Реализация таблицы указателей функций только для чтения во время компиляции в GCC

http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Variable-Attributes.html обсуждает размещение переменных в определенных разделах компоновщика. Они дают пример размещения структуры uart в секции, которая предположительно была сконфигурирована для размещения по адресу оборудования (названного DUART_A):

struct duart a __attribute__ ((section ("DUART_A"))) = { 0 };

В случае, который вы описываете, я полагаю, вы бы просто назвали существующую секцию только для чтения, чтобы таблица размещалась там, где она находит место.

Вы, вероятно, создаете свое встроенное программное обеспечение, например, какой-нибудь ПК с Linux (в противном случае вам следует). Тогда вы, вероятно, используете make или какой-нибудь другой строитель.

Затем вы можете создать файл C (используя старый m4, GPP или ваш любимый скрипт на Python, awk или что-то в этом роде ...). Затем передайте этот сгенерированный файл (возможно, #include-добавив его где-нибудь) в компилятор C.

Этот сгенерированный код C (возможно, последовательность ваших вызовов макросов C) может статически (во время компиляции C) построить вашу таблицу функций, доступную только для чтения.

В противном случае расширите свой GCC, например, некоторые настройки закодированы с помощью MELT, чтобы волшебство произошло. В вашем конкретном случае я не думаю, что это имеет смысл (но я могу ошибаться), потому что создание некоторых частей некоторого кода C в вашем случае так просто ...

Возможно, я опоздал на несколько лет, но этот вопрос вызвал у меня интерес, поэтому я решил его с помощью небольшого количества кода C, нескольких __attribute__ и поддержки слабых символов компоновщиком (avr-libc в основном делает то же самое для таблицы векторов, но делает это в ассемблерном коде).

В этом ответе приведен простой минимальный пример, но я разместил слегка расширенную версию по адресу https://github.com/ndim/handler-function-table.

Интерфейс таблицы обработчиков:

/* handler_table.h */
#ifndef HANDLER_TABLE_H
#define HANDLER_TABLE_H
#include <avr/pgmspace.h>
#define HANDLER_MAX 2
typedef void (*handler_func)(void);
extern const handler_func handler_table_P[HANDLER_MAX] PROGMEM;
#endif /* HANDLER_TABLE_H */

Фактическая реализация таблицы обработчика:

/* handler_table.c */
#include "handler_table.h"
void handler_foo(void) __attribute__((weak, alias("__handler_default")));
void handler_bar(void) __attribute__((weak, alias("__handler_default")));

const handler_func handler_talbe_P[HANDLER_MAX] PROGMEM = {
  handler_foo,
  handler_bar
};

__attribute__((weak))
void handler_default(void)
{
}

void __handler_default(void)
{
  handler_default();
}

Основная программа тестового случая:

/* testcase-main.c */
#include "handler-table.h"

int main()
{
  for (unsigned int i=0; i<HANDLER_MAX; ++i) {
    const uint16_t func_addr = pgm_read_word_near(handler_table_P[i]);
    const handler_func func = (handler_func) addr;
    func();
  }
}

Testcase 2 определяет свои собственные обработчики:

/* testcase-2.c */
void handler_default(void)
{ ... }
void handler_foo(void)
{ ... }

Свяжите два тестовых примера:

1. testcase-1: testcase-main.o handler-table.o

   Использует только обработчики по умолчанию.

2. testcase-2: testcase-main.o handler-table.o testcase-2.o

   Использует только обработчики, предоставленные testcase-2.c

Несколько замечаний:

• Это реализация времени компоновки, а не реализация времени компиляции.

• Это работает путем определения всех обработчиков со слабыми символами, так что любой другой объектный файл может реализовать символ обработчика и, таким образом, переопределить слабый символ. Для обработчика по умолчанию мы используем фиктивный обработчик, который вызывает только слабый символ для обработчика по умолчанию.

  Фрейм стека и код фиктивного обработчика, очевидно, тратятся впустую и могут быть легко заменены переходом во встроенную сборку, если вам нужно избежать циклов и занимаемого пространства.

• Я не тестировал это на реальном микроконтроллере AVR, только изначально на моем ПК. Однако я вполне уверен, что правильно использую PROGMEM и pgm_read_word_near.

• Если вы неправильно введете имя функции-обработчика, которую вы переопределили, она не будет введена в таблицу обработчиков без предупреждений или ошибок времени компиляции или времени компоновки.

  Я бы рекомендовал добавить уровень косвенности в макросах препроцессора для имен функций-обработчиков, чтобы вы получали ошибку времени компиляции в случае опечатки.

  Этот макроуровень, вероятно, также пригодится для кода, который должен вызывать определенный обработчик из таблицы и, следовательно, должен знать его индекс в таблице.

  С другой стороны ... в некоторых случаях, возможно, вам вообще не нужна таблица функций, и всего несколько слабых функций, которые потенциально могут быть переопределены неслабыми функциями, могут решить вашу проблему без таблицы.