C語言承載了我多年的夢，武林小編我一直以來都在研究C語言，今天繼續(xù)和志同道合的你們深入分析C語言程序啟動代碼，本文對C程序啟動的代碼進行了詳細的分析介紹喔，需要的朋友趕緊來參考下。

一、映像文件基本組成
映像文件加載時域包括RO和RW段，運行時域則包括RO、RW和ZI三個段。其中RO和RW段的內(nèi)容在加載時和運行時是一樣的，只是存儲空間可能不同，而ZI段則是運行時由初始化函數(shù)創(chuàng)建的。
RO段：Read-Only段，包括源程序中的CODE段，只讀數(shù)據(jù)段（包括變量的初始化值——可以是任意變量，全局/局部、靜態(tài)/動態(tài)變量的初值；還包括數(shù)據(jù)常量——這個常量也可以是全局的或局部的。也就是說，編譯器既要為變量分配存儲空間——變量是可讀寫的，并不放在RO段，又要為變量的初值分配存儲空間，兩者是兩回事）。
RW段：可讀寫段，主要指RW-DATA，也可能有RW-CODE。RW-DATA是指已經(jīng)初始化的全局變量。
ZI段：Zero-Initialized段，主要包括未初始化的全局變量，編譯器用0值對其進行初始化。該段中的數(shù)據(jù)由于是變量，因而也是可讀寫的，但在映像文件加載時，并不為ZI段分配存儲空間，雖然在ADS編譯器的Memory map文件中認為Total RW Size = (RW Data + ZI Data)。

二、代碼，數(shù)據(jù)和變量在映像文件中的位置
上面簡單總結(jié)了映像文件各段的組成。從程序的組成看，可以分為變量、數(shù)據(jù)和代碼，其中變量又分為全局/局部的或靜態(tài)/動態(tài)的，它們的存儲空間又是如何分配的呢？
代碼：一般是只讀的，由編譯器分配存儲空間并放到映像文件的RO段。
數(shù)據(jù)：這里所指的數(shù)據(jù)都是常量（若可變則為變量），也包括指針常量，那么也屬于只讀的數(shù)據(jù)，也由編譯器分配存儲空間放到映像文件的RO段。
變量：主要根據(jù)生存期來分，因為生存期是按在內(nèi)存中的生存時間來定義的，而作用域與存儲空間分配無關。
1．全局變量和靜態(tài)變量：包括靜態(tài)局部變量和全局/靜態(tài)指針變量在內(nèi)，由編譯器分配存儲空間，已初始化的放到RW段，否則放到ZI段；
2．動態(tài)變量：主要是指局部變量，包括局部指針變量，函數(shù)參數(shù)，返回值等在內(nèi)，占用?？臻g。
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三、啟動過程中的堆棧初始化釋疑
堆與棧：對于ARM，堆是向上生長的，棧是向下生長的。
局部變量占用棧(stack)空間（但其初始化值為數(shù)據(jù)，占用RO空間）；
程序中動態(tài)申請的如malloc()和new函數(shù)申請的內(nèi)存空間占用堆（heap）空間。
————×以下討論不使用semihosting機制×————
因此，在轉(zhuǎn)入C應用程序前，必須要為C程序準備堆棧空間。根據(jù)具體的目標平臺的存儲器資源，要對堆棧的初始化函數(shù)__user_initial_stackheap( )進行移植，主要是正確設置堆（heap）和棧（stack）的地址。它可以使用C或ARM匯編語言來編寫，并至少返回堆基址（保存在R0中），棧基址（保存在R1）可選。因而一個簡單的匯編語言編寫的__user_initial_stackheap( )函數(shù)如下：
EXPORT __user_initial_stackheap
__user_initial_stackheap
LDRR0, =0x20000 ;heap base
LDRR1, =0x40000 ;stack base, optional
MOV????? PC, R14
注意，如果在工程中沒有自定義這個函數(shù)，那么缺省情況下，編譯器/鏈接器會把|Image$$ZI$$Limit|作為堆（heap）的基址（即把heap和stack區(qū)放置在ZI區(qū)域的上方，這也被認為是標準的實現(xiàn)[7]）。但是，如果使用scatter文件實現(xiàn)分散加載機制，鏈接器并不生成符號|Image$$ZI$$Limit|，這時就必須自己重新實現(xiàn)__user_initial_stackheap( )函數(shù)并且設置好堆基址和棧頂，否則鏈接時會報錯。
堆棧區(qū)還分為單區(qū)模型和雙區(qū)模型，在雙區(qū)模型中，還必須設置堆棧限制[4,6,7]。
關于重定義__user_initial_stackheap( )函數(shù)時幾點要注意的地方：一是不要使用超過96字節(jié)的stack，二是不要影響到R12（IP，用作進程間調(diào)用的暫存寄存器），三是按規(guī)則返回參數(shù)值（R0：heap base；R1：stack base；R2：heap limit；R3：stack limit），四是讓堆區(qū)保持8字節(jié)對齊[6]。

在啟動代碼中，還要對各個處理器模式的棧指針進行初始化。這個問題很容易與上面談到的__user_initial_stackheap()函數(shù)的作用相混淆?？蓮囊韵聨c來加以說明：
（1）在嵌入式應用中，啟動代碼分為兩個部分：一是系統(tǒng)的初始化，包括中斷向量表的建立、時鐘、存儲系統(tǒng)初始化、關鍵I/O口初始化、各處理器模式下的棧指針初始化等；二是應用程序初始化（或說C庫函數(shù)初始化），包括RW段的搬移和ZI段的清零、C應用程序堆棧區(qū)的建立（__user_initial_stackheap()函數(shù)初始化堆棧指針）等。
從這個意義上說，兩者并沒有直接關系。
（2）但兩者并不是沒有聯(lián)系的。以單區(qū)模型的堆棧區(qū)為例，由于棧是向下生長的，堆是向上生長的，系統(tǒng)模式的棧指針（與用戶模式相同，共用一個R13寄存器來描述）實際上定義了用戶模式下單區(qū)模型堆棧區(qū)的上限，而__user_initial_stackheap()函數(shù)中指定的heap基址則成為該堆棧區(qū)的下限。
因此，如果之前已經(jīng)對系統(tǒng)模式（用戶模式）的棧指針進行了初始化，則在重定義__user_initial_stackheap()函數(shù)時，就不需要重新定義stack base了。

四、啟動代碼的內(nèi)容和初始化順序探討
前面已經(jīng)指出，啟動代碼包括系統(tǒng)初始化以及應用程序運行環(huán)境的初始化兩個部分，完成初始化后，就可以呼叫用戶主程序了。參考資料[1]、[3]和[5]等都對兩個部分的內(nèi)容以及過程列出了非常清晰但又簡單明了的步驟，這對于初學者來說稍微有點抽象。
如果不需要使用MMU進行地址重映射，那么，結(jié)合網(wǎng)上可以搜集的示例boot代碼以及分析文檔，加上自己動手移植和調(diào)試，也是比較容易理解的。如果是使用處理器自帶的Remap控制寄存器來進行地址重映射，網(wǎng)上也有相關的代碼，例如網(wǎng)友twentyone的boot代碼【4510 bootloader的實現(xiàn)與分析（附源代碼）】就非常清楚，另外，在《ARM學習報告》系列文章中也對其有詳細的分析。
對于在啟動過程中要使用MMU進行地址重映射的系統(tǒng)初始化順序，在《使用AXD調(diào)試MMU地址映射程序手記（二）》一文中給出了一個參考步驟，并做了一定的說明。通過進一步參考權威資料，這里，對系統(tǒng)初始化順序作了小的改進與修正如下：
①禁止所有中斷→②初始化時鐘→③初始化存儲器→④初始化各模式下的棧指針→⑤初始化GPIO→⑥拷貝映像文件到SDRAM→⑦建立地址重映射表→⑧使能MMU→⑨應用程序初始化（RW&ZI區(qū)）→⑩使能異常中斷→⑾呼叫主程序（dummyOS）。
主要對使能異常中斷和應用程序初始化的順序做了調(diào)整，即先進行應用程序的初始化，再使能異常中斷。
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以上就是武林技術小編帶來的深入分析C語言程序啟動代碼，文章還是很詳細的，希望能對大家的學習帶來一些便捷，如果有大家有疑問也可以留言交流，謝謝大家對武林技術頻道的支持。