c语言实现this指针效果

概要

由于目前在做一个比较复杂的嵌入式项目，想要借此提升一下代码的结构设计能力，所以想要以面向对象的思想来完成这个项目，即把每个板载外设资源视为一个对象，采用msp+bsp的模式，对每个bsp外设实现对象化处理，现有方案需要手动传入对象引用，调用方法时比较麻烦，所以考虑简化调用方式。
面向对象实现思路

现有方案

对象就是具有属性与方法的集合体，以LED举例，它的属性就是端口，引脚，亮使能标志等，方法就是亮，灭。
了解到现有的c语言面向对象实现方法都需要手动传入对象的引用，如下这种方式：

1. typedef struct _LED_TYPEDEF{
2.         //属性
3.         struct _Privated_Attr{
4.                 GPIO_InitTypeDef GPIO_Body;
5.                 GPIO_TypeDef *GPIOx;
6.                 GPIO_PinState ENbit;
7.         } Privated_Attr;
8.        
9.         //方法
10.         void (*LightUp)(struct _LED_TYPEDEF *);
11.         void (*LightOff)(struct _LED_TYPEDEF *);
12. }LED_TypeDef;

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上面的结构体中有一个嵌入的结构体变量，主要用途就是类似私有变量，类外不可直接访问的目的，也是出于属性只由方法操作，这样可以对属性值的合理性做出一定限制与约束，然后方法的参数必须加入对象的引用，也就是传入对象地址。
此时调用方法为:

1. //实例化对象
2. LED_TypeDef BSP_LED1;
3. LED_TypeDef BSP_LED2;
5. //对象方法使用
6. BSP_LED1.LightUp(&BSP_LED1); //led1亮
7. BSP_LED2.LightOff(&BSP_LED2);//led2灭

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这种方式比较麻烦，所以有必要引入c++的this指针方式。
this方案

目的：为了简写对象方法的调用模式。
所谓的this指针可以简单理解为编译器帮我们把对象引用传递到方法中了。
单一bsp方案

此单一bsp意为板子上只有这一个外设，所以这个bsp对象只需要一个this指针，以uart举例

1. typedef struct _UART_OBJ_TYPEDEF{
2.         //属性
3.         struct _PrivateAttr{
4.                 uint16_t Buf_Cnt;
5.                 UART_HandleTypeDef UARTxHandler;               
6.         }PrivateAttr;
7.         uint8_t Is_RX_OV;
8.         uint8_t Is_RX_OK;
9.         uint8_t RX_Buf[UART_RX_MAX_SIZE];
10.        
11.         //方法
12.         void (*SendChar)(struct _UART_OBJ_TYPEDEF *,uint8_t chr);
13.         void (*SendStr)(struct _UART_OBJ_TYPEDEF *,uint8_t *str);
14.         void (*ClearBuf)(void);
15.         void (*ClearFlag)(void);
16.         void (*BufAppend)(uint8_t byte);
17.         uint16_t (*GetBufLength)(void);
18. }UART_Obj_TypeDef;

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可以看到方法中不再需要手动传入对象引用了。

1. UART_Obj_TypeDef UART_Debug_Obj; //实例化对象
2. static UART_Obj_TypeDef *mthis = &UART_Debug_Obj; //this指针实现对象引用

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这样就利用static文件的作用域实现为每个bsp对象实现一个this指针效果。

1. //将数据放入缓冲区
2. UART_Debug_Obj.BufAppend(res);
3. //清空缓冲区
4. UART_Debug_Obj.ClearBuf();

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多个同类bsp方案

1. //bsp对象的this数组偏移量
2. #define BSP_LED1_OFFSET 0
3. #define BSP_LED2_OFFSET 1
5. //间接改变this的指向
6. #define BSP_LED1        (this_ledx = BSP_LED1_OFFSET);_BSP_LED1
7. #define BSP_LED2        (this_ledx = BSP_LED2_OFFSET);_BSP_LED2
9. struct _LED_TYPEDEF;
11. typedef struct _LED_TYPEDEF{
12.         struct _Privated_Attr{
13.                 GPIO_InitTypeDef GPIO_Body;
14.                 GPIO_TypeDef *GPIOx;
15.                 GPIO_PinState ENbit;
16.         } Privated_Attr;
17.         void (*LightUp)(void);
18.         void (*LightOff)(void);
19. }LED_TypeDef;

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使用宏定义的方式间接改变this的指向

1. //实例化2个同类对象
2. LED_TypeDef _BSP_LED1;
3. LED_TypeDef _BSP_LED2;
4. //this指针与this数组
5. static LED_TypeDef* This_Arr[LED_NUM] = {&_BSP_LED1,&_BSP_LED2};
6. static LED_TypeDef* mthis;
7. //this指向偏移量(因为外面要用，所以名字不要冲突，最好和bsp对象相关)
8. uint8_t this_ledx = BSP_LED1_OFFSET;

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1. //方法定义
2. void LightUp(){
3.         mthis = This_Arr[this_ledx]; //通过this指针偏移来确定使用哪个对象
4.         HAL_GPIO_WritePin(mthis->Privated_Attr.GPIOx,\
5.         mthis->Privated_Attr.GPIO_Body.Pin,\
6.         mthis->Privated_Attr.ENbit);
7. }

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总结

基于面向对象的思想对于代码的结构和可读性上都有一定的利处，特别在裸机编写过程中，由于不受系统的干预，对于思路与框架的设计都清晰起来，目前还在不断改善中，这种方式的缺陷也很明显，只适用在静态的情况，要想动态实现只有编译器能操作了，但还是希望这种方式可以很好的在项目中使用。

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