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[操作系统]Contiki学习笔记  第一个程序:Hello World


想来想去,还是得先写一个程序,找下感觉,增强一下自信心,那就国际惯例Hello World吧。
先到这个网址下一个Instant Contiki 2.7。之所以没用3.0的,是因为有些问题,我源码是下的3.0的。
http://sourceforge.net/projects/contiki/files/Instant%20Contiki/
下完后装个VMWear,载入Instant Contiki 2.7虚拟机,就可以在Ubuntu上用contiki了。
打开终端,默认是用user用户名登录,密码也是user。ls一下,看见有contiki目录就对了。接下来在user根目录下建一个demo目录用来存放自己的工程,然后在demo目录下建一个helloworld目录,然后进去。
建一个hello-world.c文件,输入如下代码:

 1 #include "contiki.h" 2 #include <stdio.h> 3 PROCESS(HW, "HWP"); 4 AUTOSTART_PROCESSES(&HW); 5 PROCESS_THREAD(HW, ev, data) 6 { 7   PROCESS_BEGIN(); 8   printf("Hello world!\n"); //此处放自己的代码 9   PROCESS_END();10 }

接下来回到user根目录,然后进入contiki目录,敲pwd命令,记下当前路径,等下要用。重新进入helloworld目录,新建一个Makefile文件,输入如下代码:

CONTIKI_PROJECT = hello-worldall: $(CONTIKI_PROJECT)/* Contiki源文件根目录,使用前面记下的路径 */CONTIKI = /home/user/contikiinclude $(CONTIKI)/Makefile.include

 准备工作完成,敲入命令make,编译、生成可执行文件。此处相当坑爹,代码写错几处,编译不过,要删除生成的文件再编译,折磨死我了。先将就着,以后要换个工具写代码。生成完后,如图所示,生成很多文件。

第一个程序:Hello World - 阿巴睇 - 阿巴睇的博客
 看到绿色文件没?执行它,结果如图所示:
第一个程序:Hello World - 阿巴睇 - 阿巴睇的博客
 出现Hello World!后程序不会自动退出,这跟在Linux下写C程序可是不一样的。按Ctrl+C退出程序。
 
好,举杯庆祝迈出了关键一步。下面的大段分析就以此展开。
hello-world.c的代码真正属于自己的代码只有printf语句,其他都是固定格式。也就是说将来写程序是在PROCESS_BEGIN();和PROCESS_END();之间写自己的代码。main()方法呢?main方法是有,不在这里,不用我们自己写,习惯就好。
好,先分析第一句代码
PROCESS(HW, "HWP");
先看看PROCESS源码,就在前一篇process结构体上面:
 1 #if PROCESS_CONF_NO_PROCESS_NAMES 2 #define PROCESS(name, strname)        \ 3  PROCESS_THREAD(name, ev, data);      \ 4  struct process name = { NULL,        \ 5              process_thread_##name } 6 #else 7 #define PROCESS(name, strname)        \ 8  PROCESS_THREAD(name, ev, data);      \ 9  struct process name = { NULL, strname,    \10              process_thread_##name }

和之前一样,只考虑有名字的情况,代入实参PROCESS变为:
PROCESS(HW, "HWP");
再代入下面公式,变为:
  PROCESS_THREAD(HW, ev, data); \
  struct process HW= { NULL, "HWP", process_thread_HW }

接下来看看PROCESS_THREAD的声明,
 1 /** 2  * Define the body of a process. 3  *定义process主体 4  * This macro is used to define the body (protothread) of a 5  * process. The process is called whenever an event occurs in the 6  * system, A process always start with the PROCESS_BEGIN() macro and 7  * end with the PROCESS_END() macro. 8  *此宏用于定义一个process的主体,当某事件发生时,process被调用。process总是从PROCESS_BEGIN()宏开始,并结束于 9  *PROCESS_END() 宏10 */11 #define PROCESS_THREAD(name, ev, data)         \12 static PT_THREAD(process_thread_##name(struct pt *process_pt,  \13             process_event_t ev,  \14            process_data_t data))

越来越复杂了,继续代入吧 PROCESS_THREAD(HW, ev, data); 变为:

static PT_THREAD(process_thread_HW(struct pt *process_pt,              process_event_t ev,              process_data_t data))

还没完,还得跟踪PT_THREAD,在Pt.h头文件中,先看看定义:

#define PT_THREAD(name_args) char name_args

这个……这个上一篇日志中刚接触过,用于把一个东西变成函数指针,先代入看看:

static char process_thread_HW(struct pt *process_pt,  process_event_t ev, process_data_t data)

这回没变成函数指针,而是一个方法,看来PT_THREAD这个宏定义专门用来生成函数,它有注释,看看怎么说:

* Declaration of a protothread.
 *声明一个线程原型
 * This macro is used to declare a protothread. All protothreads must
 * be declared with this macro.
 *此宏用于声明线程原型,所有的线程原型必须通过此宏声明
 * \param name_args The name and arguments of the C function
 *参数name_args:C函数的名称和参数
 * implementing the protothread.

小结:一系列动作下来观察到,PROCESS宏实际上就是给定一个name参数,此处可看做函数名称的一部分,生成一个静态函数,函数返回值为char,名称为process_thread_+name,函数里面有三个参数。结构体pt也是第二次碰到了(参考上一篇日志),就是一个数字。剩余两参数后面用到再回来讨论。
 
还没完,下面来分析第二句 struct process HW= { NULL, "HWP", process_thread_HW }
这里初始化了一个process结构体变量HW,上一篇日志我们已经分析了process结构,再贴上来看看
struct process {   struct process *next;   const char *name;   char (* thread)(struct pt *, process_event_t, process_data_t)   struct pt pt;   unsigned char state;    unsigned char needspoll;};

结构体HW变量的第一个成员是指向下一元素指针,设为NULL,还未加入链表,只是NULL了。
第二个成员表示进程的名称,这里为"HWP",这是我们起的名字。
第三个成员,表示一个函数指针,每个process都有一个函数,process执行的就是这个函数,我们看看它的名字:process_thread_HW ,这不正是我们之前通过PT_THREAD展开的函数嘛。
还有三个参数没赋初值。
好,现在可以做一个总结了:
helloworld的第一句代码PROCESS(HW, "HWP");声明了此进程所对应的函数原型process_thread_HW ,还声明了此进程所对应的process结构体HW。并将函数原型作为HW的成员。
天啊,太复杂了,这才是第一句代码。
 
越来越有意思了,有些东西,外面看很抗拒,一旦钻进去,却又爱不释手。C语言一些简单的语法,能实现C#要非常复杂才能实现的功能。真是不同的世界观,准确地说,应该是让在不同的角度去看世界。继续分析第二句代码
AUTOSTART_PROCESSES(&HW);

先找到AUTOSTART_PROCESSES定义,在Autostart.h头文件中

#define AUTOSTART_PROCESSES(...)          \struct process * const autostart_processes[] = {__VA_ARGS__, NULL}

先上网查查__VA_ARGS__是什么:
__VA_ARGS__ 是一个可变参数的宏(gcc支持)。实现思想就是宏定义中参数列表的最后一个参数为省略号(也就是三个点)。这样预定义宏_ _VA_ARGS_ _就可以被用在替换部分中,替换省略号所代表的字符串。
经过替换,语句变成如下形式:
struct process * const autostart_processes[] = {&HW, NULL}

这里声明了一个指针数组,数组里的每一个指针都指向了一个process,数组声明的同时初始化了两个元素,第一个元素是指向HW的指针。回头看上一篇日志,HW正是表示当前process的结构体变量。这个数组用来做什么呢?后面用到再讲解。
下面继续讲解第三条语句:PROCESS_THREAD(HW, ev, data)
PROCESS_THREAD宏是老朋友了(请阅上一篇日志),专门用于生成process所要执行的函数原型。代入后的语句如下:
static char process_thread_HW(struct pt *process_pt,  \            process_event_t ev,  \            process_data_t data)

和上一篇日志展开后一样,上一次用于声明函数原型,这次声明的是函数主体。
  
继续第四条语句:PROCESS_BEGIN();
这个是关键,先找找宏定义,Process.h头文件中:
/** * Define the beginning of a process. *定义process的开始部分 * This macro defines the beginning of a process, and must always * appear in a PROCESS_THREAD() definition. The PROCESS_END() macro * must come at the end of the process. *此宏用于定义一个process的开始部分,并只能在PROCESS_THREAD() 函数体中定义。在process结尾处必须紧接着定义 *PROCESS_END() 宏。 */#define PROCESS_BEGIN()       PT_BEGIN(process_pt)

继续代入吧,有啥可说的呢,语句变为:




PT_BEGIN(process_pt);

接下来找PT_BEGIN宏,Pt.h头文件中,原型如下:

/** * Declare the start of a protothread inside the C function * implementing the protothread. *用于在线程原型函数主体中声明一个线程的开始部分 * This macro is used to declare the starting point of a * protothread. It should be placed at the start of the function in * which the protothread runs. All C statements above the PT_BEGIN() * invokation will be executed each time the protothread is scheduled. *此宏放在线程运行的开始部分。线程将会根据执行在PT_BEGIN()中声明的调用。 * \param pt A pointer to the protothread control structure. * \hideinitializer */#define PT_BEGIN(pt) { char PT_YIELD_FLAG = 1; if (PT_YIELD_FLAG) {;} LC_RESUME((pt)->lc);

代入,语句变为:

{ char PT_YIELD_FLAG = 1; if (PT_YIELD_FLAG) {;} LC_RESUME((process_pt)->lc)

整下容,变为

{   char PT_YIELD_FLAG = 1;   if (PT_YIELD_FLAG)   {;}   LC_RESUME((process_pt)->lc);

继续追踪LC_RESUME宏:

#define LC_RESUME(s) switch(s) { case 0:

代入上式,最终PROCESS_BEGIN();变成:

{   char PT_YIELD_FLAG = 1;   if (PT_YIELD_FLAG)   {;}   switch((process_pt)->lc)  {     case 0:;

这……这……这是什么?半条语句,if (PT_YIELD_FLAG)  {;} 意义何在?先不管了,将来有机会弄明白再说吧。
 
 
最后,PROCESS_END() 找宏
#define PROCESS_END()        PT_END(process_pt)

再找PT_END

#define PT_END(pt) LC_END((pt)->lc); PT_YIELD_FLAG = 0; \          PT_INIT(pt); return PT_ENDED; }

最终,语句变为:

LC_END((process_pt)->lc); PT_YIELD_FLAG = 0; \          PT_INIT(process_pt); return PT_ENDED; }整下容变成:    LC_END((process_pt)->lc);     PT_YIELD_FLAG = 0; \            PT_INIT(process_pt);     return PT_ENDED; }

LC_END定义为:

#define LC_END(s) }

PT_INIT定义为:

#define PT_INIT(pt)  LC_INIT((pt)->lc)

LC_INIT定义为:

#define LC_INIT(s) s = 0;

PT_ENDED定义为:

#define PT_ENDED  3

一层层代入,最终PROCESS_END()变成:

    }    PT_YIELD_FLAG = 0; \            (process_pt)->lc = 0;    return 3; }

凌乱了,整理下思绪,休息一下把Helloworld.c全部展开看看

脑袋有点不够用了,慢慢展开吧,看看庐山真面目:

 1 static char process_thread_HW(struct pt *process_pt,  process_event_t ev, process_data_t data) 2 struct process HW= { NULL, "HWP", process_thread_HW } 3 struct process * const autostart_processes[] = {&HW, NULL} 4 static char process_thread_HW(struct pt *process_pt,  process_event_t ev, process_data_t data) 5 {  6     char PT_YIELD_FLAG = 1;  7     if (PT_YIELD_FLAG)  8     {;}  9     switch((process_pt)->lc)10     { 11         case 0:12         printf("Hello world!\n");13     };14     PT_YIELD_FLAG = 0; \        15     (process_pt)->lc = 0;16     return 3; 17 }

下面给代码加上我自己的理解

 1 //声明一个函数原型,用于process所执行的方法 2 static char process_thread_HW(struct pt *process_pt,  process_event_t ev, process_data_t data) 3 //声明代表进程的结构体,并把之前的函数原型做为其参数代入 4 struct process HW= { NULL, "HWP", process_thread_HW } 5 //声明一个process的指针数组,用于存放多个process(此程序只有一个),最后放入NULL只是为了方便查找到数组结尾。这 6 //里没有用链表,说明不需要删除process(个人猜测) 7 struct process * const autostart_processes[] = {&HW, NULL} 8 //函数主体,对应上面的函数原型 9 static char process_thread_HW(struct pt *process_pt,  process_event_t ev, process_data_t data)10 { 11     //由于这个程序没用到事件,此参数无用,所以下面三句都是废话12     char PT_YIELD_FLAG = 1; 13     if (PT_YIELD_FLAG) 14     {;} 15     //process_pt为函数第一个参数,并无赋值,此时值为016     switch((process_pt)->lc)17     { 18         case 0:19         printf("Hello world!\n"); //由于process_pt的值为0,所以执行此句20     };21     PT_YIELD_FLAG = 0; //此处无用      22     (process_pt)->lc = 0; //此处无用  23     return 3; //返回PT_ENDED,从字面意义上理解protothread_ended,指示此process已经game over。24 }

有点凌乱,但也只能如此理解。这个程序只打印一句话,没用到事件,所以产生了一些无用语句。只能等下次代入事件,看看会不会有什么新的理解。