嵌入式開發中常用的軟件設計模式(c語言實現)

軟件項目各有不同,開發語言多種多樣,但軟件開發這種行為過程,有其規律性,很多前輩從各個角度對軟件開發這種行為做了總結。我們這里來介紹GOF從工程實現的角度總結的23種設計模式(最近實踐),這將會是一個系列。

軟件開發是一種智力活動,溝通交流時多有障礙,從設計模式的角度來溝通功能的實現,也能大大提高溝通效率。

在我個人的軟件開發經歷中,感受最深的是命令模式和觀察者模式。我們先從命令模式開始。

先來看一個通訊協議相關的例子,數據幀定義如下:

幀長度 傳感器類型 數據
1字節 1字節 n字節

傳感器數據格式定義如下

傳感器 類型號 數據格式
溫度傳感器 整型數據(4字節)
濕度傳感器 整型數據(4字節)

解析實現可如下實現:

static int parse(const char *data,size_t n)
{
    int len = data[0];
    int type = data[2];
    int value;
    switch(type){
        case 1:
            value = *(int *)&data[3];
            printf("temperatue = %d\n",value);
        case 2:
            value = *(int *)&data[3];
            printf("humidity = %d\n",value);
        default:
            printf("parse error\n");
    }
    
}

相信你已經嗅到了這段代碼的壞味道,如果我們系統中要添加更多的傳感器類型,勢必需要向switch case 語句中增加更多的case 語句。使得parse函數越來越臃腫。

當然,我們可以采用,如下方式規避一些問題

static int parse_temperature(const char *data,size_t len)
{
    assert(len == 4);
    int value = *(int *)data;
    printf("temperature = %d\n",value);
}
static int parse_humidity(const char *data,size_t len)
{
    assert(len==4);
    int value = *(int *)data;
    printf("humidity = %d\n",value);
}

static void parse(const char *data,size_t len)
{
    int data_len = data[0];
    int data_type = data[1];
    switch(type){
        case 1:
            parse_temperature(data+2,data_len-2);
            break;
        case 2:
            parse_humidity(data+2,data_len-2);
            break;
        default:
            break;
    }
}

上面的代碼相比與第一次實現有所改善,但是我們采用命令模式實現后,會看到,無論是可讀性,可擴展性,都會得到相當成都的提高。

typedef int (*parse_func)(const char *data,size_t len);

struct parse_handler{
    int type;
    parse_func func;
}

static int parse_temperature(const char *data,size_t len)
{
    assert(len == 4);
    int value = *(int *)data;
    printf("temperature = %d\n",value);
}
static int parse_humidity(const char *data,size_t len)
{
    assert(len==4);
    int value = *(int *)data;
    printf("humidity = %d\n",value);
}

static struct parse_handler handlers = {
    {1,parse_tmepeature},
    {2,parse_humidity},
};

#define ARRAY_SIZE(a) (sizeof(a)/sizeof(a[0]))
static parse_func parse_func_find(int type)
{
    int i;
    for(i=0;i<ARRAY_SIZE(handlers);i++){
        if(handlers[i].type == type)
            return handlers[i].func;
    }
    return NULL;
}

static int parse(const char *data,size_t len)
{
    int data_len = data[0];
    int data_type = data[1];
    
    parse_func func = parse_func_find(data_type);
    if(func != NULL)
        func(data+2,data_len-2);
}

如上,需要增加或者修改傳感器的時候,我們只需要關注handlers這個數組。

static struct parse_handler handlers = {
    {1,parse_tmepeature},
    {2,parse_humidity},
};

這樣寫的優勢

  • 傳感器類型和解析實現直接寫在了同一行,非常直觀,也沒有必要將傳感器類型數據定義為宏。
  • 添加傳感器的時候,只要在結構體數組中添加一行即可,如果是第二種實現,則需要在parse函數中,添加一個case語句,若是遺忘了break很容易導致錯誤。

這種實現方式,基本是此類問題的最優解。被稱為命令模式。一個type被稱為一個命令,解析函數對應于命令的實現。

很多命令行工具都是采用的此類實現方式。偽代碼如下:

char buffer[1024];
while(true){
    char *p = fgets(buffer,sizeof(buffer),stdin);
    execute(p) //執行某個命令,先find再執行。
}
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