摘  要： 為了說明BREW中如何實現(xiàn)用C語言來模擬C++中的面向?qū)ο?/a>的特性，實現(xiàn)接口的聲明與實現(xiàn)的分離、對多個接口的支持和接口的易擴展性。通過實例，闡述了BREW通過虛擬函數(shù)表將接口與實現(xiàn)分離，使用ISHELL接口對多個接口支持及擴展。該方法與普通的C語言實現(xiàn)的接口相比較，修改接口而不會影響到應(yīng)用程序，而接口有更好的可擴展性，更容易管理。
關(guān)鍵詞： BREW；接口；面向?qū)ο?/p>

　如今，手機已不是簡單的語音通信工具，它已逐漸發(fā)展成為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)開發(fā)應(yīng)用的平臺。在這種情況下，高通公司推出了一個新的BREW（Binary Runtime Environment for Wireless）平臺。BREW平臺的出現(xiàn)使手機像電腦一樣，可以應(yīng)用更多的第三方軟件，滿足人們不同的需求，為用戶提供更多的服務(wù)。
在手機軟件開發(fā)中，許多問題都需要使用C++中面向?qū)ο蟮姆椒▉韺崿F(xiàn)，以提高代碼的可重用性、程序的模塊化及健壯性；為了滿足用戶對新數(shù)據(jù)應(yīng)用的需求，移動設(shè)備制造商也希望不重新開發(fā)專有的軟件平臺，就可以快速提供新業(yè)務(wù)，以降低移動設(shè)備的技術(shù)門檻和產(chǎn)品上市門檻。
　高通公司推出的BREW平臺，為無線設(shè)備設(shè)計專門提供了一個高效的應(yīng)用程序執(zhí)行環(huán)境及開發(fā)平臺。在BREW平臺，用C語言開發(fā)應(yīng)用程序可以達到C++的設(shè)計效果，而不需要開發(fā)專用的軟件平臺，又提高了程序開發(fā)的效率和新業(yè)務(wù)開發(fā)的速度。
本文通過一個例子，闡述BREW中如何實現(xiàn)接口的聲明和實現(xiàn)的分離來達到面向?qū)ο蟮奶匦?，提高代碼的可重用性、健壯性以及其可擴展性和易于管理的特性。
1 BREW接口的實現(xiàn)
1.1 BREW平臺簡介
　BREW 的全稱是無線二進制運行環(huán)境。從基本的層面而言，BREW 平臺就是手持設(shè)備上嵌入式芯片操作系統(tǒng)的接口或抽象層，可以將它看作是 PC 環(huán)境下 Microsoft Windows 的 Win32 API。BREW 平臺是一組用于本地執(zhí)行而編譯并鏈接的二進制庫，優(yōu)化后能使應(yīng)用程序利用無線服務(wù)和資源，控制流出或流入應(yīng)用程序的事件流，能根據(jù)相應(yīng)的事件啟動、停止、中止或恢復(fù)應(yīng)用程序。BREW 執(zhí)行環(huán)境在運行時可以發(fā)現(xiàn)應(yīng)用程序和任何相關(guān)的擴展[1]。
1.2 嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　圖1是分散式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。從圖1中可以看出，SDK需要使用運行平臺的接口聲明來開發(fā)應(yīng)用程序，運行平臺負責(zé)根據(jù)用戶的輸入啟動應(yīng)用程序，而應(yīng)用程序則通過運行平臺的接口調(diào)用運行平臺的函數(shù)庫來實現(xiàn)功能[2]。

　假設(shè)程序運行到了需要調(diào)用平臺函數(shù)的時候，由于當(dāng)前的應(yīng)用程序是開發(fā)者使用SDK開發(fā)的，就像平臺不知道應(yīng)用程序的地址一樣，應(yīng)用程序也不知道平臺函數(shù)的地址，因此，所面臨的問題就是怎樣能夠知道應(yīng)用程序中所調(diào)用的平臺函數(shù)的地址。雖然SDK中可以提供運行平臺中每個函數(shù)的地址，但是因為平臺會經(jīng)常升級，導(dǎo)致每個函數(shù)的鏈接地址不固定，因此在平臺升級時，SDK和應(yīng)用程序都需要同時升級。這樣就不能實現(xiàn)“分散式”的升級了，這種程序的運行方式也就沒有任何意義了。為解決分散式系統(tǒng)分散式升級的問題，BREW提供了一個機制來解決應(yīng)用程序調(diào)用函數(shù)的問題。
　如果在開發(fā)過程中使用運行平臺的接口聲明，而在運行時應(yīng)用程序使用真正的二進制接口，并在二進制層面調(diào)用接口函數(shù)[3]。則無論是SDK還是應(yīng)用程序都與接口相關(guān)，解決這個問題的方式就是讓接口和接口的實現(xiàn)之間分離。下面介紹BREW中的接口是如何實現(xiàn)的。
1.3 軟件開發(fā)和C語言
　在C語言中， C語言庫的開發(fā)商開發(fā)了一個算法來實現(xiàn)字符串的搜索，為了實現(xiàn)這個功能，軟件廠商生成了一個頭文件FastString.h[4]，內(nèi)容如下：
typedef struct _IFastString
{
char *m_pString；
}IFastString；
void IFastString_CreateObject（IFastString *IFastString， char *pStr）；//創(chuàng)建目標(biāo)字符串對象
void IFastString_Release（IFastString *IFastString）；
//釋放目標(biāo)字符串對象
int IFastString_GetLength（IFastString *pIFastString）；
//獲取目標(biāo)字符串長度
int IFastString_Search（IFastString *IFastString， char *pSearchStr）；//查找字符串，返回偏移量
　在BREW接口中共有4個接口：CreateObject、Release、GetLength、和Search。CreateObject用來創(chuàng)建IFastString接口，Release用來釋放接口的資源，GetLength用來獲取字符串長度，Search用來查找字符串。一般地，這個庫的使用者會將.lib庫鏈接到自己的工程中，通過接口聲明的頭文件來使用庫中的函數(shù)。這樣，庫函數(shù)將成為客戶應(yīng)用程序中的一部分。
　假設(shè)FastString庫占用了1 MB的空間，如果4個程序中都調(diào)用了這個接口，則FastString接口將會占用4 MB的空間，也就是說有3 MB的空間浪費掉子。圖2是多個程序調(diào)用FastString庫的示意圖。另外，如果庫廠商發(fā)現(xiàn)接口有缺陷，又沒有辦法替換已經(jīng)存在的缺陷代碼，一旦FastString接口鏈接到代碼中，就不可能在用戶設(shè)備上替換這部分代碼。因此，庫廠商不得不重新為每個應(yīng)用程序的開發(fā)者廣播發(fā)布新的庫文件，并希望他們重新編譯程序來使用新的代碼。這在嵌入式系統(tǒng)中是不可能的。因為在這里FastString的角色就是運行平臺，不可能每個應(yīng)用程序都包含一個運行平臺。解決這個問題的一種技術(shù)是使用動態(tài)鏈接庫技術(shù)將FastString包含起來。

1.4 動態(tài)鏈接庫
　動態(tài)鏈接庫技術(shù)的典型應(yīng)用是Windows操作系統(tǒng)中的動態(tài)鏈接庫[4]。這種方法是將FastString源文件編譯成特殊的二進制文件，并強迫FastString將所有的接口從二進制文件中引用出去，建立相應(yīng)的引出表，以便于在運行時把每個接口的名字映射到對應(yīng)的二進制接口地址上。同時還需要為使用者生成相應(yīng)的引入庫，使用者通過引入庫可以獲取每個接口的符號。當(dāng)客戶鏈接引入庫時，這些符號信息會加入到當(dāng)前的可執(zhí)行文件中，運行時動態(tài)加載二進制庫文件，并在執(zhí)行時調(diào)用相應(yīng)的程序。這樣，即使多個程序調(diào)用FastString接口，F(xiàn)astString代碼也只需要一份，而且如果發(fā)現(xiàn)FastString代碼有缺陷時，可以更新FastString二進制組件而不影響應(yīng)用程序。圖3是使用動態(tài)鏈接庫時多個程序調(diào)用FastString庫的示意圖。

1.5 虛擬函數(shù)表
　但是在嵌入式系統(tǒng)中一般不支持動態(tài)鏈接庫技術(shù)，因此在BREW中，采用虛擬函數(shù)表（VTBL）技術(shù)[4]實現(xiàn)接口和接口的分離。
　下面是新版本的FastString的頭文件：
typedef struct _IFastString IFastString；
typedef struct _IFastStringVtbl IFastStringVtbl；
typedef struct （*PFNCreateObject）
（IFastString **ppIFastString， char *pStr）；
struct _IFastString
{
struct IFastStringVtbl *pvt；
}；
struct IFastStringVtbl
{
        void（*Release）（IFastString*pIFastString）；
        int（*GetLength）（IFastString*pIFastString）；
        int（*Search）（IFastString*pIFastString，char *pSearchStr）；
}；
 #define IFASTSTRING_Release（p）（（IFastString*）p->pvt）->Release（p） //釋放目標(biāo)字符串對象
 #define IFASTSTRING_GetLength（p）（（IFastString*）p->pvt）->GetLength（p） //獲取目標(biāo)字符串長度
 #define IFASTSTRING_Search（p）（（IFastString*）p->pvt）->Search（p） //查找字符串，返回偏移量
首先對FastString程序作一說明：在FastString頭文件里定義了IFastString和IFastStringVtbl兩個類型。IFastStringVtbl類型是虛擬函數(shù)表類型，IFastString中包含了指向虛擬函數(shù)表類型的指針。在接口定義時，使用（（IFastString）p->pvt）調(diào)用虛擬函數(shù)表中的函數(shù)指針，這說明了如果要使用接口就必須先要提供IFastString的指針類型?？梢钥闯?，Release、GetLength和Find已經(jīng)實現(xiàn)了在C語言定義的接口和實現(xiàn)函數(shù)之間的分離。
源文件FastString.c如下：
#include“FastString.h”
 #include<string.h>
  typedef struct _CFastString
 {
IFastStringVtbl *pvt；//指向虛擬函數(shù)表的指針
char *m_pString；//指向字符串的指針
int m_Len；//存儲字符串的長度
}CFastString；
//函數(shù)聲明
static void IFASTSTRING_Release（IFastString*pIFastString）；
static void IFASTSTRING_GetLength（IFastString*pIFastString）；
static void IFASTSTRING_Search（IFastString*pIFastString，char*pSearchStr）；
 IFastStringVtbl gvtFastString = {IFASTSTRING_Release，
 IFASTSTRING_GetLength，
 IFASTSTRING_Search
}；
void IFastString_CreateObject（...）
{...}
...
　CFastString結(jié)構(gòu)體中有IFastStringVtbl類型的指針，而且這個指針在結(jié)構(gòu)體的最頂部。另外還發(fā)現(xiàn)在IFastString結(jié)構(gòu)體的最頂部也包含了IFastStringVtbl的指針，即CFastString是IFastString的超集。從而可以看出，CreateObject函數(shù)中返回的IFastString指針其實是指向CFastString的指針。在FastString.C源文件中還定義了一個IFastStringVtbl的變量gvtFastString，并為這個變量初始化成各個對應(yīng)的函數(shù)，這個變量就是虛擬函數(shù)表。虛擬函數(shù)表的示意圖如圖4所示。

　可以發(fā)現(xiàn)，除了CreateObject成員之外，其余的三個成員函數(shù)（IFastString_Release、IFastString_GetLength、IFastString_Find）都添加到了虛擬函數(shù)表中，而且這個虛擬函數(shù)表還可以隨著需求的增加而進行無限擴大，這樣只用了一個函數(shù)CreateObject就實現(xiàn)了無限多個接口與實現(xiàn)之間的分離。
由于用戶需要使用CreateObject來獲取IFastString指針，因此將其與實現(xiàn)分離的方法是：因為應(yīng)用程序的啟動過程，對于一個程序，無論是由main函數(shù)或者其他函數(shù)作為啟動函數(shù)，都允許啟動時傳遞參數(shù)，因此把這個CreateObject函數(shù)作為參數(shù)傳遞給應(yīng)用程序就可以了。至此應(yīng)用程序、接口和實現(xiàn)之間已經(jīng)分離了。
1.6 支持多個接口和接口的擴展性
　實現(xiàn)了接口和實現(xiàn)之間的分離，但一個平臺不會只有一個接口，還包含了其他用途的接口。但又不能把所有接口的CreateObject作為參數(shù)傳遞給應(yīng)用程序啟動函數(shù)，所以要對現(xiàn)有接口進行擴展來實現(xiàn)只要傳遞一個參數(shù)就能創(chuàng)建多個接口的功能。就像設(shè)計模式里面的工廠模式，創(chuàng)建一個專門的類用來創(chuàng)建別的類。因此，本設(shè)計采用增加一個稱為Shell的接口來管理其他接口。
在Shell接口中，定義了CreateInstance接口函數(shù)，其代碼如下：
static void IShell_CreateInstance（IShell *pIShell， int nClassID， void **ppObj， unsigned int nUserData）
{
...
switch（nClassID）
{
case CLASSID_FASTATRING：
        IFastString_CreateObject（（IFastString**）ppObj，（char *）nUserData）；
        break；
case ...
        ...
...
        }
}
　其作用是通過參數(shù)nClassID來創(chuàng)建指定的接口實例。IShell_CreateObject函數(shù)用來創(chuàng)建Shell接口本身，然后再通過Shell接口來創(chuàng)建其他接口。也就是說，在應(yīng)用程序啟動時，先創(chuàng)建Shell接口，然后通過IShell_CreateInstance來創(chuàng)建其他接口。這樣，不但實現(xiàn)了接口的管理工作，而且方便了接口的擴展。
本文通過一個例子介紹了BREW中接口的實現(xiàn)，說明使用虛擬函數(shù)表能夠?qū)崿F(xiàn)接口的聲明與實現(xiàn)的分離，從而當(dāng)平臺升級或修改接口時不會影響應(yīng)用程序，提高了CPU利用率，并使程序更加健壯。一個應(yīng)用程序會使用很多接口，而Shell接口可以用來創(chuàng)建其他接口，使BREW接口有了很大的擴展性。使用C語言開發(fā)的BREW平臺具有面向?qū)ο蟮姆庋b性、繼承性和多態(tài)性。
參考文獻
[1] 陳秀寓.基于brew平臺的多態(tài)機制實現(xiàn)[J].軟件工程師，2010（2）：104-106.
[2] 趙建祥，高禮中.基于BREW的手機軟件模塊設(shè)計[J].儀儀器儀表用戶，2009（5）：47-49.
[3] 費寧.BREW實現(xiàn)機制深入分析[J].江蘇通信技術(shù)，2006（4）：15-17.
[4] 焦玉海.深入BREW開發(fā)[EB/OL]（2005-10-04）[2011-10-01]http：//down.51cto.com/data/250317.