RTOS 任務(wù)入口函數(shù)執(zhí)行完之后去哪里了？

1. 說明

在工作過程中，我發(fā)現(xiàn)在實(shí)際使用RTOS完成項(xiàng)目時(shí)，理解這些知識僅能達(dá)到會用RTOS的水平，要想用好RTOS，還需要了解一些比較細(xì)節(jié)的機(jī)制，否則容易掉坑進(jìn)去，花大量時(shí)間定位問題。

本文結(jié)合TencentOS-Tiny實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)給大家講述一下相關(guān)內(nèi)容。

2. 任務(wù)的通常寫法

遵循“不使用就讓出”的原則，任務(wù)通常有兩種寫法。

① 「阻塞等待」某個(gè)事件處理，等待到之后處理：

void task1_entry(void *arg)
{
// init...

while (1) {
// 1. wait some kernel object...
// eg. tos_sem_pend, tos_mutex_pend, tos_event_pend.

//  2. wait success, handle!
}
}
這種寫法中，在沒有事件發(fā)生的時(shí)候，任務(wù)會因?yàn)榈却硞€(gè)內(nèi)核對象而被掛起，讓出CPU不參與調(diào)度。

② 定時(shí)執(zhí)行

void task1_entry(void *arg)
{
// init...

while (1) {
// 1. do some thing...

//  2. sleep!
// eg. tos_task_delay, tos_sleep_ms.
}
}
這種寫法中，任務(wù)在干完活之后，會主動(dòng)進(jìn)入睡眠狀態(tài)，讓出CPU不參與調(diào)度。

3. 一次性任務(wù)

上面兩種寫法的共性是都有主循環(huán)，不需要考慮任務(wù)入口函數(shù)退出的情況，但在一些場景中任務(wù)只需要執(zhí)行一次即可：

void task1_entry(void *arg)
{
// init...

// do some thing...

// exit?
}
「這個(gè)時(shí)候就要思考一個(gè)問題：任務(wù)入口函數(shù)執(zhí)行完畢之后去了哪里？」

4. 尋找答案

首先，「任務(wù)入口函數(shù)本質(zhì)上是一個(gè)函數(shù)」，跳轉(zhuǎn)函數(shù)的指令是BL，CPU在執(zhí)行該指令跳轉(zhuǎn)到某個(gè)函數(shù)執(zhí)行時(shí)，會將當(dāng)前PC地址作為函數(shù)返回地址、加載到LR寄存器中、保證函數(shù)執(zhí)行完可以返回到這兒繼續(xù)執(zhí)行，再將函數(shù)地址加載到PC寄存器、程序接著執(zhí)行就到了函數(shù)中。那么，任務(wù)入口函數(shù)沒有被別的函數(shù)主動(dòng)調(diào)用，是如何被拉起來執(zhí)行的呢？

任務(wù)切換分為兩步：保存上文、切換下文。切換下文就是指將保存在任務(wù)棧中的CPU寄存器組的值、加載到CPU中。

「所以，當(dāng)任務(wù)棧中初始保存的CPU寄存器組的值中、PC寄存器值為該任務(wù)的任務(wù)入口函數(shù)地址時(shí)，切換下文加載之后，由于PC指向任務(wù)入口函數(shù)，所以CPU接著運(yùn)行就到了任務(wù)入口函數(shù)中，也就是該任務(wù)在運(yùn)行?！?

同樣的道理，「任務(wù)棧中初始保存的CPU寄存器組的值中、LR寄存器的值決定了、任務(wù)入口函數(shù)退出時(shí)候返回到哪里。」

由于不同CPU架構(gòu)的CPU寄存器組不同，所以初始化任務(wù)棧的代碼與架構(gòu)強(qiáng)相關(guān)，在arch目錄下都有不同架構(gòu)對應(yīng)的實(shí)現(xiàn)。

這里我們以ARM Cortex-M4為例（Arm-v7m）看看代碼如何實(shí)現(xiàn)：

從代碼里可以看到，TencentOS-Tiny默認(rèn)退出函數(shù)為exit參數(shù)指定的值，接下來我們看看退出函數(shù)~

5. 任務(wù)退出函數(shù)

在創(chuàng)建任務(wù)的API tos_task_create中，初始化任務(wù)棧的過程中會指定退出函數(shù)為 task_exit：

task->sp = cpu_task_stk_init((void *)entry, arg, (void *)task_exit, stk_base, stk_size);
task_exit 函數(shù)主要完成銷毀自身的工作，具體實(shí)現(xiàn)如下：

__STATIC__ void task_exit(void)
{
tos_task_destroy(K_NULL);
}
該銷毀函數(shù)傳入的參數(shù)為NULL表示銷毀自身，如果是靜態(tài)任務(wù)則按以下步驟銷毀（動(dòng)態(tài)任務(wù)銷毀值得用一篇文章去講述）：

• 將任務(wù)從就緒列表移除
• 將任務(wù)從等待列表移除
• 將任務(wù)從統(tǒng)計(jì)列表移除
• 任務(wù)狀態(tài)置為K_TASK_STATE_DELETED

6. 總結(jié)

本文講述了任務(wù)的兩種常規(guī)寫法，以及任務(wù)函數(shù)執(zhí)行完畢之后去了哪里？

當(dāng)任務(wù)函數(shù)執(zhí)行完畢退出時(shí)，會執(zhí)行到哪里由任務(wù)棧初始化時(shí)LR寄存器的值決定，RTOS內(nèi)核都會提供一個(gè)默認(rèn)退出函數(shù)，TencentOS-Tiny提供的任務(wù)退出函數(shù)中，會自動(dòng)銷毀任務(wù)自身。

所以在編寫一次性任務(wù)時(shí)，就不需要主動(dòng)調(diào)用銷毀API銷毀自身啦~

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