在链接器脚本中，KEEP(*(.init_array)) 和 KEEP(*(SORT_BY_INIT_PRIORITY(.init_array.*))) 这两条指令用于处理 C++ 全局对象的构造函数初始化，是保证 C++ 运行时正确初始化的关键部分。下面我将详细解释它们的用途和工作原理：

1. 基本作用

这两条指令共同确保：

• C++ 全局对象的构造函数被正确收集和执行
• 构造函数按照正确的优先级顺序执行
• 即使启用了 --gc-sections 优化，这些关键部分也不会被删除

2. 详细解析

KEEP(*(.init_array))

• .init_array 是一个特殊的段，存放全局对象构造函数的指针数组
• *(.init_array) 表示收集所有输入文件中的 .init_array 段
• KEEP() 确保即使这些符号看起来未被引用，也不会被链接器优化掉

KEEP(*(SORT_BY_INIT_PRIORITY(.init_array.*)))

• .init_array.* 是带有优先级标记的子段
• SORT_BY_INIT_PRIORITY 按优先级排序这些子段
• 这样确保构造函数按正确的顺序执行（优先级高的先执行）

3. C++ 全局对象初始化流程

1. 编译器为每个全局对象生成构造函数调用
2. 将这些调用按优先级放入 .init_array 或 .init_array.NNN 段
3. 链接器收集并排序这些段
4. 运行时库按顺序调用这些构造函数

4. 典型链接器脚本示例

SECTIONS {
    /* 其他段... */
    
    .init_array :
    {
        PROVIDE_HIDDEN(__init_array_start = .);
        KEEP(*(SORT_BY_INIT_PRIORITY(.init_array.*)))
        KEEP(*(.init_array))
        PROVIDE_HIDDEN(__init_array_end = .);
    } > FLASH
    
    /* 其他段... */
}

5. 相关扩展

对应析构函数处理

同样需要处理全局对象的析构函数：

.fini_array :
{
    PROVIDE_HIDDEN(__fini_array_start = .);
    KEEP(*(SORT_BY_INIT_PRIORITY(.fini_array.*)))
    KEEP(*(.fini_array))
    PROVIDE_HIDDEN(__fini_array_end = .);
} > FLASH

优先级标记

在代码中可以使用属性指定优先级：

__attribute__((constructor(101))) void my_init_func() {}

数字越小优先级越高（越早执行）

6. 常见问题解决

问题1：全局对象的构造函数未执行

• 检查链接脚本是否包含这些 KEEP 指令
• 检查是否使用了 --gc-sections 但没有保留这些段

问题2：构造函数执行顺序错误

• 确保使用了 SORT_BY_INIT_PRIORITY
• 检查各构造函数的优先级设置

问题3：在裸机环境中初始化失败

• 确保运行时库正确调用了这些初始化数组
• 检查内存区域设置是否正确

7. 底层原理

在 ELF 文件中，这些段实际上是函数指针数组：

.init_array : [地址] -> [函数指针1, 函数指针2, ...]

运行时库会遍历这个数组并依次调用每个函数。

通过这种机制，C++ 实现了全局对象的构造和析构的顺序控制，而链接器脚本中的这些 KEEP 指令确保了这套机制能可靠工作。