Chery0805gamania

http://www.ithome.com.tw/itadm/article.php?c=56857

利用可攜性介面隱藏平臺差異
文/iThome (記者) 2009-09-17



程式碼的可攜性　第4回條件編譯和可攜性介面各有優、缺點，設計者必須權衡應用的情境，拿捏利害關係，選擇適合的方案

針對程序式的程式語言，想要撰寫具可攜性的程式碼，可利用條件編譯的指令，逐一隔開那些具有平臺相依性的程式碼。但利用這個方法有個缺點，也就是當想要支援的平臺數一多，或者平臺相異的部分變多的時候，整個程式就會變得一團混亂。

因此，我們必須倚靠來設計解決這個問題。簡單來說，就是憑藉著一道或更多道的可攜性介面，來隔出與平臺相依及無關的部分。最簡單具體的實作方式，是定義出一組函式，抽離各個平臺的具體實作細節，也隱藏住它們的差異。

對使用這組函式的高階（客戶端）程式碼而言，便對這些差異不知情，自然也就碰觸不到，因而也就獨立於平臺之外，成了具可攜性的程式碼。

魚與熊掌不可兼得，權衡應用情境是設計者的責任
在每個平臺上，我們都針對這個介面中的函式進行具體的實作，只要他們都符合這些函式的規格（定義相同的輸入參數、得到相同的執行效用），那麼基於這個介面所撰寫而成的程式碼，自然可攜。

採用條件編譯的方式來分隔各個平臺相依的程式碼，雖然有缺點，但倘若平臺差異僅有少數甚至僅有數行程式碼的時候，是個精簡的好方法。

倘若各個平臺在完成某個功能的函式上僅有細微的差異，卻因此將此函式置於可攜性介面中，便會造成每個平臺上都必須實作這個函式。然而由於它們之間的差異其實極小，這使得各個平臺的函式實作中程式碼重複的情況嚴重，這反而衍生出「重複程式碼」的問題。

條件編譯有其優點、缺點，而在可攜性介面下為各個平臺提供各種實作，同樣也有其優點、缺點。魚與熊掌不可兼得，必須權衡應用的情境，拿捏其中的利害關係，條件編譯手法當用則用，不當用則不用，這就是設計者的責任。

資料和變數也會有可攜性的問題
有些時候，不單是函式本身會有可攜性問題，就連程式中會需要用到的資料、變數，都會有可攜性的問題。可攜性的問題，同樣要利用介面的觀念解決。只不過，介面不再是一組函式，而是若干個資料結構。

就以SDL為例好了，SDL針對視窗定義了一個名為SDL_WindowData的結構，它代表著每個平臺上都必須自行定義的資料結構，就和可攜性介面中的函式一樣，SDL在每個平臺上都提供一份SDL_WindowData的定義，恰好滿足該平臺上的需求。以Windows為例，它的SDL_WindowData長的像這樣：

typedef struct
{
SDL_WindowID windowID;
HWND hwnd;
HDC hdc;
WNDPROC wndproc;
SDL_bool created;
int mouse_pressed;
struct SDL_VideoData *videodata;
} SDL_WindowData;

而在Mac OS X上（使用Cocoa framework），則像是：

struct SDL_WindowData
{
SDL_WindowID windowID;
NSWindow *window;
SDL_bool created;
Cocoa_WindowListener *listener;
struct SDL_VideoData *videodata;
};

你可以看得出來，各個平臺上因為特性不同，所以必須記錄不同的資訊，像Windows上就必須記錄視窗的handle（HWND型別）、視窗的事件處理常式（WNDPROC型別）等，而在Mac OS X上，則又有所不同。

使用資料結構來做為這些因平臺而異的資料及變數有若干好處，最主要的當然是可以將這些資料及變數，集結、統整在一塊，有利於管理。當然，它做為一個可攜性介面的企圖也就更明顯，而使用上也就更便利了。

你可以使用幾個函式做為可攜性介面的一部分，並利用一個.h標頭檔來加以定義。這樣的做法雖然簡單，但是有個你或許會在意的缺點，也就是這些函式之間的關係其實是滿鬆散的。在前一段中提到了利用一個結構來集結資料及變數的手法，同樣可以運用在函式之上。

同樣以SDL為例，在SDL中為不同平臺的視訊設備各自定義了一組操作，這些操作像是VideoInit ()（初始化視訊設備）、CreateWindow()（建立視窗）等，在各平臺上各有其實作。例如在Windows上就是WIN_VideoInit()與WIN_CreateWindow()，而在Mac OS X上則是Cocoa_VideoInit ()及Cocoa_CreateWindow()。而SDL定義了一個叫做SDL_VideoDevice的結構，它的定義方式像是：

struct SDL_VideoDevice
{
const char *name;
int (*VideoInit) (_THIS);
…
int (*CreateWindow) (_THIS, SDL_Window * window);
int (*CreateWindow) (_THIS, SDL_Window * window);
int (*CreateWindowFrom) (_THIS, SDL_Window * window, const void *data);
void (*SetWindowTitle) (_THIS, SDL_Window * window);
void (*SetWindowIcon) (_THIS, SDL_Window * window, SDL_Surface * icon);
void (*SetWindowPosition) (_THIS, SDL_Window * window);
void (*SetWindowSize) (_THIS, SDL_Window * window);
…
};

你可以看到，它將因平臺而異的動作，全部定義成這個結構中的函式指標。

也就是說，它本身就是一個可攜性的介面，對於高階、想要獨立於平臺之外的程式碼而言，只需要從相對應平臺的這個結構取得資料，接著使用其中的函式指標，便可以呼叫該平臺相對應的函式。

透過這個方式，可攜性介面的存在更為明顯，因為它已經化成一個具體的結構，在程式中被運用著，不再只是一組較為分散且獨立存在的函式。在SDL中，運用SDL_VideoDevice的方式，就像是這樣：

　　static SDL_VideoDevice *_this;
　　…
　　if (_this->SetWindowTitle) {
　　 _this->SetWindowTitle(_this, window);
　　}

它定義一個叫_this的SDL_VideoDevice指標，接著在程式中想要執行設定視窗標題的動作時，便檢查_this->SetWindowTitle函式指標是否為NULL，倘若不是Null便呼叫。使用起來，並不會太過費力，而且，懂得物件導向程式設計的程式人，毋需看到_this這個變數名稱，基本上已經可以看出來這是利用C語法模擬物件導向的機制。

物件導向的觀念對於撰寫可攜性程式碼有幫助
這樣子的做法，不單只是將函式封裝在結構中，同時，還具備了多型的作用。

行文至此，你不免發現，即使是使用程序性的程式語言，當我們想要撰寫具可攜性的程式碼時，在設計上，很容易就傾向於使用物件導向的一些觀念。這或許意謂著，這些觀念對於撰寫具可攜性程式碼是大有幫助的。

下一回我將會探討，運用正宗的物件導向程式語言，又該如何撰寫具可攜性的程式碼。


作者簡介─王建興
清華大學資訊工程系的博士研究生，研究興趣包括電腦網路、點對點網路、分散式網路管理、以及行動式代理人，專長則是Internet應用系統的開發。曾參與過的開發專案性質十分廣泛而且不同，從ERP、PC Game到P2P網路電話都在他的涉獵範圍之內。