13 工程扩展：自动注册与 Linux 内核中的对象组织
13 工程扩展：自动注册与 Linux 内核中的对象组织 C 语言面向对象系列 总纲：C 语言面向对象设计概览 封装：结构体与多实例接口 信息隐藏：公共接口与内部实现 模块组织：命名约定与对象生命周期 数据组织：实例状态、模块状态与常量 HAL 实例：STM32 外设接口中的封装设计 结构体嵌套：公共数据与行为的复用 函数指针：可替换行为与回调 操作表：使用 ops 组织对象接口 多态：统一接口、行为分发与类型转换 接口约定：必选操作、可选操作与默认实现 框架整合：应用、驱动与平台的分层 工程扩展：自动注册与 Linux 内核中的对象组织（当前篇） 前面的 LED 框架已经能够通过统一接口管理不同设备。最后一篇讨论模块和设备数量增加后的组织方式：如何安排初始化、注册对象，以及如何对照这些概念阅读 Linux 内核代码。 模块增多后的初始化管理简单项目可以在 main() 中依次调用初始化函数： 1234567891011int main(void){ gpio_driver_init(); pwm_driver_init(); ...
12 框架整合：应用、驱动与平台的分层
12 框架整合：应用、驱动与平台的分层 C 语言面向对象系列 总纲：C 语言面向对象设计概览 封装：结构体与多实例接口 信息隐藏：公共接口与内部实现 模块组织：命名约定与对象生命周期 数据组织：实例状态、模块状态与常量 HAL 实例：STM32 外设接口中的封装设计 结构体嵌套：公共数据与行为的复用 函数指针：可替换行为与回调 操作表：使用 ops 组织对象接口 多态：统一接口、行为分发与类型转换 接口约定：必选操作、可选操作与默认实现 框架整合：应用、驱动与平台的分层（当前篇） 工程扩展：自动注册与 Linux 内核中的对象组织 前面分别介绍了封装、结构体嵌套、函数指针和操作表。本节将它们放进一个 LED 框架，让应用通过统一接口使用设备，由具体驱动处理硬件差异。 下面给出各层的主要代码片段，部分初始化、释放函数和错误处理没有展开。 从应用中的直接硬件调用开始如果应用直接操作 GPIO： 123456void app_run(void){ gpio_write(5, true); delay_ms(100); gpio_write(5,...
11 接口约定：必选操作、可选操作与默认实现
11 接口约定：必选操作、可选操作与默认实现 C 语言面向对象系列 总纲：C 语言面向对象设计概览 封装：结构体与多实例接口 信息隐藏：公共接口与内部实现 模块组织：命名约定与对象生命周期 数据组织：实例状态、模块状态与常量 HAL 实例：STM32 外设接口中的封装设计 结构体嵌套：公共数据与行为的复用 函数指针：可替换行为与回调 操作表：使用 ops 组织对象接口 多态：统一接口、行为分发与类型转换 接口约定：必选操作、可选操作与默认实现（当前篇） 框架整合：应用、驱动与平台的分层 工程扩展：自动注册与 Linux 内核中的对象组织 操作表中的函数指针可能为 NULL。设计接口时，需要先约定哪些操作必须提供、哪些允许缺省，以及缺省时如何处理。 本节在前面的 ops 基础上加入这些约定，让调用方和实现方遵循同一规则。 明确空函数指针的含义例如，这份 PWM 操作表没有提供 deinit： 123456static const LedOps_t pwm_led_ops = { .on = pwm_led_on, .off = pwm_led_off,...
10 多态：统一接口、行为分发与类型转换
10 多态：统一接口、行为分发与类型转换 C 语言面向对象系列 总纲：C 语言面向对象设计概览 封装：结构体与多实例接口 信息隐藏：公共接口与内部实现 模块组织：命名约定与对象生命周期 数据组织：实例状态、模块状态与常量 HAL 实例：STM32 外设接口中的封装设计 结构体嵌套：公共数据与行为的复用 函数指针：可替换行为与回调 操作表：使用 ops 组织对象接口 多态：统一接口、行为分发与类型转换（当前篇） 接口约定：必选操作、可选操作与默认实现 框架整合：应用、驱动与平台的分层 工程扩展：自动注册与 Linux 内核中的对象组织 前面已经有了公共数据 base 和操作表 ops。本节将两者结合，让上层通过同一个 led_on() 接口操作 GPIO、PWM 或 RGB LED。 相同接口根据对象调用不同实现，这种用法称为多态。 将具体类型的选择放在对象中如果上层分别判断 LED 类型，就需要调用不同函数： 1234567if (type == LED_TYPE_GPIO) { gpio_led_on(&gpio_led);} else...
09 操作表：使用 ops 组织对象接口
09 操作表：使用 ops 组织对象接口 C 语言面向对象系列 总纲：C 语言面向对象设计概览 封装：结构体与多实例接口 信息隐藏：公共接口与内部实现 模块组织：命名约定与对象生命周期 数据组织：实例状态、模块状态与常量 HAL 实例：STM32 外设接口中的封装设计 结构体嵌套：公共数据与行为的复用 函数指针：可替换行为与回调 操作表：使用 ops 组织对象接口（当前篇） 多态：统一接口、行为分发与类型转换 接口约定：必选操作、可选操作与默认实现 框架整合：应用、驱动与平台的分层 工程扩展：自动注册与 Linux 内核中的对象组织 函数指针可以替换一个操作，而设备通常需要一组相关操作。例如 LED 有开启、关闭、亮度设置和释放资源；文件有打开、读取、写入和关闭；网卡也有启动、停止和发送等操作。 本节将这些相关函数指针放进一个结构体，称为操作表，通常命名为 ops。 将相关操作放在一起如果每次调用都单独传入具体函数，代码可能呈现为下面的形式： 123led_run_action(led, gpio_led_on);led_run_action(led,...
08 函数指针：可替换行为与回调
08 函数指针：可替换行为与回调 C 语言面向对象系列 总纲：C 语言面向对象设计概览 封装：结构体与多实例接口 信息隐藏：公共接口与内部实现 模块组织：命名约定与对象生命周期 数据组织：实例状态、模块状态与常量 HAL 实例：STM32 外设接口中的封装设计 结构体嵌套：公共数据与行为的复用 函数指针：可替换行为与回调（当前篇） 操作表：使用 ops 组织对象接口 多态：统一接口、行为分发与类型转换 接口约定：必选操作、可选操作与默认实现 框架整合：应用、驱动与平台的分层 工程扩展：自动注册与 Linux 内核中的对象组织 上一节通过 base 复用了公共数据，但不同 LED 仍需要不同的操作。GPIO LED 设置电平，PWM LED 设置占空比，RGB LED 可能同时控制多个通道。 本节先学习函数指针：保存一个函数的地址，再通过这个指针调用函数。 将固定调用改为可传入的操作下面的函数每次都调用 led_base_on()： 1234void led_run_once(LedBase_t *led){ ...
07 结构体嵌套：公共数据与行为的复用
07 结构体嵌套：公共数据与行为的复用 C 语言面向对象系列 总纲：C 语言面向对象设计概览 封装：结构体与多实例接口 信息隐藏：公共接口与内部实现 模块组织：命名约定与对象生命周期 数据组织：实例状态、模块状态与常量 HAL 实例：STM32 外设接口中的封装设计 结构体嵌套：公共数据与行为的复用（当前篇） 函数指针：可替换行为与回调 操作表：使用 ops 组织对象接口 多态：统一接口、行为分发与类型转换 接口约定：必选操作、可选操作与默认实现 框架整合：应用、驱动与平台的分层 工程扩展：自动注册与 Linux 内核中的对象组织 前面的封装让每个 LED 拥有独立数据。接下来考虑多种 LED 实现：GPIO LED、PWM LED、呼吸灯和 RGB LED 都需要记录状态，但各自还需要不同的配置。 本节通过结构体嵌套提取公共部分。这种写法可以实现类似继承的数据复用，C 代码仍然需要显式访问内嵌成员、调用公共函数。 找出重复的字段分别定义三种 LED 时，可能会重复填写公共成员： 12345678910111213141516171819202122typedef...
06 HAL 实例：STM32 外设接口中的封装设计
06 HAL 实例：STM32 外设接口中的封装设计 C 语言面向对象系列 总纲：C 语言面向对象设计概览 封装：结构体与多实例接口 信息隐藏：公共接口与内部实现 模块组织：命名约定与对象生命周期 数据组织：实例状态、模块状态与常量 HAL 实例：STM32 外设接口中的封装设计（当前篇） 结构体嵌套：公共数据与行为的复用 函数指针：可替换行为与回调 操作表：使用 ops 组织对象接口 多态：统一接口、行为分发与类型转换 接口约定：必选操作、可选操作与默认实现 框架整合：应用、驱动与平台的分层 工程扩展：自动注册与 Linux 内核中的对象组织 前面用 LED 示例介绍了结构体、对象指针、函数前缀和初始化接口。本节对照 STM32 HAL 的 GPIO 接口，看看这些写法在外设库中如何使用。 下文的结构体和函数是教学简化版，用于说明数据与接口的关系。实际项目应使用对应芯片的头文件和 HAL 实现。 先辨认接口中的类型和参数GPIO...
05 数据组织：实例状态、模块状态与常量
05 数据组织：实例状态、模块状态与常量 C 语言面向对象系列 总纲：C 语言面向对象设计概览 封装：结构体与多实例接口 信息隐藏：公共接口与内部实现 模块组织：命名约定与对象生命周期 数据组织：实例状态、模块状态与常量（当前篇） HAL 实例：STM32 外设接口中的封装设计 结构体嵌套：公共数据与行为的复用 函数指针：可替换行为与回调 操作表：使用 ops 组织对象接口 多态：统一接口、行为分发与类型转换 接口约定：必选操作、可选操作与默认实现 框架整合：应用、驱动与平台的分层 工程扩展：自动注册与 Linux 内核中的对象组织 一个模块中可能同时存在多种数据：每颗 LED 的状态、整个模块的初始化次数，以及固定的参数上限。它们的使用范围不同，存放方式也应有所区别。 多个实例共用全局变量的问题如果把 LED 数据全部放在全局变量中： 12345int g_pin = 0;int g_brightness = 0;int init_count = 0;int MAX_BRIGHTNESS = 255;int g_debug_flag =...
04 模块组织：命名约定与对象生命周期
04 模块组织：命名约定与对象生命周期 C 语言面向对象系列 总纲：C 语言面向对象设计概览 封装：结构体与多实例接口 信息隐藏：公共接口与内部实现 模块组织：命名约定与对象生命周期（当前篇） 数据组织：实例状态、模块状态与常量 HAL 实例：STM32 外设接口中的封装设计 结构体嵌套：公共数据与行为的复用 函数指针：可替换行为与回调 操作表：使用 ops 组织对象接口 多态：统一接口、行为分发与类型转换 接口约定：必选操作、可选操作与默认实现 框架整合：应用、驱动与平台的分层 工程扩展：自动注册与 Linux 内核中的对象组织 前面已经有了 LED 类型和操作接口。本节把这些内容组织成一个模块：用统一前缀命名函数，通过 init/deinit 管理对象从初始化、使用到释放的过程。这个过程称为对象的生命周期。 用函数前缀区分模块假设 LED 模块的接口命名如下： 123int init(void);int on(void);int off(void); 电机模块也采用相同的命名方式： 123int init(void);int start(void);int...