引言
在单片机程序中，诸如键盘按键扫描、菜单处理等多种逻辑功能，在代码上常采用Switch/Case语句的实现方式。Switch/Case语句是一种简单、初级的逻辑表达式，当代码较为复杂时，不利于程序的功能调试和逻辑修改[1]，程序的可扩充性和可移植性都受到影响。为了在单片机常用的结构化程序设计中避免Switch/Case语句过于冗长，提出一种使用函数指针来替代Switch/Case语句的实现思路，并给出两种情况下的代码模型。事实证明，该方法可使程序的结构清晰、易于维护，可提高单片机程序的可读性和设计效率。
1Switch/Case语句的代码模型及特点
1.1 Switch/Case语句代码模型
Switch/Case是C语言中的基本语句，其使用方法在大量教材及书籍中均有介绍[2]，这里不再赘述。一般来说，Switch/Case语句代码模型如下：
//功能代码实现
void function(void){
//程序处理
switch (PrmValue){
case Prm_A:
//程序处理
break;
case Prm_B:
//程序处理
break;
case Prm_C:
//程序处理
break;
……
}
}
在该代码模型中，假定function函数形参及返回值均为void类型，其使用Switch/Case分支语句进行不同情况下的程序处理。PrmValue是从前面的程序处理代码中获得的表达式，Prm_A、Prm_B和Prm_C等常量是表达式的值。当表达式的值与某一个Case后面的常量表达式的值匹配时，就执行此Case后面的语句。
1.2 Switch/Case语句的不足
从模型上可以看出，对于简单的功能实现，Switch/Case语句清晰、简便；但当项目功能较为复杂，例如键盘数或菜单级数较多时[3]，Switch/Case语句的判断分支较多，导致代码冗长，常常一个Case分支语句动辄跨越数十行，程序整体的可读性和可移植性降低，程序的结构不够清晰。另外，当Switch/Case语句需要扩展功能时，需要在已经臃肿的Case分支上继续“添砖加瓦”，造成了程序语句的进一步冗长，不便于后期程序逻辑功能的修改。
2 使用函数指针替代Switch/Case语句的
两种设计方法
2.1 Case表达式的值连续情况下的设计方法
在Switch/Case语句代码模型中，较为常见的一种情况是：Prm_A、Prm_B、Prm_C等常量是连续的数值。对于这种情况，设计思路是定义相关的函数指针数组[4]，然后实现相对应的函数。在使用时，只需调用对应的函数指针数组元素即可。该方式下代码模型如下：
//pFun_A等相关函数的实现
void pFun_A(void){...}
void pFun_B(void){...}
void pFun_C(void){...}
……
//相关的函数指针数组的定义
void (*pFun)(void)[]={pFun_A,pFun_B,pFun_C,}
//功能代码实现
void function(void){
//程序处理
(pFun[PrmValue])();
//调用函数指针替代原本的Switch/Case语句
}
在该代码模型中，假定函数指针指向的函数形参及返回值均为void类型，PrmValue是从前面的程序处理代码中获得的表达式。设计方法中，将每个Case分支的处理代码封装成函数，并将每个函数地址按照Case表达式的值的顺序赋给函数指针数组各元素。在功能代码中，程序的实现主体只需使用PrmValue的值调用对应的处理函数即可，原本冗长的Switch/Case语句被一条简单的函数指针调用代替，形式较为简洁。使用这种设计方法，当程序需要扩展新的功能逻辑的时候，只需要依次增加函数指针数组元素的值并实现对应的函数，功能代码的主体部分不需改动。需要注意的一点是，第2种的代码模型中，假定PrmValue的值是从0开始的，对于Case表达式的值不是从0开始但Case表达式的值连续的情况，上面的代码模型仍然可以使用。例如，如果Case表达式的值是从delta开始的，在这种情况下只需要将第2种代码模型中的(pFun[PrmValue])()表达式改为(pFun[PrmValuedelta])()即可，代码的其他部分均可以保持不变。
2.2 Case表达式的值离散情况下的设计方法
第1种代码模型中，在Prm_A、Prm_B、Prm_C等数值相差较大且不连续的情况下，如果仍然套用2.1节的设计方法，函数指针数组中需要人为填充大量冗余数据，造成资源的浪费，并且在修改时需要做到精确的一一对应，程序的设计反而变得更为麻烦，失去了设计方法的本意。此时需要对第2种代码模型进行增强设计。其设计思路是通过构建一个数据结构，将离散的Case表达式的值和对应的处理函数一一对应，在功能代码中对函数指针进行轮询操作。其实现模型如下：
//pFun_A等相关函数的实现
void pFun_A(void){...}
void pFun_B(void){...}
void pFun_C(void){...}
……
//相关的数据结构及其数组的定义
typedef struct { int iValue; void(*pFun)(void)} StructFun;
StructFun mystruct[]={ {Prm_A,pFun_A}, {Prm_B,Fun_B}, {Prm_C, pFn_C}... };
//功能代码实现
void function(void){
//程序处理
for (int i=0; i<sizeof(mystruct)/sizeof(StructFun); i++){
//轮询比较，找到相等的值并调用对应的函数指针
if( PrmValue== mystruct[i].iValue )
(mystruct[i].pFun)();
}
}
在该代码模型中，构建的StructFun结构体数组实现了Case表达式的值和函数指针的一一对应。当程序需要扩展新的功能逻辑时，只需要添加StructFun结构体数组的内容并实现对应函数体即可，设计方法的优点与2.1节的设计方法类似。实际上，2.1节的设计方法是特殊情况下本设计方法的退化，两种设计方法在思路上仍是保持一致的。
结语
本文介绍的两种使用函数指针替代Switch/Case语句的方法，使程序的任务处理逻辑关系变得简洁明了，易于增加程序状态，更改程序逻辑，程序的可读性、可调试性强，减少了单片机程序设计中的错误。笔者在工程项目中验证了这两种设计方法，实际可行且快捷有效，对于单片机常用的结构化程序开发具有一定的借鉴意义。