c - 将 rodata 与创建它的函数一起定位

Question

我正在尝试使 .rodata 部分位置与其关联的函数内存位置保持一致。我正在使用带有 STM32L4A6 微 Controller 的 GNU 编译器/链接器、裸机、plain-jane c。

我有一个使用 STM32L4A6 Controller 的定制板，其中 1Meg 的 Flash 分为 512 - 2K 页。每个页面都可以通过在 RAM 中运行的功能单独删除和编程。我想利用这种细粒度的闪存组织来创建一个嵌入式固件应用程序，该应用程序可以通过在代码中修改或添加单独的功能来即时更新。我的计划是为每个可能需要更改或创建的功能专门提供一个单独的闪存页面。它非常浪费闪存，但我永远不会使用超过 10% 的闪存，所以我可以承受浪费。我在这方面取得了一些进展，现在可以通过上传非常小的二进制代码来对我的应用程序的操作进行重大更改。这些“补丁”通常甚至不需要重新启动系统。

我遇到的问题是，当函数包含任何类型的常量数据(例如文字字符串)时，它会在 .rodata 部分结束。我需要给定函数的rodata 与创建它的函数位于同一区域。有谁知道我如何能够强制在函数中创建的 .rodata 保持连接到闪存中的相同函数？就像可能来自该函数的 .rodata 可以立即定位在函数本身之后？也许我需要使用 -ffunction-sections 或类似的东西？我已经阅读了各种链接器手册，但仍然不知道如何做到这一点。下面是我的链接器脚本的开始。我不知道如何在各个页面部分中包含函数 .rodata。

示例函数:

#define P018 __attribute__((long_call, section(".txt018")))
P018 int Function18(int A, int B){int C = A*B; return C;}

显示我的问题的更好示例如下:

#define P152 __attribute__((long_call, section(".txt152")))
P152 void TestFunc(int A){printf("%d Squared Is: %d\r\n",A,A*A);}

在这种情况下，可以在 .rodata 中找到“%d Squared Is: %d\r\n”的二进制等价物以及我程序中的所有其他文字字符串。我希望它位于 .txt152 部分。

链接器脚本片段(主要由简单的控制台程序生成。)

MEMORY
{
    p000 (rx)      : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 0x8000

    p016 (rx)      : ORIGIN = 0x08008000, LENGTH = 0x800
    p017 (rx)      : ORIGIN = 0x08008800, LENGTH = 0x800
    p018 (rx)      : ORIGIN = 0x08009000, LENGTH = 0x800
.
.
.
    p509 (rx)      : ORIGIN = 0x080fe800, LENGTH = 0x800
    p510 (rx)      : ORIGIN = 0x080ff000, LENGTH = 0x800
    p511 (rx)      : ORIGIN = 0x080ff800, LENGTH = 0x800

    ram (rwx)      : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 256K
    ram2 (rw)      : ORIGIN = 0x10000000, LENGTH = 64K
}

SECTIONS 
{
    .vectors : 
    { 
        KEEP(*(.isr_vector .isr_vector.*))
    } > p000

    .txt016 : { *(.txt016) } > p016  /* first usable 2k page following 32k p000 */ 
    .txt017 : { *(.txt017) } > p017
    .txt018 : { *(.txt018) } > p018
.
.
.
    .txt509 : { *(.txt509) } > p509
    .txt510 : { *(.txt510) } > p510
    .txt511 : { *(.txt511) } > p511

    .text :
    {
        *(.text .text.* .gnu.linkonce.t.*)        
        *(.glue_7t) *(.glue_7)                      
        *(.rodata .rodata* .gnu.linkonce.r.*)       
    } > p000      
.
.
.

如果有人感兴趣，这是我的 RAM 代码，用于执行删除/编程操作

__attribute__((long_call, section(".data")))
void CopyPatch
(
        unsigned short Page,
        unsigned int NumberOfBytesToFlash,
        unsigned char *PatchBuf
)
{
    unsigned int            i;
    unsigned long long int  *Flash;

    __ASM volatile ("cpsid i" : : : "memory");                  //disable interrupts
    Flash = (unsigned long long int *)(FLASH_BASE + Page*2048); //set flash memory pointer to Page address
    GPIOE->BSRR = GPIO_BSRR_BS_1;                               //make PE1(LED) high
    FLASH->KEYR = 0x45670123;                                   //unlock the flash
    FLASH->KEYR = 0xCDEF89AB;                                   //unlock the flash
    while(FLASH->SR & FLASH_SR_BSY){}                           //wait while flash memory operation is in progress
    FLASH->CR = FLASH_CR_PER | (Page << 3);                     //set Page erase bit and the Page to erase
    FLASH->CR |= FLASH_CR_STRT;                                 //start erase of Page
    while(FLASH->SR & FLASH_SR_BSY){}                           //wait while Flash memory operation is in progress
    FLASH->CR = FLASH_CR_PG;                                    //set flash programming bit
    for(i=0;i<(NumberOfBytesToFlash/8+1);i++)
    {
        Flash[i] = ((unsigned long long int *)PatchBuf)[i];     //copy RAM to FLASH, 8 bytes at a time
        while(FLASH->SR & FLASH_SR_BSY){}                       //wait while flash memory operation is in progress
    }
    FLASH->CR = FLASH_CR_LOCK;                                  //lock the flash
    GPIOE->BSRR = GPIO_BSRR_BR_1;                               //make PE1(LED) low
    __ASM volatile ("cpsie i" : : : "memory");                  //enable interrupts
}

Answer 1

好的......抱歉耽搁了，但我不得不考虑一下......

我不确定您是否可以仅使用链接器脚本[完全] 做到这一点。这可能是可能的，但我认为有一种更简单/更可靠的方法[需要做一些额外的准备]

我之前使用的一种方法是使用 -S 进行编译。获取 .s文件。改变/破坏它。然后，编译修改后的.s
请注意，您可能会遇到一些全局问题，例如:

int B;

这将转到 .comm asm 源代码中的部分。这可能并不理想。

对于初始化数据:

int B = 23;

您可能想要添加一个节属性以将其强制到一个特殊节。否则，它将以 .data 结束。部分

所以，我可能会避免 .comm和/或 .bss支持始终使用初始化数据的部分。那是因为 .comm与 .rodata 有相同的问题(即它最终成为一个大 Blob )。

无论如何，下面是一步一步的过程。

我将部分名称宏放在一个公共(public)文件中(例如) sctname.h :

#define _SCTJOIN(_pre,_sct)         _pre #_sct

#define _TXTSCT(_sct)       __attribute__((section(_SCTJOIN(".txt",_sct))))
#define _DATSCT(_sct)       __attribute__((section(_SCTJOIN(".dat",_sct))))

#ifdef SCTNO
#define TXTSCT              _TXTSCT(SCTNO)
#define DATSCT              _DATSCT(SCTNO)
#endif

这是您的 .c 的略微修改版本文件(例如 module.c ):

#include <stdio.h>

#ifndef SCTNO
#define SCTNO   152
#endif
#include "sctname.h"

int B DATSCT = 23;

TXTSCT void
TestFunc(int A)
{
    printf("%d Squared Is: %d\r\n", A, A * A * B);
}

创建 .s文件，我们这样做:

cc -S -Wall -Werror -O2 module.c

可以在命令行上指定实际的部分名称/编号:

cc -S -Wall -Werror -O2 -DSCTNO=152 module.c

这给了我们一个 module.s :

    .file   "module.c"
    .text
    .section    .rodata.str1.1,"aMS",@progbits,1
.LC0:
    .string "%d Squared Is: %d\r\n"
    .section    .txt152,"ax",@progbits
    .p2align 4,,15
    .globl  TestFunc
    .type   TestFunc, @function
TestFunc:
.LFB11:
    .cfi_startproc
    movl    %edi, %edx
    movl    %edi, %esi
    xorl    %eax, %eax
    imull   %edi, %edx
    movl    $.LC0, %edi
    imull   B(%rip), %edx
    jmp printf
    .cfi_endproc
.LFE11:
    .size   TestFunc, .-TestFunc
    .globl  B
    .section    .dat152,"aw"
    .align 4
    .type   B, @object
    .size   B, 4
B:
    .long   23
    .ident  "GCC: (GNU) 8.3.1 20190223 (Red Hat 8.3.1-2)"
    .section    .note.GNU-stack,"",@progbits

现在，我们必须阅读 .s并修改它。我创建了一个执行此操作的 perl 脚本(例如 rofix ):

#!/usr/bin/perl

master(@ARGV);
exit(0);

sub master
{
    my(@argv) = @_;

    $root = shift(@argv);

    $root =~ s/[.][^.]+$//;

    $sfile = "$root.s";
    $ofile = "$root.TMP";

    open($xfsrc,"<$sfile") or
        die("rofix: unable to open '$sfile' -- $!\n");

    open($xfdst,">$ofile") or
        die("rofix: unable to open '$sfile' -- $!\n");

    $txtpre = "^[.]txt";
    $datpre = "^[.]dat";

    # find the text and data sections
    seek($xfsrc,0,0);
    while ($bf = <$xfsrc>) {
        chomp($bf);

        if ($bf =~ /^\s*[.]section\s(\S+)/) {
            $sctcur = $1;
            sctget($txtpre);
            sctget($datpre);
        }
    }

    # modify the data sections
    seek($xfsrc,0,0);
    while ($bf = <$xfsrc>) {
        chomp($bf);

        if ($bf =~ /^\s*[.]section\s(\S+)/) {
            $sctcur = $1;
            sctfix();
            print($xfdst $bf,"\n");
            next;
        }

        print($xfdst $bf,"\n");
    }

    close($xfsrc);
    close($xfdst);

    system("diff -u $sfile $ofile");

    rename($ofile,$sfile) or
        die("rofix: unable to rename '$ofile' to '$sfile' -- $!\n");
}

sub sctget
{
    my($pre) = @_;
    my($sctname,@sct);

    {
        last unless (defined($pre));

        @sct = split(",",$sctcur);

        $sctname = shift(@sct);
        last unless ($sctname =~ /$pre/);

        printf("sctget: FOUND %s\n",$sctname);

        $sct_lookup{$pre} = $sctname;
    }
}

sub sctfix
{
    my($sctname,@sct);
    my($sctnew);

    {
        last unless ($sctcur =~ /^[.]rodata/);

        $sctnew = $sct_lookup{$txtpre};
        last unless (defined($sctnew));

        @sct = split(",",$sctcur);

        $sctname = shift(@sct);
        $sctname .= $sctnew;

        unshift(@sct,$sctname);
        $sctname = join(",",@sct);

        $bf = sprintf("\t.section\t%s",$sctname);
    }
}

新旧区别 module.s是:

sctget: FOUND .txt152
sctget: FOUND .dat152
--- module.s    2020-04-20 19:02:23.777302484 -0400
+++ module.TMP  2020-04-20 19:06:33.631926065 -0400
@@ -1,6 +1,6 @@
    .file   "module.c"
    .text
-   .section    .rodata.str1.1,"aMS",@progbits,1
+   .section    .rodata.txt152,"aMS",@progbits,1
 .LC0:
    .string "%d Squared Is: %d\r\n"
    .section    .txt152,"ax",@progbits

所以，现在，创建 .o和:

cc -c module.s

对于 makefile，它可能类似于 [带有一些通配符]:

module.o: module.c
    cc -S -Wall -Werror -O2 module.c
    ./rofix module.s
    cc -c module.s

现在，您可以在链接描述文件中为 [您的原始部分] .txt152 添加适当的位置。和新的 .rodata.txt152 .

并且，初始化数据部分 .dat152
请注意，实际的命名约定是任意的。如果你想改变它们，只需修改 rofix [和链接器脚本]适当

这是 readelf -a module.o 的输出:

请注意，还有一个 .rela.txt152部分!？!？

ELF Header:
  Magic:   7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00
  Class:                             ELF64
  Data:                              2's complement, little endian
  Version:                           1 (current)
  OS/ABI:                            UNIX - System V
  ABI Version:                       0
  Type:                              REL (Relocatable file)
  Machine:                           Advanced Micro Devices X86-64
  Version:                           0x1
  Entry point address:               0x0
  Start of program headers:          0 (bytes into file)
  Start of section headers:          808 (bytes into file)
  Flags:                             0x0
  Size of this header:               64 (bytes)
  Size of program headers:           0 (bytes)
  Number of program headers:         0
  Size of section headers:           64 (bytes)
  Number of section headers:         15
  Section header string table index: 14

Section Headers:
  [Nr] Name              Type             Address           Offset
       Size              EntSize          Flags  Link  Info  Align
  [ 0]                   NULL             0000000000000000  00000000
       0000000000000000  0000000000000000           0     0     0
  [ 1] .text             PROGBITS         0000000000000000  00000040
       0000000000000000  0000000000000000  AX       0     0     1
  [ 2] .data             PROGBITS         0000000000000000  00000040
       0000000000000000  0000000000000000  WA       0     0     1
  [ 3] .bss              NOBITS           0000000000000000  00000040
       0000000000000000  0000000000000000  WA       0     0     1
  [ 4] .rodata.txt152    PROGBITS         0000000000000000  00000040
       0000000000000014  0000000000000001 AMS       0     0     1
  [ 5] .txt152           PROGBITS         0000000000000000  00000060
       000000000000001a  0000000000000000  AX       0     0     16
  [ 6] .rela.txt152      RELA             0000000000000000  00000250
       0000000000000048  0000000000000018   I      12     5     8
  [ 7] .dat152           PROGBITS         0000000000000000  0000007c
       0000000000000004  0000000000000000  WA       0     0     4
  [ 8] .comment          PROGBITS         0000000000000000  00000080
       000000000000002d  0000000000000001  MS       0     0     1
  [ 9] .note.GNU-stack   PROGBITS         0000000000000000  000000ad
       0000000000000000  0000000000000000           0     0     1
  [10] .eh_frame         PROGBITS         0000000000000000  000000b0
       0000000000000030  0000000000000000   A       0     0     8
  [11] .rela.eh_frame    RELA             0000000000000000  00000298
       0000000000000018  0000000000000018   I      12    10     8
  [12] .symtab           SYMTAB           0000000000000000  000000e0
       0000000000000150  0000000000000018          13    11     8
  [13] .strtab           STRTAB           0000000000000000  00000230
       000000000000001c  0000000000000000           0     0     1
  [14] .shstrtab         STRTAB           0000000000000000  000002b0
       0000000000000078  0000000000000000           0     0     1
Key to Flags:
  W (write), A (alloc), X (execute), M (merge), S (strings), I (info),
  L (link order), O (extra OS processing required), G (group), T (TLS),
  C (compressed), x (unknown), o (OS specific), E (exclude),
  l (large), p (processor specific)

There are no section groups in this file.

There are no program headers in this file.

There is no dynamic section in this file.

Relocation section '.rela.txt152' at offset 0x250 contains 3 entries:
  Offset          Info           Type           Sym. Value    Sym. Name + Addend
00000000000a  00050000000a R_X86_64_32       0000000000000000 .rodata.txt152 + 0
000000000011  000c00000002 R_X86_64_PC32     0000000000000000 B - 4
000000000016  000d00000004 R_X86_64_PLT32    0000000000000000 printf - 4

Relocation section '.rela.eh_frame' at offset 0x298 contains 1 entry:
  Offset          Info           Type           Sym. Value    Sym. Name + Addend
000000000020  000600000002 R_X86_64_PC32     0000000000000000 .txt152 + 0

The decoding of unwind sections for machine type Advanced Micro Devices X86-64 is not currently supported.

Symbol table '.symtab' contains 14 entries:
   Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
     0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND
     1: 0000000000000000     0 FILE    LOCAL  DEFAULT  ABS module.c
     2: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    1
     3: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    2
     4: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    3
     5: 0000000000000000     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    4
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