今天我们要聊一个看起来简单，但背后藏了很多 C 语言高级技巧 & GCC 黑魔法 的小例子 👇：

 1#include <stdio.h>
 2
 3typedef void (*init_t)(void);
 4
 5#define module_init(fn) \
 6    const init_t __embedi_##fn __attribute__((section(".embedi_init"))) \
 7    __attribute__((used)) = fn
 8
 9static void module_one_init(void)
10{
11    printf("%s call\n", __FUNCTION__);
12}
13
14module_init(module_one_init);
15
16int main(void)
17{
18    return 0;
19}

别看它代码不多，但它其实实现了一个非常实用的机制：模块化自动注册 & 初始化函数管理！ 🎯

🧩 一、代码逐行拆解（小白友好版）

1. 引入头文件

1#include <stdio.h>

标准输入输出库，为了使用 printf 打印日志。

2. 定义初始化函数类型

1typedef void (*init_t)(void);

定义了一个函数指针类型 init_t，用于指向那些无参数、无返回值的初始化函数。 你可以把它理解为一个“万能插座”，所有模块的初始化函数都可以“插”进来。⚡

3. 定义模块注册宏

1#define module_init(fn) \
2    const init_t __embedi_##fn __attribute__((section(".embedi_init"))) \
3    __attribute__((used)) = fn

🔥 这是整个机制的核心！

它利用 GCC 的宏和编译器扩展属性，实现了一种叫做 “模块自动注册” 的机制，让模块在编译期就把自己注册进一个特定的段（section）中，便于后续统一管理。

3.1 宏展开示例

比如你写了：

1module_init(module_one_init);

它会被 GCC 预处理并展开为类似如下的代码：

1const init_t __embedi_module_one_init 
2__attribute__((section(".embedi_init"))) 
3__attribute__((used)) 
4= module_one_init;

我们来拆解它的关键部分：

✅ a. 变量名：__embedi_module_one_init

• 类型为 init_t（即函数指针）；
• 名称通过宏拼接生成：__embedi_ + 传入的函数名；
• 前缀 __embedi_ 是为了避免命名冲突，规范且安全 👍。

✅ b. 属性：section(".embedi_init")

这是 GCC 提供的扩展属性，用于将变量放入一个自定义的段（Section） ，名字叫 .embedi_init。

• 在 ELF 格式的可执行文件中，代码和数据被分成多个段，比如：

  • .text：存放代码
  • .data：已初始化全局变量
  • .bss：未初始化全局变量

通过 section(".embedi_init")，我们可以把所有模块的初始化函数指针集中放到一个专属段里，方便后续统一查找和调用。🎯

✅ c. 属性：used

告诉编译器： “这个变量虽然看起来没人直接用，但我需要它！请不要优化掉！”

• 如果没有这个属性，编译器可能会认为这个全局变量没有实际用途，就把它删了！🗑️
• 但我们希望它留下来，因为它里面存着模块初始化函数的地址！

✅ d. 变量赋值：= fn

将你传入的模块初始化函数（比如 module_one_init），赋值给这个函数指针变量，存入 .embedi_init 段中。

4. 定义一个模块初始化函数

1static void module_one_init(void)
2{
3    printf("%s call\n", __FUNCTION__);
4}

这是一个普通的模块初始化函数，功能是打印自己的函数名。

• 它被声明为 static，表示仅在当前文件内可见，避免命名冲突；
• 在实际项目中，这里可以是初始化硬件、注册服务、加载配置等逻辑 🛠️。

5. 使用宏注册模块

1module_init(module_one_init);

这一行是关键！

它调用了 module_init 宏，把 module_one_init 函数注册进 .embedi_init 段中，等待“被调用”。

展开后相当于：

1const init_t __embedi_module_one_init = module_one_init;

并且该变量被放入 .embedi_init 段，且不会被编译器优化掉 ✅。

6. main 函数

1int main(void)
2{
3    return 0;
4}

程序入口，但目前它什么也没做！😅

我们虽然注册了初始化函数，但并没有真正去调用它！

所以现在的结果是：函数注册成功，但无人调用，它只能默默等待… 💤

❓ 问题：注册了函数，但没调用，有啥用？

好问题！👏

其实，这段代码展示的是一种非常有用、且被广泛使用的编程思想，叫做：

模块化自动注册机制（Module Auto-Registration）

它的核心价值在于：

✅ 你只需写：

1module_init(your_init_function);

✅ 编译器 + 宏 + 链接器会自动帮你：

• 把你的初始化函数指针，放到一个特定的段（比如 .embedi_init）；
• 后续你可以通过遍历该段，一次性调用所有模块的初始化函数；

这就相当于你搭建了一个 “自动化插件系统”或“驱动注册框架” 的基础设施！🔧

🌟 实际应用场景

这种技巧在许多大型系统或框架中都有应用，比如：

是不是突然发现，这个“小技巧”其实是个“大杀器”？🔥

🛠️ 如何真正调用这些初始化函数？

目前代码只实现了注册，还没实现调用。

那怎么才能让这些函数真正被执行呢？下面介绍几种方式，从简单到高级：

方法 1：手动函数指针数组（适合少量模块，扩展性差 😅）

你可以手动维护一个函数指针数组：

 1void (*init_funcs[])() = {
 2    module_one_init,
 3    NULL  // 结束标记
 4};
 5
 6int main() {
 7    for (int i = 0; init_funcs[i] != NULL; i++) {
 8        init_funcs[i]();
 9    }
10    return 0;
11}

• 优点：简单直接；
• 缺点：每新增一个模块，都得手动加一行，不适合大型项目。

方法 2：利用自定义段 + 链接器符号（推荐 ✅，扩展性强）

更优雅的方式，是利用 GCC + 链接器，自动获取 .embedi_init 段的起始地址和结束地址，然后遍历该段中的所有函数指针并调用。

步骤如下：

① 定义段的起始和结束符号（在链接脚本或代码中）

你需要在链接时导出 .embedi_init 段的起始和结束地址。一种常见方法是：

在代码中定义两个符号，分别标记该段的起始和结尾：

1// 在某个.c文件中定义（或通过链接脚本导出）
2extern const init_t __start_embedi_init;
3extern const init_t __stop_embedi_init;

注意：符号名中的 __start_ 和 __stop_ 是 GCC / 链接器的约定（常见于 .rodata、.init_array 等段），但如果你使用的是自定义段 .embedi_init，需要确保链接器脚本中正确定义了这些符号！

② 修改或编写链接脚本（可选，高级用户）

如果你想完全控制段的布局与符号导出，可以自定义链接脚本（Linker Script） ，并确保其中包含类似如下内容：

1SECTIONS
2{
3    .embedi_init : {
4        __start_embedi_init = .;
5        *(.embedi_init)
6        __stop_embedi_init = .;
7    }
8}

然后确保该脚本被正确使用（通过 -T your_script.ld 参数传递给链接器）。

③ 在代码中遍历并调用

一旦链接器导出了 __start_embedi_init 和 __stop_embedi_init，你就可以这样写：

 1extern const init_t __start_embedi_init[];
 2extern const init_t __stop_embedi_init[];
 3
 4int main(void)
 5{
 6    const init_t *fn_ptr = __start_embedi_init;
 7    const init_t *end_ptr = __stop_embedi_init;
 8
 9    while (fn_ptr < end_ptr) {
10        (*fn_ptr)();
11        fn_ptr++;
12    }
13
14    return 0;
15}

🎉 这样就能自动调用所有注册在 .embedi_init 段中的模块初始化函数了！

• 优点：完全自动化、无需手动维护列表、扩展性极强；
• 适用场景：中大型项目、模块化系统、插件架构等。

✅ 总结 & 学习收获

🧠 延伸阅读推荐

• 《程序员的自我修养 —— 链接、装载与库》📚
• Linux 内核中的 module_init() 实现机制
• ELF 文件格式与自定义段管理
• GCC 扩展属性官方文档
• 链接器脚本（Linker Script）入门指南