Embedded 嵌入式系统中的函数指针有用吗？

在一次采访中，他们问我在为嵌入式系统编写代码时，使用函数指针是否有益（就速度而言）？我对嵌入式系统一无所知，所以无法回答这个问题。只是含糊不清的回答。

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那么真正的好处是什么呢？速度、可读性、维护、成本？

我会说，它们在任何环境中都是有益的（就速度而言），而不仅仅是嵌入式环境。其思想是，一旦指针指向正确的函数，就不需要进一步的决策逻辑来调用该函数。

让我们看看

速度（假设我们在手臂上）：然后（理论上）：

（正常功能调用ARM指令大小）<（功能指针调用设置指令大小）

由于它们是设置函数指针调用的附加间接层，因此将涉及附加的ARM指令

PS：普通函数调用：使用BL设置的函数调用

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PSS：不知道它们的实际尺寸，但应该很容易验证

函数指针的一个消极方面是它们永远不会在调用站点内联。这可能有益，也可能有害，这取决于编译速度或大小。如果是后者，则它们应该与普通函数调用没有区别。

函数指针的另一个缺点（对于虚拟函数，因为它们只是核心级别的函数指针）：

使函数内联&虚拟将强制编译器创建同一函数的脱机副本。这将增加最终二进制文件的大小（假设大量使用它）

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经验法则：1：不要内联进行虚拟呼叫

你在速度上有所提高，但在可读性和维护上有所损失。而不是一个if-then-else树，if-a-then-fun\u a（），else-if-b-then-fun\u b（），else-if-c-then-fun\u-default（），每次都要这样做，如果a-then-fun=fun\u-a，else-if-b-then-fun=fun\u-b，等等，然后你做一次，从那时起，只要调用fun（）。快得多。正如前面指出的，不能内联，这是另一个速度技巧，但是if-then-else树上的内联并不一定比没有内联的树快，而且通常没有函数指针快

你会失去一点可读性和可维护性，因为你必须弄清楚fun（）的设置位置，它的变化频率（如果有），确保在设置之前不调用它，但它仍然是一个可搜索的名称，你可以使用它来查找和维护所有使用它的地方

这基本上是一种速度技巧，可以在每次执行函数时避免if-then-else树。如果性能不重要，如果没有其他功能，则fun（）可以是静态的，并在其中包含If-then-else树

编辑并添加一些示例来解释我所说的内容

extern unsigned int fun1 ( unsigned int a, unsigned int b ); unsigned int (*funptr)(unsigned int, unsigned int); void have_fun ( unsigned int x, unsigned int y, unsigned int z ) { unsigned int j; funptr=fun1; j=fun1(z,5); j=funptr(y,6); } 外部无符号整数fun1（无符号整数a，无符号整数b）； 无符号整数（*funptr）（无符号整数，无符号整数）； void have__fun（无符号整数x、无符号整数y、无符号整数z） { 无符号整数j； funptr=fun1； j=fun1（z，5）； j=funptr（y，6）； } 编译给出了以下结果：

have_fun: stmfd sp!, {r3, r4, r5, lr} .save {r3, r4, r5, lr} ldr r4, .L2 mov r5, r1 mov r0, r2 mov r1, #5 ldr r2, .L2+4 str r2, [r4, #0] bl fun1 ldr r3, [r4, #0] mov r0, r5 mov r1, #6 blx r3 ldmfd sp!, {r3, r4, r5, pc} 玩得开心： stmfd sp！，{r3，r4，r5，lr} .save{r3，r4，r5，lr} ldr r4，.L2 mov r5，r1 mov r0，r2 第1节，第5节 ldr r2、.L2+4 str r2[r4，#0] bl fun1 ldr r3，[r4，#0] mov r0，r5 第1节，第6节 blx r3 ldmfd sp！，{r3，r4，r5，pc} 我想Clifford所说的是一个直接的电话 一条指令就足够了（取决于架构）

bl fun1 bl fun1 其中一个函数指针至少要花费两个

ldr r3, [r4, #0] blx r3 ldr r3，[r4，#0] blx r3 我还提到了直接和间接的区别 你承受的额外负担

在继续之前，值得一提的是内联的优点和缺点。 对于这些示例所使用的ARM，调用 约定使用r0-r3作为函数的传入参数，并使用r0 返回。因此，使用三个参数进入have_fun（）表示r0-r3 有内容。对于ARM，还假设函数可以破坏 r0-r3，have_fun（）需要保留输入，然后放置 r0和r1中fun1（）的两个输入，因此发生了一点寄存器舞蹈

mov r5, r1 mov r0, r2 mov r1, #5 ldr r2, .L2+4 str r2, [r4, #0] bl fun1 mov r5，r1 mov r0，r2 第1节，第5节 ldr r2、.L2+4 str r2[r4，#0] bl fun1 编译器非常聪明，可以看出我们从不需要第一个 输入have_fun（）函数，因此r0被丢弃并允许 马上换。而且，编译器也足够聪明，知道 在发送之后，我们永远不需要第三个参数z（r2） 它在第一次调用时被转换为fun1（），因此它不需要将其保存在高位 登记R1但是，第二个参数需要 被保留，以便将其放入一个不会被fun1（）破坏的regsiter中

您可以看到第二个函数调用也会发生同样的情况

假设fun1（）是一个简单的函数：

inline unsigned int fun1 ( unsigned int a, unsigned int b ) { return(a+b); } 内联无符号整数fun1（无符号整数a、无符号整数b） { 返回（a+b）； } 当您内联fun1（）时，会得到如下结果：

stmfd sp!, {r4, lr} mov r0, r1 mov r1, #6 add r4, r2, #5

typedef struct
{
  uint16_t counter;
  void (*callback)(void);

} Timer_t;

stmfd sp！，{r4，lr} mov r0，r1 第1节，第6节 加上r4、r2和#5 编译器不需要洗牌即将开始的较低寄存器 准备打电话。同样，您可能已经注意到r4和 当我们输入hello_fun（）时，lr将保留在堆栈上。用这个 ARM调用约定函数可以破坏r0-r3，但必须保留 所有其他寄存器，因为本例中的have_fun（）需要更多 四个寄存器完成它的工作，它将r4的内容保存在 堆叠以便它可以使用它。同样，这个函数也是我编译的 它确实调用了另一个函数，bl/blx指令使用/销毁 lr寄存器（r14），所以为了让have_fun（）返回，我们还需要 在堆栈上保留lr。fun1（）的简化示例没有 没有显示这一点，但是从内联中得到的另一个节省是在en上 if(fputype==FPU_FPA) fdivide=fdivide_fpa; else if(fputype==FPU_VFP) fdivide=fdivide_vfp; else fdivide=fdivide_soft; if(fputype==FPU_FPA) fdivide=fdivide_fpa; else if(fputype==FPU_VFP) fdivide=fdivide_vfp; else fdivide=fdivide_soft; a=fdivide(b,c); if(fputype==FPU_FPA) a=fdivide_fpa(b,c); else if(fputype==FPU_VFP) a=fdivide_vfp(b,c); else a=fdivide_soft(b,c); unsigned int fun1 ( unsigned int a, unsigned int b ); unsigned int fun2 ( unsigned int a, unsigned int b ); unsigned int fun3 ( unsigned int a, unsigned int b ); unsigned int (*funptr)(unsigned int, unsigned int); unsigned int have_fun ( unsigned int x, unsigned int y, unsigned int z ) { unsigned int j; switch(x) { default: case 1: j=fun1(y,z); break; case 2: j=fun2(y,z); break; case 3: j=fun3(y,z); break; } return(j); } unsigned int more_fun ( unsigned int x, unsigned int y, unsigned int z ) { unsigned int j; j=funptr(y,z); return(j); } cmp r0, #2 beq .L3 cmp r0, #3 beq .L4 mov r0, r1 mov r1, r2 b fun1 .L3: mov r0, r1 mov r1, r2 b fun2 .L4: mov r0, r1 mov r1, r2 b fun3 mov r0, r1 ldr r3, .L7 mov r1, r2 blx r3 unsigned int fun1 ( unsigned int a, unsigned int b ) { return(a+b); } unsigned int fun2 ( unsigned int a, unsigned int b ) { return(a-b); } unsigned int fun3 ( unsigned int a, unsigned int b ) { return(a&b); } unsigned int have_fun ( unsigned int x, unsigned int y, unsigned int z ) { unsigned int j; switch(x) { default: case 1: j=fun1(y,z); break; case 2: j=fun2(y,z); break; case 3: j=fun3(y,z); break; } return(j); } have_fun: cmp r0, #2 rsbeq r0, r2, r1 bxeq lr cmp r0, #3 addne r0, r2, r1 andeq r0, r2, r1 bx lr cmp r0, #2 beq .L3 cmp r0, #3 beq .L4 and r0,r1,r2 bx lr .L3: sub r0,r1,r2 bx lr .L4: add r0,r1,r2 bx lr mov r0, r1 ldr r1, .L7 ldr r3,[r1] mov r1, r2 blx r3

typedef struct
{
  uint16_t counter;
  void (*callback)(void);

} Timer_t;