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함수 포인터와 디스패치 테이블 — switch 대신 테이블로 분기하기

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함수 포인터와 디스패치 테이블 — switch 대신 테이블로 분기하기

NOTE

이벤트·메시지 종류가 늘어날수록 비대해지는 if-else/switch 사슬을, 함수 포인터를 담은 테이블로 대체하는 패턴을 정리한다. 상태 머신, 이벤트 핸들러, 커스텀 정렬처럼 “종류에 따라 다른 함수를 호출한다”는 문제는 대부분 이 패턴 하나로 풀린다.

0. 왜 필요한가

이벤트나 메시지 타입이 늘어날 때마다 처리 코드에 분기를 하나씩 추가하는 방식은 금방 한계에 부딪힌다.

void handle_event(int event_type, void *msg)
{
    if (event_type == EVT_CONNECT)         on_connect(msg);
    else if (event_type == EVT_DISCONNECT) on_disconnect(msg);
    else if (event_type == EVT_TIMEOUT)    on_timeout(msg);
    else if (event_type == EVT_ERROR)      on_error(msg);
    /* 이벤트가 늘어날 때마다 여기에 한 줄씩 계속 추가... */
}

이벤트가 20개, 30개로 늘어나면 함수 하나가 수백 줄짜리 분기 덩어리가 되고, 새 이벤트를 추가할 때마다 이 함수를 찾아가 고쳐야 한다. “이벤트 번호 → 처리 함수”의 대응 관계를 테이블(배열/구조체)로 뽑아내면, 분기 로직 자체가 사라지고 테이블에 항목 하나를 추가하는 문제로 바뀐다.

1. 함수 포인터 문법 — typedef로 가독성 확보

함수 포인터의 기본 선언 형태는 반환형 (*변수명)(인자목록);이다.

int on_connect(void *msg);   /* 이런 시그니처의 함수를 가리키려면 */
 
int (*handler)(void *msg);   /* 이렇게 선언한다 */
handler = on_connect;        /* 함수 이름 자체가 함수의 주소이므로 & 는 생략 가능 */
handler(msg);                /* (*handler)(msg); 와 동일 — 둘 다 표준이 허용 */

매번 이 형태를 풀어 쓰면 가독성이 떨어지므로, 실무에서는 거의 항상 typedef로 함수 포인터 타입에 이름을 붙여 쓴다.

typedef int (*event_handler_t)(void *msg);
 
event_handler_t handler = on_connect;

2. 배열로 만드는 점프 테이블 — 이벤트 번호가 곧 인덱스일 때

이벤트 번호가 0, 1, 2, 3 ...처럼 촘촘한 정수라면, 함수 포인터 배열 하나로 분기를 통째로 대체할 수 있다.

typedef int (*event_handler_t)(void *msg);
 
static int on_connect(void *msg)    { /* ... */ return 0; }
static int on_disconnect(void *msg) { /* ... */ return 0; }
static int on_timeout(void *msg)    { /* ... */ return 0; }
 
enum { EVT_CONNECT, EVT_DISCONNECT, EVT_TIMEOUT, EVT_MAX };
 
static const event_handler_t EVENT_TABLE[EVT_MAX] = {
    [EVT_CONNECT]    = on_connect,
    [EVT_DISCONNECT] = on_disconnect,
    [EVT_TIMEOUT]    = on_timeout,
};
 
int handle_event(int event_type, void *msg)
{
    if (event_type < 0 || event_type >= EVT_MAX || EVENT_TABLE[event_type] == NULL) {
        return -1;   /* 등록 안 된 이벤트 — 반드시 범위 검사 후 호출 */
    }
    return EVENT_TABLE[event_type](msg);
}

[EVT_CONNECT] = on_connect처럼 인덱스를 지정해서 초기화하는 문법을 지정 초기화(designated initializer) 라고 한다. 나열 순서와 무관하게 값이 들어가고, 명시하지 않은 나머지 칸은 자동으로 NULL(포인터 배열 기준)로 채워지므로 이벤트 몇 개가 비어 있어도 안전하다.

3. 구조체 + 조회 테이블 — 이벤트 번호가 듬성듬성하거나 조합 조건일 때

이벤트 번호가 연속적이지 않거나(상태 코드, 프로토콜 메시지 ID 등), 상태(state)와 이벤트(event)의 조합에 따라 다른 함수를 불러야 하는 상태 머신이라면, 배열 인덱싱 대신 “테이블을 순회하며 조건에 맞는 항목을 찾는” 방식을 쓴다.

typedef int (*state_func_t)(void *ctx, void *msg);
 
typedef struct {
    int          state;    /* 현재 상태 */
    int          event;    /* 들어온 이벤트 */
    state_func_t func;     /* 이 조합일 때 부를 함수 */
} transition_t;
 
static int do_connect(void *ctx, void *msg);
static int do_retry(void *ctx, void *msg);
 
static const transition_t TRANSITION_TABLE[] = {
    { STATE_IDLE,  EVT_CONNECT, do_connect },
    { STATE_RETRY, EVT_TIMEOUT, do_retry },
    { -1, -1, NULL }   /* 종료 표식(sentinel) */
};
 
int dispatch(int state, int event, void *ctx, void *msg)
{
    const transition_t *t;
 
    for (t = TRANSITION_TABLE; t->func != NULL; t++) {
        if (t->state == state && t->event == event) {
            return t->func(ctx, msg);
        }
    }
    return -1;   /* 정의되지 않은 (state, event) 조합 */
}

핵심은 dispatch() 함수 자체는 이벤트가 몇 개가 되든 한 줄도 안 바뀐다는 것이다. 새로운 상태 전이를 추가할 때는 TRANSITION_TABLE에 행 하나만 추가하면 되고, 그 표만 보면 상태 머신 전체의 전이 규칙을 한눈에 파악할 수 있다는 부수 효과도 있다.

4. 콜백으로 넘기기 — 비교 기준을 함수로 주입하기

함수 포인터의 또 다른 흔한 용도는 “어떻게 비교할지”를 함수 자체로 넘겨서, 알고리즘과 판단 기준을 분리하는 것이다. 표준 라이브러리 qsort가 대표적이다.

#include <stdlib.h>
 
int cmp_int_asc(const void *a, const void *b)
{
    int x = *(const int *)a;
    int y = *(const int *)b;
    return (x > y) - (x < y);   /* x>y면 1, x<y면 -1, 같으면 0 */
}
 
int arr[] = { 5, 2, 8, 1 };
qsort(arr, 4, sizeof(int), cmp_int_asc);   /* 비교 함수만 바꾸면 내림차순도 그대로 재사용 */

qsort는 데이터가 int든 구조체든 신경 쓰지 않는다 — “두 원소를 어떻게 비교하느냐”만 cmp_int_asc라는 함수로 위임받았기 때문에, 정렬 로직 자체는 타입에 무관하게 재사용된다.

5. 자주 하는 실수

  • 함수 포인터 배열에 없는 인덱스로 바로 접근하기 — 2번 예제의 범위 검사(event_type >= EVT_MAX)를 빼먹으면 배열 밖 메모리를 함수 주소로 착각해서 호출하는 심각한 버그가 된다. 테이블 기반 분기는 반드시 “찾았는지”부터 확인하고 호출한다.
  • 시그니처가 다른 함수를 강제로 캐스팅해서 테이블에 넣기 — 인자 개수나 타입이 다른 함수를 (event_handler_t)other_func처럼 캐스팅해서 테이블에 끼워 넣으면 컴파일은 통과할 수 있어도 실제 호출 시 정의되지 않은 동작이다. 테이블에 들어갈 함수들은 처음부터 같은 시그니처로 통일해서 설계한다.
  • typedef 없이 원본 문법을 그대로 여기저기 반복하기 — int (*arr[10])(void *);처럼 함수 포인터 배열 선언은 괄호가 겹쳐 읽기 어렵다. 타입에 이름을 붙이고(typedef int (*handler_t)(void *); handler_t arr[10];) 나면 선언도 짧아지고 시그니처를 통일하기도 쉬워진다.
  • 센티넬(sentinel)로 끝나는 테이블에서 종료 조건을 잘못 잡기 — 3번 예제처럼 { -1, -1, NULL }로 끝을 표시하는 테이블은 순회 조건이 t->func != NULL이어야 한다. state/event 값만 보고 끝을 판단하면, 실제 유효한 항목의 값이 우연히 그 값과 겹칠 때 테이블이 중간에서 끊긴다.

관련 문서

그래프 뷰

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