C语言函数指针在Arm Linux内核源码中的高级玩法，代码赏析

https://m.toutiao.com/is/DvFGdNV/?= 

函数指针在ARM Linux内核源码中有许多高级应用。在这里，我将列举一些常见的应用，附上相应的代码示例，并对代码进行解释。

• 在中断处理函数中使用函数指针

函数指针可用于中断处理函数中。例如，当系统收到中断信号时，可以执行用户定义的处理程序，而不是默认的中断处理程序。下面是一个示例：

typedef void (*interrupt_handler_t)(void);static interrupt_handler_t interrupt_handler = NULL;void set_interrupt_handler(interrupt_handler_t handler){ interrupt_handler = handler;}void __irq_handler(void){ if (interrupt_handler != NULL) { interrupt_handler(); } else { default_interrupt_handler(); }}

在上面的代码中，set_interrupt_handler() 函数将用户定义的中断处理程序存储在 interrupt_handler 函数指针中。当中断发生时，__irq_handler() 函数将调用该处理程序，如果 interrupt_handler 指针为空，则调用默认的中断处理程序。

• 使用函数指针来实现回调函数

在Linux内核中，回调函数是常见的应用程序设计模式。函数指针可用于实现回调函数，例如，当某个事件发生时，内核可以调用一个用户定义的函数来执行特定操作。下面是一个示例：

typedef void (*callback_t)(void);static callback_t callback = NULL;void register_callback(callback_t cb){    callback = cb;}void event_occurred(void){    if (callback != NULL) {        callback();    }}

在上面的代码中，register_callback() 函数将用户定义的回调函数存储在 callback 函数指针中。当 event_occurred() 函数被调用时，它将调用 callback 指针指向的回调函数。

• 使用函数指针实现多态

函数指针可用于实现多态。例如，当具有不同实现的函数需要执行相同的操作时，可以使用函数指针将这些函数包装在一起。下面是一个示例：

typedef void (*generic_function_t)(void);static generic_function_t function_list[] = { function1, function2, function3,};void execute_functions(void){ int i; for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(function_list); i++) { function_list[i](); }}

在上面的代码中， function_list 数组中包含三个具有不同实现的函数。execute_functions() 函数使用循环依次调用这些函数。

• 使用函数指针实现状态机

函数指针可用于实现状态机。例如，当一个状态机需要执行不同的操作时，可以使用函数指针将这些操作包装在一起。下面是一个示例：

typedef enum {    STATE_A,    STATE_B,    STATE_C,} state_t;typedef void (*state_handler_t)(void);static state_handler_t state_handlers[] = {    handle_state_a,		handle_state_b,    handle_state_c,};void run_state_machine(state_t state){    state_handlers[state]();}

在上面的代码中， state_handlers 数组包含三个具有不同实现的函数。 run_state_machine() 函数使用 state 参数来选择要执行的函数。

• 使用函数指针实现动态加载模块

函数指针可用于实现动态加载模块。例如，当某个模块的函数不在程序启动时加载时，可以使用函数指针在运行时加载这些函数。下面是一个示例：

typedef void (*module_function_t)(void);static module_function_t module_function = NULL;void load_module(void){ void *module = dlopen('module.so', RTLD_LAZY); if (module == NULL) { fprintf(stderr, 'Failed to load module: %s\n', dlerror()); exit(1); } module_function = dlsym(module, 'module_function'); if (module_function == NULL) { fprintf(stderr, 'Failed to find module function: %s\n', dlerror()); exit(1); }}void unload_module(void){ if (module_function != NULL) { module_function = NULL; }}void use_module_function(void){ if (module_function != NULL) { module_function(); }}

在上面的代码中，load_module() 函数使用 dlopen() 函数加载一个动态链接库文件，并使用 dlsym() 函数查找库中的函数。 unload_module() 函数将函数指针设置为 NULL，以便在程序不再需要时卸载库。 use_module_function() 函数使用函数指针调用库中的函数。

• 使用函数指针实现函数重定向

函数指针可用于实现函数重定向。例如，当需要将某个函数的调用重定向到另一个函数时，可以使用函数指针来实现。下面是一个示例：

typedef void (*original_function_t)(void);static original_function_t original_function = NULL;void redirect_function(original_function_t new_function){    original_function = new_function;}void original_function_impl(void){    if (original_function != NULL) {        original_function();    }    else {        default_original_function_impl();    }}

在上面的代码中，redirect_function() 函数将函数指针 original_function 设置为指向一个新的函数。 original_function_impl() 函数使用函数指针来调用 original_function 函数，如果函数指针为空，则调用默认的实现函数。

• 使用函数指针实现插件系统

函数指针可用于实现插件系统。例如，当需要在程序运行时加载和卸载不同的模块时，可以使用函数指针将这些模块包装在一起。下面是一个示例：

typedef struct { char *name; void (*init)(void); void (*shutdown)(void);} plugin_t;static plugin_t *plugins[MAX_PLUGINS];static int num_plugins = 0;void load_plugin(char *name){ void *module = dlopen(name, RTLD_LAZY); if (module == NULL) { fprintf(stderr, 'Failed to load plugin: %s\n', dlerror()); exit(1); } plugin_t *plugin = malloc(sizeof(plugin_t)); plugin->name = strdup(name); plugin->init = dlsym(module, 'plugin_init'); plugin->shutdown = dlsym(module, 'plugin_shutdown'); if (plugin->init == NULL || plugin->shutdown == NULL) { fprintf(stderr, 'Failed to find plugin functions: %s\n', dlerror()); exit(1); } plugins[num_plugins++] = plugin;}void unload_plugin(char *name) { for (int i = 0; i < num_plugins; i++) { if (strcmp(plugins[i]->name, name) == 0) { plugins[i]->shutdown(); dlclose(plugins[i]); free(plugins[i]); plugins[i] = plugins[--num_plugins]; break; } } }void init_plugins(void) { for (int i = 0; i < num_plugins; i++) { plugins[i]->init(); }}void shutdown_plugins(void) { for (int i = num_plugins - 1; i >= 0; i--) { plugins[i]->shutdown(); dlclose(plugins[i]); free(plugins[i]); } makefileCopy codenum_plugins = 0;}

在上面的代码中，`load_plugin()` 函数使用 `dlopen()` 函数加载插件库，并使用 `dlsym()` 函数查找初始化和关闭函数。 `unload_plugin()` 函数卸载插件库。 `init_plugins()` 函数初始化所有插件。 `shutdown_plugins()` 函数关闭并卸载所有插件。