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【RT-Thread學習筆記】實現boot跳轉到kernel

嵌入式物聯網開發 ? 來源:嵌入式物聯網開發 ? 作者:嵌入式物聯網開發 ? 2022-07-30 13:51 ? 次閱讀

在之前的一篇文章【C語言】沒想到指針還能這么用 @!!!中介紹了【函數指針】的基本概念和簡單應用;今天再給大家分享一個【函數指針】的高級應用;在嵌入式系統開發中,此類用法非常地常見,但如果對【函數指針】的理解不夠透徹,很有可能會看得一頭霧水。

代碼片段如下:

typedef void (*kernel_func)(void);

void jump_to_kernel(void)
{
	uint32_t *kernel_start = (uint32_t *)0x410000;	
	kernel_func func = (kernel_func)kernel_start[0];
	printk("%s()%d: %08x\n", __FUNCTION__, __LINE__, func);
	local_irq_disable();
	func();
}
poYBAGDYdXCAWkKMAAAAK8RNs4s030.png

我們來分析下這段代碼:

從函數名,我們可以知道,這個函數的功能就是實現從boot程序到kernel程序的跳轉,即boot程序將kernel程序跑起來。

函數的第一句代碼:uint32_t *kernel_start = (uint32_t *)0x410000; 告訴我們kernel程序的執行地址是0x410000;這是一個絕對地址,在C語言中,地址就是可運行代碼的起始位置,它一般就是一個整型數,比如在32位的CPU上,它就是一個32位的整型數。

函數的第二句代碼:kernel_func func = (kernel_func)kernel_start[0]; 這里用到了一個typedef定義的函數指針別名,它的定義為:typedef void (*kernel_func)(void); 它定義了函數指針,此指針指向一種函數,這種函數返回值為void型,入參也為void。所以 kernel_func func = (kernel_func)kernel_start[0]; 這整一句代碼的意思就是: 定義一個名稱為func的函數指針,它指向一個由kernel_start這個變量(地址為0x410000)代表的函數,為了保證函數指針賦值的正確性,還加上了(kernel_func)做強制類型轉換。

函數的第三局代碼為printk打印輸出,不在此討論范圍內。

函數的第四句代碼:local_irq_disable(); 表示關閉當前系統的中斷,為kernel程序的運行創造干凈的環境,也不在此討論的范圍。

函數的第五句代碼:func(); 非常的干凈、簡單。就一個簡單的func執行就完成了從boot程序切換到kernel程序運行。這就是【函數指針】的魅力所在,在執行func()之前,它已經指向了kernel程序的起始地址0x41000,根據【函數指針】的語法規則,執行func(),實則就是執行0x410000這個地址對應的函數,也就把kernel程序跑起來了。



以上分析,相信有一定C語言基礎的童鞋,都能分析得出來。但是,當我接觸到這段代碼的時候,看了下那句printk調試輸出,我發現了一個疑問: %08x輸出func時,居然輸出的不是0x410000,而是一個可能跟0x410000毫不相干的數值。

why ? 到底是為什么啊? 當時我好納悶,函數的第一句不是把kernel_start變量賦值為0x410000,然后函數的第二句不是把func這個函數指針變量賦值為kernel_start,這不就是相當于func就等于0x41000嗎?這也有錯?

為了一探究竟,我特意請教了一個別的部門同事,當時他幫我捋了捋,兩人最后得出的一致結論就是: 既然是函數指針,終究是個指針,那么按照我們的需求,應該理解為 “指針的內容是0x41000”,而根據指針的訪問規則,訪問其內容應該要加*符號,所以*func的輸出才是0x410000,func的輸出是其他值。當時這個說法,我也是認同的;不過抱著嚴謹好學的態度,我還是決定在代碼是調試調試,一試便知真假。

但是,不試不知道,一試嚇一跳。我將printk那句代碼,改了下:

poYBAGDYdXCAWkKMAAAAK8RNs4s030.png

?編輯

輸出的結果:竟然是只有kernel_start輸出的是0x410000,其他的幾個輸出都是同樣的一個別的數值。

poYBAGDYdXCAWkKMAAAAK8RNs4s030.png

?編輯

kernel程序的bin文件的hexdump圖片: 【小端模式存儲】

為什么啊?

我們重新捋一捋這段代碼:

先明確各個變量是什么東西:
func是一個函數指針變量
kernel_start是一個指針變量,即它是一個地址,說白了就是一個數值
kernel_start[0] 可以這么理解,kernel_start是一個數組名,即數組的首地址,取它的第一個元素

再分析下每句打印語句:
printk("%s()%d: %08x\n", __FUNCTION__, __LINE__, kernel_start); 輸出00410000最好理解,它就是打印一個數值,肯定就是00410000
printk("%s()%d: %08x\n", __FUNCTION__, __LINE__, *kernel_start); 輸出00419690,需要轉換下思路,kernel_start是一個指針;
所以*kernel_start打印的是指針指向的內容,打印不是00410000,而是00410000地址存放的內容,即00419690
printk("%s()%d: %08x\n", __FUNCTION__, __LINE__, kernel_start[0]); 把kernel_start理解成一個數組名(指針和數組名有相通之處)
我們也不難推斷出kernel_start[0]打印的應該是00419690,而不是00410000

最后分析有關func的輸出,為何都是00419690,而不是00410000:
函數指針的特殊性,與普通指針不太一樣,如一個函數指針p指向了一個已經定義函數test_func,那么相當于 *p 等同于 test_func (與指針的基本概念一致)所以調用函數時,可以使用 test_func(param_in),也可以使用(*p)(param_in);兩者是等價的。
根據指針與數組名的關系類比,調用函數也可以使用 p(param_in) 和 (*test_func)(param_in)。
根據上面的分析,我們可以得出結論,當是用%08x打印func和*func的時候,打印的都是地址00410000指向的內容00419690,而不是地址值00410000

以下圖片是從C語言的教科書截取的;

函數指針,不知你繞暈了沒?


延伸閱讀:

【C語言】沒想到指針還能這么用 @!!!

?審核編輯:湯梓紅

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