)組,但可視為數(shù)據(jù)庫的一種體現(xiàn)。 根據(jù)字典中的部首檢字表查找讀音未知的漢字就是典型的表驅(qū)動(dòng)法,即以每個(gè)字的字形為依據(jù),計(jì)算出一個(gè)索引值,并映射到對(duì)應(yīng)的頁數(shù)。相比一頁一頁地順序翻字典查字,部首檢字法效率極高。 具體到編程方面,在數(shù)據(jù)不多時(shí)可用邏輯判斷語句(if…else或switch…case)來獲取值;但隨著數(shù)據(jù)的增多,邏輯語句會(huì)越來越長,此時(shí)表驅(qū)動(dòng)法的優(yōu)勢就開始顯現(xiàn)。 例如,用36進(jìn)制(A表示10,B表示11,…)表示更大的數(shù)字,邏輯判斷語句如下:
if(ucNum < 10) { ucNumChar = ConvertToChar(ucNum); } else if(ucNum == 10) { ucNumChar = 'A'; } else if(ucNum == 11) { ucNumChar = 'B'; } else if(ucNum == 12) { ucNumChar = 'C'; } //... ... else if(ucNum == 35) { ucNumChar = 'Z'; }當(dāng)然也可以用switch…case結(jié)構(gòu),但實(shí)現(xiàn)都很冗長。而用表驅(qū)動(dòng)法(將numChar存入數(shù)組)則非常直觀和簡潔。如:
CHAR aNumChars[] = {'0', '1', '2', /*3~9*/'A', 'B', 'C', /*D~Y*/'Z'}; CHAR ucNumChar = aNumChars[ucNum % sizeof(aNumChars)];像這樣直接將變量當(dāng)作下數(shù)組下標(biāo)來讀取數(shù)值的方法就是直接查表法。 注意,如果熟悉字符串操作,則上述寫法可以更簡潔:
CHAR ucNumChar = "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"[ucNum];使用表驅(qū)動(dòng)法時(shí)需要關(guān)注兩個(gè)問題:一是如何查表,從表中讀取正確的數(shù)據(jù);二是表里存放什么,如數(shù)值或函數(shù)指針。前者參見1.1節(jié)“查表方式”內(nèi)容,后者參見1.2節(jié)“實(shí)戰(zhàn)示例”內(nèi)容。
1.1 查表方式
常用的查表方式有直接查找、索引查找和分段查找等。
1.1.1 直接查找
即直接通過數(shù)組下標(biāo)獲取到數(shù)據(jù)。如果熟悉哈希表的話,可以很容易看出這種查表方式就是哈希表的直接訪問法。 如獲取星期名稱,邏輯判斷語句如下:
if(0==ucDay) { pszDayName = "Sunday"; } else if(1 == ucDay) { pszDayName = "Monday"; } //... ... else if(6 == ucDay) { pszDayName = "Saturday"; }而實(shí)現(xiàn)同樣的功能,可將這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到一個(gè)表里:
CHAR *paNumChars[] = {"Sunday", "Monday", "Tuesday", "Wednesday", "Thursday", "Friday", "Saturday"}; CHAR *pszDayName = paNumChars[ucDay];類似哈希表特性,表驅(qū)動(dòng)法適用于無需有序遍歷數(shù)據(jù),且數(shù)據(jù)量大小可提前預(yù)測的情況。 對(duì)于過于復(fù)雜和龐大的判斷,可將數(shù)據(jù)存為文件,需要時(shí)加載文件初始化數(shù)組,從而在不修改程序的情況下調(diào)整里面的數(shù)值。 有時(shí),訪問之前需要先進(jìn)行一次鍵值轉(zhuǎn)換。如表驅(qū)動(dòng)法表示端口忙閑時(shí),需將槽位端口號(hào)映射為全局編號(hào)。所生成的端口數(shù)目大小的數(shù)組,其下標(biāo)對(duì)應(yīng)全局端口編號(hào),元素值表示相應(yīng)端口的忙閑狀態(tài)。
1.1.2 索引查找
有時(shí)通過一次鍵值轉(zhuǎn)換,依然無法把數(shù)據(jù)(如英文單詞等)轉(zhuǎn)為鍵值。此時(shí)可將轉(zhuǎn)換的對(duì)應(yīng)關(guān)系寫到一個(gè)索引表里,即索引訪問。 如現(xiàn)有100件商品,4位編號(hào),范圍從0000到9999。此時(shí)只需要申請(qǐng)一個(gè)長度為100的數(shù)組,且對(duì)應(yīng)2位鍵值。但將4位的編號(hào)轉(zhuǎn)換為2位的鍵值,可能過于復(fù)雜或沒有規(guī)律,最合適的方法是建立一個(gè)保存該轉(zhuǎn)換關(guān)系的索引表。采用索引訪問既節(jié)省內(nèi)存,又方便維護(hù)。比如索引A表示通過名稱訪問,索引B表示通過編號(hào)訪問。
1.1.3 分段查找
通過確定數(shù)據(jù)所處的范圍確定分類(下標(biāo))。有的數(shù)據(jù)可分成若干區(qū)間,即具有階梯性,如分?jǐn)?shù)等級(jí)。此時(shí)可將每個(gè)區(qū)間的上限(或下限)存到一個(gè)表中,將對(duì)應(yīng)的值存到另一表中,通過第一個(gè)表確定所處的區(qū)段,再由區(qū)段下標(biāo)在第二個(gè)表里讀取相應(yīng)數(shù)值。注意要留意端點(diǎn),可用二分法查找,另外可考慮通過索引方法來代替。 如根據(jù)分?jǐn)?shù)查績效等級(jí):
#define MAX_GRADE_LEVEL (INT8U)5 DOUBLE aRangeLimit[MAX_GRADE_LEVEL] = {50.0, 60.0, 70.0, 80.0, 100.0}; CHAR *paGrades[MAX_GRADE_LEVEL] = {"Fail", "Pass", "Credit", "Distinction", "High Distinction"}; static CHAR* EvaluateGrade(DOUBLE dScore) { INT8U ucLevel = 0; for(; ucLevel < MAX_GRADE_LEVEL; ucLevel++) { if(dScore < aRangeLimit[ucLevel]) return paGrades[ucLevel]; } return paGrades[0]; }上述兩張表(數(shù)組)也可合并為一張表(結(jié)構(gòu)體數(shù)組),如下所示:
typedef struct{ DOUBLE aRangeLimit; CHAR *pszGrade; }T_GRADE_MAP; T_GRADE_MAP gGradeMap[MAX_GRADE_LEVEL] = { {50.0, "Fail"}, {60.0, "Pass"}, {70.0, "Credit"}, {80.0, "Distinction"}, {100.0, "High Distinction"} }; static CHAR* EvaluateGrade(DOUBLE dScore) { INT8U ucLevel = 0; for(; ucLevel < MAX_GRADE_LEVEL; ucLevel++) { if(dScore < gGradeMap[ucLevel].aRangeLimit) return gGradeMap[ucLevel].pszGrade; } return gGradeMap[0].pszGrade; }該表結(jié)構(gòu)已具備的數(shù)據(jù)庫的雛形,并可擴(kuò)展支持更為復(fù)雜的數(shù)據(jù)。其查表方式通常為索引查找,偶爾也為分段查找;當(dāng)索引具有規(guī)律性(如連續(xù)整數(shù))時(shí),退化為直接查找。 使用分段查找法時(shí)應(yīng)注意邊界,將每一分段范圍的上界值都考慮在內(nèi)。找出所有不在最高一級(jí)范圍內(nèi)的值,然后把剩下的值全部歸入最高一級(jí)中。有時(shí)需要人為地為最高一級(jí)范圍添加一個(gè)上界。 同時(shí)應(yīng)小心不要錯(cuò)誤地用“<”來代替“<=”。要保證循環(huán)在找出屬于最高一級(jí)范圍內(nèi)的值后恰當(dāng)?shù)亟Y(jié)束,同時(shí)也要保證恰當(dāng)處理范圍邊界。 ?
1.2 實(shí)戰(zhàn)示例
本節(jié)多數(shù)示例取自實(shí)際項(xiàng)目。表形式為一維數(shù)組、二維數(shù)組和結(jié)構(gòu)體數(shù)組;表內(nèi)容有數(shù)據(jù)、字符串和函數(shù)指針。基于表驅(qū)動(dòng)的思想,表形式和表內(nèi)容可衍生出豐富的組合。
1.2.1 字符統(tǒng)計(jì)
問題:統(tǒng)計(jì)用戶輸入的一串?dāng)?shù)字中每個(gè)數(shù)字出現(xiàn)的次數(shù)。 普通解法主體代碼如下:
INT32U aDigitCharNum[10] = {0}; /* 輸入字符串中各數(shù)字字符出現(xiàn)的次數(shù) */ INT32U dwStrLen = strlen(szDigits); INT32U dwStrIdx = 0; for(; dwStrIdx < dwStrLen; dwStrIdx++) { switch(szDigits[dwStrIdx]) { case '1': aDigitCharNum[0]++; break; case '2': aDigitCharNum[1]++; break; //... ... case '9': aDigitCharNum[8]++; break; } }這種解法的缺點(diǎn)顯而易見,既不美觀也不靈活。其問題關(guān)鍵在于未將數(shù)字字符與數(shù)組aDigitCharNum下標(biāo)直接關(guān)聯(lián)起來。 以下示出更簡潔的實(shí)現(xiàn)方式:
for(; dwStrIdx < dwStrLen; dwStrIdx++) { aDigitCharNum[szDigits[dwStrIdx] - '0']++; }上述實(shí)現(xiàn)考慮到0也為數(shù)字字符。該解法也可擴(kuò)展至統(tǒng)計(jì)所有ASCII可見字符。
1.2.2 月天校驗(yàn)
問題:對(duì)給定年份和月份的天數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)(需區(qū)分平年和閏年)。 普通解法主體代碼如下:
switch(OnuTime.Month) { case 1: case 3: case 5: case 7: case 8: case 10: case 12: if(OnuTime.Day>31 || OnuTime.Day<1) { CtcOamLog(FUNCTION_Pon,"Don't support this Day: %d(1~31)!!! ", OnuTime.Day); retcode = S_ERROR; } break; case 2: if(((OnuTime.Year%4 == 0) && (OnuTime.Year%100 != 0)) || (OnuTime.Year%400 == 0)) { if(OnuTime.Day>29 || OnuTime.Day<1) { CtcOamLog(FUNCTION_Pon,"Don't support this Day: %d(1~29)!!! ", OnuTime.Day); retcode = S_ERROR; } } else { if(OnuTime.Day>28 || OnuTime.Day<1) { CtcOamLog(FUNCTION_Pon,"Don't support this Day: %d(1~28)!!! ", OnuTime.Day); retcode = S_ERROR; } } break; case 4: case 6: case 9: case 11: if(OnuTime.Day>30 || OnuTime.Day<1) { CtcOamLog(FUNCTION_Pon,"Don't support this Day: %d(1~30)!!! ", OnuTime.Day); retcode = S_ERROR; } break; default: CtcOamLog(FUNCTION_Pon,"Don't support this Month: %d(1~12)!!! ", OnuTime.Month); retcode = S_ERROR; break; }以下示出更簡潔的實(shí)現(xiàn)方式:
#define MONTH_OF_YEAR 12 /* 一年中的月份數(shù) */ /* 閏年:能被4整除且不能被100整除,或能被400整除 */ #define IS_LEAP_YEAR(year) ((((year) % 4 == 0) && ((year) % 100 != 0)) || ((year) % 400 == 0)) /* 平年中的各月天數(shù),下標(biāo)對(duì)應(yīng)月份 */ INT8U aDayOfCommonMonth[MONTH_OF_YEAR] = {31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31}; INT8U ucMaxDay = 0; if((OnuTime.Month == 2) && (IS_LEAP_YEAR(OnuTime.Year))) ucMaxDay = aDayOfCommonMonth[1] + 1; else ucMaxDay = aDayOfCommonMonth[OnuTime.Month-1]; if((OnuTime.Day < 1) || (OnuTime.Day > ucMaxDay) { CtcOamLog(FUNCTION_Pon,"Month %d doesn't have this Day: %d(1~%d)!!! ", OnuTime.Month, OnuTime.Day, ucMaxDay); retcode = S_ERROR; }
1.2.3 名稱構(gòu)造
問題:根據(jù)WAN接口承載的業(yè)務(wù)類型(Bitmap)構(gòu)造業(yè)務(wù)類型名稱字符串。 普通解法主體代碼如下:
void Sub_SetServerType(INT8U *ServerType, INT16U wan_servertype) { if ((wan_servertype & 0x0001) == 0x0001) { strcat(ServerType, "_INTERNET"); } if ((wan_servertype & 0x0002) == 0x0002) { strcat(ServerType, "_TR069"); } if ((wan_servertype & 0x0004) == 0x0004) { strcat(ServerType, "_VOIP"); } if ((wan_servertype & 0x0008) == 0x0008) { strcat(ServerType, "_OTHER"); } }以下示出C語言中更簡潔的實(shí)現(xiàn)方式:
/* 獲取var變量第bit位,編號(hào)從右至左 */ #define GET_BIT(var, bit) (((var) >> (bit)) & 0x1) const CHAR* paSvrNames[] = {"_INTERNET", "_TR069", "_VOIP", "_OTHER"}; const INT8U ucSvrNameNum = sizeof(paSvrNames) / sizeof(paSvrNames[0]); VOID SetServerType(CHAR *pszSvrType, INT16U wSvrType) { INT8U ucIdx = 0; for(; ucIdx < ucSvrNameNum; ucIdx++) { if(1 == GET_BIT(wSvrType, ucIdx)) strcat(pszSvrType, paSvrNames[ucIdx]); } }新的實(shí)現(xiàn)將數(shù)據(jù)和邏輯分離,維護(hù)起來非常方便。只要邏輯(規(guī)則)不變,則唯一可能的改動(dòng)就是數(shù)據(jù)(paSvrNames)。
1.2.4 值名解析
問題:根據(jù)枚舉變量取值輸出其對(duì)應(yīng)的字符串,如PORT_FE(1)輸出“Fe”。
//值名映射表結(jié)構(gòu)體定義,用于數(shù)值解析器typedef struct{ INT32U dwElem; //待解析數(shù)值,通常為枚舉變量 CHAR* pszName; //指向數(shù)值所對(duì)應(yīng)解析名字符串的指針 }T_NAME_PARSER; /****************************************************************************** * 函數(shù)名稱: NameParser * 功能說明: 數(shù)值解析器,將給定數(shù)值轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的具名字符串 * 輸入參數(shù): VOID *pvMap :值名映射表數(shù)組,含T_NAME_PARSER結(jié)構(gòu)體類型元素 VOID指針允許用戶在保持成員數(shù)目和類型不變的前提下, 定制更有意義的結(jié)構(gòu)體名和/或成員名。 INT32U dwEntryNum :值名映射表數(shù)組條目數(shù) INT32U dwElem :待解析數(shù)值,通常為枚舉變量 INT8U* pszDefName :缺省具名字符串指針,可為空 * 輸出參數(shù): NA * 返回值 : INT8U *: 數(shù)值所對(duì)應(yīng)的具名字符串 當(dāng)無法解析給定數(shù)值時(shí),若pszDefName為空,則返回?cái)?shù)值對(duì)應(yīng)的16進(jìn)制格式 字符串;否則返回pszDefName。 ******************************************************************************/ INT8U *NameParser(VOID *pvMap, INT32U dwEntryNum, INT32U dwElem, INT8U* pszDefName) { CHECK_SINGLE_POINTER(pvMap, "NullPoniter"); INT32U dwEntryIdx = 0; for(dwEntryIdx = 0; dwEntryIdx < dwEntryNum; dwEntryIdx++) { T_NAME_PARSER *ptNameParser = (T_NAME_PARSER *)pvMap; if(dwElem == ptNameParser->dwElem) { return ptNameParser->pszName; } //ANSI標(biāo)準(zhǔn)禁止對(duì)void指針進(jìn)行算法操作;GNU標(biāo)準(zhǔn)則指定void*算法操作與char*一致。 //若考慮移植性,可將pvMap類型改為INT8U*,或定義INT8U*局部變量指向pvMap。 pvMap += sizeof(T_NAME_PARSER); } if(NULL != pszDefName) { return pszDefName; } else { static INT8U szName[12] = {0}; //Max:"0xFFFFFFFF" sprintf(szName, "0x%X", dwElem); return szName; } } 以下給出NameParser的簡單應(yīng)用示例: //UNI端口類型值名映射表結(jié)構(gòu)體定義 typedef struct{ INT32U dwPortType; INT8U* pszPortName; }T_PORT_NAME; //UNI端口類型解析器 T_PORT_NAME gUniNameMap[] = { {1, "Fe"}, {3, "Pots"}, {99, "Vuni"} }; const INT32U UNI_NAM_MAP_NUM = (INT32U)(sizeof(gUniNameMap)/sizeof(T_PORT_NAME)); VOID NameParserTest(VOID) { INT8U ucTestIndex = 1; printf("[%s]Result: %s! ", __FUNCTION__, ucTestIndex++, strcmp("Unknown", NameParser(gUniNameMap, UNI_NAM_MAP_NUM, 0, "Unknown")) ? "ERROR" : "OK"); printf("[%s] Result: %s! ", __FUNCTION__, ucTestIndex++, strcmp("DefName", NameParser(gUniNameMap, UNI_NAM_MAP_NUM, 0, "DefName")) ? "ERROR" : "OK"); printf("[%s] Result: %s! ", __FUNCTION__, ucTestIndex++, strcmp("Fe", NameParser(gUniNameMap, UNI_NAM_MAP_NUM, 1, "Unknown")) ? "ERROR" : "OK"); printf("[%s] Result: %s! ", __FUNCTION__, ucTestIndex++, strcmp("Pots", NameParser(gUniNameMap, UNI_NAM_MAP_NUM, 3, "Unknown")) ? "ERROR" : "OK"); printf("[%s] Result: %s! ", __FUNCTION__, ucTestIndex++, strcmp("Vuni", NameParser(gUniNameMap, UNI_NAM_MAP_NUM, 99, NULL)) ? "ERROR" : "OK"); printf("[%s] Result: %s! ", __FUNCTION__, ucTestIndex++, strcmp("Unknown", NameParser(gUniNameMap, UNI_NAM_MAP_NUM, 255, "Unknown")) ? "ERROR" : "OK"); printf("[%s] Result: %s! ", __FUNCTION__, ucTestIndex++, strcmp("0xABCD", NameParser(gUniNameMap, UNI_NAM_MAP_NUM, 0xABCD, NULL)) ? "ERROR" : "OK"); printf("[%s] Result: %s! ", __FUNCTION__, ucTestIndex++, strcmp("NullPoniter", NameParser(NULL, UNI_NAM_MAP_NUM, 0xABCD, NULL)) ? "ERROR" : "OK"); }
gUniNameMap在實(shí)際項(xiàng)目中有十余個(gè)條目,若采用邏輯鏈實(shí)現(xiàn)將非常冗長。
1.2.5 取值映射
問題:不同模塊間同一參數(shù)枚舉值取值可能有所差異,需要適配。 此處不再給出普通的switch…case或if…else if…else結(jié)構(gòu),而直接示出以下表驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn):
typedef struct{ PORTSTATE loopMEState; PORTSTATE loopMIBState; }LOOPMAPSTRUCT; static LOOPMAPSTRUCT s_CesLoop[] = { {NO_LOOP, e_ds1_looptype_noloop}, {PAYLOAD_LOOP, e_ds1_looptype_PayloadLoop}, {LINE_LOOP, e_ds1_looptype_LineLoop}, {PON_LOOP, e_ds1_looptype_OtherLoop}, {CES_LOOP, e_ds1_looptype_InwardLoop}}; PORTSTATE ConvertLoopMEStateToMIBState(PORTSTATE vPortState) { INT32U num = 0, ii; num = ARRAY_NUM(s_CesLoop); for(ii = 0; ii < num; ii++) { if(vPortState == s_CesLoop[ii].loopMEState) return s_CesLoop[ii].loopMIBState; } return e_ds1_looptype_noloop; }相應(yīng)地,從loopMIBState映射到loopMEState需要定義一個(gè)ConvertLoopMIBStateToMEState函數(shù)。更進(jìn)一步,所有類似的一對(duì)一映射關(guān)系都必須如上的映射(轉(zhuǎn)換)函數(shù),相當(dāng)繁瑣。 事實(shí)上,從抽象層面看,該映射關(guān)系非常簡單。提取共性后定義帶參數(shù)宏,如下所示:
/********************************************************** * 功能描述:進(jìn)行二維數(shù)組映射表的一對(duì)一映射,用于參數(shù)適配 * 參數(shù)說明:map -- 二維數(shù)組映射表 elemSrc -- 映射源,即待映射的元素值 elemDest -- 映射源對(duì)應(yīng)的映射結(jié)果 direction -- 映射方向字節(jié),表示從數(shù)組哪列映射至哪列。 高4位對(duì)應(yīng)映射源列,低4位對(duì)應(yīng)映射結(jié)果列。 defaultVal -- 映射失敗時(shí)置映射結(jié)果為缺省值 * 示例:ARRAY_MAPPER(gCesLoopMap, 3, ucLoop, 0x10, NO_LOOP); 則ucLoop = 2(LINE_LOOP) **********************************************************/ #define ARRAY_MAPPER(map, elemSrc, elemDest, direction, defaultVal) do{ INT8U ucMapIdx = 0, ucMapNum = 0; ucMapNum = sizeof(map)/sizeof(map[0]); for(ucMapIdx = 0; ucMapIdx < ucMapNum; ucMapIdx++) { if((elemSrc) == map[ucMapIdx][((direction)&0xF0)>>4]) { elemDest = map[ucMapIdx][(direction)&0x0F]; break; } } if(ucMapIdx == ucMapNum) { elemDest = (defaultVal); } }while(0)參數(shù)取值轉(zhuǎn)換時(shí)直接調(diào)用統(tǒng)一的映射器宏,如下:
static INT8U gCesLoopMap[][2] = { {NO_LOOP, e_ds1_looptype_noloop}, {PAYLOAD_LOOP, e_ds1_looptype_PayloadLoop}, {LINE_LOOP, e_ds1_looptype_LineLoop}, {PON_LOOP, e_ds1_looptype_OtherLoop}, {CES_LOOP, e_ds1_looptype_InwardLoop}}; ARRAY_MAPPER(gCesLoopMap,tPara.dwParaVal[0],dwLoopConf,0x01,e_ds1_looptype_noloop);
另舉一例:
#define CES_DEFAULT_JITTERBUF (INT32U)2000 /* 默認(rèn)jitterbuf為2000us,而1幀=125us */ #define CES_JITTERBUF_STEP (INT32U)125 /* jitterbuf步長為125us,即1幀 */ #define CES_DEFAULT_QUEUESIZE (INT32U)5 #define CES_DEFAULT_MAX_QUEUESIZE (INT32U)7 #define ARRAY_NUM(array) (sizeof(array) / sizeof((array)[0])) /* 數(shù)組元素個(gè)數(shù) */ typedef struct{ INT32U dwJitterBuffer; INT32U dwFramePerPkt; INT32U dwQueueSize; }QUEUE_SIZE_MAP; /* gCesQueueSizeMap也可以(JitterBuffer / FramePerPkt)值為索引,更加緊湊 */ static QUEUE_SIZE_MAP gCesQueueSizeMap[]= { {1,1,1}, {1,2,1}, {2,1,2}, {2,2,1}, {3,1,3}, {3,2,1}, {4,1,3}, {4,2,1}, {5,1,4}, {5,2,3}, {6,1,4}, {6,2,3}, {7,1,4}, {7,2,3}, {8,1,4}, {8,2,3}, {9,1,5}, {9,2,4}, {10,1,5}, {10,2,4}, {11,1,5}, {11,2,4}, {12,1,5}, {12,2,4}, {13,1,5}, {13,2,4}, {14,1,5}, {14,2,4}, {15,1,5}, {15,2,4}, {16,1,5}, {16,2,4}, {17,1,6}, {17,2,5}, {18,1,6}, {18,2,5}, {19,1,6}, {19,2,5}, {20,1,6}, {20,2,5}, {21,1,6}, {21,2,5}, {22,1,6}, {22,2,5}, {23,1,6}, {23,2,5}, {24,1,6}, {24,2,5}, {25,1,6}, {25,2,5}, {26,1,6}, {26,2,5}, {27,1,6}, {27,2,5}, {28,1,6}, {28,2,5}, {29,1,6}, {29,2,5}, {30,1,6}, {30,2,5}, {31,1,6}, {31,2,5}, {32,1,6}, {32,2,5}}; /********************************************************** * 函數(shù)名稱:CalcQueueSize * 功能描述:根據(jù)JitterBuffer和FramePerPkt計(jì)算QueueSize * 注意事項(xiàng):配置的最大緩存深度 * = 2 * JitterBuffer / FramePerPkt * = 2 * N Packet = 2 ^ QueueSize * JitterBuffer為125us幀速率的倍數(shù), * FramePerPkt為每個(gè)分組的幀數(shù), * QueueSize向上取整,最大為7。 **********************************************************/ INT32U CalcQueueSize(INT32U dwJitterBuffer, INT32U dwFramePerPkt) { INT8U ucIdx = 0, ucNum = 0; //本函數(shù)暫時(shí)僅考慮E1 ucNum = ARRAY_NUM(gCesQueueSizeMap); for(ucIdx = 0; ucIdx < ucNum; ucIdx++) { if((dwJitterBuffer == gCesQueueSizeMap[ucIdx].dwJitterBuffer) && (dwFramePerPkt == gCesQueueSizeMap[ucIdx].dwFramePerPkt)) { return gCesQueueSizeMap[ucIdx].dwQueueSize; } } return CES_DEFAULT_MAX_QUEUESIZE; }
1.2.6 版本控制
問題:控制OLT與ONU之間的版本協(xié)商。ONU本地設(shè)置三比特控制字,其中bit2(MSB)~bit0(LSB)分別對(duì)應(yīng)0x21、0x30和0xAA版本號(hào);且bitX為0表示上報(bào)對(duì)應(yīng)版本號(hào),bitX為1表示不上報(bào)對(duì)應(yīng)版本號(hào)。其他版本號(hào)如0x20、0x13和0x1必須上報(bào),即不受控制。 最初的實(shí)現(xiàn)采用if…else if…else結(jié)構(gòu),代碼非常冗長,如下:
pstSendTlv->ucLength = 0x1f; if (gOamCtrlCode == 0) { vosMemCpy(pstSendTlv->aucVersionList, ctc_oui, 3); pstSendTlv->aucVersionList[3] = 0x30; vosMemCpy(&(pstSendTlv->aucVersionList[4]), ctc_oui, 3); pstSendTlv->aucVersionList[7] = 0x21; vosMemCpy(&(pstSendTlv->aucVersionList[8]), ctc_oui, 3); pstSendTlv->aucVersionList[11] = 0x20; vosMemCpy(&(pstSendTlv->aucVersionList[12]), ctc_oui, 3); pstSendTlv->aucVersionList[15] = 0x13; vosMemCpy(&(pstSendTlv->aucVersionList[16]), ctc_oui, 3); pstSendTlv->aucVersionList[19] = 0x01; vosMemCpy(&(pstSendTlv->aucVersionList[20]), ctc_oui, 3); pstSendTlv->aucVersionList[23] = 0xaa; } else if (gOamCtrlCode == 1) { vosMemCpy(pstSendTlv->aucVersionList, ctc_oui, 3); pstSendTlv->aucVersionList[3] = 0x30; vosMemCpy(&(pstSendTlv->aucVersionList[4]), ctc_oui, 3); pstSendTlv->aucVersionList[7] = 0x21; vosMemCpy(&(pstSendTlv->aucVersionList[8]), ctc_oui, 3); pstSendTlv->aucVersionList[11] = 0x20; vosMemCpy(&(pstSendTlv->aucVersionList[12]), ctc_oui, 3); pstSendTlv->aucVersionList[15] = 0x13; vosMemCpy(&(pstSendTlv->aucVersionList[16]), ctc_oui, 3); pstSendTlv->aucVersionList[19] = 0x01; } //此處省略gOamCtrlCode == 2~6的處理代碼 else if (gOamCtrlCode == 7) { vosMemCpy(&(pstSendTlv->aucVersionList), ctc_oui, 3); pstSendTlv->aucVersionList[3] = 0x20; vosMemCpy(&(pstSendTlv->aucVersionList[4]), ctc_oui, 3); pstSendTlv->aucVersionList[7] = 0x13; vosMemCpy(&(pstSendTlv->aucVersionList[8]), ctc_oui, 3); pstSendTlv->aucVersionList[11] = 0x01; }以下示出C語言中更簡潔的實(shí)現(xiàn)方式(基于二維數(shù)組):
/********************************************************************** * 版本控制字?jǐn)?shù)組定義 * gOamCtrlCode: Bitmap控制字。Bit-X為0時(shí)上報(bào)對(duì)應(yīng)版本,Bit-X為1時(shí)屏蔽對(duì)應(yīng)版本。 * CTRL_VERS_NUM: 可控版本個(gè)數(shù)。 * CTRL_CODE_NUM: 控制字個(gè)數(shù)。與CTRL_VERS_NUM有關(guān)。 * gOamVerCtrlMap: 版本控制字?jǐn)?shù)組。行對(duì)應(yīng)控制字,列對(duì)應(yīng)可控版本。 元素值為0時(shí)不上報(bào)對(duì)應(yīng)版本,元素值非0時(shí)上報(bào)該元素值。 * Note: 該數(shù)組旨在實(shí)現(xiàn)“數(shù)據(jù)與控制隔離”。后續(xù)若要新增可控版本,只需修改 -- CTRL_VERS_NUM -- gOamVerCtrlMap新增行(控制字) -- gOamVerCtrlMap新增列(可控版本) **********************************************************************/ #define CTRL_VERS_NUM 3 #define CTRL_CODE_NUM (1<aucVersionList[index], ctc_oui, 3); index += 3; pstSendTlv->aucVersionList[index++] = gOamVerCtrlMap[gOamCtrlCode][verIdx]; } } vosMemCpy(&pstSendTlv->aucVersionList[index], ctc_oui, 3); index += 3; pstSendTlv->aucVersionList[index++] = 0x20; vosMemCpy(&pstSendTlv->aucVersionList[index], ctc_oui, 3); index += 3; pstSendTlv->aucVersionList[index++] = 0x13; vosMemCpy(&pstSendTlv->aucVersionList[index], ctc_oui, 3); index += 3; pstSendTlv->aucVersionList[index++] = 0x01; pstSendTlv->ucLength = INFO_TYPE_VERS_LEN + index;
1.2.7 消息處理
問題:終端輸入不同的打印命令,調(diào)用相應(yīng)的打印函數(shù),以控制不同級(jí)別的打印。 這是一段消息(事件)驅(qū)動(dòng)程序。本模塊接收其他模塊(如串口驅(qū)動(dòng))發(fā)送的消息,根據(jù)消息中的打印級(jí)別字符串和開關(guān)模式,調(diào)用不同函數(shù)進(jìn)行處理。常見的實(shí)現(xiàn)方法如下:
void logall(void) { g_log_control[0] = 0xFFFFFFFF; } void noanylog(void) { g_log_control[0] = 0; } void logOam(void) { g_log_control[0] |= (0x01 << FUNCTION_Oam); } void nologOam(void) { g_log_control[0] &= ~(0x01 << FUNCTION_Oam); } //... ... void logExec(char *name, INT8U enable) { CtcOamLog(FUNCTION_Oam,"log %s %d ",name,enable); if (enable == 1) /*log*/ { if (strcasecmp(name,"all") == 0) { /*字符串比較,不區(qū)分大小寫*/ logall(); } else if (strcasecmp(name,"oam") == 0) { logOam(); } else if (strcasecmp(name,"pon") == 0) { logPon(); //... ... } else if (strcasecmp(name,"version") == 0) { logVersion(); } else if (enable == 0) /*nolog*/ { if (strcasecmp(name,"all") == 0) { noanylog(); } else if (strcasecmp(name,"oam") == 0) { nologOam(); } else if (strcasecmp(name,"pon") == 0) { nologPon(); //... ... } else if (strcasecmp(name,"version") == 0) { nologVersion(); } else { printf("bad log para "); } }以下示出C語言中更簡潔的實(shí)現(xiàn)方式:
typedef struct{ OAM_LOG_OFF = (INT8U)0, OAM_LOG_ON = (INT8U)1 }E_OAM_LOG_MODE; typedef FUNC_STATUS (*OamLogHandler)(VOID); typedef struct{ CHAR *pszLogCls; /* 打印級(jí)別 */ E_OAM_LOG_MODE eLogMode; /* 打印模式 */ OamLogHandler fnLogHandler; /* 打印函數(shù) */ }T_OAM_LOG_MAP; T_OAM_LOG_MAP gOamLogMap[] = { {"all", OAM_LOG_OFF, noanylog}, {"oam", OAM_LOG_OFF, nologOam}, //... ... {"version", OAM_LOG_OFF, nologVersion}, {"all", OAM_LOG_ON, logall}, {"oam", OAM_LOG_ON, logOam}, //... ... {"version", OAM_LOG_ON, logVersion} }; INT32U gOamLogMapNum = sizeof(gOamLogMap) / sizeof(T_OAM_LOG_MAP); VOID logExec(CHAR *pszName, INT8U ucSwitch) { INT8U ucIdx = 0; for(; ucIdx < gOamLogMapNum; ucIdx++) { if((ucSwitch == gOamLogMap[ucIdx].eLogMode) && (!strcasecmp(pszName, gOamLogMap[ucIdx].pszLogCls)); { gOamLogMap[ucIdx].fnLogHandler(); return; } } if(ucIdx == gOamLogMapNum) { printf("Unknown LogClass(%s) or LogMode(%d)! ", pszName, ucSwitch); return; } }這種表驅(qū)動(dòng)消息處理實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)如下: 1.增強(qiáng)可讀性,消息如何處理從表中一目了然。 2.增強(qiáng)可擴(kuò)展性。更容易修改,要增加新的消息,只要修改數(shù)據(jù)即可,不需要修改流程。 3.降低復(fù)雜度。通過把程序邏輯的復(fù)雜度轉(zhuǎn)移到人類更容易處理的數(shù)據(jù)中來,從而達(dá)到控制復(fù)雜度的目標(biāo)。 4.主干清晰,代碼重用。 若各索引為順序枚舉值,則建立多維數(shù)組(每維對(duì)應(yīng)一個(gè)索引),根據(jù)下標(biāo)直接定位到處理函數(shù),效率會(huì)更高。 注意,考慮到本節(jié)實(shí)例中l(wèi)ogOam/logPon或nologOam/nologPon等函數(shù)本質(zhì)上是基于打印級(jí)別的比特操作,因此可進(jìn)一步簡化。以下例舉其相似實(shí)現(xiàn):
/* 日志控制類型定義 */ typedef enum { LOG_NORM = 0, /* 未分類日志,可用于通用日志 */ LOG_FRM, /* Frame,OMCI幀日志 */ LOG_PON, /* Pon,光鏈路相關(guān)日志 */ LOG_ETH, /* Ethernet,Layer2以太網(wǎng)日志 */ LOG_NET, /* Internet,Layer3網(wǎng)絡(luò)日志 */ LOG_MULT, /* Multicast,組播日志 */ LOG_QOS, /* QOS,流量日志 */ LOG_CES, /* Ces,TDM電路仿真日志 */ LOG_VOIP, /* Voip,語音日志 */ LOG_ALM, /* Alarm,告警日志 */ LOG_PERF, /* Performance,性能統(tǒng)計(jì)日志 */ LOG_VER, /* Version,軟件升級(jí)日志 */ LOG_XDSL, /* xDsl日志 */ LOG_DB, /* 數(shù)據(jù)庫操作日志 */ //新日志類型在此處擴(kuò)展,共支持32種日志類型 LOG_ALL = UINT_MAX /* 所有日志類型 */ }E_LOG_TYPE; /***************************************************************************** * 變量名稱:gOmciLogCtrl * 作用描述:OMCI日志控制字,BitMap格式(比特編號(hào)從LSB至MSB依次為Bit0->BitN)。 * Bit0~N分別對(duì)應(yīng)E_LOG_TYPE各枚舉值(除LOG_ALL外)。 * BitX為0時(shí)關(guān)閉日志類型對(duì)應(yīng)的日志功能,BitX為1時(shí)則予以打開。 * 變量范圍:該變量為四字節(jié)整型靜態(tài)全局變量,即支持32種日志類型。 * 訪問說明:通過GetOmciLogCtrl/SetOmciLogCtrl/OmciLogCtrl函數(shù)訪問/設(shè)置控制字。 *****************************************************************************/ static INT32U gOmciLogCtrl = 0; //日志類型字符串?dāng)?shù)組,下標(biāo)為各字符串所對(duì)應(yīng)的日志類型枚舉值。 static const INT8U* paLogTypeName[] = { "Norm", "Frame", "Pon", "Ethernet", "Internet", "Multicast", "Qos", "Ces", "Voip", "Alarm", "Performance", "Version", "Xdsl", "Db" }; static const INT8U ucLogTypeNameNum = sizeof(paLogTypeName) / sizeof(paLogTypeName[0]); static VOID SetGlobalLogCtrl(E_LOG_TYPE eLogType, INT8U ucLogSwitch) { if(LOG_ON == ucLogSwitch) gOmciLogCtrl = LOG_ALL; else gOmciLogCtrl = 0; } static VOID SetSpecificLogCtrl(E_LOG_TYPE eLogType, INT8U ucLogSwitch) { if(LOG_ON == ucLogSwitch) SET_BIT(gOmciLogCtrl, eLogType); else CLR_BIT(gOmciLogCtrl, eLogType); } VOID OmciLogCtrl(CHAR *pszLogType, INT8U ucLogSwitch) { if(0 == strncasecmp(pszLogType, "All", LOG_TYPE_CMP_LEN)) { SetGlobalLogCtrl(LOG_ALL, ucLogSwitch); return; } INT8U ucIdx = 0; for(ucIdx = 0; ucIdx < ucLogTypeNameNum; ucIdx++) { if(0 == strncasecmp(pszLogType, paLogTypeName[ucIdx], LOG_TYPE_CMP_LEN)) { SetSpecificLogCtrl(ucIdx, ucLogSwitch); printf("LogType: %s, LogSwitch: %s ", paLogTypeName[ucIdx], (1==ucLogSwitch)?"On":"Off"); return; } } OmciLogHelp(); }
2 編程思想
表驅(qū)動(dòng)法屬于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)編程的一種,其核心思想在《Unix編程藝術(shù)》和《代碼大全2》中均有闡述。兩者均認(rèn)為人類閱讀復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比復(fù)雜的控制流程容易,即相對(duì)于程序邏輯,人類更擅長于處理數(shù)據(jù)。 本節(jié)將由Unix設(shè)計(jì)原則中的“分離原則”和“表示原則”展開。
分離原則:策略同機(jī)制分離,接口同引擎分離
機(jī)制即提供的功能;策略即如何使用功能。 策略的變化要遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于機(jī)制的變化。將兩者分離,可以使機(jī)制相對(duì)保持穩(wěn)定,而同時(shí)支持策略的變化。 代碼大全中提到“隔離變化”的概念,以及設(shè)計(jì)模式中提到的將易變化的部分和不易變化的部分分離也是這個(gè)思路。
表示原則:把知識(shí)疊入數(shù)據(jù)以求邏輯質(zhì)樸而健壯
即使最簡單的程序邏輯讓人類來驗(yàn)證也很困難,但就算是很復(fù)雜的數(shù)據(jù),對(duì)人類來說,還是相對(duì)容易推導(dǎo)和建模的。數(shù)據(jù)比編程邏輯更容易駕馭。在復(fù)雜數(shù)據(jù)和復(fù)雜代碼中選擇,寧可選擇前者。更進(jìn)一步,在設(shè)計(jì)中,應(yīng)該主動(dòng)將代碼的復(fù)雜度轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)中去(參考“版本控制”)。 在“消息處理”示例中,每個(gè)消息處理的邏輯不變,但消息可能是變化的。將容易變化的消息和不容易變化的查找邏輯分離,即“隔離變化”。此外,該例也體現(xiàn)消息內(nèi)部的處理邏輯(機(jī)制)和不同的消息處理(策略)分離。 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)編程可以應(yīng)用于: 1.函數(shù)級(jí)設(shè)計(jì),如本文示例。2.程序級(jí)設(shè)計(jì),如用表驅(qū)動(dòng)法實(shí)現(xiàn)狀態(tài)機(jī)。3.系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì),如DSL。 注意,數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)編程不是全新的編程模型,只是一種設(shè)計(jì)思路,在Unix/Linux開源社區(qū)應(yīng)用很多。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)編程中,數(shù)據(jù)不但表示某個(gè)對(duì)象的狀態(tài),實(shí)際上還定義程序的流程,這點(diǎn)不同于面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)“封裝”。
3 附錄
3.1 網(wǎng)友觀點(diǎn)
(以下觀點(diǎn)摘自博客園網(wǎng)友“七心葵”的回帖,非常具有啟發(fā)性。) Booch的《面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計(jì)》一書中,提到所有的程序設(shè)計(jì)語言大概有3個(gè)源流:結(jié)構(gòu)化編程;面向?qū)ο缶幊蹋粩?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)編程。 我認(rèn)為數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)編程的本質(zhì)是“參數(shù)化抽象”的思想,不同于OO的“規(guī)范化抽象”的思想。 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)編程在網(wǎng)絡(luò)游戲開發(fā)過程中很常用,但是少有人專門提到這個(gè)詞。 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)編程有很多名字:元編程,解釋器/虛擬機(jī),LOP/微語言/DSL等。包括聲明式編程、標(biāo)記語言、甚至所見即所得的拖放控件,都算是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)編程的一種吧。 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)編程可以幫助處理復(fù)雜性,和結(jié)構(gòu)化編程、OO 均可相容。(正交的角度) 將變和不變的部分分離,策略和機(jī)制分離,由此聯(lián)想到的還有:(數(shù)據(jù)和代碼的分離,微語言和解釋器的分離,被生成代碼和代碼生成器的分離);更近一步:(微內(nèi)核插件式體系結(jié)構(gòu)) 元編程應(yīng)該說是更加泛化的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)編程,元編程不是新加入一個(gè)間接層,而是退居一步,使得當(dāng)前的層變成一個(gè)間接層。元編程分為靜態(tài)元編程(編譯時(shí))和動(dòng)態(tài)元編程(運(yùn)行時(shí)),靜態(tài)元編程本質(zhì)上是一種 代碼生成技術(shù)或者編譯器技術(shù);動(dòng)態(tài)元編程一般通過解釋器(或虛擬機(jī))加以實(shí)現(xiàn)。 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)編程當(dāng)然也不應(yīng)該說是“反抽象的”,但的確與“OO抽象”的思維方式是迥然不同,涇渭分明的,如TAOUP一書中所述:“在Unix的模塊化傳統(tǒng)和圍繞OO語言發(fā)展起來的使用模式之間,存在著緊張的對(duì)立關(guān)系”應(yīng)該說數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)編程的思路與結(jié)構(gòu)化編程和OO是正交的,更類似一種“跳出三界外,不在五行中”的做法。
編程和人的關(guān)系
人類心智的限制,一切的背后都有人的因素作為依據(jù): a 人同時(shí)關(guān)注的信息數(shù)量:7+-2 (所以要分模塊) b 人接收一組新信息的平均時(shí)間5s (所以要簡單,系統(tǒng)總的模塊數(shù)不要太多) c 人思維的直觀性(人的視覺能力和模糊思維能力),這意味這兩點(diǎn): A “直”——更善于思考自己能直接接觸把玩的東西;(所以要“淺平透”、使用具象的設(shè)計(jì),要盡量代碼中只有順直的流程), B “觀”——更善于觀圖而不是推算邏輯;(所以要表驅(qū)動(dòng)法,數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)編程,要UML,要可視化編程——當(dāng)然MDA是太理想化了) d 人不能持續(xù)集中注意力(人在一定的代碼行數(shù)中產(chǎn)生的bug數(shù)量的比例是一定的,所以語言有具有表現(xiàn)力,要體現(xiàn)表達(dá)的經(jīng)濟(jì)性) 所以要機(jī)制與策略分離,要數(shù)據(jù)和代碼分離(數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)編程),要微語言,要DSL,要LOP…… e 人是有創(chuàng)造欲,有現(xiàn)實(shí)利益心的(只要偶可能總是不夠遵從規(guī)范,或想創(chuàng)造規(guī)范謀利——只要成本能承受,在硬件領(lǐng)域就不行) 另外,開一個(gè)有意思的玩笑,Unix編程藝術(shù)藝術(shù)的英文縮寫為TAOUP,我覺得可以理解為UP之TAO——向上拋出之道——將復(fù)雜的易變的邏輯作為數(shù)據(jù)或更高層代碼拋給上層!
3.2 函數(shù)指針
“消息處理”一節(jié)示例中的函數(shù)指針有點(diǎn)插件結(jié)構(gòu)的味道。可對(duì)這些插件進(jìn)行方便替換,新增,刪除,從而改變程序的行為。而這種改變,對(duì)事件處理函數(shù)的查找又是隔離的(隔離變化)。 函數(shù)指針非常有用,但使用時(shí)需注意其缺陷:無法檢查參數(shù)(parameter)和返回值(return value)的類型。因?yàn)楹瘮?shù)已經(jīng)退化成指針,而指針不攜帶這些類型信息。缺少類型檢查,當(dāng)參數(shù)或返回值不一致時(shí),可能會(huì)造成嚴(yán)重的錯(cuò)誤。 例如,定義三個(gè)函數(shù),分別具有兩個(gè)參數(shù):
int max(int x, int y) { return x>y?x:y; } int min(int x, int y) { return x而處理函數(shù)卻定義為: intprocess(intx,inty,int(*f)()){return(*f)(x,y);}
其中,第三個(gè)參數(shù)是一個(gè)沒有參數(shù)且返回int型變量的函數(shù)指針。但后面卻用process(a,b,max)的方式進(jìn)行調(diào)用,max帶有兩個(gè)參數(shù)。若編譯器未檢查出錯(cuò)誤,而又不小心將return (*f)(x,y);寫成return (*f)(x);,那么后果可能很嚴(yán)重。
因此在C語言中使用函數(shù)指針時(shí),一定要小心"類型陷阱"。
審核編輯:郭婷
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原文標(biāo)題:長文| 多案例,C語言驅(qū)動(dòng)編程詳解
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