一、前言

在學(xué)RT-Thread時(shí)，經(jīng)常能聽(tīng)到這個(gè)詞：自動(dòng)初始化。用起來(lái)也非常容易，一個(gè)宏就解決了，但是原理是什么呢？官網(wǎng)文檔提及到了，

（他們的文檔在這里：https://www.rt-thread.org/document/site/programming-manual/basic/basic/#rt-thread_3），但是寫(xiě)的只是概念層面上的，看完后會(huì)使用但原理還是不太清楚。之前研究過(guò)，今天把它總結(jié)下，寫(xiě)出來(lái)分享。

1.1、一般情況的初始化調(diào)用

一般情況下，系統(tǒng)中的初始化會(huì)這樣做，應(yīng)該再熟悉不過(guò)了：

1//偽代碼 2 3voidmain(void) 4{ 5uart_init(); 6led_init(); 7... 8 910while(1)11{12//func113//func214}15}

這樣的顯式調(diào)用初始化函數(shù)，有時(shí)可能多達(dá) 十幾到幾十 個(gè)，看起來(lái)非常非常繁雜。但是好像沒(méi)啥問(wèn)題，因?yàn)橐呀?jīng)看習(xí)慣了。

1.2 使用自動(dòng)初始化后

舉例一個(gè)自動(dòng)初始化的用法如下：

1//這是led.c文件23voidled_init(void)4{5//省略6}7INIT_APP_EXPORT(led_init)1//這是main.c文件2intmain(void)3{45}

這樣，使用一個(gè)宏，初始化函數(shù)就會(huì)被自動(dòng)初始化，不用在其他地方顯式調(diào)用 led_init() 。代碼瞬間清爽很多。

二、引入

當(dāng)然也不用擔(dān)心一個(gè)初始化必須在另一個(gè)初始化之前的問(wèn)題，因?yàn)檫@里有6個(gè)自動(dòng)初始化等級(jí)可供選擇。

我摳了一張RT-Thread官網(wǎng)文檔的圖，該圖是RT-Thread代碼的啟動(dòng)流程圖，該圖中的藍(lán)色方框部分就是自動(dòng)初始化的6個(gè)等級(jí)以及初始化的先后順序。從圖中可以看出這6部分的初始化是由函數(shù) rt_components_board_init() 與 rt_components_init() 完成的。

在一開(kāi)始的例子中， INIT_APP_EXPORT(led_init) 就位于最后一個(gè)方框的位置，屬于applications init functions。

那么其他等級(jí)分別對(duì)應(yīng)什么宏進(jìn)行初始化的？看下面的表格：

三、自動(dòng)初始化原理

3.1 6個(gè)自動(dòng)初始化宏的定義

查看源碼，這 6 個(gè)宏定義如下：（ 不同的段：1 2 3 4 5 6 ）

1/*boardinitroutineswillbecalledinboard_init()function*/ 2#defineINIT_BOARD_EXPORT(fn)INIT_EXPORT(fn,"1") 3 4/*pre/device/component/env/appinitroutineswillbecalledininit_thread*/ 5/*componentspre-initialization(puresoftwareinitilization)*/ 6#defineINIT_PREV_EXPORT(fn)INIT_EXPORT(fn,"2") 7/*deviceinitialization*/ 8#defineINIT_DEVICE_EXPORT(fn)INIT_EXPORT(fn,"3") 9/*componentsinitialization(dfs,lwip,...)*/10#defineINIT_COMPONENT_EXPORT(fn)INIT_EXPORT(fn,"4")11/*environmentinitialization(mountdisk,...)*/12#defineINIT_ENV_EXPORT(fn)INIT_EXPORT(fn,"5")13/*appliationinitialization(rtguiapplicationetc...)*/14#defineINIT_APP_EXPORT(fn)INIT_EXPORT(fn,"6")

INIT_EXPORT(fn, level) 表示這個(gè)函數(shù) fn 現(xiàn)在屬于哪個(gè)初始化 level 段， 由 SECTION(".rti_fn."level) 進(jìn)行定義。

1#defineINIT_EXPORT(fn,level)2RT_USEDconstinit_fn_t__rt_init_##fnSECTION(".rti_fn."level)=fn

而 SECTION(x) 是：

1#defineSECTION(x)__attribute__((section(x)))

__attribute__((section("name"))) ：將作用的函數(shù)或數(shù)據(jù)放入指定名為"name"的輸入段中。（在不同的編譯器中實(shí)現(xiàn)的方式也有所不同。）

以上就是整個(gè)的宏定義作用就是將函數(shù) fn 的地址賦給一個(gè) __rt_init_fn 的指針，然后放入相應(yīng) level 的數(shù)據(jù)段中。所以函數(shù)使用自動(dòng)初始化宏導(dǎo)出后，這些數(shù)據(jù)段中就會(huì)存儲(chǔ)指向各個(gè)初始化函數(shù)的指針。

舉例：INIT_APP_EXPORT(pin_beep_sample);

1//函數(shù)pin_beep_sample()，使用INIT_APP_EXPORT()進(jìn)行自動(dòng)初始化。 2 3INIT_APP_EXPORT(pin_beep_sample); 4=INIT_EXPORT(pin_beep_sample,"6") 5=constinit_fn_t__rt_init_pin_beep_sampleSECTION(".rti_fn.""6")=pin_beep_sample 6 7/* 8表示把函數(shù)pin_beep_sample的地址賦值給常量函數(shù)指針__rt_init_pin_beep_sample， 9然后放入名稱(chēng)為".rti_fn.6"的數(shù)據(jù)段中。10（其中init_fn_t是一個(gè)函數(shù)指針類(lèi)型，原型為typedef int (*init_fn_t)(void)。）11*/

表示把函數(shù) pin_beep_sample 的地址賦值給常量函數(shù)指針 __rt_init_pin_beep_sample，然后放入名稱(chēng)為 ".rti_fn.6" 的數(shù)據(jù)段中。（ 其中 init_fn_t 是一個(gè)函數(shù)指針類(lèi)型，原型為 typedef int (*init_fn_t)(void)。）

注意被自動(dòng)初始化的函數(shù)類(lèi)型為：int (*init_fn_t)(void) ，無(wú)參，int 返回。

3.2 自動(dòng)初始化過(guò)程

那么上面提到，在啟動(dòng)流程中，調(diào)用了兩個(gè)函數(shù) rt_components_board_init() 與 rt_components_init() 就完成了6部分的初始化。從啟動(dòng)流程圖中可以看出：rt_components_board_init() 完成了第 1 段， rt_components_init() 完成了第2 到第6 段。

說(shuō)明：rt_components_board_init()主要board板級(jí)的初始化，調(diào)度器還未啟動(dòng)，是在系統(tǒng)起來(lái)之前做的初始化。所以在使用board級(jí)別的初始化時(shí)不要使用系統(tǒng)API，如rt_thread_delay()等。rt_components_init()主要是一些組件的初始化及應(yīng)用初始化，是在main線程中完成的，當(dāng)調(diào)度器啟動(dòng)之后，系統(tǒng)啟動(dòng)開(kāi)始運(yùn)行main線程時(shí)才會(huì)進(jìn)行的初始化。是線程的運(yùn)行環(huán)境。

3.2.1、兩個(gè)函數(shù)的實(shí)現(xiàn)

1、第一個(gè)函數(shù) rt_components_board_init() 的實(shí)現(xiàn)：

1voidrt_components_board_init(void) 2{ 3constinit_fn_t*fn_ptr; 4 5for(fn_ptr=&__rt_init_rti_board_start;fn_ptr

非調(diào)試模式下rt_components_board_init()：for循環(huán)會(huì)遍歷位于__rt_init_rti_board_start 到 __rt_init_rti_board_end 之間保存的函數(shù)指針，然后依次執(zhí)行這些函數(shù)。

2、第二個(gè)函數(shù) rt_components_init() 的實(shí)現(xiàn)：

1voidrt_components_init(void) 2{ 3constinit_fn_t*fn_ptr; 4 5for(fn_ptr=&__rt_init_rti_board_end;fn_ptr

非調(diào)試模式下rt_components_init()：for循環(huán)會(huì)遍歷位于__rt_init_rti_board_end 到 __rt_init_rti_end 之間保存的函數(shù)指針，然后依次執(zhí)行這些函數(shù) 。

那么 __rt_init_rti_board_start、__rt_init_rti_board_end、__rt_init_rti_end 是啥？

3.2.2 劃分

在系統(tǒng)中，定義了這幾個(gè)空函數(shù)：rti_start、rti_board_start、rti_board_end、rti_end。不同的段：0、 0.end 、 1.end 、6.end

1staticintrti_start(void) 2{ 3return0; 4} 5INIT_EXPORT(rti_start,"0"); 6 7staticintrti_board_start(void) 8{ 9return0;10}11INIT_EXPORT(rti_board_start,"0.end");1213staticintrti_board_end(void)14{15return0;16}17INIT_EXPORT(rti_board_end,"1.end");1819staticintrti_end(void)20{21return0;22}23INIT_EXPORT(rti_end,"6.end");

這幾個(gè)函數(shù)的導(dǎo)出，加上上面 6 個(gè)初始化宏的導(dǎo)出，就有了這樣一個(gè)表格：

可以看出，這4個(gè)空函數(shù)所導(dǎo)出的段中間，包含著這6個(gè)初始化宏定義的段，而這6個(gè)段中分別包含著各自宏導(dǎo)出函數(shù)時(shí)的函數(shù)指針。

rt_components_board_init() 完成了第 1 段， rt_components_init() 完成了第2 到第6 段。

1、rt_components_board_init() 完成了第 1 段，也就是初始化了由INIT_BOARD_EXPORT(fn) 的初始化的所有函數(shù)，也就是__rt_init_rti_board_start 到 __rt_init_rti_board_end 之間的函數(shù)指針。

2、rt_components_init() 完成了第2 到第6 段，也就是按順序初始化了由 INIT_PREV_EXPORT(fn) 到 INIT_DEVICE_EXPORT(fn) 到 INIT_COMPONENT_EXPORT(fn)、 INIT_ENV_EXPORT(fn)、 INIT_APP_EXPORT(fn)初始化的所有函數(shù)，也就是從 __rt_init_rti_board_end 到 __rt_init_rti_end 之間的函數(shù)指針。

所以，當(dāng)你使用自動(dòng)初始化導(dǎo)出宏 去初始化一個(gè)函數(shù)時(shí)，是由系統(tǒng)中的這兩個(gè)函數(shù)進(jìn)行遍歷函數(shù)指針執(zhí)行的。

3.2.3、示例

還是上面 INIT_APP_EXPORT(pin_beep_sample); 的例子。

舉例：INIT_APP_EXPORT(pin_beep_sample);

1//函數(shù)pin_beep_sample()，使用INIT_APP_EXPORT()進(jìn)行自動(dòng)初始化。 2 3INIT_APP_EXPORT(pin_beep_sample); 4=INIT_EXPORT(pin_beep_sample,"6") 5=constinit_fn_t__rt_init_pin_beep_sampleSECTION(".rti_fn.""6")=pin_beep_sample 6 7/* 8表示把函數(shù)pin_beep_sample的地址賦值給常量函數(shù)指針__rt_init_pin_beep_sample， 9然后放入名稱(chēng)為".rti_fn.6"的數(shù)據(jù)段中。10（其中init_fn_t是一個(gè)函數(shù)指針類(lèi)型，原型為typedef int (*init_fn_t)(void)。）11*/

表示把函數(shù) pin_beep_sample 的地址賦值給常量函數(shù)指針 __rt_init_pin_beep_sample，然后放入名稱(chēng)為 ".rti_fn.6" 的數(shù)據(jù)段中。（ 其中 init_fn_t 是一個(gè)函數(shù)指針類(lèi)型，原型為 typedef int (*init_fn_t)(void)。）

在編譯后的.map文件中可以查看到：

常量函數(shù)指針 __rt_init_pin_beep_sample 位于 .rti_fn.6 段中。