第三章 TinyOS编程语言nesC

    2．nesC与C的主要区别

    由上述应用Powerup的C实现版本与nesC实现版本可以得出C与nesC的不同。

    1）C程序由函数组成；相对的，nesC程序由组件组成，组件实现特定的服务。

    2）C函数通过直接彼此调用来进行交互；组件之间交互由接口指定。接口的使用者对接口的提供者提出请求，提供者回调（通知事件）接口的使用者。接口是一组相关函数的集合，其中的命令与事件类似常规函数，包含标准的C代码。调用命令与通知事件就是函数调用。PowerupC是Boot和Leds的使用者，启动事件是一个回调函数，通知系统启动。Led0On是命令，请求打开LED0。nesC接口与Java的接口类似，添加了关键字command和event来区分请求与回调。

    3）PowerupAppC是C与nesC之间最大的不同。换句话说，nesC程序使用连接显式地指定组件之间如何交互。C程序中调用的是一个全局名字Led0_on。而nesC程序中由编程者来显示选择使用哪个组件的函数实现，比如，组件PowerupAppC中的连接语句显式地指定了PowerupC的Leds接口连接到组件LedsC上。将组件之间的连接交给编程者决定可以带来2个好处。

    ·在编程过程中往往需要切换调用的功能模块，由编程者来决定组件之间的连接关系，会简化具体实现代码。

    我们尝试改变下面两行代码：

    Components PowerupC，NoLedsC；

    PowerupC.LedsC->NoLedsC.Leds;

    这种更改将连接切换到组件NoLedsC上，没有影响nesC程序的其他部分。但是，对于C的实现代码而言，如果使用别的版本替换掉Powerup中使用的mote库，则会影响所有的LED用户，不仅仅是应用Powerup自己。

    ·提供了一个支持回调的有效机制

    考虑计时器的例子。在计时器到时时，要回调与该计时器相关的触发函数。C实现中为了从计时器函数回到主调函数，需要使用函数传递运行时的参数。在nesC实现中，计时器组件与PowerupC组件之间的连接是在编译时指定的，因此不需要函数指针，既节省了RAM，也允许nesC编译器执行跨组件的回调函数的优化。

    总而言之，nesC与C的主要不同在于组件、接口和连接。这些都与程序元素（变量、函数与类型等）的命名和组织有关。

    C与C++的全局命名范围需要动态组织程序。对于函数调用，连接程序的工作就是对应上全局命名范围中那个唯一的函数名字。如果多个程序块引用同一个函数，在这些程序块之间会引入潜在的依赖性。针对这个问题，C和C++分别使用了函数指针或工程等间接方式，将函数的不同实现区分。

    nesC中采用了不同的方式——静态连接。nesC是基于组件的C语言。组件是一段段具有一定功能的代码块。在某些方面，nesC组件与对象相似，比如，封装状态、将状态与功能合到一起。它们的主要区别在于命名范围，C++对象引用在全局命名范围的函数和变量；而nesC的组件名字是全局的，但组件内部的操作是局部的。组件仅能引用自己局部范围（组件范围）内的函数和变量，不能引用别的组件范围内的函数和变量。为此，组件不仅要声明它提供（实现的可供其他组件使用）的函数，也要声明它要使用的函数。由于组件用来调用函数的名字是完全局部的，它引用函数使用的名字不必与实现函数的名字相同。组件A声明提供函数b，实际上是将A.b引入到全局命名范围，另一个组件C提供函数b即将C.b引入到全局命名范围。也就是说，即便某个组件D想要引用函数b，也可能引用完全不同的实现。

    表3-1中总结了C、C++与nesC在组织程序方面的不同。

表3-1  C、C++与nesC的比较

    C语言中的编程单位是文件，由相关头文件来规范文件行为。连接程序通过匹配文件内的全局元素名字来构建应用。用这种连接方式来构建程序是不够的，因此，编程者还需使用函数指针的方式支持延迟调用的函数。

    C++提供了组织程序的显示机制。编程单位是类，类将相关函数组成组，程序由一组交互的对象（类的实例）组成。抽象类用于定义通用的类模式，类从抽象类中继承并实现它的方法。连接程序通过匹配类和函数名字来构建应用。相对于C中的函数指针，虚拟方法提供了更加便利和结构化的方式。

    nesC程序由相互协作的组件组成。每个组件使用接口来指定它提供和使用的服务。编程者编写连接语句来连接组件以构建应用。由于使用显式连接语句，不依赖于隐式的名字匹配，因此，不需要使用如函数指针、虚拟方法的动态机制。