你為什么看不懂Linux內(nèi)核驅(qū)動源碼？

學(xué)習(xí)嵌入式Linux驅(qū)動開發(fā)，最核心的技能就是能夠編寫Linux內(nèi)核驅(qū)動、深入理解Linux內(nèi)核。而做到這一步的基礎(chǔ)，就是你要看得懂Linux內(nèi)核源碼，了解其基本的框架和具體實現(xiàn)，了解其內(nèi)核API的使用方法，然后才能根據(jù)自己的需求寫出高質(zhì)量的內(nèi)核驅(qū)動程序。

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說易行難，很多新人、甚至工作1-2年的開發(fā)者剛接觸Linux內(nèi)核時，別說寫了，看內(nèi)核代碼可能都是一臉懵逼：明明是C語言，但是就是看不懂是什么意思，除了根據(jù)函數(shù)名、函數(shù)參數(shù)、函數(shù)的返回值以及注釋，了解整個函數(shù)的基本功能外，一旦分析其細(xì)節(jié)，你會發(fā)現(xiàn)，寸步難行，每一行代碼似乎都深不可測，仿佛蘊(yùn)含著極大的能量，于是你翻書、百度、Google，一步一步地向前推進(jìn)。

這是很多初學(xué)者常用的學(xué)習(xí)方法，包括我在內(nèi)，剛接觸Linux內(nèi)核驅(qū)動時，看到很多似曾相識，但仔細(xì)推敲起來又很陌生的內(nèi)核代碼，內(nèi)心是崩潰的、心是虛的：乖乖，這是啥玩意，為什么看不懂，難道我智商有問題？就我一個人看不懂嗎？甚至工作后我曾請教過很多工作經(jīng)驗的同事，想請教一些關(guān)于閱讀內(nèi)核的經(jīng)驗和方法，你會發(fā)現(xiàn)，他們很多其實對內(nèi)核也沒深入研究，除了自己負(fù)責(zé)的模塊比較熟悉外(寄存器配置，數(shù)據(jù)流程)，對于其它的模塊也很少有時間和精力去關(guān)注，甚至關(guān)于本模塊的框架也很少關(guān)注，當(dāng)然，這大部分是精力和時間的關(guān)系，工作量的需求要求你快速通過各種API完成任務(wù)。甚至有同事會說，看Linux內(nèi)核就像隔霧看花，朦朧一點比較好，不能細(xì)看，越細(xì)看越不懂。

但是，要想編寫高質(zhì)量的程序，對Linux內(nèi)核、模塊的理解肯定要深入的，否則，你就永遠(yuǎn)停留在外圍，縫縫補(bǔ)補(bǔ)。根據(jù)我的各種學(xué)習(xí)經(jīng)歷和經(jīng)驗總結(jié)，Linux內(nèi)核并不是堅不可摧、攻不可破，掌握了正確的學(xué)習(xí)方法和知識基礎(chǔ)，我們也可以在內(nèi)核的代碼里遨游，領(lǐng)略Linux內(nèi)核中C語言的各種奇妙應(yīng)用和強(qiáng)大技巧，對Linux內(nèi)核各種復(fù)雜的框架、子系統(tǒng)也可以指點江山，胸有成竹。

那學(xué)習(xí)Linux驅(qū)動、分析Linux內(nèi)核源碼之前，到底需要哪些知識儲備和技能呢？

1）C語言基礎(chǔ)+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

Linux內(nèi)核，好不夸張地說，就是由各種結(jié)構(gòu)體、函數(shù)指針、鏈表、隊列堆徹而成的。所以在進(jìn)軍Linux內(nèi)核之前，你的C語言基礎(chǔ)一定要打牢固：什么函數(shù)指針、指針函數(shù)、數(shù)組指針、指針數(shù)組、以及各種指針作為函數(shù)參數(shù)、返回值等等都要搞清楚，因為Linux內(nèi)核中大量使用這些。這些都是基礎(chǔ)，現(xiàn)在犯迷糊，看內(nèi)核更是暈。關(guān)于C指針進(jìn)階學(xué)習(xí)，可以關(guān)注視頻教程：C語言嵌入式Linux高級編程

除此之外，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也是要掌握的，鏈表、隊列在Linux內(nèi)核中大量使用，所以必須要掌握。像其它的一些非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：比如樹、二叉樹、紅黑樹等，對于做底層驅(qū)動的開發(fā)者來說，接觸得很少，可以先不學(xué)，用到的時候再補(bǔ)也不遲。

2）C語言的語法擴(kuò)展

在閱讀Linux內(nèi)核代碼的過程中，你有沒有感覺到，有些代碼，看起來“怪怪的”，跟一般的C語言不太一樣？看起來是C語言，仔細(xì)一分析，發(fā)現(xiàn)又看不懂了。

這些你看起來“怪怪的C語言代碼”，其實都是GCC編譯器對標(biāo)準(zhǔn)C語言的擴(kuò)展語法：比如語句表達(dá)式、局部標(biāo)簽、__attribute__屬性聲明、可變參數(shù)宏等。這些GCC擴(kuò)展的語法，在Linux內(nèi)核、驅(qū)動源碼中，廣泛使用，尤其是涉及到底層啟動、編譯鏈接的一些設(shè)置。如果你不掌握這些擴(kuò)展的C語言語法的使用，在閱讀Linux內(nèi)核源碼、或驅(qū)動的過程中，可能就會遇到很多障礙，對我們理解代碼造成各種干擾。

所以在打算閱讀Linux源碼之前，建議先學(xué)習(xí)下GNU C對標(biāo)準(zhǔn)C的常用擴(kuò)展語法：王利濤的達(dá)人課或者視頻教程：C語言嵌入式Linux高級編程第5期：C標(biāo)準(zhǔn)及GNU C擴(kuò)展

學(xué)完了這個，掃除了閱讀Linux源碼的語法障礙，接下來可以選擇一個自己感興趣的小模塊：先把這個模塊留給用戶的API玩熟，學(xué)會編程，再慢慢研究其內(nèi)核內(nèi)部的實現(xiàn)。從底層到上層，打通任督二脈，再去分析內(nèi)核中，其它復(fù)雜的系統(tǒng)，也就觸類旁通，比較容易上手了。

3）Linux內(nèi)核中的面向?qū)ο笏枷?/strong>

有了上面的基礎(chǔ)，我們分析一個小的Linux內(nèi)核模塊，是沒有問題的。當(dāng)遇到一個大的復(fù)雜子系統(tǒng)，比如說USB子系統(tǒng)、內(nèi)存管理、MTD、文件系統(tǒng)等，結(jié)構(gòu)體里面嵌套多層結(jié)構(gòu)體，各種device、bus、driver、各種層，是不是有點繞暈了？有種盲人摸象、在森林里迷路的感覺，把握不了“全局”。這時候，我們就不能使用C語言的面向過程思維了，Linux內(nèi)核的設(shè)計其實大量使用了面向?qū)ο笏枷搿Ｒ虼?，我們要學(xué)會用面向?qū)ο蟮乃季S去分析Linux內(nèi)核，分析各個模塊的復(fù)用，這樣就很方便的在腦海中搭建出系統(tǒng)的框架和層次了。然后再使用面向過程思維去分析具體的功能實現(xiàn)、具體細(xì)節(jié)，多花點時間和精力，相信你會有不一樣的收獲的。關(guān)于Linux內(nèi)核常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和面向?qū)ο笏枷?，可以關(guān)注教程：C語言嵌入式Linux高級編程第7期：Linux內(nèi)核中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)封裝

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