【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_

【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

赋值：

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：

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

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;
}