跳转表、指针数组和函数指针的概念

笔者能力有限，如果文中有不对的地方，还请各位朋友能及时地给我指出来，我将不胜感激，谢谢！

跳转表的概念

引用笔者在 Wikipedia 上看到的关于跳转表的概念：

In computer programming, a branch table or jump table is a method of transferring program control (branching) to another part of a program (or a different program that may have been dynamically loaded) using a table of branch or jump instructions

大概意思是说，跳转表或者也可以被称之为分支表，是一种利用分支或者跳转指令表将程序控制转移到程序另一部分（或者是已经动态加载的其他程序）的方法。

关于跳转到程序的另一部分最常用的方法就是使用 switch 语句，但是使用 switch 语句存在的一个弊端就是如果分支过多，会造成程序的冗长。而跳转表刚好能解决这个问题，对于优化程序的结构有很大地帮助。

在介绍跳转表之前，本文先介绍一下跳转表所涉及到的指针数组和函数指针的概念。

指针数组

首先，它是一个数组，数组的元素都是指针，如果有如下指针数组的定义：

1. int*p1[５];

那么，可以采用如下的一个图表明它的含义：

函数指针

函数指针的意思就如名称称所示，它是一个指针，一个函数的指针，指向一个函数，比如下面我们就可以定义一个函数指针变量。

1. int(*pf)(int,int);

上述指针变量的意思是定义了一个 pf 的函数指针变量，这个指针变量可以指向的是一个返回值为 int 的，函数两个 int 类型的参数的函数。假设现在我们有一个这样的函数用于两数相加：

1. int add(int num1,int num2);

那么，我们可以通过函数指针变量指向这个函数的形式来调用函数，比如这样：

1. pf = add;

2. pf(5,8);

上述就是关于函数指针的简单叙述。

跳转表

在介绍了指针数组和函数指针后，我们就可以来构建我们的跳转表，比如这样：

1. void(*pf[])(void) = {fna,fnb,fnc,fnd};

其中，fna、fnb、fnc、fnd 都是返回值和参数都为 void 的函数，上述定义的函数跳转表的意思也就是有一个函数指针数组，这个数组里面存放的都是函数的指针。

之所以称之为跳转表，就是因为能通过索引的方式进行调用函数，下面就是在定义了上述调转表后的一个应用：

1. void test(constint jump_index)

2. {

3. pf[jump_index]();

4. }

下面的图片很形象的表达了跳转表的原理：

通过调用 test 函数，带以不同的参数，就可以通过 test 运行不同函数的功能。试想一下，如果这里使用 switch 的方式实现上述功能，代码量是不是要多出许多？

应用于嵌入式设备的一个例子

下面的例子是笔者在一位国外的网友的帖子下看到的，但是网友并没有给出所有代码，缺少一些较为细节的东西，不过并不影响我们理解。

背景:　有一个工业电源接口盒，现通过一个简单的 ASCII 码助记符来作为命令，该接口盒是通过输入命令的形式执行相关操作，并且通过 RS-232 接口向外返回输入的参数值。

通过背景可以知道我们需要定义一个数组存储命令，代码如下：

1. staticconstchar read_str[] =

2. "0SV0SN0MO0WF

3. 1ST1MF1CL1SZ

4. 2SP2VO2CC2CA";

由于背景中要求需要返回参数并通过 RS-232 串口进行传输，因此，通过输入命令后跳转执行的函数都是具有如下返回值和形参的。

1. constchar*fna(void);　

另外，这个函数声明的意思是，函数值类型是 const char *,形参是 void ，返回值类型也与刚刚我们所定义的 read_str 所对应。

综上，就可以定义我们的跳转表了，跳转表定义如下：

1. staticconstchar*

2. (*readfns[sizeof(read_str)/4])(void) =

3. {

4. /*这里是伪代码，因为命令太多，所以这样进行表示*/

5. una,fna,fnb,...

6. }

una、fnb 等都是与 fna 同类型的函数。说到这里，比较关键的代码就说完了，如下是整个处理过程的代码：

1. constchar*fna(void);

2.  

3. staticvoid process_read(constchar*buf)

4. {

5. char*cmdptr;

6. unsignedchar offset;

7. constchar*replyptr;

8.  

9. staticconstchar read_str[] =

10. "0SV0SN0MO0WF

11. 1ST1MF1CL1SZ

12. 2SP2VO2CC2CA";

13.  

14. staticconstchar*

15. (*readfns[sizeof(read_str)/4])(void) =

16. {

17. /*这里是伪代码，因为命令太多，所以这样进行表示*/

18. una,fnb,fnc,...

19. }

20.  

21. /*cmdptr获得的是当前输入字符的地址*/

22. cmdptr = strstr(read_str,buf);

23.  

24. if(cmdptr != NULL)

25. {

26. /*(当前地址 - 数组基地址)/4 = 索引*/

27. offset = (cmdptr - read_str) / 4;

28.  

29. replyptr = (*readfns[offset])();

30. }

31. }

上述 strstr 函数的功能，是返回一个输入字符串与数组中字符串匹配的元素的地址。最后根据索引值调用相应的函数执行，所以也就实现了背景中所述的根据输入命令执行相应操作的功能。如果命令有很多个，可想而知使用 switch 将是多么冗长的一段代码。

总结

通过上述的例子，很清楚地展示了跳转表在优化代码结构上的强大作用，如果有一组操作所对应的函数具有相同的函数返回值和相同的形参，应该考虑使用跳转表，它将帮助你写出漂亮的代码。

　　审核编辑：汤梓红