自動初始化機制原理詳解

自動初始化機制是指初始化函數(shù)不需要被顯式調(diào)用，只需要在函數(shù)定義處通過宏定義的方式進行申明，就會在系統(tǒng)啟動過程中被執(zhí)行。這篇文章就來探索一下其中的奧秘, 簡單理解其原理!

|知識點補充

__attribute__((section(x)))是GNU C的一個特色之一，它可以用于將變量或函數(shù)放置在指定的段中。例如，你可以使用__attribute__((section(".my_section")))將變量或函數(shù)放置在名為my_section的段中。這對于嵌入式系統(tǒng)編程和操作系統(tǒng)內(nèi)核編程非常有用。

__attribute__((used))是GCC編譯器提供的一個特性，用于告訴編譯器在目標文件中保留一個靜態(tài)變量或函數(shù)，即使它沒有被引用。這樣可以避免鏈接器刪除未使用的節(jié)，或者確保某些特定的變量或函數(shù)被輸出。

__attribute__((unused))是GCC編譯器提供的一個特性，用于告訴編譯器某個變量或函數(shù)可能未被使用，從而避免編譯器產(chǎn)生未使用變量或函數(shù)的警告。在變量或函數(shù)前加上__attribute__((unused))即可使用該特性。

__attribute__((aligned(n)))是GCC編譯器提供的一個特性，用于設置變量、類型、函數(shù)的對齊方式。它的作用是告訴編譯器在分配內(nèi)存空間時，要求以n個字節(jié)為邊界。

__attribute__((weak))是GCC編譯器提供的一個特性，用于聲明或定義一個弱符號（weak symbol）。弱符號是指在鏈接時，如果存在同名的強符號（strong symbol），則會被強符號覆蓋。

| 原理研究

深入研究了一下, 發(fā)現(xiàn)這樣使用宏真的很奇妙, 這里就簡單介紹一下原理:

export.h文件

#ifndef__EXPORT_H
#define__EXPORT_H

#defineEXPORT_USED__attribute__((used))
#defineEXPORT_SECTION(x)__attribute__((section(x)))

typedefint(*export_init_fn_t)(void);

#defineEXPORT_INIT_EXPORT(fn,level)
EXPORT_USEDconstexport_init_fn_t__export_call_##fnEXPORT_SECTION(".export_call."level)=fn

//板級初始化順序1
#defineEXPORT_BOARD_INIT(fn)EXPORT_INIT_EXPORT(fn,"1")

//設備初始化順序3
#defineEXPORT_DEVICE_INIT(fn)EXPORT_INIT_EXPORT(fn,"2")

//組件初始化順序4
#defineEXPORT_COMPONENT_INIT(fn)EXPORT_INIT_EXPORT(fn,"3")

//環(huán)境初始化順序5
#defineEXPORT_ENV_INIT(fn)EXPORT_INIT_EXPORT(fn,"4")

//APP初始化順序6
#defineEXPORT_APP_INIT(fn)EXPORT_INIT_EXPORT(fn,"5")

voidexport_components_init(void);

#endif

export.c文件

#include"export.h"
#include"stdio.h"

staticinttest_0_start(void)
{
return0;
}
EXPORT_INIT_EXPORT(test_0_start,"0");

staticinttest_0_0(void)
{
return0;
}
EXPORT_INIT_EXPORT(test_0_0,"0");

staticinttest_0_1(void)
{
return0;
}
EXPORT_INIT_EXPORT(test_0_1,"0");

staticinttest_0_end(void)
{
return0;
}
EXPORT_INIT_EXPORT(test_0_end,"0.end");

staticinttest_1_start(void)
{
return0;
}
EXPORT_INIT_EXPORT(test_1_start,"1");

staticinttest_1_0(void)
{
return0;
}
EXPORT_INIT_EXPORT(test_1_0,"1");

staticinttest_1_1(void)
{
return0;
}
EXPORT_INIT_EXPORT(test_1_1,"1");

staticinttest_1_end(void)
{
return0;
}
EXPORT_INIT_EXPORT(test_1_end,"1.end");

//自動初始化(在main函數(shù)調(diào)用)
voidexport_components_init(void)
{
printf("pfn1:%p
",&__export_call_test_0_start);
printf("pfn2:%p
",&__export_call_test_0_0);
printf("pfn3:%p
",&__export_call_test_0_1);
printf("pfn4:%p
",&__export_call_test_0_end);

printf("pfn5:%p
",&__export_call_test_1_start);
printf("pfn6:%p
",&__export_call_test_1_0);
printf("pfn7:%p
",&__export_call_test_1_1);
printf("pfn8:%p
",&__export_call_test_1_end);

volatileconstexport_init_fn_t*pfn;
for(pfn=&__export_call_test_0_start;pfn

	

	結(jié)果輸出:

	
pfn1:08000c50
pfn2:08000c54
pfn3:08000c58
pfn4:08000c5c
pfn5:08000c60
pfn6:08000c64
pfn7:08000c68
pfn8:08000c6c
08000c50
08000c54
08000c58
08000c5c
08000c60
08000c64
08000c68


	

	過程分析:

	這個測試代碼片段主要定義和使用了兩個段,每個段定義了開始和結(jié)束,并且在開始和結(jié)束間插入了若干個函數(shù),通過觀察地址的變化會發(fā)現(xiàn), 它們是按規(guī)律遞增的,就可以使用遍歷來調(diào)用指針指向的函數(shù), 從而實現(xiàn)自動初始化外設的目的.

	細節(jié)分析:

	
//定義一個函數(shù)指針
typedefint(*export_init_fn_t)(void);

//宏定義
#defineEXPORT_INIT_EXPORT(fn,level)
EXPORT_USEDconstexport_init_fn_t__export_call_##fnEXPORT_SECTION(".export_call."level)=fn

//假設調(diào)用
EXPORT_INIT_EXPORT(test_1_0,"1");

//一頓操作后,內(nèi)存就存在了一個export_init_fn_t__export_call_test_1_0存放在".export_call."的輸入段中，并指定其屬于第一級初始化段
//就可以通過指針調(diào)用指針指向的函數(shù)來調(diào)用指定的函數(shù),實現(xiàn)自動化初始化


	

	|EventOS的EXPORT

	這個先待定, 后續(xù)有時間再移植,export需要參考elab,涉及到assertcommonexportlog,感興趣的讀者可以參考:

	

	
鏈接//gitee.com/event-os/eventos/tree/dev_df/examples/stm32g070


	

	使用了export機制可以讓代碼變得更加簡潔,感興趣的讀者可以在理解原理后進行完善和優(yōu)化.

	審核編輯：湯梓紅