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如果你必须要在你的APP里做这些事情，建议如下：

autumn_wind(al)

建议所有硬件的功能，资源共享和锁的操作全封装进USB_DEVICE_CLASS()。但是，同时建议创建USB_DEVICE_USER_CLASS()提供接口给所有用户用，把所有controller需要用到的USB device API全封装进这个类里。

从全局看，你的一个controller就是一个USB 的设备用户，所以如果另外给controller创建对象的话，每个Controller class除了实现各自的逻辑，还必须得到一个USB_DEVICE_USER_CLASS()的instance用来具体操作这个对应的USB device。

这样，USB_DEVICE_CLASS() 知道USB_DEVICE_USER_CLASS()，但不用知道具体的Controller class。但是，USB_DEVICE_USER_CLASS()的instance的alloc/dealloc的操作一般需要由USB_DEVICE_CLASS()来实现。

(#8294366@0)
Last Updated: 2013-7-17
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工作学习 / 科技领域杂谈 / C++ OO 程序设计简单问题请教。 -leonardmars(小马识途); 2013-7-17 {1845} (#8293609@0)
本文发表在 rolia.net 枫下论坛问题应该非常简单，可是我没想明白。

有一个USB接口的I/O设备，可以读取4路encoder信号，还有A/D输出，以及一些数字IO。我在这个设备上面实现了非常简单的4路电机控制器，其中每一路用到USB设备的一路encoder,A/D等。设备SDK提供底层函数，通过对寄存器的读写来操作I/O设备。

我开始想的很简单，定义了Controller类。在Controller类的设置速度、启动，停止等成员函数里面通过直接操作USB设备寄存器实现了相应功能。有一些controller共享的寄存器，我偷懒，就定义成全局变量，把指针传递给controller对象。这个味道就已经不太好了。

后来出现了问题，SDK的低层函数不是线程安全的。而我的程序是多线程的，需要加个锁。于是我增加了一个关键区锁（windows环境）。由于4个控制器都是基于同一个USB设备的，需要共享这个锁，于是我就想到了在controller 类里面把锁定义为静态变量，由所有controller对象共享。到这里我想到了静态成员函数的必要性问题，于是发了上个贴子。

下面是本贴真正的问题了：我发现应该有一个USB设备的类，在这个类上定义硬件资源，因为I/O等硬件资源本来就是属于USB设备的，只是分配给了不同的controller。更重要的是我的应用中需要不止一个USB设备。

问题是USB类和controller的关系是怎样的？我想到USB设备上实现了4个控制器，于是就在USB类里面定义了4个controller 对象。这个好像有点问题。现在，寄存器、锁等资源都改在USB类里面定义了。

（1）这时候是不是应该把对低层函数的调用都放到USB类里面？这样好像更符合逻辑。如果这样，controller对象应该怎样调用这些函数哪？因为最终controller的功能要通过这些函数操作寄存器来实现。

我还没有这样做，我只是把关键区锁定义在USB类中，并且把锁的指针传递给controller对象，让他们共享这个锁。这样做应该是不对的，因为这样controller 和USB对象都要访问低层函数，显然不合理。

（2） Controller 类应该知道USB设备对象，因为它要知道它的功能是基于哪一个USB硬件实现的，这样，我是不是在构造controller对象的时候，要把USB对象的指针或引用作为参数传递给controller？这样做合理吗？我总觉得这个地方有点不对，有什么更好的办法？

这些问题对高手应该非常简单，请提供意见，谢谢。更多精彩文章及讨论，请光临枫下论坛 rolia.net

你的问题看得一头雾水（因为我不是什么高手），能不能发点伪代码上来，让大家看看你的类怎么定义的，主要的方法以及如何调用。这样可能能解释得比较清楚。 -liyufx(鲤鱼); 2013-7-17 (#8293621@0)

呵呵，应该是我写得不清楚，把简单的问题说复杂了。其实我的问题主要两点：（1）对低层函数的访问是不是应该放到USB类里面？从controller类里面怎么访问这些函数？（2）用什么办法让controller对象“知道”USB对象最合适？等我看看能不能把代码发上来。 -leonardmars(小马识途); 2013-7-17 (#8293948@0)

１）低层函数的调用和线程同步（锁）都放到USB类２）USB向controller提供封装好的简化的线程安全的服务（public member functions）３）USB和controller是一对多的关系。在controller类中设一指针指向它所使用的USB对象 -vicky2005(孩子她爹); 2013-7-17 (#8293990@0)

这个跟我想的差不多。3）里面除了给controller对象传递USB对象的指针，有没有其他的好办法？还有，我把4个controller 对象放到USB类里面作成员变量。有没有更合理的安排？谢谢。 -leonardmars(小马识途); 2013-7-17 (#8294019@0)

1) "除了给controller对象传递USB对象的指针，有没有其他的好办法？" - 这种设计太常用了，有什么问题吗？2) "把4个controller 对象放到USB类里面作成员变量" - USB需要知道controller吗？ -vicky2005(孩子她爹); 2013-7-17 (#8294050@0)

（1）没什么问题，就是我最近对指针有点害怕。（2）也是我正在纠结的问题，USB类似无必要知道controller。不过每个controller对象都要独占USB对象的某些资源，似乎让controller对象到ＵＳＢ对象里面去“注册”取得这些资源更合理。否则，错误的重复占用怎么处理？ -leonardmars(小马识途); 2013-7-17 {202} (#8294081@0)
可能是我想多了。

如果ＵＳＢ不知道ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，那么每个ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ就应该记住自己使用哪些资源。在调用被包装过底层函数的时候，把这些资源的ＩＤ作为参数传递给ＵＳＢ类，这样好像比较合理。

USB类应该不用知道Controller，只需要分配资源。最简单的设计是资源分配和释放都在一次调用中完成，下次调用重新分配。多个controller如果同时调用，就只有一个可以进入，其它的等待或者失败，等待一段时间后重试。这样的程序可靠性最高。如果这样不行 -liyufx(鲤鱼); 2013-7-17 {300} (#8294148@0)
你的思路也可以。一般可以有一对分配/释放资源的方法，分配时返回一个token给controller, controller记住这个token, 每次用这个token就可以使用资源，用完后释放资源，token失效。这个token就是Controller记住的自己占用的资源。这种设计关键要记得释放资源，尤其是在出错的时候，否则别的Controller就永远无法获得资源了。

我的ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ独占的资源是不变的，比如某个控制器占用了那些Ｉ／Ｏ端口，分配一次就可以了。共享的资源是在ＵＳＢ里面定义的，然后把指针传递给ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ。 -leonardmars(小马识途); 2013-7-17 (#8294335@0)

要在战略上藐视指针，在战术上重视指针。不过看样子你对C＋＋和ＯＯ都只是一知半解。。。 -vicky2005(孩子她爹); 2013-7-17 (#8294260@0)

是啊，我Ｃ＋＋还没入门，ＯＯ更别提了。还有个问题顺便请教，Ｃ＃和Ｊａｖａ好像是没有指针的，那么一个这种情况（一个对象需要使用另一个对象定义的资源）怎么解决呐？ -leonardmars(小马识途); 2013-7-17 (#8294318@0)

如果你必须要在你的APP里做这些事情，建议如下： -autumn_wind(al); 2013-7-17 {590} (#8294366@0)
建议所有硬件的功能，资源共享和锁的操作全封装进USB_DEVICE_CLASS()。但是，同时建议创建USB_DEVICE_USER_CLASS()提供接口给所有用户用，把所有controller需要用到的USB device API全封装进这个类里。

从全局看，你的一个controller就是一个USB 的设备用户，所以如果另外给controller创建对象的话，每个Controller class除了实现各自的逻辑，还必须得到一个USB_DEVICE_USER_CLASS()的instance用来具体操作这个对应的USB device。

这样，USB_DEVICE_CLASS() 知道USB_DEVICE_USER_CLASS()，但不用知道具体的Controller class。但是，USB_DEVICE_USER_CLASS()的instance的alloc/dealloc的操作一般需要由USB_DEVICE_CLASS()来实现。

好像我现在做的就和你说的差不多，我的ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ类其实就是你说的ｕｓｅｒ　ｃｌａｓｓ。我在ＵＳｂ　ｃｌａｓｓ　里面定义了４个ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｉｎｓｔａｎｃｅ． -leonardmars(小马识途); 2013-7-17 (#8294439@0)

如果你的controller class不是为了把USB接口抽象化，还有其他逻辑在里面的话，这区别就很大，很不同。由USB_DEVICE_CLASS()可以看做一个CONTAINER，由它分配得到的USB_DEVICE_USER_CLASS()的INSTANCE只包含USB device有关的逻辑，对应一个设备。 -autumn_wind(al); 2013-7-17 {381} (#8294463@0)
而具体用户是谁，用户有什么其他的逻辑和处理对USB_DEVICE_CLASS()来说是根本不需要考虑的。

从模块化设计的考虑，用户的controller class应该和USB_DEVICE_USER_CLASS()分开。甚至USB模块提供的接口USB_DEVICE_USER_CLASS()可以完全是一个virtual class。具体实现完全包含在USB模块内部。

当然，如果你的controller class和我说的一致的话，就应该没什么问题了。为了系统设计更清晰，可以将接口虚拟化。

这回才看明白，等我再想想。 -leonardmars(小马识途); 2013-7-17 (#8294478@0)

你这个不是static不static的问题。在windows platform上，最规范的做法不是自己去处理设备共享问题，应该给你的device写一个驱动程序，windows已经给你搭好框架处理这些硬件资源的共享问题了。根据你的application需求，决定选择user mode driver还是kernal mode driver。 -autumn_wind(al); 2013-7-17 {92} (#8294018@0)
我对windows driver development只是了解皮毛，不过估计你选择用miniport driver的model就可以了。
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/hardware/ff554721

谢谢。static只是我编程时有了一些想法，不是本贴的主题。还要写驱动程序？这个有点太夸张了吧？这个驱动程序好像应该已经有了，我所说的底层函数应该还在驱动的上面，相当于驱动给应用程序的接口，也不知道我理解得对不对。 -leonardmars(小马识途); 2013-7-17 (#8294027@0)

驱动程序是最规范标准的做法。而且WDF已经提供了框架处理资源共享的问题，写驱动程序的时候程序员不用自己创建和处理什么锁之类的，应该说是规范了程序员的工作。 -autumn_wind(al); 2013-7-17 {73} (#8294045@0)
另外，Windows/Linux等平台上，在用户空间直接对硬件进行操作是不规范的做法。

看来我需要学的东西太多了。 -leonardmars(小马识途); 2013-7-17 (#8294058@0)

你其实已经知道怎么做了。这里是我的想法。 -geekcode(吉克码工); 2013-7-17 {826} (#8295204@0)

我的UML的工具还是Java的，有些type象boolean之类的就没改，请将就着看吧。

每一路资源，似乎是一个相当独立的对象。占用和释放资源，可以在资源上标记（isAllocated）。锁是在USB Device上，多个device的时候，每个有自己的锁。

用interface（纯虚类）的好处是decoupling，而且，你可以定义一个MockDevice对你的应用进行各种测试，否则，你不得不从硬件上模拟各种情况。

对于多线程，加锁是一种简单的办法，缺点是，如果操作时间长，其它的线程就被锁住了。另一种办法是给device分配一个worker线程和一个operation queue，让Controller把operation放到queue里，fire and forget。适用于可以异步的操作。

指针并不可怕，在C++可以用引用。

非常感谢你详细的解说，让我先想一下。 -leonardmars(小马识途); 2013-7-17 (#8295260@0)

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如果你必须要在你的APP里做这些事情，建议如下：

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