Linux移植之子目录下的built-in.o生成过程分析

在Linux移植之make uImage编译过程分析中罗列出了最后链接生成vmlinux的过程。可以看到在每个子目录下都有一个built-in.o文件。对于此产生了疑问built-in.o文件是根据什么产生的。

arm-linux-ld -EL  -p --no-undefined -X -o vmlinux -T arch/arm/kernel/vmlinux.lds
arch/arm/kernel/head.o arch/arm/kernel/init_task.o  init/built-in.o --start-group  usr/built-in.o  arch/arm/kernel/built-in.o
arch/arm/mm/built-in.o  arch/arm/common/built-in.o  arch/arm/mach-s3c2410/built-in.o  arch/arm/mach-s3c2400/built-in.o
arch/arm/mach-s3c2412/built-in.o  arch/arm/mach-s3c2440/built-in.o  arch/arm/mach-s3c2442/built-in.o  arch/arm/mach-s3c2443/built-in.o
arch/arm/nwfpe/built-in.o  arch/arm/plat-s3c24xx/built-in.o  kernel/built-in.o  mm/built-in.o  fs/built-in.o  ipc/built-in.o
security/built-in.o  crypto/built-in.o  block/built-in.o  arch/arm/lib/lib.a  lib/lib.a  arch/arm/lib/built-in.o  lib/built-in.o
drivers/built-in.o  sound/built-in.o  net/built-in.o --end-group .tmp_kallsyms2.o

1、测试，在linux目录下添加一个test文件夹，在文件夹里面添加了test.c 和 Makefile。测试是否也会生成built-in.o文件

2、从顶层Makefile文件开始分析built-in.o原理

3、递归规则

1、测试，在linux目录下添加一个test文件夹，在文件夹里面添加了test.c 和 Makefile。测试是否也会生成built-in.o文件

a、mkdir test，创建test文件夹

b、cd test，进入test文件夹

d、vim Makefile，在里面创建Makefile

#
#Makefile for the linux kernel makefile experiment.
#
obj-y := test.o

e、vim test.c，在里面创建C文件

#include <linux/export.h>

int test_global = ;

f、修改顶层Makefile，在core-y后面增加test/目录

-core-y         += kernel/ mm/ fs/ ipc/ security/ crypto/ block/
+core-y         += kernel/ mm/ fs/ ipc/ security/ crypto/ block/ test/

g、make uImage后观察到在链接的过程中多出了test/built-in.o 文件。测试成功

arm-linux-ld -EL  -p --no-undefined -X -o .tmp_vmlinux1 -T arch/arm/kernel/vmlinux.lds arch/arm/kernel/head.o arch/arm/kernel/init_task.o  
init/built-in.o --start-group  usr/built-in.o  arch/arm/kernel/built-in.o  arch/arm/mm/built-in.o  arch/arm/common/built-in.o  
arch/arm/mach-s3c2410/built-in.o  arch/arm/mach-s3c2400/built-in.o  arch/arm/mach-s3c2412/built-in.o  arch/arm/mach-s3c2440/built-in.o  
arch/arm/mach-s3c2442/built-in.o  arch/arm/mach-s3c2443/built-in.o  arch/arm/nwfpe/built-in.o  arch/arm/plat-s3c24xx/built-in.o  
kernel/built-in.o  mm/built-in.o  fs/built-in.o  ipc/built-in.o  security/built-in.o  crypto/built-in.o  block/built-in.o  test/built-in.o  
arch/arm/lib/lib.a  lib/lib.a  arch/arm/lib/built-in.o  lib/built-in.o  drivers/built-in.o  sound/built-in.o  net/built-in.o --end-group 

2、从顶层Makefile文件开始分析built-in.o原理，在测试成功后，要分析是怎么做到更改了几个文件就能产生test/built-in.o并且编译进内核的。

从顶层Makefile开始分析，vmlinux-dirs包含了所有的linux子目录

vmlinux-dirs    := $(patsubst %/,%,$(filter %/, $(init-y) $(init-m) \
             $(core-y) $(core-m) $(drivers-y) $(drivers-m) \
             $(net-y) $(net-m) $(libs-y) $(libs-m)))

$(patsubst <pattern>,<replacement>,<text> )
名称：模式字符串替换函数——patsubst。
功能：查找<text>中的单词（单词以“空格”、“Tab”或“回车”“ 换行”分隔）是否符合模
式<pattern>，如果匹配的话，则以<replacement>替换。这里，<pattern>可以包括通配符“%”，
表示任意长度的字串。如果<replacement>中也包含“%”，那么，<replacement>中的这个“%”
将是<pattern>中的那个“%”所代表的字串。（可以用“\”来转义，以“\%”来表示真实含
义的“%”字符）
返回：函数返回被替换过后的字符串。

$(filter <pattern...>,<text> )
名称：过滤函数——filter。
功能：以<pattern>模式过滤<text>字符串中的单词，保留符合模式<pattern>的单词。可以有
多个模式。
返回：返回符合模式<pattern>的字串。

另外在arch/arm/Makefile下也定义了一些文件夹：

    core-y                += arch/arm/kernel/ arch/arm/mm/ arch/arm/common/
    core-y                += $(MACHINE)
    core-$(CONFIG_ARCH_S3C2410)    += arch/arm/mach-s3c2400/
    core-$(CONFIG_ARCH_S3C2410)    += arch/arm/mach-s3c2412/
    core-$(CONFIG_ARCH_S3C2410)    += arch/arm/mach-s3c2440/
    core-$(CONFIG_ARCH_S3C2410)    += arch/arm/mach-s3c2442/
    core-$(CONFIG_ARCH_S3C2410)    += arch/arm/mach-s3c2443/
    core-$(CONFIG_FPE_NWFPE)    += arch/arm/nwfpe/
    core-$(CONFIG_FPE_FASTFPE)    += $(FASTFPE_OBJ)
    core-$(CONFIG_VFP)        += arch/arm/vfp/

    # If we have a common platform directory, then include it in the build.
    core-$(CONFIG_PLAT_IOP)        += arch/arm/plat-iop/
    core-$(CONFIG_ARCH_OMAP)    += arch/arm/plat-omap/
    core-$(CONFIG_PLAT_S3C24XX)        += arch/arm/plat-s3c24xx/

    drivers-$(CONFIG_OPROFILE)      += arch/arm/oprofile/
    drivers-$(CONFIG_ARCH_CLPS7500)    += drivers/acorn/char/
    drivers-$(CONFIG_ARCH_L7200)    += drivers/acorn/char/

    libs-y                := arch/arm/lib/ $(libs-y)

展开得到

vmlinux-dir = init usr \
arch/arm/kernel arch/arm/mm arch/arm/common arch/arm/mach-s3c2410 arch/arm/mach-s3c2400 arch/arm/mach-s3c2412 arch/arm/mach-s3c2440  \
arch/arm/mach-s3c2442 arch/arm/mach-s3c2443 arch/arm/nwfpe arch/arm/plat-s3c24xx   \
kernel mm fs ipc security crypto block test  \
arch/arm/lib lib arch/arm/lib  \
drivers sound net  \

继续看顶层Makefile生成vmlinux-dirs的规则如下：

    $(vmlinux-dirs): prepare scripts
        $(Q)$(MAKE) $(build)=$@

以创建的test目录为例：展开得到。它的意思是调用scripts/Makefile.build。令参数obj=test，然后make。

make -f scripts/Makefile.build obj=test

接着进入scripts/Makefile.build继续分析，它的默认目标是__build：

    PHONY := __build
    __build:

    __build: $(if $(KBUILD_BUILTIN),$(builtin-target) $(lib-target) $(extra-y)) \
         $(if $(KBUILD_MODULES),$(obj-m)) \
         $(subdir-ym) $(always)
        @:

接着看builtin-target、lib-target，它们被定义的条件是obj-%、lib-%不能为空

    ifneq ($(strip $(lib-y) $(lib-m) $(lib-n) $(lib-)),)
    lib-target := $(obj)/lib.a
    endif

    ifneq ($(strip $(obj-y) $(obj-m) $(obj-n) $(obj-) $(lib-target)),)
    builtin-target := $(obj)/built-in.o
    endif

名称：去空格函数——strip。
功能：去掉<string>字串中开头和结尾的空字符。
返回：返回被去掉空格的字符串值。

接着看生成builtin-target的规则，lib-target的规则类似，还是在scripts/Makefile.build里找到如下规则

    # To build objects in subdirs, we need to descend into the directories
    $(sort $(subdir-obj-y)): $(subdir-ym) ;

    #
    # Rule to compile a set of .o files into one .o file
    #
    ifdef builtin-target
    quiet_cmd_link_o_target = LD      $@
    # If the list of objects to link is empty, just create an empty built-in.o
    cmd_link_o_target = $(if $(strip $(obj-y)),\
                  $(LD) $(ld_flags) -r -o $@ $(filter $(obj-y), $^),\
                  rm -f $@; $(AR) rcs $@)

    $(builtin-target): $(obj-y) FORCE
        $(call if_changed,link_o_target)

    targets += $(builtin-target)
    endif # builtin-target

调用if_changed函数，进入scripts/Kbuild.include中

    if_changed = $(if $(strip $(any-prereq) $(arg-check)),                       \
        @set -e;                                                             \
        $(echo-cmd) $(cmd_$());                                             \
        echo 'cmd_$@ := $(make-cmd)' > $(dot-target).cmd)

可以看到最后调用的是cmd_link_o_target 脚本，回到scripts/Makefile.build中：

    #
    # Rule to compile a set of .o files into one .o file
    #
    ifdef builtin-target
    quiet_cmd_link_o_target = LD      $@
    # If the list of objects to link is empty, just create an empty built-in.o
    cmd_link_o_target = $(if $(strip $(obj-y)),\
                  $(LD) $(ld_flags) -r -o $@ $(filter $(obj-y), $^),\
                  rm -f $@; $(AR) rcs $@)

其中obj-y=test.o定义在test目录下的Makefile中，如下在scripts/Makefile.build中include了$(kbuild-dir)/Makefile，即test/Makefile

    kbuild-dir := $(if $(filter /%,$(src)),$(src),$(srctree)/$(src))
    include $(if $(wildcard $(kbuild-dir)/Kbuild), $(kbuild-dir)/Kbuild, $(kbuild-dir)/Makefile)

将规则展开得到：最终得到了test/built-in.o

cmd_link_o_target = arm-linux-ld -EL -r -o test/built-in.o test.o arm-linux-ar rcs test/built-in.o  

3、递归规则。如果在子目录下还有子目录编译系统会怎么操作呢，下面就讲述递归的规则：

继续看scripts/Makefile.build，它包含了scripts/Makefile.lib

 include scripts/Makefile.lib

接着看到scripts/Makefile.lib，里面定义了subdir-ym 这个变量表示的是如果obj-y含有文件夹则将文件夹放到subdir-ym中

    __subdir-y    := $(patsubst %/,%,$(filter %/, $(obj-y)))
    subdir-y    += $(__subdir-y)
    __subdir-m    := $(patsubst %/,%,$(filter %/, $(obj-m)))
    subdir-m    += $(__subdir-m)
    obj-y        := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(obj-y))
    obj-m        := $(filter-out %/, $(obj-m))

    # Subdirectories we need to descend into

    subdir-ym    := $(sort $(subdir-y) $(subdir-m))

继续回到scripts/Makefile.build，看到有关subdir-y的规则

    $(subdir-ym):
        $(Q)$(MAKE) $(build)=$@

可以看到这个规则与第二部分的规则很类似，这是一个递归调用，scripts/Makefile.build调用自己生成subdir-ym/built-in.o。具体分析与第二部分一样。下面截图自第二部分分析

子目录下的built-in.o 就是这么生成的。参考自https://www.ibm.com/developerworks/community/blogs/5144904d-5d75-45ed-9d2b-cf1754ee936a/entry/kernel-build-system?lang=en