HarmonyOS 鸿蒙Next中SYS_RUN()和MODULE_INIT()之间的那些事

HarmonyOS 鸿蒙Next中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：

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：

剖析:

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。

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。

总结：

1. 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）
2. 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
3. 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附件中下载（.zip格式）。

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

1. 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》。