C 动态注册分散加载

2023-12-23 18:11:27

前言

在C语言里，程序的初始化逻辑，通常来说，都是在某个地方(比如说是main函数中)，显式地去主动去调用某一个设备的初始化函数。

比如现在系统里，有一个LED，一个Key，通常需要在main里面去显式地对其初始化。

void main(void){

InitLed();

InitKey();

}

一、问题背景

但如果现在又新添加了一个器件flash，也有需要初始化的函数InitFlash，那能够在main中不添加内容，InitFlash仍然能够被调用吗？

或者说，新增删的器件，能够像高级语言一样，采用注册的方式，自动地被完成初始化吗？

二、思路

1.原理

程序.c被编译后，生成.o 所有的函数被链接后，生成.bin，此时都有一个对应的地址。能在.map文件当中查到。（当然也包括其它变量，等信息）

2.将特殊函数，单独管理

将上面的所有器件的初始化函数，单独拎出来管理，放到一个新的section中，假如取名my_section,这样，所有的初始化函数地址，就拥有了一个共同的新属性(section)

和.data,.text是平级的。然后找到my_section的起始，结束地址。进行遍历，就能逐个的进行隐式初始化。

二、具体实现

1.如果要添加到新的section中，模拟linux内核驱动的加载方式。

详细参考 https://blog.csdn.net/qq_42370291/article/details/103639349

先定义下面几个宏

typedef void (*INIT_CALL)(void);
#define __define_initcall(level,fn,id) \
static const INIT_CALL __initcall_##fn##id \
__attribute__ ((__section__(".initcall."level".init"))) = fn

#define CoreInitCall(fn) __define_initcall("core",fn,1)

再定义几个函数并注册

void InitLed(void)
{
}
void InitKey(void)
{
}
void InitFlash(void)
{
}
CoreInitCall(InitLed);
CoreInitCall(InitKey);
CoreInitCall(InitFlash);

2.在链接脚本中，添加新的红色框部分

15行是通配符 *.o是指所有的.o文件中以.initcall.开头，后面的*是通配符

MY_REGION 是自己需要管理段的Region名字，可以随便取。后面还需要用到此名字。

+0：意思是紧接着上面的来，当然也可以指定绝对位置和长度，类似于04行或06行一样

2.这样编译后，由于没有被显示调用，链接时会被优化掉。所以在map文件中，会看到

还需要在两个地方，按图进行设置

添加链接参数： --keep=*.o(*initcall*)

修改后再编译，再看.map文件。之前被优化的“.initcall.core.init”，已经出现在MY_REGION区域了。注册了3个函数，32位的系统，每个函数指针是4个Byte，3*4=12，size=0xc。刚好相等。

三、使用

1.找到MY_REGION的相关地址信息

在map文件中，我们能一眼看出Base: 0x080074a0, Size: 0x0000000c。但如何在程序中引用呢？直接看代码

extern int Image$$MY_REGION$$Base;
extern int Image$$MY_REGION$$Limit;
void AppCallInit(void){   
    INT32U *MyRegion_Start = (INT32U *)&Image$$MY_REGION$$Base;
    INT32U *MyRegion_End = (INT32U *)&Image$$MY_REGION$$Limit;
    for(INT32U *pAddr = MyRegion_Start; pAddr < MyRegion_End;){  
        INITCALL_DEBUG(("AppCallInit pAddr =%d \r\n", *pAddr)); 
        ((INIT_CALL)*pAddr)();
         *pAddr++;
    }
}

这样，只需要在main函数中调用AppCallInit，以后即使器件有改变，此函数也能动态地根据注册的内容，自动地隐式地调用了。

总结

当习惯性地一直使用C，就不会觉得直接显式调用有什么不好。

如果使用过高级语言的注册，回调等机制后。便不得不感叹，C语言的年龄真的大了。

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