C语言中section关键字的作用？其在SDK实现开机自启动的应用？

1、section的作用

section主要作用是将函数或者变量放在指定段中，这样就可在指定的位置取出。

//section demo with gcc
#include"stdio.h"

int__attribute__((section("my_fun")))test1(inta,intb)
{
return(a+b);
}

inttest(intb)
{
return2*b;
}

int__attribute__((section("my_fun")))test0(inta,intb)
{
return(a*b);
}

int__attribute__((section("my_val")))chengi;
int__attribute__((section("my_val")))chengj;

intmain(void)
{
intsum,c,j;
chengi=1,chengj=2;

sum=test1(chengi,chengj);
c=test(100);
j=test0(chengi,chengj);

printf("sum=%d,c=%d,j=%d
",sum,c,j);

return0;
}

编译生成map文件：

gcc-o main.exe main.c-Wl,-Map,my_test.map

my_test.map 文件片段如下：

.text0x004014600xa0C:\Users\think\ccmGLaeH.o
0x00401460test
0x0040146amain

.text0x004015000x0c:/mingw/bin/../libmingw32.a(CRTglob.o)

......
my_fun0x004040000x200
[!provide]PROVIDE(___start_my_fun,.)

my_fun0x004040000x1cC:\Users\think\ccmGLaeH.o

0x00404000test1
0x0040400dtest0

[!provide]PROVIDE(___stop_my_fun,.)

.data0x004050000x200

0x00405000\__data_start_\_=.
......
*(.data_cygwin_nocopy)
my_val0x004060000x200

[!provide]PROVIDE(___start_my_val,.)

my_val0x004060000x8C:\Users\think\ccdMcTrl.o
0x00406000chengi
0x00406004chengj

[!provide]PROVIDE(___stop_my_val,.)

.rdata0x004070000x400

分析可见，使用section修饰的函数和变量在自定义的片段，而且是连续存放在___start_xx到___stop_xx之间，这样可根据变量的地址得出与其同段变量的地址，为后续自动初始化等功能提供了基础。

2、 自动初始化

基于前面section的作用，可以将同类函数指针全部使用同一个段名修饰，然后开机后系统自动检索段内函数指针，逐个执行，对上层应用就是无需主动调用，系统自动初始化。

考虑到硬件初始化与应用功能初始化的先后顺序，可以对段名进行分配，map文件按段名排序。自动初始化主体是OS_INIT_EXPORT宏。

范例代码出自中国移动的oneos开源版本，使用gcc，方案和国产RT-Thread类似。

typedefos_err_t(*os_init_fn_t)(void);

#defineOS_INIT_EXPORT(fn,level)
const os_init_fn_t __os_call_##fn OS_SECTION(".init_call."level)=fn

#defineOS_BOARD_INIT(fn)OS_INIT_EXPORT(fn,"1")

#defineOS_PREV_INIT(fn)OS_INIT_EXPORT(fn,"2")

#defineOS_DEVICE_INIT(fn)OS_INIT_EXPORT(fn,"3")

#defineOS_CMPOENT_INIT(fn)OS_INIT_EXPORT(fn,"4")

#defineOS_ENV_INIT(fn)OS_INIT_EXPORT(fn,"5")

#defineOS_APP_INIT(fn)OS_INIT_EXPORT(fn,"6")

例如shell初始化函数，定义如下：

OS_APP_INIT(sh_system_init);

将宏定义展开：

/*含义是函数指针__os_call_sh_system_init
*其指向sh_system_init函数，且该指针编译后放在".init_call.6"段
*/
constos_init_fn_t__os_call_sh_system_init
__attribute__((section((".init_call.6"))))=sh_system_init

系统自身也有自定义函数，用来标记起止点函数。

OS_INIT_EXPORT(os_init_start,"0");//段起点__start
OS_INIT_EXPORT(os_board_init_start,"0.end");
OS_INIT_EXPORT(os_board_init_end,"1.end");
OS_INIT_EXPORT(os_init_end,"6.end");//段终点__stop

最终生成的map文件，如下图所示：

//系统底层在合适的时机调用如下两函数，将指定段区间内的所有函数自动执行

voidos_board_auto_init(void)
{
constos_init_fn_t*fn_ptr_board_init_start;
constos_init_fn_t*fn_ptr_board_init_end;
constos_init_fn_t*fn_ptr;

fn_ptr_board_init_start=&__os_call_os_board_init_start+1;
fn_ptr_board_init_end=&__os_call_os_board_init_end-1;

//将段首尾区间内的函数全部遍历执行
for(fn_ptr=fn_ptr_board_init_start;fn_ptr<= fn_ptr_board_init_end; fn_ptr++)
    {
        (void)(*fn_ptr)();
    }
    return;
}

static void os_other_auto_init(void)
{
    const os_init_fn_t *fn_ptr_other_init_start;
    const os_init_fn_t *fn_ptr_other_init_end;
    const os_init_fn_t *fn_ptr;

    fn_ptr_other_init_start = &__os_call_os_board_init_end + 1;
    fn_ptr_other_init_end   = &__os_call_os_init_end - 1;

    for (fn_ptr = fn_ptr_other_init_start; fn_ptr <= fn_ptr_other_init_end; fn_ptr++)
    {
        (void)(*fn_ptr)();
    }
    return;
}

系统执行os_other_auto_init时实现了sh_system_init的自动执行，即使应用层没有显示的去调用它。使用符号段的方式实现初始化函数自动执行，应用层修改软件，增加功能启动或者裁剪，对底层代码无需任何改动。

注意：段中函数类型都是一样的，范例是同一类函数指针，也可以是结构体，需要确保每个成员占用空间大小相同，这样才能逐个遍历。

3、总结

不同编译器对section属性的定义略有差异，但效果相同。

/*Compiler Related Definitions*/
#ifdefined(__CC_ARM)||defined(__CLANG_ARM)  /*ARM Compiler*/
#defineSECTION(x)__attribute__((section(x)))
#elifdefined(__IAR_SYSTEMS_ICC__)/*for IAR Compiler*/
#defineSECTION(x)@x
#elifdefined(__GNUC__)/*GNU GCC Compiler*/
#defineSECTION(x)__attribute__((section(x)))
#elifdefined(__ADSPBLACKFIN__)/*for VisualDSP++Compiler*/
#defineSECTION(x)__attribute__((section(x)))
#elifdefined(_MSC_VER)
#defineSECTION(x)
#elifdefined(__TI_COMPILER_VERSION__)
/*
*The way that TI compiler set section is different from other(at least
*GCC and MDK)compilers.See ARM Optimizing C/C++Compiler 5.9.3 for more
*details.
*/
#defineSECTION(x)
#else
#errornot supported tool chain
#endif

上面的#error也是个应用技巧，配搭#if / #else / #endif在编译阶段即可发现代码问题，一般用于判断宏定义的配置是否在预期之外，编译报错必须修改。

配合C关键字，对代码的安全校验、扩展移植都会有很好的效果。对小型项目、个人独立开发看不出效果，但对复杂的多人合作的项目，合适的关键字对代码的稳定性和架构是锦上添花。

审核编辑：刘清