QEMU源码全解析38 —— Machine（8）

已于 2023-08-16 09:35:38 修改
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分类专栏： QEMU/KVM KVM 文章标签： QEMU KVM
于 2023-08-15 19:59:36 首次发布
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本文深入解析QEMU源码中的Machine定义，通过OBJECT_DECLARE_TYPE宏展开，逐步剖析DECLARE_OBJ_CHECKERS、DECLARE_INSTANCE_CHECKER和DECLARE_CLASS_CHECKERS等宏的细节，最终揭示Machine函数的真实面貌，为后续的源码分析打下基础。
摘要由CSDN通过智能技术生成

接前一篇文章： QEMU源码全解析37 —— Machine（7）

本文内容参考：

《趣谈 Linux操作系统 》 —— 刘超， 极客时间

《 QEMU /KVM》源码解析与应用 —— 李强，机械工业出版社

特此致谢！

上一回经过了重重周折，终于找到了MACHINE的定义所在： 

OBJECT_DECLARE_TYPE(MachineState, MachineClass, MACHINE)

本回就详细解析一下这段代码。别看代码只有一行，内容还是蛮多的。

OBJECT_DECLARE_TYPE是一个宏，在include/qom/object.h中定义，代码如下： 

  1. /**
  2.  * OBJECT_DECLARE_TYPE:
  3.  * @InstanceType: instance struct name
  4.  * @ClassType: class struct name
  5.  * @MODULE_OBJ_NAME: the object name in uppercase with underscore separators
  6.  *
  7.  * This macro is typically used in a header file, and will:
  8.  *
  9.  *   - create the typedefs for the object and class structs
  10.  *   - register the type for use with g_autoptr
  11.  *   - provide three standard type cast functions
  12.  *
  13.  * The object struct and class struct need to be declared manually.
  14.  */
  15. #define OBJECT_DECLARE_TYPE(InstanceType, ClassType, MODULE_OBJ_NAME) \
  16.     typedef struct InstanceType InstanceType; \
  17.     typedef struct ClassType ClassType; \
  18.     \
  19.     G_DEFINE_AUTOPTR_CLEANUP_FUNC(InstanceType, object_unref) \
  20.     \
  21.     DECLARE_OBJ_CHECKERS(InstanceType, ClassType, \
  22.                          MODULE_OBJ_NAME, TYPE_##MODULE_OBJ_NAME)

这里边又涉及到两个宏：G_DEFINE_AUTOPTR_CLEANUP_FUNC和DECLARE_OBJ_CHECKERS。重点关注后一个。

DECLARE_OBJ_CHECKERS宏实际上就在OBJECT_DECLARE_TYPE宏的上边，代码如下： 

  1. /**
  2.  * DECLARE_OBJ_CHECKERS:
  3.  * @InstanceType: instance struct name
  4.  * @ClassType: class struct name
  5.  * @OBJ_NAME: the object name in uppercase with underscore separators
  6.  * @TYPENAME: type name
  7.  *
  8.  * Direct usage of this macro should be avoided, and the complete
  9.  * OBJECT_DECLARE_TYPE macro is recommended instead.
  10.  *
  11.  * This macro will provide the three standard type cast functions for a
  12.  * QOM type.
  13.  */
  14. #define DECLARE_OBJ_CHECKERS(InstanceType, ClassType, OBJ_NAME, TYPENAME) \
  15.     DECLARE_INSTANCE_CHECKER(InstanceType, OBJ_NAME, TYPENAME) \
  16.     \
  17.     DECLARE_CLASS_CHECKERS(ClassType, OBJ_NAME, TYPENAME)

这里边又包含了DECLARE_INSTANCE_CHECKER和DECLARE_CLASS_CHECKERS两个宏定义。打破砂锅问到底，看看这两个宏的代码，实际上就在DECLARE_OBJ_CHECKERS宏的上边。 

  1. /**
  2.  * DECLARE_INSTANCE_CHECKER:
  3.  * @InstanceType: instance struct name
  4.  * @OBJ_NAME: the object name in uppercase with underscore separators
  5.  * @TYPENAME: type name
  6.  *
  7.  * Direct usage of this macro should be avoided, and the complete
  8.  * OBJECT_DECLARE_TYPE macro is recommended instead.
  9.  *
  10.  * This macro will provide the instance type cast functions for a
  11.  * QOM type.
  12.  */
  13. #define DECLARE_INSTANCE_CHECKER(InstanceType, OBJ_NAME, TYPENAME) \
  14.     static inline G_GNUC_UNUSED InstanceType * \
  15.     OBJ_NAME(const void *obj) \
  16.     { return OBJECT_CHECK(InstanceType, obj, TYPENAME); }
  1. /**
  2.  * DECLARE_CLASS_CHECKERS:
  3.  * @ClassType: class struct name
  4.  * @OBJ_NAME: the object name in uppercase with underscore separators
  5.  * @TYPENAME: type name
  6.  *
  7.  * Direct usage of this macro should be avoided, and the complete
  8.  * OBJECT_DECLARE_TYPE macro is recommended instead.
  9.  *
  10.  * This macro will provide the class type cast functions for a
  11.  * QOM type.
  12.  */
  13. #define DECLARE_CLASS_CHECKERS(ClassType, OBJ_NAME, TYPENAME) \
  14.     static inline G_GNUC_UNUSED ClassType * \
  15.     OBJ_NAME##_GET_CLASS(const void *obj) \
  16.     { return OBJECT_GET_CLASS(ClassType, obj, TYPENAME); } \
  17.     \
  18.     static inline G_GNUC_UNUSED ClassType * \
  19.     OBJ_NAME##_CLASS(const void *klass) \
  20.     { return OBJECT_CLASS_CHECK(ClassType, klass, TYPENAME); }

好了，现在各个宏定义基本都已经给出了（G_DEFINE_AUTOPTR_CLEANUP_FUNC暂时不展开），开始逐层展开，到底看看完全展开之后是个内容。

第1层： 

  1. #define OBJECT_DECLARE_TYPE(InstanceType, ClassType, MODULE_OBJ_NAME) \
  2.     typedef struct InstanceType InstanceType; \
  3.     typedef struct ClassType ClassType; \
  4.     \
  5.     G_DEFINE_AUTOPTR_CLEANUP_FUNC(InstanceType, object_unref) \
  6.     \
  7.     DECLARE_OBJ_CHECKERS(InstanceType, ClassType, \
  8.                          MODULE_OBJ_NAME, TYPE_##MODULE_OBJ_NAME)

代入 

OBJECT_DECLARE_TYPE(MachineState, MachineClass, MACHINE)

中的实际值：InstanceType <-> MachineState，ClassType <-> MachineClass，MODULE_OBJ_NAME <-> MACHINE，得到： 

  1.     typedef struct MachineState MachineState;
  2.     typedef struct MachineClass MachineClass;
  3.  
  4.     G_DEFINE_AUTOPTR_CLEANUP_FUNC(MachineState, object_unref)
  5.  
  6.     DECLARE_OBJ_CHECKERS(MachineState, MachineClass, \
  7.                          MACHINE, TYPE_MACHINE)

第2层： 

  1. #define DECLARE_OBJ_CHECKERS(InstanceType, ClassType, OBJ_NAME, TYPENAME) \
  2.     DECLARE_INSTANCE_CHECKER(InstanceType, OBJ_NAME, TYPENAME) \
  3.     \
  4.     DECLARE_CLASS_CHECKERS(ClassType, OBJ_NAME, TYPENAME)

代入 

  1. DECLARE_OBJ_CHECKERS(MachineState, MachineClass, \
  2.                          MACHINE, TYPE_MACHINE)

中的实际值：InstanceType <-> MachineState，ClassType <-> MachineClass，OBJ_NAME <-> MACHINE，TYPENAME <-> TYPE_MACHINE，得到： 

  1.     DECLARE_INSTANCE_CHECKER(MachineState, MACHINE, TYPE_MACHINE) 
  2.  
  3.     DECLARE_CLASS_CHECKERS(MachineClass, MACHINE, TYPE_MACHINE)

第3层： 

  1. #define DECLARE_INSTANCE_CHECKER(InstanceType, OBJ_NAME, TYPENAME) \
  2.     static inline G_GNUC_UNUSED InstanceType * \
  3.     OBJ_NAME(const void *obj) \
  4.     { return OBJECT_CHECK(InstanceType, obj, TYPENAME); }

和 

  1. #define DECLARE_CLASS_CHECKERS(ClassType, OBJ_NAME, TYPENAME) \
  2.     static inline G_GNUC_UNUSED ClassType * \
  3.     OBJ_NAME##_GET_CLASS(const void *obj) \
  4.     { return OBJECT_GET_CLASS(ClassType, obj, TYPENAME); } \
  5.     \
  6.     static inline G_GNUC_UNUSED ClassType * \
  7.     OBJ_NAME##_CLASS(const void *klass) \
  8.     { return OBJECT_CLASS_CHECK(ClassType, klass, TYPENAME); }

分别代入 

  1.     DECLARE_INSTANCE_CHECKER(MachineState, MACHINE, TYPE_MACHINE) 
  2.  
  3.     DECLARE_CLASS_CHECKERS(MachineClass, MACHINE, TYPE_MACHINE)

中的实际值：InstanceType <-> MachineState，OBJ_NAME <-> MACHINE，TYPENAME <-> TYPE_MACHINE；ClassType <-> MachineClass，OBJ_NAME <-> MACHINE，TYPENAME <-> TYPE_MACHINE分别得到： 

  1.     static inline G_GNUC_UNUSED MachineState * 
  2.     MACHINE(const void *obj)
  3.     { return OBJECT_CHECK(MachineState, obj, TYPE_MACHINE); }
  1.     static inline G_GNUC_UNUSED MachineClass * 
  2.     MACHINE_GET_CLASS(const void *obj) 
  3.     { return OBJECT_GET_CLASS(MachineClass, obj, TYPE_MACHINE); } 
  4.  
  5.     static inline G_GNUC_UNUSED MachineClass * 
  6.     MACHINE_CLASS(const void *klass) 
  7.     { return OBJECT_CLASS_CHECK(MachineClass, klass, TYPE_MACHINE); }

与上面综合，得到： 

  1.     typedef struct MachineState MachineState;
  2.     typedef struct MachineClass MachineClass;
  3.  
  4.     G_DEFINE_AUTOPTR_CLEANUP_FUNC(MachineState, object_unref)
  5.  
  6.     static inline G_GNUC_UNUSED MachineState * 
  7.     MACHINE(const void *obj)
  8.     { return OBJECT_CHECK(MachineState, obj, TYPE_MACHINE); }
  9.  
  10.     static inline G_GNUC_UNUSED MachineClass * 
  11.     MACHINE_GET_CLASS(const void *obj) 
  12.     { return OBJECT_GET_CLASS(MachineClass, obj, TYPE_MACHINE); } 
  13.  
  14.     static inline G_GNUC_UNUSED MachineClass * 
  15.     MACHINE_CLASS(const void *klass) 
  16.     { return OBJECT_CLASS_CHECK(MachineClass, klass, TYPE_MACHINE); }

整理成更好理解的格式： 

  1.     typedef struct MachineState MachineState;
  2.     typedef struct MachineClass MachineClass;
  3.  
  4.     G_DEFINE_AUTOPTR_CLEANUP_FUNC(MachineState, object_unref)
  5.  
  6.     static inline G_GNUC_UNUSED MachineState *MACHINE(const void *obj)
  7.     {
  8.         return OBJECT_CHECK(MachineState, obj, TYPE_MACHINE);
  9.     }
  10.  
  11.     static inline G_GNUC_UNUSED MachineClass *MACHINE_GET_CLASS(const void *obj)
  12.     {
  13.         return OBJECT_GET_CLASS(MachineClass, obj, TYPE_MACHINE);
  14.     }
  15.  
  16.     static inline G_GNUC_UNUSED MachineClass *MACHINE_CLASS(const void *klass)
  17.     {
  18.         return OBJECT_CLASS_CHECK(MachineClass, klass, TYPE_MACHINE);
  19.     }

这就得到了初步形式。再将TYPE_MACHINE宏的定义（在include/hw/boards.h中）代入： 

#define TYPE_MACHINE "machine"

得到： 

  1.     typedef struct MachineState MachineState;
  2.     typedef struct MachineClass MachineClass;
  3.  
  4.     G_DEFINE_AUTOPTR_CLEANUP_FUNC(MachineState, object_unref)
  5.  
  6.     static inline G_GNUC_UNUSED MachineState *MACHINE(const void *obj)
  7.     {
  8.         return OBJECT_CHECK(MachineState, obj, "machine");
  9.     }
  10.  
  11.     static inline G_GNUC_UNUSED MachineClass *MACHINE_GET_CLASS(const void *obj)
  12.     {
  13.         return OBJECT_GET_CLASS(MachineClass, obj, "machine");
  14.     }
  15.  
  16.     static inline G_GNUC_UNUSED MachineClass *MACHINE_CLASS(const void *klass)
  17.     {
  18.         return OBJECT_CLASS_CHECK(MachineClass, klass, "machine");
  19.     }

对比一下在 VSCode 中展开的截图：

终于看到了MACHINE函数的庐山真面目！原来是这样： 

  1. static inline G_GNUC_UNUSED MachineState *MACHINE(const void *obj)
  2. {
  3.     return OBJECT_CHECK(MachineState, obj, TYPE_MACHINE);
  4. }

下一回将对MACHINE函数及其相关函数进行进一步解析。

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