本文轉自https://www.cnblogs.com/sky-heaven/p/8275303.html
傳統的應用編寫時，每添加一個模塊，都需要在main中添加新模塊的初始化：
使用__attribute__((section()))構建初始化函數表後，由模塊告知main：“我要初始化“，添加新模塊再也不需要在main代碼中顯式調用模塊初始化接口。
以此實現main與模塊之間的隔離，main不再關心有什麼模塊，模塊的刪減也不需要修改main。
那麼，如何實現這個功能呢？如何實現DECLARE_INIT呢？聯想到內核驅動，所有內核驅動的初始化函數表在哪裏？爲什麼添加一個內核驅動不需要修改初始化函數表？
下文會從 構建初始化函數表的原理分析、分析內核module_init實現、演練練習 的3個角度給小夥伴分享。
一：構建初始化函數表的原理分析
__attribute__((section(”name“)))是gcc編譯器支持的一個編譯特性（arm編譯器也支持此特性），實現在編譯時把某個函數/數據放到name的數據段中。因此實現原理就很簡單了：
1. 模塊通過__attribute__((section("name")))的實現，在編譯時把初始化的接口放到name數據段中
2. main在執行初始化時並不需要知道有什麼模塊需要初始化，只需要把name數據段中的所有初始化接口執行一遍即可
首先： gcc -c test.c -o test.o
此時編譯過程中處理了__atribute__((section(XXX)))，把標記的變量/函數放到了test.o的XXX的數據段，可用 readelf命令查詢。
最後：ld -T <ldscript> test.o -otest.bin
鏈接時，test.o的XXX數據段（輸入段），最終保存在test.bin的XXX數據段（輸出段），如此在bin中構建了初始化函數表。
由於自定義了一個數據段，而默認鏈接腳本缺少自定義的數據段的聲明，因此並不能使用默認的鏈接腳本。
ld鏈接命令有兩個關鍵的選項：
ld -T <script>：指定鏈接時的鏈接腳本
ld --verbose：打印出默認的鏈接腳本
在我們下文的演練中，我們首先通過”ld --verbose”獲取默認鏈接腳本，然後修改鏈接腳本添加自定義的段（XXX），最後在鏈接應用時通過“-T<script>” 指定我們修改後的鏈接腳本。
下文，我們首先分析內核module_init的實現，最後進行應用程序的演練練習。
二：分析內核module_init實現
內核驅動的初始化函數表在哪裏？爲什麼添加一個內核驅動不需要修改初始化函數表？爲什麼所有驅動都需要module_init？
1. module_init的定義
module_init定義在<include/linux/init.h>。代碼如下：
代碼中使用的“_section_”，是一層層的宏，爲了簡化，把其等效理解爲“section”。
分析上述代碼，我們發現module_init由__attribute__((section(“name”)))實現，把初始化函數地址保存到名爲".initcall6.init" 的數據段中。
2. 鏈接內核使用自定義的鏈接腳本
我們看到內核目錄最上層的Makefile，存在如下代碼：
# Rule to link vmlinux - also used during CONFIG_KALLSYMS
# May be overridden by arch/$(ARCH)/Makefile
quiet_cmd_vmlinux__ ?= LD $@
cmd_vmlinux__ ?= $(LD) $(LDFLAGS) $(LDFLAGS_vmlinux) -o $@ \
-T $(vmlinux-lds) $(vmlinux-init) \
--start-group $(vmlinux-main) --end-group \
$(filter-out $(vmlinux-lds) $(vmlinux-init) $(vmlinux-main) vmlinux.o FORCE ,$^)
本文的關注點在於：-T $(vmlinux-lds)，通過“ld -T <script>”使用了定製的鏈接腳本。定製的鏈接腳本在哪裏呢？在Makefile存在如下代碼：
vmlinux-lds := arch/$(SRCARCH)/kernel/vmlinux.lds
我們以”ARCH=arm“ 爲例，查看鏈接腳本：arch/arm/kernel/vmlinux.lds：
在上述代碼中，我們聚焦於兩個地方：
__initcall6_start = .; ： 由__initcall6_start指向當前地址
*(.initcall6.init) ： 所有.o文件的.initcall6.init數據段放到當前位置
如此，“__initcall6_start”指向“.initcall6.init”數據段的開始地址，在應用代碼中就可通過“__initcall6_start”訪問數據段“.initcall6.init”。
是不是如此呢？我們再聚焦到文件<init/main.c>中。
“.initcall.init”數據段的使用
在<init/main.c>中，有如下代碼：
static initcall_t *initcall_levels[] __initdata = {
__initcall0_start,
__initcall1_start,
__initcall2_start,
__initcall3_start,
__initcall4_start,
__initcall5_start,
__initcall6_start,
__initcall7_start,
__initcall_end,
};
......
int __init_or_module do_one_initcall(initcall_t fn)
{
......
if (initcall_debug)
ret = do_one_initcall_debug(fn);
else
ret = fn();
......
}
......
static void __init do_initcall_level(int level)
{
......
for (fn = initcall_levels[level]; fn < initcall_levels[level+1]; fn++)
do_one_initcall(*fn);
}
按0-7的初始化級別，依次調用各個級別的初始化函數表，而驅動module_init的初始化級別爲6。在“for (fn = initcall_levels[level]; fn <initcall_levels[level+1]; fn++)”的for循環調用中，實現了遍歷當前初始化級別的所有初始化函數。
3.module_init的實現總結
通過上述的代碼追蹤，我們發現module_init的實現有以下關鍵步驟：
通過module_init的宏，在編譯時，把初始化函數放到了數據段：.initcall6.init
在鏈接成內核的時候，鏈接腳本規定好了.initcall6.init的數據段以及指向數據段地址的變量：_initcall6_start
在init/main.c中的for循環，通過_initcall6_start的指針，調用了所有註冊的驅動模塊的初始化接口
最後通過Kconfig/Makefile選擇編譯的驅動，實現只要編譯了驅動代碼，則自動把驅動的初始化函數構建到統一的驅動初始化函數表
三：演練練習
分析了內核使用__attribute__((section(“name”)))構建的驅動初始化函數表，我們接下來練習如何在應用中構建自己的初始化函數表。
下文的練習參考了：https://my.oschina.net/u/180497/blog/177206
1. 應用代碼
我們的練習代碼（section.c）如下：
#include <unistd.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
typedef void (*init_call)(void);
/*
* These two variables are defined in link script.
*/
extern init_call _init_start;
extern init_call _init_end;
#define _init __attribute__((unused, section(".myinit")))
#define DECLARE_INIT(func) init_call _fn_##func _init = func
static void A_init(void)
{
write(1, "A_init\n", sizeof("A_init\n"));
}
DECLARE_INIT(A_init);
static void B_init(void)
{
printf("B_init\n");
}
DECLARE_INIT(B_init);
static void C_init(void)
{
printf("C_init\n");
}
DECLARE_INIT(C_init);
/*
* DECLARE_INIT like below:
* static init_call _fn_A_init __attribute__((unused, section(".myinit"))) = A_init;
* static init_call _fn_C_init __attribute__((unused, section(".myinit"))) = C_init;
* static init_call _fn_B_init __attribute__((unused, section(".myinit"))) = B_init;
*/
void do_initcalls(void)
{
init_call *init_ptr = &_init_start;
for (; init_ptr < &_init_end; init_ptr++)
{
printf("init address: %p\n", init_ptr);
(*init_ptr)();
}
}
int main(void)
{
do_initcalls();
return 0;
}
在代碼中，我們做了3件事：
使用__attribute__((section()))定義了宏：DECLARE_INIT，此宏把函數放置到初始化函數表
使用DELCARE_INIT的宏，聲明瞭3個模塊初始化函數：A_init/B_init/C_init
在main中通過調用do_initcalls函數，依次調用編譯時構建的初始化函數。其中，“_init_start”和“_init_end”的變量在鏈接腳本中定義。
2. 構建鏈接腳本
通過命令”ld --verbose”獲取默認鏈接腳本：
GNU ld (GNU Binutils for Ubuntu) 2.24
支持的仿真：
elf_x86_64
......
使用內部鏈接腳本：
==================================================
XXXXXXXX （缺省鏈接腳本）
==================================================
我們截取分割線”=====“之間的鏈接腳本保存爲：ldscript.lds
在.bss的數據段前添加了自定義的數據段：
_init_start = .;
.myinit : { *(.myinit) }
_init_end = .;
”_init_start“和”_init_end“是我們用於識別數據段開始和結束的在鏈接腳本中定義的變量，而.myinit則是數據段的名稱，其中：
.myinit : { *(.myinit) }：表示.o中的.myinit數據段（輸入段）保存到bin中的.myinit數據段（輸出段）中。
前期準備充足，下面進行編譯、鏈接、執行的演示
3. 編譯
執行：gcc -c section.c -o section.o 編譯應用源碼。
執行：readelf -S section.o 查看段信息，截圖如下：
可以看到，段[6]是我們自定義的數據段。
4. 鏈接
執行：gcc -T ldscript.lds section.o -o section 鏈接成可執行的bin文件
執行：readelf -S section 查看bin文件的段分佈情況，部分截圖如下：
在我鏈接成的可執行bin中，在[25]段中存在我們自定義的段
5. 執行
執行結果：
