浅谈C的函数指针

2023-04-26 23:09| 来源: 网络整理| 查看: 265

1. 函数指针基本概念

C语言调用函数的本质是什么？

CPU PC指针(program counter)跳转到函数的入口地址，传入参数，传入返回位置在函数栈内生成临时变量并执行函数内容指令，执行完毕后返回参数 CPU返回原调用处执行

这里，函数的入口地址实际上就存储在函数名中，也就是说，C代码中的函数名就是函数的入口地址。既然是地址，就可以用来初始化一个指针，使指针指向该地址。函数指针，就是存放函数首地址的指针。

1.2 函数指针变量

首先声明普通函数是如下格式：void Func(int);定义一个同类型函数的函数指针变量，只需要用*p表示函数名即可：void (*p)(int);注意，上面是定义了函数指针变量，而不是声明函数指针类型。

函数指针变量的定义，和普通变量格式不一样。

普通变量：函数指针：，按函数声明的格式定义，变量是包含在类型内部

那么此函数指针的类型是什么：void (*)(int);

怎么使用此函数指针：

1234567void Func(int x) // 声明一个函数*/{ printf("%d",x);}void (*p)(int); // 定义一个函数指针*/p = Func; // 将Func函数的首地址赋给函数指针变量p*/(*p)(100); // 通过函数指针调用Func函数 1.3 函数指针类型

typedef可以定义某种类型的别名，例如将unsigned char定义为u8typedef unsigned char u8;可见其格式是：typedef

那么如何定义函数指针类型：只需要在函数指针声明的格式前加typedef, p就定义为函数指针类型而不是变量:typedef void (*p)(int);

这里定义了void (*)(int)类型的函数指针类型，其别名为p

怎么使用此函数指针类型：

123456789101112131415//定义类型typedef void (*pFuncType)(int); //定义变量 pFuncType p; void Func(int x){ printf("%d",x);} void main() { p = Func; //初始化变量 (*p)(100); //使用变量} 2. 函数指针的应用2.1 Linux驱动软件设计的分层

C++中有多态的概念，父类定义某种函数类型，子类实现具体的函数内容，之后父类对象就可以调用子类的实现内容。这样实现“父类定义格式，子类实现细节”的软件分层设计。

Linux驱动中也大量使用这种分层设计，C使用结构体和函数指针，分别对应C++的类和方法。例如某驱动模块，顶层框架定义open, read, write, 而底层驱动根据具体硬件，实现xxx_open, xxx_read, xxx_write，然后按结构体成员赋值实现上下层联通：

以s3c的SDHCI驱动为例：sdhci_ops即父类框架结构体，sdhci_s3c_ops为s3c芯片的具体实现结构体。.set_clock = sdhci_s3c_set_clock就实现了父类的set_clock方法被子类sdhci_s3c_set_clock实现的效果。其本质是函数指针的赋值，父类和子类的函数名都指向同一个函数地址，所以父类可以通过调用set_clock来实现调用sdhci_s3c_set_clock的效果。这样，父类设计者根本不关心底层用什么函数名实现set_clock的功能，只需要调用set_clock这个函数名即可。

12345678static struct sdhci_ops sdhci_s3c_ops = { .get_max_clock = sdhci_s3c_get_max_clk, .set_clock = sdhci_s3c_set_clock, .get_min_clock = sdhci_s3c_get_min_clock, .set_bus_width = sdhci_set_bus_width, .reset = sdhci_reset, .set_uhs_signaling = sdhci_set_uhs_signaling,}; 2.2 函数指针实现指令跳转

调用一个函数，其内部就包含跳转操作(jump指令)那么，如何用C语言实现跳转到某个绝对地址去执行？具体场景：在Bootloader过程中，加载完kernel到RAM后，要跳转到kernel首地址开始执行，如何实现？

方案一：C嵌入汇编以下是基于SPARC CPU的汇编，跳转到0x40000000, 即RAM首地址执行firmware.对于其他CPU，汇编实现也不同，因此此方法不能跨平台。

1234567891011void boot_exit(){ /* jump to RAM entry to execute firmware. */ asm( "set 0x40000000, %g2\n" "jmp %g2\n" "nop" );}

方案二：函数指针Bootloader中很常用的一种跳转方法

123typedef void (*pFuncType)(); //定义无入参无返回类型的函数指针类型pFuncType Reset = (pFuncType)0xF000FFF0; //函数指针指向待跳转地址Reset(); //调用函数，实际上执行了跳转

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