【C语言】函数指针存疑调试及回调函数编写（结构体内的Callback回调函数传参和虚伪的回调函数__weak声明）

【C语言】函数指针存疑调试及回调函数编写（结构体内的Callback回调函数传参和虚伪的回调函数__weak声明）

文章目录

  • 函数指针存疑调试
    • 函数指针
    • 函数调用
  • 回调函数编写
    • 结构体内的回调函数
    • 虚伪的回调函数
  • 附录：压缩字符串、大小端格式转换
    • 压缩字符串
      • 浮点数
      • 压缩Packed-ASCII字符串
    • 大小端转换
      • 什么是大端和小端
      • 数据传输中的大小端
      • 总结
      • 大小端转换函数

函数指针存疑调试

函数指针

首先 函数指针就是指向函数地址的指针
而地址又可以用(void *)类型来表示

比如函数：

void a(int i)
{printf("i: %d\n",i);
}

其地址就是(void *)&a
那么我们可以定义一个typedef来指向该指针

void a(int i)
{printf("i: %d\n",i);
}
typedef void (*abc)(int i);
fxn=&a;

同样 若a的返回值为int类型 也可以通过强转换来实现

int a(int i)
{printf("i: %d\n",i);
}
typedef void (*abc)(int i);
fxn=(void *)&a;

但不建议这样做 因为这样做的话 fxn就没有了返回值
还是将typedef改成typedef int (*abc)(int i);比较好
这样在调用fxn函数时 也可以获取到返回值

函数调用

现在 我们把函数a的声明改成void
且给fxn赋值时不用(void *)强转
回到最初的样子
思考以下代码：

#include <stdio.h>
typedef void (*abc)(int i);void a(int i)
{printf("i: %d\n",i);
}int main(void)
{abc fxn;fxn=a;printf("取内容调用 %d\n",fxn);fxn(1);((abc) 	fxn)	(2);((void (*)(int)) 	fxn)	(3);(*fxn)(4);(*	(abc) 	fxn)	(5);(*	(void (*)(int)) 	fxn)	(6);fxn=&a;printf("取地址调用 %d\n",fxn);fxn(1);((abc) 	fxn)	(2);((void (*)(int)) 	fxn)	(3);(*fxn)(4);(*	(abc) 	fxn)	(5);(*	(void (*)(int)) 	fxn)	(6);
}

运行结果：

取内容调用 4199760
i: 1
i: 2
i: 3
i: 4
i: 5
i: 6
取地址调用 4199760
i: 1
i: 2
i: 3
i: 4
i: 5
i: 6

上半部分就是直接调用fxn函数的内容
下半部分就是调用fxn函数的地址

其中 i为1 2 3时为直接调用 为4 5 6时为取内容再调用

首先 通过两次对fxn变量的打印 我们发现都是4199760
也就是说
函数内容=函数地址

fxn=&fxn

那么反过来取地址上面的内容也成立

*fxn=*(&fxn)

可能有人会说 在typedef的时候 fxn就是地址
确实是这样 因为函数指针只能这样定义
但函数指针与普通的变量指针不同的是

变量指针赋值为变量是无法编译的
变量指针赋值为变量地址得到的是变量地址
函数指针赋值为函数得到的是函数地址
函数指针赋值为函数地址得到的是函数地址

说白了就是编译的问题

严格意义上来说 以下代码的第一行是不规范的 但是编译器优化以后 两者都一样

fxn=a;
fxn=&a;

但是 换成变量和变量指针 则会报错

int b=1;
int * c=b;

这就是函数指针和变量指针的区别

那么回到我们刚刚的测试代码
以下六种调用方法一毛一样：

    fxn(1);((abc) 	fxn)	(2);((void (*)(int)) 	fxn)	(3);(*fxn)(4);(*	(abc) 	fxn)	(5);(*	(void (*)(int)) 	fxn)	(6);

且函数赋值也一样：

fxn=a;
fxn=&a;

所以：
在这里插入图片描述

但为了尽可能满足代码可读性 建议使用以下格式：

fxn=a;
fxn(1);

回调函数编写

此处的回调函数就是刚刚提到的函数指针
回调函数可以通过传参的形式传给其他函数
从而在其他函数内被调用

结构体内的回调函数

此方法经常在TI ADI等生态的sdk被看到
其中 TI最喜欢结构体内套结构体了 就算只有一个变量也要套结构体
比如TI毫米波雷达SDK：
定义：
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
赋值：
在这里插入图片描述

调用：
在这里插入图片描述
可以看到 无论是定义还是赋值 或者调用 都是用的最简单的方法

我们可以定义一个结构体 把刚刚我们定义的函数指针变量放进去：

typedef void (*abc)(int i);typedef struct 
{abc fxn;
}text;

调用时 用最简单的方法赋值并调用：

text stu;
stu.fxn=a;
stu.fxn(1);

完整代码：

#include <stdio.h>
typedef void (*abc)(int i);typedef struct 
{abc fxn;
}text;void a(int i)
{printf("i: %d\n",i);
}int main(void)
{text stu;stu.fxn=a;stu.fxn(1);
}

虚伪的回调函数

在STM32的生态中 比如HAL库内 有很多回调函数
其定义都是用了__weak声明
也就是__attribute__((weak))
是一种GNU编译器里面的修饰变量
用于告诉编译器这个函数是可以被覆写修改的
定义：
在这里插入图片描述
调用：
在这里插入图片描述
而赋值的话 就是用户自己来写了
比如：

void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
if(huart==&RF_UART_Handle){		//HAL_UART_Transmit(&RF_UART_Handle,&RxBuffer,1,0xFFFF);HAL_UART_Receive_IT(&RF_UART_Handle,&RxBuffer,1);}
}

这种回调函数虽然叫Callback 但实际上与函数指针无关 不是真正的回调函数

附录：压缩字符串、大小端格式转换

压缩字符串

首先HART数据格式如下：
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
重点就是浮点数和字符串类型
Latin-1就不说了 基本用不到

浮点数

浮点数里面 如 0x40 80 00 00表示4.0f

在HART协议里面 浮点数是按大端格式发送的 就是高位先发送 低位后发送

发送出来的数组为：40,80,00,00

但在C语言对浮点数的存储中 是按小端格式来存储的 也就是40在高位 00在低位
浮点数：4.0f
地址0x1000对应00
地址0x1001对应00
地址0x1002对应80
地址0x1003对应40

若直接使用memcpy函数 则需要进行大小端转换 否则会存储为：
地址0x1000对应40
地址0x1001对应80
地址0x1002对应00
地址0x1003对应00

大小端转换：

void swap32(void * p)
{uint32_t *ptr=p;uint32_t x = *ptr;x = (x << 16) | (x >> 16);x = ((x & 0x00FF00FF) << 8) | ((x >> 8) & 0x00FF00FF);*ptr=x;
}

压缩Packed-ASCII字符串

本质上是将原本的ASCII的最高2位去掉 然后拼接起来 比如空格(0x20)
四个空格拼接后就成了
1000 0010 0000 1000 0010 0000
十六进制：82 08 20
对了一下表 0x20之前的识别不了
也就是只能识别0x20-0x5F的ASCII表
在这里插入图片描述

压缩/解压函数后面再写：

//传入的字符串和数字必须提前声明 且字符串大小至少为str_len 数组大小至少为str_len%4*3 str_len必须为4的倍数
uint8_t Trans_ASCII_to_Pack(uint8_t * str,uint8_t * buf,const uint8_t str_len)
{if(str_len%4){return 0;}uint8_t i=0;memset(buf,0,str_len/4*3);	  for(i=0;i<str_len;i++){if(str[i]==0x00){str[i]=0x20;}}for(i=0;i<str_len/4;i++){buf[3*i]=(str[4*i]<<2)|((str[4*i+1]>>4)&0x03);buf[3*i+1]=(str[4*i+1]<<4)|((str[4*i+2]>>2)&0x0F);buf[3*i+2]=(str[4*i+2]<<6)|(str[4*i+3]&0x3F);}return 1;
}//传入的字符串和数字必须提前声明 且字符串大小至少为str_len 数组大小至少为str_len%4*3 str_len必须为4的倍数
uint8_t Trans_Pack_to_ASCII(uint8_t * str,uint8_t * buf,const uint8_t str_len)
{if(str_len%4){return 0;}uint8_t i=0;memset(str,0,str_len);for(i=0;i<str_len/4;i++){str[4*i]=(buf[3*i]>>2)&0x3F;str[4*i+1]=((buf[3*i]<<4)&0x30)|(buf[3*i+1]>>4);str[4*i+2]=((buf[3*i+1]<<2)&0x3C)|(buf[3*i+2]>>6);str[4*i+3]=buf[3*i+2]&0x3F;}return 1;
}

大小端转换

在串口等数据解析中 难免遇到大小端格式问题

什么是大端和小端

所谓的大端模式，就是高位字节排放在内存的低地址端，低位字节排放在内存的高地址端。

所谓的小端模式，就是低位字节排放在内存的低地址端，高位字节排放在内存的高地址端。

简单来说：大端——高尾端，小端——低尾端

举个例子，比如数字 0x12 34 56 78在内存中的表示形式为：

1)大端模式：

低地址 -----------------> 高地址

0x12 | 0x34 | 0x56 | 0x78

2)小端模式：

低地址 ------------------> 高地址

0x78 | 0x56 | 0x34 | 0x12

可见，大端模式和字符串的存储模式类似。

数据传输中的大小端

比如地址位、起止位一般都是大端格式
如：
起始位：0x520A
则发送的buf应为{0x52,0x0A}

而数据位一般是小端格式（单字节无大小端之分）
如：
一个16位的数据发送出来为{0x52,0x0A}
则对应的uint16_t类型数为： 0x0A52

而对于浮点数4.0f 转为32位应是：
40 80 00 00

以大端存储来说 发送出来的buf就是依次发送 40 80 00 00

以小端存储来说 则发送 00 00 80 40

由于memcpy等函数 是按字节地址进行复制 其复制的格式为小端格式 所以当数据为小端存储时 不用进行大小端转换
如：

uint32_t dat=0;
uint8_t buf[]={0x00,0x00,0x80,0x40};memcpy(&dat,buf,4);float f=0.0f;f=*((float*)&dat); //地址强转printf("%f",f);

或更优解：

   uint8_t buf[]={0x00,0x00,0x80,0x40};   float f=0.0f;memcpy(&f,buf,4);

而对于大端存储的数据（如HART协议数据 全为大端格式） 其复制的格式仍然为小端格式 所以当数据为小端存储时 要进行大小端转换
如：

uint32_t dat=0;
uint8_t buf[]={0x40,0x80,0x00,0x00};memcpy(&dat,buf,4);float f=0.0f;swap32(&dat); //大小端转换f=*((float*)&dat); //地址强转printf("%f",f);

或：

uint8_t buf[]={0x40,0x80,0x00,0x00};memcpy(&dat,buf,4);float f=0.0f;swap32(&f); //大小端转换printf("%f",f);

或更优解：

uint32_t dat=0;
uint8_t buf[]={0x40,0x80,0x00,0x00};float f=0.0f;dat=(buf[0]<<24)|(buf[0]<<16)|(buf[0]<<8)|(buf[0]<<0)f=*((float*)&dat);

总结

固 若数据为小端格式 则可以直接用memcpy函数进行转换 否则通过移位的方式再进行地址强转

对于多位数据 比如同时传两个浮点数 则可以定义结构体之后进行memcpy复制（数据为小端格式）

对于小端数据 直接用memcpy写入即可 若是浮点数 也不用再进行强转

对于大端数据 如果不嫌麻烦 或想使代码更加简洁（但执行效率会降低） 也可以先用memcpy写入结构体之后再调用大小端转换函数 但这里需要注意的是 结构体必须全为无符号整型 浮点型只能在大小端转换写入之后再次强转 若结构体内采用浮点型 则需要强转两次

所以对于大端数据 推荐通过移位的方式来进行赋值 然后再进行个别数的强转 再往通用结构体进行写入

多个不同变量大小的结构体 要主要字节对齐的问题
可以用#pragma pack(1) 使其对齐为1
但会影响效率

大小端转换函数

直接通过对地址的操作来实现 传入的变量为32位的变量
中间变量ptr是传入变量的地址

void swap16(void * p)
{uint16_t *ptr=p;uint16_t x = *ptr;x = (x << 8) | (x >> 8);*ptr=x;
}void swap32(void * p)
{uint32_t *ptr=p;uint32_t x = *ptr;x = (x << 16) | (x >> 16);x = ((x & 0x00FF00FF) << 8) | ((x >> 8) & 0x00FF00FF);*ptr=x;
}void swap64(void * p)
{uint64_t *ptr=p;uint64_t x = *ptr;x = (x << 32) | (x >> 32);x = ((x & 0x0000FFFF0000FFFF) << 16) | ((x >> 16) & 0x0000FFFF0000FFFF);x = ((x & 0x00FF00FF00FF00FF) << 8) | ((x >> 8) & 0x00FF00FF00FF00FF);*ptr=x;
}

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