摘  要： 為了說明BREW中如何實現(xiàn)用C語言來模擬C++中的面向對象的特性,，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用程序，而接口有更好的可擴展性,，更容易管理,。
關鍵詞： BREW,；接口；面向對象

　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)務開發(fā)應用的平臺。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。
在手機軟件開發(fā)中,，許多問題都需要使用C++中面向對象的方法來實現(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)應用的需求,，移動設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,，以降低移動設備的技術門檻和產(chǎn)品上市門檻,。
　高通公司推出的BREW平臺，為無線設備設計專門提供了一個高效的應用程序執(zhí)行環(huán)境及開發(fā)平臺,。在BREW平臺,，用C語言開發(fā)應用程序可以達到C++的設計效果，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)的分離來達到面向對象的特性,，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)化后能使應用程序利用無線服務和資源，控制流出或流入應用程序的事件流,，能根據(jù)相應的事件啟動,、停止、中止或恢復應用程序,。BREW 執(zhí)行環(huán)境在運行時可以發(fā)現(xiàn)應用程序和任何相關的擴展[1],。
1.2 嵌入式系統(tǒng)結構
　圖1是分散式系統(tǒng)結構圖,。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)應用程序,，運行平臺負責根據(jù)用戶的輸入啟動應用程序,，而應用程序則通過運行平臺的接口調用運行平臺的函數(shù)庫來實現(xiàn)功能[2]。

　假設程序運行到了需要調用平臺函數(shù)的時候,，由于當前的應用程序是開發(fā)者使用SDK開發(fā)的,，就像平臺不知道應用程序的地址一樣，應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用程序中所調用的平臺函數(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用程序調用函數(shù)的問題,。
　如果在開發(fā)過程中使用運行平臺的接口聲明,，而在運行時應用程序使用真正的二進制接口，并在二進制層面調用接口函數(shù)[3],。則無論是SDK還是應用程序都與接口相關,，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],，內容如下：
typedef struct _IFastString
{
char *m_pString；
}IFastString,；
void IFastString_CreateObject（IFastString *IFastString,， char *pStr）；//創(chuàng)建目標字符串對象
void IFastString_Release（IFastString *IFastString）,；
//釋放目標字符串對象
int IFastString_GetLength（IFastString *pIFastString）,；
//獲取目標字符串長度
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)將成為客戶應用程序中的一部分,。
　假設FastString庫占用了1 MB的空間，如果4個程序中都調用了這個接口,，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,，就不可能在用戶設備上替換這部分代碼。因此,，庫廠商不得不重新為每個應用程序的開發(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,，不可能每個應用程序都包含一個運行平臺。解決這個問題的一種技術是使用動態(tài)鏈接庫技術將FastString包含起來,。

1.4 動態(tài)鏈接庫
　動態(tài)鏈接庫技術的典型應用是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,，建立相應的引出表,，以便于在運行時把每個接口的名字映射到對應的二進制接口地址上。同時還需要為使用者生成相應的引入庫,，使用者通過引入庫可以獲取每個接口的符號,。當客戶鏈接引入庫時，這些符號信息會加入到當前的可執(zhí)行文件中，運行時動態(tài)加載二進制庫文件,，并在執(zhí)行時調用相應的程序,。這樣，即使多個程序調用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用程序,。圖3是使用動態(tài)鏈接庫時多個程序調用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，因此在BREW中,，采用虛擬函數(shù)表（VTBL）技術[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） //釋放目標字符串對象
 #define IFASTSTRING_GetLength（p）（（IFastString*）p->pvt）->GetLength（p） //獲取目標字符串長度
 #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結構體中有IFastStringVtbl類型的指針，而且這個指針在結構體的最頂部,。另外還發(fā)現(xiàn)在IFastString結構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)傳遞給應用程序就可以了,。至此應用程序,、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)表能夠實現(xiàn)接口的聲明與實現(xiàn)的分離,，從而當平臺升級或修改接口時不會影響應用程序,，提高了CPU利用率，并使程序更加健壯,。一個應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平臺具有面向對象的封裝性,、繼承性和多態(tài)性。
參考文獻
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[3] 費寧.BREW實現(xiàn)機制深入分析[J].江蘇通信技術,，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.