自动初始化机制原理详解
自动初始化机制是指初始化函数不需要被显式调用，只需要在函数定义处通过宏定义的方式进行申明，就会在系统启动过程中被执行。这篇文章就来探索一下其中的奥秘, 简单理解其原理!
| 知识点补充
__attribute__((section(x)))是gnu c的一个特色之一，它可以用于将变量或函数放置在指定的段中。例如，你可以使用__attribute__((section(.my_section)))将变量或函数放置在名为my_section的段中。这对于嵌入式系统编程和操作系统内核编程非常有用。
__attribute__((used))是gcc编译器提供的一个特性，用于告诉编译器在目标文件中保留一个静态变量或函数，即使它没有被引用。这样可以避免链接器删除未使用的节，或者确保某些特定的变量或函数被输出。
__attribute__((unused))是gcc编译器提供的一个特性，用于告诉编译器某个变量或函数可能未被使用，从而避免编译器产生未使用变量或函数的警告。在变量或函数前加上__attribute__((unused))即可使用该特性。
__attribute__((aligned(n)))是gcc编译器提供的一个特性，用于设置变量、类型、函数的对齐方式。它的作用是告诉编译器在分配内存空间时，要求以n个字节为边界。
__attribute__((weak))是gcc编译器提供的一个特性，用于声明或定义一个弱符号（weak symbol）。弱符号是指在链接时，如果存在同名的强符号（strong symbol），则会被强符号覆盖。
| 原理研究
深入研究了一下, 发现这样使用宏真的很奇妙, 这里就简单介绍一下原理:
export.h文件
#ifndef __export_h#define __export_h#define export_used __attribute__((used))#define export_section(x) __attribute__((section(x)))typedef int (*export_init_fn_t)(void);#define export_init_export(fn,level) export_used const export_init_fn_t __export_call_##fn export_section(.export_call. level) = fn//板级初始化 顺序1#define export_board_init(fn) export_init_export(fn,1)//设备初始化 顺序3#define export_device_init(fn) export_init_export(fn,2)//组件初始化 顺序4#define export_component_init(fn) export_init_export(fn,3)//环境初始化 顺序5#define export_env_init(fn) export_init_export(fn,4)//app初始化 顺序6#define export_app_init(fn) export_init_export(fn,5)void export_components_init(void);#endif
export.c文件
#include export.h#include stdio.hstatic int test_0_start(void){ return 0;}export_init_export(test_0_start,0);static int test_0_0(void){ return 0;}export_init_export(test_0_0,0);static int test_0_1(void){ return 0;}export_init_export(test_0_1,0);static int test_0_end(void){ return 0;}export_init_export(test_0_end,0.end);static int test_1_start(void){ return 0;}export_init_export(test_1_start,1);static int test_1_0(void){ return 0;}export_init_export(test_1_0,1);static int test_1_1(void){ return 0;}export_init_export(test_1_1,1);static int test_1_end(void){ return 0;}export_init_export(test_1_end,1.end);// 自动初始化(在main函数调用)void export_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); volatile const export_init_fn_t *pfn; for(pfn = &__export_call_test_0_start; pfn < &__export_call_test_1_end; pfn++) { printf(%p, pfn); // (*pfn)(); }}
结果输出:
pfn1:08000c50pfn2:08000c54pfn3:08000c58pfn4:08000c5cpfn5:08000c60pfn6:08000c64pfn7:08000c68pfn8:08000c6c08000c5008000c5408000c5808000c5c08000c6008000c6408000c68
过程分析:
这个测试代码片段主要定义和使用了两个段, 每个段定义了开始和结束, 并且在开始和结束间插入了若干个函数, 通过观察地址的变化会发现, 它们是按规律递增的, 就可以使用遍历来调用指针指向的函数, 从而实现自动初始化外设的目的.
细节分析:
// 定义一个函数指针typedef int (*export_init_fn_t)(void);// 宏定义#define export_init_export(fn,level) export_used const export_init_fn_t __export_call_##fn export_section(.export_call. level) = fn// 假设调用export_init_export(test_1_0,1);// 一顿操作后, 内存就存在了一个export_init_fn_t __export_call_test_1_0存放在.export_call.的输入段中，并指定其属于第一级初始化段// 就可以通过指针调用指针指向的函数来调用指定的函数,实现自动化初始化
| eventos的export
这个先待定, 后续有时间再移植, export需要参考elab, 涉及到assertcommonexportlog, 感兴趣的读者可以参考:
链接//gitee.com/event-os/eventos/tree/dev_df/examples/stm32g070
使用了export机制可以让代码变得更加简洁, 感兴趣的读者可以在理解原理后进行完善和优化.
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__attribute__((used))是gcc编译器提供的一个特性，用于告诉编译器在目标文件中保留一个静态变量或函数，即使它没有被引用。这样可以避免链接器删除未使用的节，或者确保某些特定的变量或函数被输出。
__attribute__((unused))是gcc编译器提供的一个特性，用于告诉编译器某个变量或函数可能未被使用，从而避免编译器产生未使用变量或函数的警告。在变量或函数前加上__attribute__((unused))即可使用该特性。
__attribute__((aligned(n)))是gcc编译器提供的一个特性，用于设置变量、类型、函数的对齐方式。它的作用是告诉编译器在分配内存空间时，要求以n个字节为边界。
__attribute__((weak))是gcc编译器提供的一个特性，用于声明或定义一个弱符号（weak symbol）。弱符号是指在链接时，如果存在同名的强符号（strong symbol），则会被强符号覆盖。
| 原理研究
深入研究了一下, 发现这样使用宏真的很奇妙, 这里就简单介绍一下原理:
export.h文件
#ifndef __export_h#define __export_h#define export_used __attribute__((used))#define export_section(x) __attribute__((section(x)))typedef int (*export_init_fn_t)(void);#define export_init_export(fn,level) export_used const export_init_fn_t __export_call_##fn export_section(.export_call. level) = fn//板级初始化 顺序1#define export_board_init(fn) export_init_export(fn,1)//设备初始化 顺序3#define export_device_init(fn) export_init_export(fn,2)//组件初始化 顺序4#define export_component_init(fn) export_init_export(fn,3)//环境初始化 顺序5#define export_env_init(fn) export_init_export(fn,4)//app初始化 顺序6#define export_app_init(fn) export_init_export(fn,5)void export_components_init(void);#endif
export.c文件
#include export.h#include stdio.hstatic int test_0_start(void){ return 0;}export_init_export(test_0_start,0);static int test_0_0(void){ return 0;}export_init_export(test_0_0,0);static int test_0_1(void){ return 0;}export_init_export(test_0_1,0);static int test_0_end(void){ return 0;}export_init_export(test_0_end,0.end);static int test_1_start(void){ return 0;}export_init_export(test_1_start,1);static int test_1_0(void){ return 0;}export_init_export(test_1_0,1);static int test_1_1(void){ return 0;}export_init_export(test_1_1,1);static int test_1_end(void){ return 0;}export_init_export(test_1_end,1.end);// 自动初始化(在main函数调用)void export_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); volatile const export_init_fn_t *pfn; for(pfn = &__export_call_test_0_start; pfn < &__export_call_test_1_end; pfn++) { printf(%p, pfn); // (*pfn)(); }}
结果输出:
pfn1:08000c50pfn2:08000c54pfn3:08000c58pfn4:08000c5cpfn5:08000c60pfn6:08000c64pfn7:08000c68pfn8:08000c6c08000c5008000c5408000c5808000c5c08000c6008000c6408000c68
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