将某些编译器生成的变量强制放入特定的 ELF 部分（使用 gcc）

Question

我将从终极问题开始：在带有 gcc 的 C 中，是否可以将 __func__（或等效地，__FUNCTION__）的值存储在 .rodata（或-mrodata= 点）或其子部分？

完整解释：

假设我有一个日志记录宏：

#define LOG(fmt, ...) log_internal(__FILE__, __LINE__, __func__, fmt, ##__VA_ARGS__)

（当且仅当__VA_ARGS__ 列表为空时，该一元上下文中使用的字符串连接运算符## 使用前面的逗号，从而允许使用带或不带参数的格式字符串。）

然后我就可以正常使用宏了：

void my_function(void) {
    LOG("foo!");
    LOG("bar: %p", &bar);
}

可能会打印（显然取决于log_internal的实现）：

foo.c:201(my_function) foo!
foo.c:202(my_function) bar: 0x12345678

在这种情况下，格式字符串（"foo" 和 "bar: %p"）和预处理器字符串（"foo.c" 和 "my_function"）是匿名只读数据，它们会自动放入 .rodata 部分。

但是假设我希望他们去一个不同的地方（我在一个嵌入式平台上运行几乎所有来自 RAM 的速度，但内存限制正在推动将一些东西移动到 ROM 中）。移动__FILE__ 和格式字符串很“容易”：

#define ROM_STR(str) (__extension__({static const __attribute__((__section__(".rom_data"))) char __c[] = (str); (const char *)&__c;}))
#define LOG(fmt, ...) log_internal(ROM_STR(__FILE__), __LINE__, __func__, ROM_STR(fmt), ##__VA_ARGS__)

您不能将__attribute__ 放在匿名字符串上，因此ROM_STR 宏给它一个临时名称，将其附加到特定部分，然后计算起始地址，因此它可以干净地替换。如果您尝试将 char * 变量作为格式字符串传递给 LOG，这将不起作用，但我愿意排除该用例。

通常，编译器会将恰好相同的匿名字符串组合到一个存储位置，因此一个文件中的每个__FILE__ 实例都将共享相同的运行时地址。通过ROM_STR 中的显式命名，每个实例都将获得自己的存储位置，因此在__FILE__ 上使用它实际上可能没有意义。

但是，我想在__func__ 上使用它。问题是__func__ 与__FILE__ 的魔法不同。来自 gcc 手册，“函数名称作为字符串”：

标识符__func__由翻译器隐式声明，就好像紧跟在每个函数定义的左大括号之后，声明

static const char __func__[] = "function-name";

出现，其中 function-name 是词法封闭函数的名称。该名称是函数的朴素名称。 ... 这些标识符不是预处理器宏。在 GCC 3.3 和更早版本中，以及仅在 C 中，__FUNCTION__ 和 __PRETTY_FUNCTION__ 被视为字符串文字；它们可用于初始化 char 数组，并且可以与其他字符串 literas 连接。 GCC 3.4 及更高版本将它们视为变量，例如 __func__。

因此，如果你用ROM_STR 包裹__func__，你会得到

error: invalid initializer

如果你尝试在使用__func__之前或之后放置一个section属性，你会得到

error: expected expression before ‘__attribute__’

或

error: expected ‘)’ before ‘__attribute__’

因此我们回到开头的问题：是否可以将__func__ 存储在我选择的部分中？也许我可以使用-fdata-sections 并做一些链接脚本魔术来将.rodata.__func__.* 排除在.rodata 的其余部分之外？如果是这样，在链接描述文件中排除排除的语法是什么？换句话说，在某处你有一个 *(.rodata*) - 我可以在其他地方放置一个 *(.rodata.__func__*)，但我需要修改原始 glob 以排除它，这样我就不会得到两个副本。

Answer 1

一种方法可能比您想要的更复杂，它是插入一个脚本来更改编译和汇编之间的部分名称。例如：

gcc -fdata-sections -S -o test.s test.c
sed 's/^\t.section\t\.rodata\.__func__\.[0-9]*/\t.section .rom_data/' -i test.s
gcc -c test.s

您也可以尝试编写一个 clang 转换传递将 __func__ 声明放置在您选择的部分中，或者使用 libbfd 编写一个目标文件操作程序。

Answer 2

看起来我最后用-fdata-sections 业务回答了我自己的问题，我只是对 GNU 链接器了解得不够多，无法看到它。只要我首先指定*(.rodata.__func__*) 位，我实际上并不需要排除的通配符。 glob 匹配的任何部分都将被标记为已使用，因此*(.rodata*) 的后续 glob 不会重复计算它们并将它们复制到其他地方。我根本不需要用ROM_STR 标记它们。酷！

重要的是要注意-fdata-sections 确实将每个函数字符串放入了自己的.rodata.__func__.1234 部分（我不确定数字遵循什么模式）。我不知道匿名字符串是否也有自己的部分；如果是这样，我可以使用相同的链接器技巧来捕获所有匿名字符串，而不是 ROM_STR 部分属性宏，但这可能不是一个好主意。 ROM_STR 在 LOG 宏中使用，因此保证仅适用于记录格式字符串。如果我使用链接器技巧将所有匿名字符串强制到 ROM 中，那将包括正常的消息数据，并且我会付出运行时性能损失来从闪存访问它。所以我不知道这是否可能，但它的可取性取决于您的特定系统要求。