Статья объясняет идеологию мультисегментных приложений для PalmOS с использованием GCC.

В информатике существует малоизвестный термин ABI - Application Binary Interface. Этим термином называют набор особенностей компьютерной архитектуры, которые нужно учитывать при создании приложения. ABI может накладываться процессором: направление роста стека, размер элемента данных в стеке, порядок байт в слове итд. Также ABI может накладываться операционной системой. Тогда в ABI входит способ вызова системного API, специфика использования адресного пространства и прочие нюансы. Изменения, которые вносятся в GCC для компиляции под PalmOS, нужны именно для соответствия PalmOS ABI.

Что такое приложение с точки зрения PalmOS? Приложение - это база ресурсов. Четыре ресурса из этой базы используются для исполнения программы. Это ресурс 'code' #1, в котором собственно и хранится исполняемый код, который запускается с нулевого байта ресурса. Также из ресурса 'code' #0 берется размеры области глобальных данных. Из ресурса 'pref' #0 берется размер стека. И ресурс 'data' #0 используется для инициализации глобальных данных. Все! До всего остального содержимого базы приложения PalmOS дела нет. Подробности можно почитать здесь: http://www.linuxmafia.com/pub/palmos/development/prc-format.html

Такой способ позволяет запускать программы практически “на месте”, выделяя только память под стек и глобальные переменные.

Какие ограничения накладываются на простое односегментное приложение?

• Размер ресурса 'code' #0 ограничен 64К. Это ограничение было у PalmOS включая версию 4 и у Хотсинка до версии 5 включительно. Условное ограничение сегмента GCC в 32К лечится заменой скрипта для линкера на text_64k.
• Ограничение смещения у команды вызова процедуры в 32К. То есть, если сегмент больше 32К, то функция из начала не может вызвать функцию в конце сегмента. Это можно обойти путем перемещения вызываемых функций “поближе” к вызываемым или созданием функций-заглушек в середине сегмента.
• Ограничение размера глобальных данных программы. Общий объем глобальных данных (в сумме инициализированных и неинициализированных) должен укладываться в 64К. Замечу, что константные инициализированные данные помещаются в сегмент кода.

Что усложнится при попытке добавить новый сегмент?

Самая большая проблема - межсегментный вызов процедуры. В случае одного сегмента расстояние между процедурами постоянно и код вызова не меняется после компиляции. В случае межсегментного вызова ресурсы могут располагаться в произвольных участках памяти и смещение нужно корректировать.

Замечу, что в односегментном приложении также происходит коррекция области данных. В нижележащем примере значение переменной pfn будет скорректировано. Это возможно, поскольку сегмент данных находится в динамической памяти. Копировать же все сегменты в динамическую память для коррекции неразумно и расточительно.

void foo(void){
}

void *pfn = foo;

Все (оба ) производители компиляторов для PalmOS предлагают свои поддержки мультисегментности.

Gcc предлагает следующий способ:

• Всем функциям приписывается атрибут с именем сегмента. Функции помещаются в соответствующие сегменты единственного получаемого ELF-файла.
• В области глобальных переменных хранятся адреса всех сегментов
• При вызове функции из другого семента происходит сложение смещения функции от начала сегмента к адресу сегмента из глобальной памяти

В чем ограничения такого метода:

• Использование глобальных данных. Это обозначает, что при вызове программы без глобальных переменных, вызов функций из других сегментов попросту невозможен. При попытке вызвать произойдет обращение к несуществующей области глобалных данных и Fatal Alert неизбежен.
• Этот способ никак не расширяет область глобальных данных.
• Проблемы с доступом к константным данным. Константные данные могут оказаться в другом сегменте и тебовать наличия глобальных данных.
• Неявные функции и методы класса. C++ богат на неявную генерацию неявного кода. Следует контролировать куда будет помещен код темплейтов и не инлайновых инлайнов.

Подробное описание мультисегментной архитектуры GCC здесь: http://prc-tools.sourceforge.net/doc/prc-tools_3.html

Существует альтернативный способ создания мультисегментных приложений с помощью утилиты multilink. Смотри описание здесь: http://www.djw.org/product/palm/multilink/

Multilink использует другую идею:

• Исходные файлы компилируются как обычно. Не нужно указывать сегменты в исходном коде
• Утилита получает на вход объектные файлы и необязательный список разбиения функций по сегментам.
• Утилита разбивает все функции по сегментам по списку и добивает оставшиеся до указанного размера сегментов.
• Если функция foo из сегмента segA вызывает bar из сегмента srgB, то в segA добавляется заглушка для bar, вызывающая bar.
• Для вычисления адреса bar используются данные, которые хранятся в feature memory. Тем самым наличие глобальных данных необязательно.
• Полученные сегменты добавляются в программу.

У этого решения есть один большой минус - невозможен доступ к константным данным из другого сегмента.