#2020征文-开发板#SYS_RUN()和MODULE_INIT()之间的那些事

接触鸿蒙设备开发有一段时间了，也是时候好好挖一挖鸿蒙设备程序的启动流程了。

破冰问题：鸿蒙设备程序从哪里开始运行的？

相信大家都已经非常清楚了，鸿蒙设备程序需要指定入口函数，具体表现在代码层面就是通过语句 SYS_RUN(app_entry); 指定，其中 app_entry 是设备程序入口函数名；而整个鸿蒙设备的启动流程也可以顺理成章的挖掘出来。如下图：

这看起来非常完美了，解决了所有问题！可是，我觉得还是有不清楚的地方，即：MODULE_INIT(run) 干了什么事？为什么最终会调用到 app_entry() 这个入口函数？

接下来，我们逐个问题的解决！

本质问题：MODULE_INIT(run) 干了什么事？

要弄清楚这个问题，就得先来讲讲 SYS_RUN() 究竟是什么？！有同学可能会认为 SYS_RUN(app_entry); 是一个函数调用语句，将设备程序入口地址注册到系统中，进而调用。从原理上这么理解没错，可细节上根本不是那么回事！ SYS_RUN() 在用法上很像函数，但本质是一个宏！必须强调: 在 C 语言中无法在函数之外进行函数调用，而 SYS_RUN(app_entry); 出现的位置并不在任何函数中，所以它不可能是函数调用。那会是什么呢？真相只有一个，只可能是一个定义（声明）语句。为了证明这个结论，我们将 SYS_RUN() 这个宏彻底扒光了看个透彻。如下：

最终，我们可以知道：SYS_RUN(app_entry); 是定义了一个名为 __zinitcall_run_app_entry 的函数指针，其类型是 InitCall，无论是否使用都不会编译报错，并且强制编译使其最终存放在名为 .zinitcall.run2.init 的段中。

好！接下来就可以直接分析 MODULE_INIT(run) 了。

MODULE_INIT(run) 展开之后根本看不出和 app_entry 有任何关系啊！我们用了九牛二虎之力把宏掰开了，可结果貌似一无所获！！！MODULE_INIT() 和 SYS_RUN() 之间的关系还是非常不明朗，接下来该怎么办呢？

仔细观察这两个宏拼接出来的符号！

可以发现它们都和 zinitcall 有关，并且我们也知道了 SYS_RUN(app_entry) 定义的全局指针就放在名为 .zinitcall.run2.init 的段中，所以可以推测：这个两个宏的关系是通过链接脚本关联的。

接下来，通过工具查看目标文件的段信息和符号信息。

通过输出可以知道，在名为 .zinitcall.run2.init 的段中确实存在 __zinitcall_run_app_entry 这个符号。

之后，动手翻源码。。。。

经过努力，我们可以找到 \code-1.0\vendor\hisi\hi3861\hi3861\build\build_tmp\scripts\link.lds 文件，并且发现如下的脚本代码：

这样就真相大白了：

SYS_RUN(app_entry) 定义的函数指针 __zinitcall_run_app_entry 通过强制编译的方式进入 .zinitcall.run2.init 段中。在链接脚本中定义的两个符号 __zinitcall_run_start （理解为数组名）和 __zinitcall_run_end 分别指向 __zinitcall_run_app_entry 所在数据段的起始位置和结束位置。 又因为 MODULE_INIT(run) 的功能就是遍历 __zinitcall_run_start 和 __zinitcall_run_end 所指定的区域（理解为函数指针数组），并调用每个单元（指针）所指向的函数，因此，__zinitcall_run_app_entry 所指向的函数必然被调用，即：app_entry() 必然被调用。

更进一步阅读这个链接脚本可知：目标文件中的 .zinitcall.run2.init 段最终会被链接并汇编进一个名为 .zInit 的数据段中！

查看最终可执行程序中的符号信息和段信息可证明这个结论。

最终可执行程序中存在 __zinitcall_run_app_entry , __zinitcall_run_start 以及 __zinitcall_run_end , 并且 __zinitcall_run_app_entry 和 __zinitcall_run_start 的地址均为 0x004aeb1c，根据输出的段信息可知，它们均位于 .zInit 段中。证毕！

总结：

通过强制编译链接构成一个全局指针数组（每个 SYS_RUN() 定义一个数组元素）
在链接脚本中定义符号自动确认这个数组的起始地址和结束地址
MODULE_INIT() 通过遍历的方式调用数组元素所指向的函数

PS：

大家如果感兴趣可以自己亲手动手实验一下，所需材料和工具可在文末附件中下载。

1）编译附件中的 hello_world 工程（基于Hi3861）

2）将下面编译得到的目标文件拷贝到工具目录

    \code-1.0\out\wifiiot\obj\applications\sample\wifi-iot\app\hello_world\hello_world.o

    \code-1.0\out\wifiiot\Hi3861_wifiiot_app.out

3）执行命令观察结果

    ./nm hello_world.o 

    ./objdump -h hello_world.o
    ./nm Hi3861_wifiiot_app.out

    ./objdump -h Hi3861_wifiiot_app.out

感叹一下，这真是一个精妙绝伦的设计方案！这样设计，理论上支持任意多的设备程序，开发者只需要简单的指定程序入口即可，完全不用关心背后的机制，也不用担心最多支持多少程序的问题。

这一招，学到了！！！

文中涉及多个进阶知识点，可参考狄泰软件学院《C语言进阶剖析教程》和《唐老师的私房课》。

获取源码包

作者：唐佐林

想了解更多内容，请访问： 51CTO和华为官方战略合作共建的鸿蒙技术社区https://harmonyos.51cto.com