eCos内核API与内核实现的衔接

Posted 2022-11-18

mingdu.zheng <at> gmail <dot> com

 

eCos内核API是以C函数以及C结构体的形式提供的，eCos的内核是使用C++类实现的， ​​kernel/.../src/common/kapi.cxx​​ 将C++类实现衔接到C函数及C结构体，实现C和C++衔接的秘诀在于重构new操作符， new操作符重载的注释称之为 Magic new function，确实挺Magic的。

 

new操作符重载（​​kernel/.../src/common/kapi.cxx:82​​）

inline void *operator new(size_t size, void *ptr)

    CYG_CHECK_DATA_PTR( ptr, "Bad pointer" );
    return ptr;

这个神奇函数的实现看起来一点都不神奇，仅仅是将它的第二个参数照搬返回。 new操作符的第一个函数总是被new对象的大小，这里的第二个参数 ptr 是重载附加的。 常规的new实现将会在这里调用malloc函数分配内存空间，然后返回malloc分配的内存空间指针。 仅仅观察这个神奇函数的本身并看不出它的神奇之处，再看看对它的引用吧，以比较简单的互斥量为例。

互斥量初始化函数（​​kernel/.../src/common/kapi.cxx:1050​​）

externC void cyg_mutex_init(
    cyg_mutex_t        *mutex          /* Mutex to init                      */
) __THROW

    CYG_ASSERT_SIZES( cyg_mutex_t, Cyg_Mutex );

    Cyg_Mutex *m = new((void *)mutex) Cyg_Mutex;

    m=m;

应用程序在调用cyg_mutex_init前，首先定义一个全局的cyg_mutex_t的结构体，然后将该结构体的地址传递给cyg_mutex_init函数。 也就是说，mutex指针指向一块内存，该内存大小等于cyg_mutex_t结构体的大小。 观察cyg_mutex_init函数的第2行代码，这里的new操作符引用的是上面重载过的new操作符，new操作符的第1个参数总是size而且是自动传入的， 就像C++类成员函数的this参数一样，第2个参数，也就是代码中的第1个参数是指向cyg_mutex_t的指针，再回顾一下重载的new操作符代码， 你看出来了吗？新建的Cyg_Mutex类实例被存储在传入的cyg_mutex_t结构体实例的存储空间内，也就是说Cyg_Mutex实例和cyg_mutex_t实例是重叠的， 我怀疑我是否已经解释清楚，但是我只能解释到这里啦。然后再看这个函数的第1行代码，这行代码检查cyg_mutex_t类型和Cyg_Mutex类型的大小是否一致， 这是必须的，如果Cyg_Mutex类型所需的存储空间比cyg_mutex_t类型多显然会产生内存破坏，不仅大小要一致，连对应的成员变量排列次序都要求是一致的， 但是没有办法让编译器检查两个类型的成员变量排列次序。 可以查看Cyg_Mutex类定义（​​kernel/.../include/mutex.hxx:66​​​）和cyg_mutex_t结构体定义 （​​kernel/.../include/kapidata.h:515​​）手动检查一下这两个类型的成员变量排列次序。

互斥量加锁函数（​​kernel/.../src/common/kapi.cxx:1066​​）

externC cyg_bool_t cyg_mutex_lock( cyg_mutex_t *mutex ) __THROW

    return ((Cyg_Mutex *)mutex)->lock();

API传入的是cyg_mutex_t结构体指针，将这个指针转换成Cyg_Mutex类指针， 然后使用该Cyg_Mutex类指针引用Cyg_Mutex类成员函数实现具体的加锁。