使用 gperf 实现高效的 C/C++ 命令行处理

使用 gperf 实现高效的 C/C++ 命令行处理
GNU 完美（gperf）散列函数生成器简化复杂的输入字符串
文档选项
级别： 中级
Arpan Sen
(arpan@syncad.com
), 技术主管, Synapti Computer Aided Design Pvt Ltd
2007 年 9 月 10 日
GNU 的 gperf 工具是一种 “完美的” 散列函数，可以为用户提供的一组特定字符串生成散列表、散列函数和查找函数的 C/C++ 代码。通过本文学习如何使用 gperf 实现 C/C++ 代码中高效的命令行处理。
命令行处理和 gperf 的作用
命令行处理一直以来都是软件开发中最容易被忽视的领域。几乎所有比较复杂的软件都具有一些可用的命令行选项。事实上，大量 if-else
语句经常被用来处理用户输入，因此维护这种遗留代码相当费时，对资深程序员亦是如此。这种情形下，很多 C 开发人员通常使用冗长（通常都嵌套使用）的 if-else
语句，以及 ANSI C 库函数，例如 strcmp
、strcasecmp
和 strtok
作为补充，如清单 1 所示。

清单 1. C 语言样式的命令行处理

if (strtok(cmdstring, "+dumpdirectory"))
{
// code for printing help messages goes here
}
else if (strtok(cmdstring, "+dumpfile"))
{
// code for printing version info goes here
}
C++ 开发人员并没有使用基于 ANSI C 的应用程序编程接口，而是使用标准模板库（Standard Template Library，STL）中的字符串。尽管如此，仍然无法避免使用嵌套的 if-else
序列语句。很明显，随着命令行选项不断增加，这种方法缺乏可伸缩性。对于具有 N 个选项的典型程序调用，代码最终执行 0（N2
）比较。为了生成运行更加快捷并易于维护的代码，使用散列表存储命令行选项并使用散列验证用户指定的输入，这种方法非常有帮助。
这就是 gperf 扮演的角色。它将从预定的有效命令行选项列表和时间复杂度为 O(1) 的查找函数中生成一个散列表。因此，对于具有 N 个选项的典型程序调用，代码只需执行 O(N) [N*O(1)]
比较 — 这是对遗留代码的巨大改进。
 
Gperf 使用模式
Gperf 将从用户提供的文件中（通常使用 .gperf 作为扩展名，但不做强制要求）— 例如，commandoptions.gperf — 并针对散列表、散列和查找方法生成 C/C++ 源代码。所有代码被定向到标准输出，然后必须重定向到类似下面的文件：
gperf -L C++ command_line_options.gperf > p