一文詳解RT-Thread自動初始化

一、前言

在學RT-Thread時，經(jīng)常能聽到這個詞：自動初始化。用起來也非常容易，一個宏就解決了，但是原理是什么呢？官網(wǎng)文檔提及到了，

（他們的文檔在這里：https://www.rt-thread.org/document/site/programming-manual/basic/basic/#rt-thread_3），但是寫的只是概念層面上的，看完后會使用但原理還是不太清楚。之前研究過，今天把它總結(jié)下，寫出來分享。

1.1、一般情況的初始化調(diào)用

一般情況下，系統(tǒng)中的初始化會這樣做，應(yīng)該再熟悉不過了：

1//偽代碼 2 3voidmain(void) 4{ 5uart_init(); 6led_init(); 7... 8 910while(1)11{12//func113//func214}15}

這樣的顯式調(diào)用初始化函數(shù)，有時可能多達 十幾到幾十 個，看起來非常非常繁雜。但是好像沒啥問題，因為已經(jīng)看習慣了。

1.2 使用自動初始化后

舉例一個自動初始化的用法如下：

1//這是led.c文件23voidled_init(void)4{5//省略6}7INIT_APP_EXPORT(led_init)1//這是main.c文件2intmain(void)3{45}

這樣，使用一個宏，初始化函數(shù)就會被自動初始化，不用在其他地方顯式調(diào)用 led_init() 。代碼瞬間清爽很多。

二、引入

當然也不用擔心一個初始化必須在另一個初始化之前的問題，因為這里有6個自動初始化等級可供選擇。

我摳了一張RT-Thread官網(wǎng)文檔的圖，該圖是RT-Thread代碼的啟動流程圖，該圖中的藍色方框部分就是自動初始化的6個等級以及初始化的先后順序。從圖中可以看出這6部分的初始化是由函數(shù) rt_components_board_init() 與 rt_components_init() 完成的。

在一開始的例子中， INIT_APP_EXPORT(led_init) 就位于最后一個方框的位置，屬于applications init functions。

那么其他等級分別對應(yīng)什么宏進行初始化的？看下面的表格：

三、自動初始化原理

3.1 6個自動初始化宏的定義

查看源碼，這 6 個宏定義如下：（ 不同的段：1 2 3 4 5 6 ）

1/*boardinitroutineswillbecalledinboard_init()function*/ 2#defineINIT_BOARD_EXPORT(fn)INIT_EXPORT(fn,"1") 3 4/*pre/device/component/env/appinitroutineswillbecalledininit_thread*/ 5/*componentspre-initialization(puresoftwareinitilization)*/ 6#defineINIT_PREV_EXPORT(fn)INIT_EXPORT(fn,"2") 7/*deviceinitialization*/ 8#defineINIT_DEVICE_EXPORT(fn)INIT_EXPORT(fn,"3") 9/*componentsinitialization(dfs,lwip,...)*/10#defineINIT_COMPONENT_EXPORT(fn)INIT_EXPORT(fn,"4")11/*environmentinitialization(mountdisk,...)*/12#defineINIT_ENV_EXPORT(fn)INIT_EXPORT(fn,"5")13/*appliationinitialization(rtguiapplicationetc...)*/14#defineINIT_APP_EXPORT(fn)INIT_EXPORT(fn,"6")

INIT_EXPORT(fn, level) 表示這個函數(shù) fn 現(xiàn)在屬于哪個初始化 level 段， 由 SECTION(".rti_fn."level) 進行定義。

1#defineINIT_EXPORT(fn,level)2RT_USEDconstinit_fn_t__rt_init_##fnSECTION(".rti_fn."level)=fn

而 SECTION(x) 是：

1#defineSECTION(x)__attribute__((section(x)))

__attribute__((section("name"))) ：將作用的函數(shù)或數(shù)據(jù)放入指定名為"name"的輸入段中。（在不同的編譯器中實現(xiàn)的方式也有所不同。）

以上就是整個的宏定義作用就是將函數(shù) fn 的地址賦給一個 __rt_init_fn 的指針，然后放入相應(yīng) level 的數(shù)據(jù)段中。所以函數(shù)使用自動初始化宏導(dǎo)出后，這些數(shù)據(jù)段中就會存儲指向各個初始化函數(shù)的指針。

舉例：INIT_APP_EXPORT(pin_beep_sample);

1//函數(shù)pin_beep_sample()，使用INIT_APP_EXPORT()進行自動初始化。 2 3INIT_APP_EXPORT(pin_beep_sample); 4=INIT_EXPORT(pin_beep_sample,"6") 5=constinit_fn_t__rt_init_pin_beep_sampleSECTION(".rti_fn.""6")=pin_beep_sample 6 7/* 8表示把函數(shù)pin_beep_sample的地址賦值給常量函數(shù)指針__rt_init_pin_beep_sample， 9然后放入名稱為".rti_fn.6"的數(shù)據(jù)段中。10（其中init_fn_t是一個函數(shù)指針類型，原型為typedef int (*init_fn_t)(void)。）11*/

表示把函數(shù) pin_beep_sample 的地址賦值給常量函數(shù)指針 __rt_init_pin_beep_sample，然后放入名稱為 ".rti_fn.6" 的數(shù)據(jù)段中。（ 其中 init_fn_t 是一個函數(shù)指針類型，原型為 typedef int (*init_fn_t)(void)。）

注意被自動初始化的函數(shù)類型為：int (*init_fn_t)(void) ，無參，int 返回。

3.2 自動初始化過程

那么上面提到，在啟動流程中，調(diào)用了兩個函數(shù) rt_components_board_init() 與 rt_components_init() 就完成了6部分的初始化。從啟動流程圖中可以看出：rt_components_board_init() 完成了第 1 段， rt_components_init() 完成了第2 到第6 段。

說明：rt_components_board_init()主要board板級的初始化，調(diào)度器還未啟動，是在系統(tǒng)起來之前做的初始化。所以在使用board級別的初始化時不要使用系統(tǒng)API，如rt_thread_delay()等。rt_components_init()主要是一些組件的初始化及應(yīng)用初始化，是在main線程中完成的，當調(diào)度器啟動之后，系統(tǒng)啟動開始運行main線程時才會進行的初始化。是線程的運行環(huán)境。

3.2.1、兩個函數(shù)的實現(xiàn)

1、第一個函數(shù) rt_components_board_init() 的實現(xiàn)：

1voidrt_components_board_init(void) 2{ 3constinit_fn_t*fn_ptr; 4 5for(fn_ptr=&__rt_init_rti_board_start;fn_ptr

非調(diào)試模式下rt_components_board_init()：for循環(huán)會遍歷位于__rt_init_rti_board_start 到 __rt_init_rti_board_end 之間保存的函數(shù)指針，然后依次執(zhí)行這些函數(shù)。

2、第二個函數(shù) rt_components_init() 的實現(xiàn)：

1voidrt_components_init(void) 2{ 3constinit_fn_t*fn_ptr; 4 5for(fn_ptr=&__rt_init_rti_board_end;fn_ptr

非調(diào)試模式下rt_components_init()：for循環(huán)會遍歷位于__rt_init_rti_board_end 到 __rt_init_rti_end 之間保存的函數(shù)指針，然后依次執(zhí)行這些函數(shù) 。

那么 __rt_init_rti_board_start、__rt_init_rti_board_end、__rt_init_rti_end 是啥？

3.2.2 劃分

在系統(tǒng)中，定義了這幾個空函數(shù)：rti_start、rti_board_start、rti_board_end、rti_end。不同的段：0、 0.end 、 1.end 、6.end

1staticintrti_start(void) 2{ 3return0; 4} 5INIT_EXPORT(rti_start,"0"); 6 7staticintrti_board_start(void) 8{ 9return0;10}11INIT_EXPORT(rti_board_start,"0.end");1213staticintrti_board_end(void)14{15return0;16}17INIT_EXPORT(rti_board_end,"1.end");1819staticintrti_end(void)20{21return0;22}23INIT_EXPORT(rti_end,"6.end");

這幾個函數(shù)的導(dǎo)出，加上上面 6 個初始化宏的導(dǎo)出，就有了這樣一個表格：

可以看出，這4個空函數(shù)所導(dǎo)出的段中間，包含著這6個初始化宏定義的段，而這6個段中分別包含著各自宏導(dǎo)出函數(shù)時的函數(shù)指針。

rt_components_board_init() 完成了第 1 段， rt_components_init() 完成了第2 到第6 段。

1、rt_components_board_init() 完成了第 1 段，也就是初始化了由INIT_BOARD_EXPORT(fn) 的初始化的所有函數(shù)，也就是__rt_init_rti_board_start 到 __rt_init_rti_board_end 之間的函數(shù)指針。

2、rt_components_init() 完成了第2 到第6 段，也就是按順序初始化了由 INIT_PREV_EXPORT(fn) 到 INIT_DEVICE_EXPORT(fn) 到 INIT_COMPONENT_EXPORT(fn)、 INIT_ENV_EXPORT(fn)、 INIT_APP_EXPORT(fn)初始化的所有函數(shù)，也就是從 __rt_init_rti_board_end 到 __rt_init_rti_end 之間的函數(shù)指針。

所以，當你使用自動初始化導(dǎo)出宏 去初始化一個函數(shù)時，是由系統(tǒng)中的這兩個函數(shù)進行遍歷函數(shù)指針執(zhí)行的。

3.2.3、示例

還是上面 INIT_APP_EXPORT(pin_beep_sample); 的例子。

舉例：INIT_APP_EXPORT(pin_beep_sample);

1//函數(shù)pin_beep_sample()，使用INIT_APP_EXPORT()進行自動初始化。 2 3INIT_APP_EXPORT(pin_beep_sample); 4=INIT_EXPORT(pin_beep_sample,"6") 5=constinit_fn_t__rt_init_pin_beep_sampleSECTION(".rti_fn.""6")=pin_beep_sample 6 7/* 8表示把函數(shù)pin_beep_sample的地址賦值給常量函數(shù)指針__rt_init_pin_beep_sample， 9然后放入名稱為".rti_fn.6"的數(shù)據(jù)段中。10（其中init_fn_t是一個函數(shù)指針類型，原型為typedef int (*init_fn_t)(void)。）11*/

表示把函數(shù) pin_beep_sample 的地址賦值給常量函數(shù)指針 __rt_init_pin_beep_sample，然后放入名稱為 ".rti_fn.6" 的數(shù)據(jù)段中。（ 其中 init_fn_t 是一個函數(shù)指針類型，原型為 typedef int (*init_fn_t)(void)。）

在編譯后的.map文件中可以查看到：

常量函數(shù)指針 __rt_init_pin_beep_sample 位于 .rti_fn.6 段中。