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linux kernel代码分段之attribute宏 [复制链接]

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发表于 2011-02-06 18:59 |显示全部楼层

1. gcc__attribute__编绎属性

  要了解Linux Kernel代码的分段信息,需要了解一下gcc__attribute__的编绎属性,__attribute__主要用于改变所声明或定义的函数或 数据的特性,它有很多子项,用于改变作用对象的特性。比如对函数,noline将禁止进行内联扩展、noreturn表示没有返回值、pure表明函数除 返回值外,不会通过其它(如全局变量、指针)对函数外部产生任何影响。但这里我们比较感兴趣的是对代码段起作用子项section

__attribute__section子项的使用格式为:

__attribute__((section("section_name")))

其作用是将作用的函数或数据放入指定名为"section_name"输入段。

这里还要注意一下两个概念:输入段和输出段

输入段和输出段是相对于要生成最终的elfbinary时的Link过程说 的,Link过程的输入大都是由源代码编绎生成的目标文件.o,那么这些.o文件中包含的段相对link过程来说就是输入段,而Link的输出一般是可执 行文件elf或库等,这些输出文件中也包含有段,这些输出文件中的段就叫做输出段。输入段和输出段本来没有什么必然的联系,是互相独立,只是在Link过 程中,Link程序会根据一定的规则(这些规则其实来源于Link Script),将不同的输入段重新组合到不同的输出段中,即使是段的名字,输入段和输出段可以完全不同。

其用法举例如下:

int  var __attribute__((section(".xdata"))) = 0;

这样定义的变量var将被放入名为.xdata的输入段,(注意:__attribute__这种用法中的括号好像很严格,这里的几个括号好象一个也不能少。)

static int __attribute__((section(".xinit"))) functionA(void)

{

 .....

}

这个例子将使函数functionA被放入名叫.xinit的输入段。

需要着重注意的是,__attribute__section属性只指定对象的输入段,它并不能影响所指定对象最终会放在可执行文件的什么段。

2. Linux Kernel源代码中与段有关的重要宏定义

关于__init__initdata__exit__exitdata及类似的宏

 打开Linux Kernel源代码树中的文件:include/linux/init.h,可以看到有下面的宏定议:

#define __init  __attribute__ ((__section__ (".init.text")))  __cold

#define __initdata    __attribute__ (( __section__ (".init.data")))

#define __exitdata   __attribute__ (( __section__ (".exit.data")))

#define __exit_call  __attribute_used__ __attribute__ (( __section__ (".exitcall.exit")))

#define __init_refok  oninline __attribute__ ((__section__ (".text.init.refok")))

#define __initdata_refok __attribute__ ((__section__ (".data.init.refok")))

#define __exit_refok noinline __attribute__ ((__section__ (".exit.text.refok")))

.........

#ifdef MODULE

#define __exit  __attribute__ (( __section__ (".exit.text"))) __cold

#else

#define __exit __attribute_used__ __attribute__ ((__section__ (".exit.text"))) __cold

#endif

 对于经常写驱动模块或翻阅Kernel源代码的人,看到熟悉的宏了吧:__init, __initdata, __exit, __exitdata

__init 宏最常用的地方是驱动模块初始化函数的定义处,其目的是将驱动模块的初始化函数放入名叫.init.text的输入段。对于__initdata来说,用 于数据定义,目的是将数据放入名叫.init.data的输入段。其它几个宏也类似。另外需要注意的是,在以上定意中,用__section__代替了 section。还有其它一些类似的宏定义,这里不一一列出,其作用都是类似的。

关于initcall的一些宏定义

在该文件中,下面这条宏定议更为重要,它是一条可扩展的宏:

#define  __define_initcall(level,fn,id) \

     static initcall_t __initcall_##fn##id  __attribute_used__ \

    __attribute__ ((__section__(".initcall" level ".init"))) = fn

这条宏带有3个参数:level,fn, id,分析该宏可以看出:

 1.其用来定义类型为initcall_tstatic函数指针,函数指针的名称由参数fnid决 定:__initcall_##fn##id,这就是函数指针的名称,它其实是一个变量名称。从该名称的定义方法我们其学到了宏定义的一种高级用法,即利 用宏的参数产生名称,这要借助于"##"这一符号组合的作用。

 2.  这一函数指针变量放入什么输入段呢,请看__attribute__ ((__section__ (".initcall" levle ".init"))),输入段的名称由level决定,如果level="1",则输入段是.initcall1.init,如果level="3s", 则输入段是.initcall3s.init。这一函数指针变量就是放在用这种方法决定的输入段中的。

 3这一定义的函数指针变量的初始值是什么叫,其实就是宏参数fn,实际使用中,fn其实就是真实定义好的函数。

该宏定义并不直接使用,请看接下来的这些宏定义:

 

#define pure_initcall(fn)  __define_initcall("0",fn,0)

#define core_initcall(fn)  __define_initcall("1",fn,1)

#define core_initcall_sync(fn)  __define_initcall("1s",fn,1s)

#define postcore_initcall(fn)  __define_initcall("2",fn,2)

#define postcore_initcall_sync(fn) __define_initcall("2s",fn,2s)

#define arch_initcall(fn)  __define_initcall("3",fn,3)

#define arch_initcall_sync(fn)  __define_initcall("3s",fn,3s)

#define subsys_initcall(fn)  __define_initcall("4",fn,4)

#define subsys_initcall_sync(fn) __define_initcall("4s",fn,4s)

#define fs_initcall(fn)   __define_initcall("5",fn,5)

#define fs_initcall_sync(fn)  __define_initcall("5s",fn,5s)

#define rootfs_initcall(fn)  __define_initcall("rootfs",fn,rootfs)

#define device_initcall(fn)  __define_initcall("6",fn,6)

#define device_initcall_sync(fn) __define_initcall("6s",fn,6s)

#define late_initcall(fn)  __define_initcall("7",fn,7)

#define late_initcall_sync(fn)  __define_initcall("7s",fn,7s)

这些宏定义出来是为了方便的使用__define_initcall宏定义的,上面每条宏第一次使用时都会产生一个新的输入段。

接下来还有一条

#define __initcall(fn) device_initcall(fn)

这一条其实只是定义了另一个别名,即平常使用的__initcall其实就是这儿的device_initcall,用它定义的函数指定位于段.initcall6.init中。

. __setup宏的来源及使用

__setup这条宏在Linux Kernel中使用最多的地方就是定义处理Kernel启动参数的函数及数据结构,请看下面的宏定义:

#define __setup_param(str, unique_id, fn, early)   \

 static char __setup_str_##unique_id[] __initdata __aligned(1) = str; \

 static struct obs_kernel_param __setup_##unique_id \

  __used __section(.init.setup)   \

  __attribute__((aligned((sizeof(long))))) \

  = { __setup_str_##unique_id, fn, early }

#define __setup(str, fn)     \

 __setup_param(str, fn, fn, 0)

使用Kernel中的例子分析一下这两条定义:

__setup("root=",root_dev_setup);

这条语句出现在init/do_mounts.c中,其作用是处理Kernel启动时的像root=/dev/mtdblock3之类的参数的。

分解一下这条语句,首先变为:

__setup_param("root=",root_dev_setup,root_dev_setup,0);

继续分解,将得到下面这段代吗:

static char __setup_str_root_dev_setup_id[] __initdata __aligned(1) = "root=";

static struct obs_kernel_param __setup_root_dev_setup_id

  __used __section(.init.setup)

  __attribute__((aligned((sizeof(long)))))

  = { __setup_str_root_dev_setup_id, root_dev_setup, 0 };

这段代码定义了两个变量:字符数组变量__setup_str_root_dev_setup_id,其初始化内容为"root=",由于该变量用 __initdata修饰,它将被放入.init.data输入段;另一变量是结构变量__setup_root_dev_setup_id,其类型为 struct obs_kernel_param, 该变理被放入输入段.init.setup中。结构struct struct obs_kernel_param也在该文件中定义如下:

struct obs_kernel_param {

 const char *str;

 int (*setup_func)(char *);

 int early;

};

变量__setup_root_dev_setup_id的三个成员分别被初始化为:

__setup_str_root_dev_setup_id --前面定义的字符数组变量,初始内容为"root="

root_dev_setup --通过宏传过来的处理函数。

-->常量0,该成员的作用以后分析。

现在不难想像内核启动时怎么处理启动参数的了:通过__setup宏定义obs_kernel_param结构变量都被放入.init.setup 段中,这样一来实际是使.init.setup段变成一张表,Kernel在处理每一个启动参数时,都会来查找这张表,与每一个数据项中的成员str进行 比较,如果完全相同,就会调用该数据项的函数指针成员setup_func所指向的函数(该函数是在使用__setup宏定义该变量时传入的函数参数), 并将启动参数如root=后面的内容传给该处理函数。

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发表于 2016-07-10 14:50 |显示全部楼层
好文 多谢楼主分享

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发表于 2017-02-18 19:13 |显示全部楼层
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