用函数B覆盖一个弱函数A

Question

对于一个嵌入式设备，我有一个包含函数指针数组的文件，存储着中断处理程序，定义如下（无法修改）：

typedef void (*const ISRFunction)(void);

__attribute__((weak)) void ISR0(void){ for(;;); }
__attribute__((weak)) void ISR1(void){ for(;;); }
...
__attribute__((weak)) void ISR78(void){ for(;;); }
...

ISRFunction __vector_table[0x79] = 
{
    (ISRFunction)&ISR0,
    (ISRFunction)&ISR1,
    ...
    (ISRFunction)&ISR78,
    ...
}

我有第二个文件，其中定义了一些函数，但我无法修改。这个文件的结构如下：

void blinkLed(void)
{ ... }

最后，我有一个主源文件，其中包含main函数和设备配置。在中断78上，我想要闪烁LED。因此，我编写了一个强大的ISR78函数，如下：

void ISR78(void)
{
    blinkLed();
}

我想知道是否有一种解决方案，可以直接通过blinkLed来覆盖弱函数ISR78，即在__vector_table中存储blinkLed的地址而不修改或重命名函数？

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编辑：

我实际上使用GNU gcc 4.9.3和相关联的链接器（GNU ld 2.24.0）。我可以修改与项目相关的main.c和Makefile。

- Garf365

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一些编译器（不知道你的是否支持）支持符号别名，这可能是值得研究的东西。 - user694733

此外，您应该非常明确地了解函数类型：void func(void)（没有参数）和 void func()（未指定数量的参数）是不同的类型。对于没有参数的函数，请始终使用 void 来避免问题。 - user694733

@user694733 谢谢你的建议，我会注意的。 - Garf365

也许我没有全球化的问题视野，但“weak”是设计用来允许“覆盖”函数的，对吗？因此，你可以定义/实现你的_same_name_function_来覆盖这个weak函数。 - LPs

@LPs 我已经做过了。我使用一个_same_name_function_作为包装器来覆盖weak函数，以执行真正的工作。我想知道是否有一种直接用执行真正工作的函数来覆盖weak函数的方法。 - Garf365

Answer 1

简而言之：你已经有一个可行的解决方案，这个解决方案似乎是使用弱符号明确支持和鼓励的解决方案。你希望从不同的解决方案中获得什么改进？

链接器符号按名称查找，因此使用预期名称之外的唯一选择是：

1.直接修改链接步骤（tofro提出的建议）。

2.自己修改函数指针表。

首先使用弱符号将ISR78变为允许覆盖（通过符号名称）你已经使用的方式。

我无法看到修改中断向量表比直接使用预期函数名称更好的方法，即使可能存在也是如此。

- Useless

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我能理解OP想要删除那一个间接寻址（这通常会评估为一条单独的分支指令） - 在某些问题中，每个周期都非常重要。 - tofro

哪一个间接寻址？您正在通过表进行调用，链接器将在链接时修复该表 - 包括在弱符号和其他符号之间进行选择。无论您选择其中哪个，在函数调用时间都没有影响（除非您使用动态链接并且至少有一个跳板函数）。 - Useless

Answer 2

我唯一看到实现你想做的事情的方法是通过修补包含blink符号的目标文件的符号表，用ISR78符号替换它。使用以下命令：

objcopy [...] --redefine-sym blink=ISR78

链接器应该会自动将前一个blink地址插入向量表中。显然，在此之后，你的blink符号就消失了，不应从其他地方调用。

然而，我认为这是一种hack方法。

如果_vector_table在全局可访问且位于可写内存中（不要假设，那可能太简单了……），你可以通过自己的代码对其进行修补：

_vector_table [0x78] = blink;

在运行时。

- tofro

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我会查看这个方法。我更喜欢带有__attribute__或任何特定或通用的C代码或链接器（链接器选项或链接器脚本）的方法，但这已经是第一种方法了。我同意你将其视为hack。此外，如果在其他地方使用blink可能会很危险（但因为它管理ISR，所以不应该在其他地方调用）。 - Garf365

@Garf365 或许你可以使用 ld 的 --defsym 命令，并带上类似于 ISR78=blink 的参数（或者是反过来？）- 不过我自己从未尝试过这种方法，也不太清楚这样做会有什么其他影响，或者它是否能够正常工作。 - tofro

最后，这并不是我想要的答案，但它似乎是唯一可能的答案。非常感谢！ - Garf365

我没有尝试你的最后一个建议，因为__vector_table在只读内存中...但是谢谢，如果你将__vector_table移到RAM中，我会记住这个建议的 - Garf365

@Garf365 实际上，我所说的“最后建议”是使用ld --defsym ISR78=blink。 - tofro

Answer 3

你可以使用__asm("symbolname")来实现这个功能。这样可以将目标文件中使用的符号名称更改为特定的字符串。gcc和clang都支持这个功能。

示例：

void blinkLed(void) __asm("ISR78");  // Can only be used on a prototype
void blinkLed(void)
{ ... }

在你的代码中，一切都可以使用名称blinkLed。但在目标文件中，名称将会是ISR78，它将覆盖弱版本并作为中断向量使用。

这也可以作为一种避免C++名称混淆的方法，即使你不能使用extern "C"。

template <int id>
struct Timer {
   static void blinkled();
};

template <> Timer<1>::blinkled() __asm("ISR71");
template <> Timer<2>::blinkled() __asm("ISR72");

上面我们有一个带有ISR（中断服务程序）的类模板，blinkled()作为一个静态方法。然后我们为两个不同的定时器定义了两个ISR的特化，并为每个中断向量给出了正确的名称。

- TrentP

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真是一个有趣的解决方案，可惜我不能修改包含blinkLed的头文件/源文件，所以无法改变原型，但我会把这种方式用到另一个项目上！特别是用来处理C++的名称修饰。 - undefined

你仍然可以使用它。一个函数的原型可以写多次，只有当它们冲突时才会出错。原型中的__asm()是可累加的。将其放在一个原型中会改变名称，而在另一个原型中省略它并不会撤销名称更改。因此，你可以在自己的头文件中添加它，然后在定义函数的源文件中包含该头文件，这样就不会与现有头文件中的原型冲突。 - undefined

请记住，ISR（中断服务程序）是特殊的函数。通常在声明它们时需要使用类似于__attribute__((interrupt))或__attribute__((signal))的语法，以生成特殊的代码。普通函数不能直接成为ISR。 - undefined