C語言的面向?qū)ο髮?shí)現(xiàn)在車燈軟件中的應(yīng)用

于杰

摘要

隨著汽車LED前燈的功能越來越豐富，集成度越來越高，對(duì)于LED前燈控制器的實(shí)現(xiàn)加入軟件模塊已成為必然，但隨著軟件復(fù)雜程度的提高往往伴隨著系統(tǒng)缺陷數(shù)量的增長。與面向過程編程相比，面向?qū)ο缶幊痰姆庋b、多態(tài)和繼承特性降低了軟件開發(fā)復(fù)雜度，提升了軟件的可靠性、穩(wěn)定性和擴(kuò)展性。為了降低前燈軟件的復(fù)雜度，可以在資源有限的單片機(jī)中利用C語言實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο缶幊?，以降低開發(fā)難度，提升軟件質(zhì)量

【關(guān)鍵詞】汽車 LED C語言 面向?qū)ο?單片機(jī)

1 引言

車燈作為汽車的外部關(guān)鍵部件，近些年發(fā)展十分迅速，LED車燈應(yīng)用越來越廣泛，功能越來越豐富。因?yàn)槌杀镜脑?，在汽車LED前燈中往往使用價(jià)格低廉，資源有限的微控制器，在這類控制器中，一般只能使用面向過程的C語言進(jìn)行編程。而與面向過程編程相比，面向?qū)ο缶幊叹哂蟹庋b、多態(tài)和繼承特性，更加容易維護(hù)、復(fù)用和擴(kuò)展。如果能使用面向?qū)ο髮?shí)現(xiàn)LED前燈的軟件系統(tǒng)，可以提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性。

本文分析了面向?qū)ο蟮闹饕攸c(diǎn)，給出了使用C語言實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮姆椒ā?/p>

2 面向?qū)ο蟮闹饕攸c(diǎn)及C語言實(shí)現(xiàn)

2.1 封裝

類是面向?qū)ο缶幊汤镒钪匾囊粋€(gè)概念，它是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中具有共同屬性的一類對(duì)象的抽象。類的概念中包含兩部分內(nèi)容：屬性和行為。屬性是對(duì)象擁有的性質(zhì)和狀態(tài)，行為是定義在對(duì)象上的一組操作。一個(gè)好的封裝設(shè)計(jì)可以降低軟件設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，提升軟件產(chǎn)品質(zhì)量。

C++語言通過關(guān)鍵詞class定義一個(gè)類，實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)對(duì)象屬性和方法的封裝，類的概念相當(dāng)于定義了一個(gè)新的數(shù)據(jù)類型。在C語言中，雖然沒有類的概念和class關(guān)鍵字，但是可以使用相似的struct來模擬一個(gè)類，對(duì)于屬性依然使用變量來定義，對(duì)于方法可以使用函數(shù)指針來定義。

typedef struct_led

{

void（*Led0n）（struct_pwm_led*this）;

void（*LedOff）（struct_pwm_led*this）;

}CLed;

對(duì)于定義的函數(shù)指針必須進(jìn)行初始化，指向具體的函數(shù)之后才能使用，這里提供一個(gè)宏來實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部變量和函數(shù)指針進(jìn)行初始化，其中Led_SetDuty、Led_On均是定義完整的函數(shù)

#define LED GENERATE{＼

Led_On，＼

Led_Off＼

}

CLed led=LED_GENERATE;

led.LedOn（&led）;//由于C語言編譯器中不會(huì)為函數(shù)提供this指針，因此這里手工添加

2.2 繼承

汽車LED前燈中，不同型號(hào)的產(chǎn)品間有許多相同或相似的功能，即使是同一產(chǎn)品也會(huì)因?yàn)榻党杀净騼?yōu)化，在不改變功能的情況下更改硬件設(shè)計(jì)，因此在汽車LED前燈的軟件產(chǎn)品中，軟件的復(fù)用性就顯得更加重要。在面向?qū)ο缶幊讨校^承是復(fù)用己存在代碼元素的一項(xiàng)重要特性。

在面向?qū)ο缶幊讨?，繼承是復(fù)用己存在代碼元素的一項(xiàng)重要特性，通過定義一個(gè)繼承自基類的派生類，在不編寫一行代碼的情況下，即可擁有基類的全部特性，在派生類中編寫代碼即可實(shí)現(xiàn)對(duì)己有功能進(jìn)行擴(kuò)展。在C語言的結(jié)構(gòu)體中并沒有提供繼承的方法，這里我們使用包含的關(guān)系來模擬面向?qū)ο笾械睦^承，在模擬的派生類中包含基類的對(duì)象，并將其作為模擬派生類的第一個(gè)元素（為了方便使用基類指針訪問派生類對(duì)象），即可擁有與繼承相同的特性：

//CLed為己定義的結(jié)構(gòu)體

typedef struct_pwm_led

{

CLed base;

uint32_t pwm_duty;

void（*SetDuty）（struct_pwm_led*this，uint32_t duty）：

}CPwmLed;

#define PWMLED GENERATE{＼

LED_GENERATE，＼

0，＼

LED SetDuty＼

}

2.3 多態(tài)

汽車LED前燈往往需要在不同的外界條件或點(diǎn)亮?xí)r機(jī)有不同的點(diǎn)亮行為，使用面向過程的方法，則需要針對(duì)每一種點(diǎn)亮模式定義不同的接口函數(shù)，在應(yīng)用中在根據(jù)當(dāng)前條件進(jìn)行調(diào)用，當(dāng)點(diǎn)亮模式改變或增加新的模式時(shí)，我們就需要對(duì)接口函數(shù)和調(diào)用進(jìn)行刪減更改，這無形中降低了軟件的可擴(kuò)展性，在每次修改中更容易引入新的bug。

在面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)中，多態(tài)是指一組相關(guān)的類對(duì)象具有相同的函數(shù)原型，但具有不同的函數(shù)行為。C++語言中使用虛函數(shù)實(shí)現(xiàn)多態(tài)的功能，但C語言中雖然沒有虛函數(shù)這樣的特性，但可以利用函數(shù)指針實(shí)現(xiàn)多態(tài)的功能。首先通過定義函數(shù)指針抽象出統(tǒng)一的函數(shù)接口，在將函數(shù)指針指向不同的函數(shù)實(shí)現(xiàn)，這樣當(dāng)調(diào)用函數(shù)指針時(shí)就會(huì)表現(xiàn)出不同的行為：

//CLed為己定義的結(jié)構(gòu)體

typedefstruct_bin_led

{

CLed led;

}CB1nLed;

//通過宏對(duì)基類中的函數(shù)指針進(jìn)行重新定義

#define BLNLED_GENERATE{＼

{B1nLed_On}＼

}

CB1nLed bln_led=BLNLED_GENERATE;

CLed*pLed=（CLed*）（&bln_led）;

pLed->LedOn（pLed）;

3 結(jié)論

通過使用C語言模擬出面向?qū)ο笳Z言的特點(diǎn)，使得軟件系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)更加容易的實(shí)現(xiàn)。高內(nèi)聚低耦合的模塊設(shè)計(jì)提高軟件系統(tǒng)代碼的重復(fù)利用率，方便了軟件系統(tǒng)的維護(hù)和修改，便于調(diào)試排錯(cuò)，易于擴(kuò)展，進(jìn)一步降低了軟件復(fù)雜度，提高了系統(tǒng)的健壯性、靈活性、可靠性。在獲得面向?qū)ο缶幊痰膬?yōu)點(diǎn)的同時(shí)，依然保留著C語言高效的特點(diǎn)，適合在資源有限的單片機(jī)中應(yīng)用。

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