【RT-Thread學(xué)習(xí)筆記】實(shí)現(xiàn)boot跳轉(zhuǎn)到kernel

在之前的一篇文章【C語言】沒想到指針還能這么用 @?。。≈薪榻B了【函數(shù)指針】的基本概念和簡(jiǎn)單應(yīng)用；今天再給大家分享一個(gè)【函數(shù)指針】的高級(jí)應(yīng)用；在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，此類用法非常地常見，但如果對(duì)【函數(shù)指針】的理解不夠透徹，很有可能會(huì)看得一頭霧水。

代碼片段如下：

typedef void (*kernel_func)(void);

void jump_to_kernel(void)
{
	uint32_t *kernel_start = (uint32_t *)0x410000;	
	kernel_func func = (kernel_func)kernel_start[0];
	printk("%s()%d: %08x\n", __FUNCTION__, __LINE__, func);
	local_irq_disable();
	func();
}

我們來分析下這段代碼：

從函數(shù)名，我們可以知道，這個(gè)函數(shù)的功能就是實(shí)現(xiàn)從boot程序到kernel程序的跳轉(zhuǎn)，即boot程序?qū)ernel程序跑起來。

函數(shù)的第一句代碼：uint32_t *kernel_start = (uint32_t *)0x410000; 告訴我們kernel程序的執(zhí)行地址是0x410000；這是一個(gè)絕對(duì)地址，在C語言中，地址就是可運(yùn)行代碼的起始位置，它一般就是一個(gè)整型數(shù)，比如在32位的CPU上，它就是一個(gè)32位的整型數(shù)。

函數(shù)的第二句代碼：kernel_func func = (kernel_func)kernel_start[0]; 這里用到了一個(gè)typedef定義的函數(shù)指針別名，它的定義為：typedef void (*kernel_func)(void); 它定義了函數(shù)指針，此指針指向一種函數(shù)，這種函數(shù)返回值為void型，入?yún)⒁矠関oid。所以 kernel_func func = (kernel_func)kernel_start[0]; 這整一句代碼的意思就是： 定義一個(gè)名稱為func的函數(shù)指針，它指向一個(gè)由kernel_start這個(gè)變量（地址為0x410000）代表的函數(shù)，為了保證函數(shù)指針賦值的正確性，還加上了(kernel_func)做強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換。

函數(shù)的第三局代碼為printk打印輸出，不在此討論范圍內(nèi)。

函數(shù)的第四句代碼：local_irq_disable(); 表示關(guān)閉當(dāng)前系統(tǒng)的中斷，為kernel程序的運(yùn)行創(chuàng)造干凈的環(huán)境，也不在此討論的范圍。

函數(shù)的第五句代碼：func(); 非常的干凈、簡(jiǎn)單。就一個(gè)簡(jiǎn)單的func執(zhí)行就完成了從boot程序切換到kernel程序運(yùn)行。這就是【函數(shù)指針】的魅力所在，在執(zhí)行func()之前，它已經(jīng)指向了kernel程序的起始地址0x41000，根據(jù)【函數(shù)指針】的語法規(guī)則，執(zhí)行func()，實(shí)則就是執(zhí)行0x410000這個(gè)地址對(duì)應(yīng)的函數(shù)，也就把kernel程序跑起來了。

以上分析，相信有一定C語言基礎(chǔ)的童鞋，都能分析得出來。但是，當(dāng)我接觸到這段代碼的時(shí)候，看了下那句printk調(diào)試輸出，我發(fā)現(xiàn)了一個(gè)疑問： %08x輸出func時(shí)，居然輸出的不是0x410000，而是一個(gè)可能跟0x410000毫不相干的數(shù)值。

why ？ 到底是為什么??？ 當(dāng)時(shí)我好納悶，函數(shù)的第一句不是把kernel_start變量賦值為0x410000，然后函數(shù)的第二句不是把func這個(gè)函數(shù)指針變量賦值為kernel_start，這不就是相當(dāng)于func就等于0x41000嗎？這也有錯(cuò)？

為了一探究竟，我特意請(qǐng)教了一個(gè)別的部門同事，當(dāng)時(shí)他幫我捋了捋，兩人最后得出的一致結(jié)論就是： 既然是函數(shù)指針，終究是個(gè)指針，那么按照我們的需求，應(yīng)該理解為 “指針的內(nèi)容是0x41000”，而根據(jù)指針的訪問規(guī)則，訪問其內(nèi)容應(yīng)該要加*符號(hào)，所以*func的輸出才是0x410000，func的輸出是其他值。當(dāng)時(shí)這個(gè)說法，我也是認(rèn)同的；不過抱著嚴(yán)謹(jǐn)好學(xué)的態(tài)度，我還是決定在代碼是調(diào)試調(diào)試，一試便知真假。

但是，不試不知道，一試嚇一跳。我將printk那句代碼，改了下：

?編輯

輸出的結(jié)果：竟然是只有kernel_start輸出的是0x410000,其他的幾個(gè)輸出都是同樣的一個(gè)別的數(shù)值。

?編輯

kernel程序的bin文件的hexdump圖片： 【小端模式存儲(chǔ)】

為什么啊？

我們重新捋一捋這段代碼：

先明確各個(gè)變量是什么東西:
func是一個(gè)函數(shù)指針變量
kernel_start是一個(gè)指針變量，即它是一個(gè)地址，說白了就是一個(gè)數(shù)值
kernel_start[0] 可以這么理解，kernel_start是一個(gè)數(shù)組名，即數(shù)組的首地址，取它的第一個(gè)元素

再分析下每句打印語句:
printk("%s()%d: %08x\n", __FUNCTION__, __LINE__, kernel_start); 輸出00410000最好理解，它就是打印一個(gè)數(shù)值，肯定就是00410000
printk("%s()%d: %08x\n", __FUNCTION__, __LINE__, *kernel_start); 輸出00419690，需要轉(zhuǎn)換下思路，kernel_start是一個(gè)指針；
所以*kernel_start打印的是指針指向的內(nèi)容，打印不是00410000，而是00410000地址存放的內(nèi)容，即00419690
printk("%s()%d: %08x\n", __FUNCTION__, __LINE__, kernel_start[0]); 把kernel_start理解成一個(gè)數(shù)組名(指針和數(shù)組名有相通之處)
我們也不難推斷出kernel_start[0]打印的應(yīng)該是00419690，而不是00410000

最后分析有關(guān)func的輸出，為何都是00419690，而不是00410000:
函數(shù)指針的特殊性，與普通指針不太一樣，如一個(gè)函數(shù)指針p指向了一個(gè)已經(jīng)定義函數(shù)test_func，那么相當(dāng)于 *p 等同于 test_func (與指針的基本概念一致)所以調(diào)用函數(shù)時(shí)，可以使用 test_func(param_in)，也可以使用(*p)(param_in)；兩者是等價(jià)的。
根據(jù)指針與數(shù)組名的關(guān)系類比，調(diào)用函數(shù)也可以使用 p(param_in) 和 (*test_func)(param_in)。
根據(jù)上面的分析，我們可以得出結(jié)論，當(dāng)是用%08x打印func和*func的時(shí)候，打印的都是地址00410000指向的內(nèi)容00419690，而不是地址值00410000

以下圖片是從C語言的教科書截取的;

函數(shù)指針，不知你繞暈了沒？

延伸閱讀：

【C語言】沒想到指針還能這么用 @！??！

?審核編輯：湯梓紅