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rt thrad 源码笔记 :rt thread中的面向对象
发布于 2024-12-05 16:56:31 浏览:275
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[tocm] # 引言 看文档时看到一句:“RT-Thread 内核采用面向对象的设计思想进行设计”,内心就有了两个问题: 过程式的C语言程序中如何去应用面向对象的设计方法? 面向对象如何应用到操作系统? # 过程式的C语言程序中如何去应用面向对象的设计方法? c语言的strcut能把各项数据成员组织起来。至于成员函数,函数名称中添加前缀,约定俗成,说这些函数是某个sturct的成员。 最关键的成员函数是构建函数,析构函数,初始化函数。c语言能从面向对象的最大受益就是解决了对象的生存周期问题,能有效减小内存泄漏的风险。 rt thread也正是这么做的: ```C struct rt_object { #if RT_NAME_MAX > 0 char name[RT_NAME_MAX]; /**< dynamic name of kernel object */ #else const char *name; /**< static name of kernel object */ #endif /* RT_NAME_MAX > 0 */ rt_uint8_t type; /**< type of kernel object */ rt_uint8_t flag; /**< flag of kernel object */ #ifdef RT_USING_MODULE void * module_id; /**< id of application module */ #endif /* RT_USING_MODULE */ #ifdef RT_USING_SMART rt_atomic_t lwp_ref_count; /**< ref count for lwp */ #endif /* RT_USING_SMART */ rt_list_t list; /**< list node of kernel object */ //? 一个对象,为何会有链表? }; typedef struct rt_object *rt_object_t; /**< Type for kernel objects. */ ``` ```C void rt_object_delete(rt_object_t object); rt_object_t rt_object_allocate(enum rt_object_class_type type , const char* name) void rt_object_detach(rt_object_t object); void rt_object_init(struct rt_object* object , enum rt_object_class_type type , const char* name) ``` # 面向对象如何应用到操作系统? rt thread把系统中需要控制,分配的一个个资源(如内存池,文件,锁,信号量)都看成对象。这些对象共享构建,析构函数。 这样对象的生存周期就可控制了。同时每出现一个新的抽象资源类,旧的设计系统也能融入。 ![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20241206/b20ee5a625cd00f31f01f1049ef5c438.png) 但系统对象绝不可在栈上创建,否则函数帧一没,对象内存就乱了。 # rt thread 一些有意思的点 ## 容器管理 rt thread采用容器管理对象,每个对象应在对应类型的容器内。当对象被创建时,新对象在容器内。当对象被删除时即意味着对象被移除容器,内存被回收。 如信号量对象就会被挂在信号量容器里。 ```C void rt_object_detach(rt_object_t object) { rt_base_t level; struct rt_object_information *information; /* object check */ RT_ASSERT(object != RT_NULL); RT_OBJECT_HOOK_CALL(rt_object_detach_hook, (object)); information = rt_object_get_information((enum rt_object_class_type)object->type); RT_ASSERT(information != RT_NULL); level = rt_spin_lock_irqsave(&(information->spinlock)); /* remove from old list */ rt_list_remove(&(object->list)); rt_spin_unlock_irqrestore(&(information->spinlock), level); object->type = RT_Object_Class_Null; //? 有必要改吗? } ``` 从deattch的最后一行代码可以看出,当对象被移出时,对象类型也被修改了。 容器的数据结构是队列,更内部的实现方式是双向链表。 `rtservice.h`实现了队列的常用接口。 ## 链表节点无数据成员 查看object类成员的list,你会发现他只是一个含有两个指针的结构体。意义是方便容器跳转到前后节点的跳板。 ![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20241206/c14df314ce7500651f7847d11eee6211.png.webp) 为什么这样做?而不是像教科书一样,链表节点包含其他数据成员? 如果像后者那样,那么不同类容器就无法抽离出队列接口。每有一个类的容器,都需要写一个新的队列。因为链表跳板和对象的数据成员耦合了。 ![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20241206/5a745710e58bf4a6fb928dccb80530a7.png.webp) 而rt thread这样做,就能成功分离链表跳板和对象数据成员,也就能一个队列打遍天下所有对象啦。 那么新的问题来了,这样做之后,如果跳转到某个对象的list处,如何访问其他成员呢? ## container of 结构体的成员内存分布是像数组一样,按成员顺序连续分布的。结构体的地址也就是结构体第一个成员的地址。 当我们跳转到list成员,只需得知此时偏移量,然后算地址即可。 ```C /** * rt_container_of - return the start address of struct type, while ptr is the * member of struct type. */ #define rt_container_of(ptr, type, member) \ ((type *)((char *)(ptr) - (unsigned long)(&((type *)0)->member))) ``` 上图的宏就是通过list成员地址返回对象地址。 p→a就约等于*(p+offset(a))。offset(a)为a成员地址离对象地址的偏移量。 因此`((type *)0)->member))`就等于 *(0+offset(member))。要访问的地址也就是偏移量。最后&取地址。 为什么没有触发空指针异常呢?因为没有访问地址,去读取值的过程。 # todo - [ ] 不理解object类的flag成员作用 - [ ] 不理解`rtservice.h`为何又实现了单链表,此处无来龙去脉。
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catcatbing
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