函數(shù)指針在C語言中應用較為靈活。在單片機系統(tǒng)中，嵌入式操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)和網絡協(xié)議棧等一些較為復雜的應用都大量地使用了函數(shù)指針。Keil公司推出的C51編譯器是事實上80C51 C編程的工業(yè)標準，它針對8051系列CPU硬件在標準ANSI C的基礎上進行了擴展；但由于編譯器及8051體系結構的限制，造成了在使用函數(shù)指針時有很多與ANSI C不同的地方。下面舉例說明在不同的情形下函數(shù)指針的使用。以下代碼均在Keil μVision3、v8.08 C51、默認優(yōu)化等級的開發(fā)環(huán)境下驗證通過。
　　1、指向固定地址的指針
　　在程序設計中，常需要跳轉到某一特定的地址上執(zhí)行，如引導程序的設計?？赏ㄟ^如下C語言實現(xiàn)：

intmain(void){((void(code*)(void))0x2000)();return0;}

　　此代碼使得主函數(shù)執(zhí)行位于0x2000地址的程序代碼。其中( (void (code* )(void) )是一種數(shù)據(jù)類型，表示一指向代碼段函數(shù)的指針，該函數(shù)無參數(shù)和無返回值。它對數(shù)據(jù)0x2000進行了強制類型轉換，使函數(shù)指針指向地址為0x2000的代碼段地址。關于復雜類型的聲明詳見參考文獻[1]。
　　通過反匯編窗口可看到編譯器生成了如下匯編代碼：

C:0x000F122000LCALLC:2000

　　由上可以看出， Keil C51是非常高效的編譯器，產生了非常簡潔的輸出。這正是我們所期望的。
　　2、無參數(shù)的函數(shù)指針
　　Keil C51中不帶參數(shù)的函數(shù)指針的使用方法與ANSI C基本相同。示例如下：

voidfoo(void){return;}intmain(void){void(*pfoo)(void);//申明函數(shù)指針pfoopfoo=foo;//對該指針賦值，指針指向foo函數(shù)代碼段(*pfoo)();//通過指針調用其指向的函數(shù)，就是運行foo函數(shù)return0;}

　　3、帶參數(shù)的函數(shù)指針
　　一般來說，函數(shù)參數(shù)是通過堆棧來傳遞，用PUSH和POP匯編指令來實現(xiàn)的；但由于8051體系及其編譯器的一些限制，使得其函數(shù)參數(shù)的傳遞需要一些特殊的方法。
　　通過函數(shù)指針調用函數(shù)屬于函數(shù)的間接調用，根據(jù)C51的規(guī)定，所有的函數(shù)參數(shù)都需要通過寄存器傳遞。由于8051的寄存器數(shù)目的限制，函數(shù)指針最多只能傳遞3個參數(shù)（具體傳遞規(guī)則詳見參考文獻[2]）。其聲明與調用方式如下：

void(*pfun)(char,short,int);//申明函數(shù)指針(*pfun)('c',0x1234,0x5678);//調用改函數(shù)

　　如果需要傳遞3個以上函數(shù)的參數(shù)，可以把參數(shù)存放到結構體[1]里面，再用一個指針指向該結構體作為參數(shù)傳遞給函數(shù)指針。也可以使用reentrant關鍵字將函數(shù)聲明為可重入函數(shù)[2]。
　　4、分析調用樹正確使用指針函數(shù)
　　Keil C51編譯器與ANSC C編譯器的區(qū)別之一是，它并不把函數(shù)參數(shù)壓入堆棧中，而是把函數(shù)參數(shù)放在寄存器(register)或固定的內存位置(fixed memory location)[2]中。
　　調用樹(call tree)是由Keil鏈接器自動生成的，用于描述函數(shù)的調用關系。鏈接器通過分析調用樹來確定哪些寄存器或內存位置是可安全覆蓋的。這樣兩個不同時調用的函數(shù)就可以共享同一塊memory作為傳遞參數(shù)使用。但對于函數(shù)指針來說，編譯器并不知道函數(shù)指針將指向哪個函數(shù)。這導致了調用樹構造出錯的可能，函數(shù)的參數(shù)也可能被錯誤覆蓋。示例如下：

voidfoo_caller(int(code*fptr)(unsignedint)){unsignedchari;for(i=0;i<5;++i)　　(*fptr)(i);}intfoo(unsignedintcount){　　longj,k;　　k=0;　　for(j=0;j
　　對工程“Build target”之后，打開該工程目錄下的M51文件查看代碼覆蓋及函數(shù)調用情況，如下：
OVERLAYMAPOFMODULE:test(?C_STARTUP)SEGMENTDATA_GROUP　+﹥CALLEDSEGMENTSTARTLENGTH?C_C51STARTUP　+﹥?PR?MAIN?MAIN?PR?MAIN?MAIN　+﹥?PR?_FOO?MAIN　+﹥?PR?_FOO_CALLER?MAIN?PR?_FOO?MAIN　　　　0008H0008H?PR?_FOO_CALLER?MAIN0008H0003H
　　從該M51文件可以看出，Keil C51編譯器認為main函數(shù)依次調用了foo與foo_caller函數(shù)。這顯然違反了上面C代碼的初衷，而且foo函數(shù)占用了0008H～0010H，foo_caller函數(shù)占用了0008H～000BH DATA區(qū)，二者傳遞參數(shù)的區(qū)域相互覆蓋。通過Keil調試器可知，由于參數(shù)fptr被錯誤覆蓋，在第2次調用(*ftpr)()時，程序已經不能正確跳轉至foo函數(shù)執(zhí)行了。
　　顯然，造成上述結果的原因是生成的調用樹出錯了。Keil提供了鏈接器OVERLAY偽指令，可讓用戶自行修改調用樹，調整函數(shù)的調用關系。可在鏈接命令行輸入以下命令（OVERLAY指令的用法詳見參考文獻[2]）：
OVERLAY(?PR?MAIN?MAIN~?PR?_FOO?MAIN,?PR?_FOO_CALLER?MAIN!?PR?_FOO?MAIN)
　　或在Keil集成開發(fā)環(huán)境中，在“BL51 Misc”－“Overlay”中填入：
?PR?MAIN?MAIN~?PR?_FOO?MAIN,?PR?_FOO_CALLER?MAIN!?PR?_FOO?MAIN
　　再次對工程“Build target”之后，M51文件片段如下所示：
OVERLAYMAPOFMODULE:test(?C_STARTUP)SEGMENTDATA_GROUP　+﹥CALLEDSEGMENTSTARTLENGTH?C_C51STARTUP　+﹥?PR?MAIN?MAIN?PR?MAIN?MAIN　+﹥?PR?_FOO_CALLER?MAIN?PR?_FOO_CALLER?MAIN0008H0003H　+﹥?PR?_FOO?MAIN?PR?_FOO?MAIN000BH0008H
　　對比之前生成的M51文件可看出，foo與foo_caller函數(shù)的DATA區(qū)不再重疊，調用樹正確地構造了。調試結果也顯示，輸出正如所期望的一樣。
　　結語：采用C51設計較為復雜的單片機軟件系統(tǒng)是一種較為理想的方法。如何在C51下編寫高效而正確的代碼對軟件開發(fā)人員是一個挑戰(zhàn)。本文介紹的幾種函數(shù)指針使用方法為嵌入式軟件開發(fā)人員提供了有益的參考。
參考文獻
[1] Kernighan Brian W, Rithie Dennis M.The C Programming Language 2nd Ed[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2004.
[2] Keil Software Inc. C51.pdf，2001.
[3] 馬忠梅，劉濱，等. 單片機C語言Windows環(huán)境編程寶典[M]. 北京：北京航空航天大學出版社，2004.
朱博(碩士研究生），主要研究方向為智能交通信息采集；許論輝（博士、教授），主要研究方向為智能交通控制。