HIDL学习笔记之HIDL C++（第一天）

最新推荐文章于 2025-02-05 16:46:25 发布

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#HIDL

本文是关于HIDL（硬件接口定义语言）的学习笔记，主要聚焦于HIDL的C++实现。HIDL用于定义HAL与框架之间的接口，旨在实现进程间通信。文章介绍了HIDL的定义、设计目标，特别是C++接口的实现细节，包括接口描述、软件包、服务与数据传输等，并探讨了Binder化的过程。

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最近在学习HIDL，有很多的疑惑，在这里记录一下，加深自己的理解，以下部分大多来自官网。
官网：https://source.android.com/devices/architecture/hidl

HIDL定义

HAL 接口定义语言（简称 HIDL，发音为“hide-l”）是用于指定 HAL 和其用户之间的接口的一种接口描述语言 (IDL)。HIDL 允许指定类型和方法调用（会汇集到接口和软件包中）。从更广泛的意义上来说，HIDL 是用于在可以独立编译的代码库之间进行通信的系统。

HIDL 旨在用于进程间通信 (IPC)。进程之间的通信经过 Binder 化。对于必须与进程相关联的代码库，还可以使用直通模式（在 Java 中不受支持）。

HIDL 可指定数据结构和方法签名，这些内容会整理归类到接口（与类相似）中，而接口会汇集到软件包中。尽管 HIDL 具有一系列不同的关键字，但 C++ 和 Java 程序员对 HIDL 的语法并不陌生。此外，HIDL 还使用 Java 样式的注释。

HIDL C++

Android O 对 Android 操作系统的架构重新进行了设计，以在独立于设备的 Android 平台与特定于设备和供应商的代码之间定义清晰的接口。Android 已经以 HAL 接口的形式（在 hardware/libhardware 中定义为 C 标头）定义了许多此类接口。HIDL 将这些 HAL 接口替换为稳定的带版本接口，它们可以是采用 C++（如下所述）或 Java 的客户端和服务器端 HIDL 接口。

本部分中的几页内容介绍了 HIDL 接口的 C++ 实现，其中详细说明了 hidl-gen 编译器基于 HIDL .hal 文件自动生成的文件，这些文件如何打包，以及如何将这些文件与使用它们的 C++ 代码集成。

HIDL 设计

HIDL 的目标是，框架可以在无需重新构建 HAL 的情况下进行替换。HAL 将由供应商或 SOC 制造商构建，放置在设备的 /vendor 分区中，这样一来，框架就可以在其自己的分区中通过 OTA 进行替换，而无需重新编译 HAL。

HIDL 设计在以下方面之间保持了平衡：

互操作性。在可以使用各种架构、工具链和编译配置来编译的进程之间创建可互操作的可靠接口。HIDL 接口是分版本的，发布后不得再进行更改。
效率。HIDL 会尝试尽可能减少复制操作的次数。HIDL 定义的数据以 C++ 标准布局数据结构传递至 C++ 代码，无需解压，可直接使用。此外，HIDL 还提供共享内存接口；由于 RPC 本身有点慢，因此 HIDL 支持两种无需使用 RPC 调用的数据传输方法：共享内存和快速消息队列 (FMQ)。
直观。通过仅针对 RPC 使用 in 参数，HIDL 避开了内存所有权这一棘手问题（请参阅 Android 接口定义语言 (AIDL)）；无法从方法高效返回的值将通过回调函数返回。无论是将数据传递到 HIDL 中以进行传输，还是从 HIDL 接收数据，都不会改变数据的所有权，也就是说，数据所有权始终属于调用函数。数据仅需要在函数被调用期间保留，可在被调用的函数返回数据后立即清除。

HIDL的架构模式

Passthrough 模式
Binder 化的 Passthrough HALs

什么是Binder化？

一直以来，供应商进程都使用 Binder 进程间通信 (IPC) 技术进行通信。在 Android O 中，/dev/binder 设备节点成为了框架进程的专属节点，这意味着供应商进程将无法再访问该节点。供应商进程可以访问 /dev/hwbinder，但必须将其 AIDL 接口转为使用 HIDL。

HIDL 语法

根据设计，HIDL 语言与 C 语言类似（但前者不使用 C 预处理器）。下面未描述的所有标点符号（用途明显的 = 和 | 除外）都是语法的一部分。

/** */ 表示文档注释。此样式只能应用于类型、方法、字段和枚举值声明。
/* */ 表示多行注释。
// 表示注释一直持续到行结束。除了 //，换行符与任何其他空白一样。
在以下示例语法中，从 // 到行结束的文本不是语法的一部分，而是对语法的注释。
[empty] 表示该字词可能为空。
? 跟在文本或字词后，表示它是可选的。
... 表示包含零个或多个项、用指定的分隔符号分隔的序列。HIDL 中不含可变参数。
逗号用于分隔序列元素。
分号用于终止各个元素，包括最后的元素。
大写字母是非终止符。
italics 是一个令牌系列，例如 *integer* 或 *identifier*（标准 C 解析规则）。
constexpr 是 C 样式的常量表达式（如 1 + 1 和 1L << 3）。
import_name 是软件包或接口名称，HIDL 版本编号中所述的方式加以限定。
小写 words 是文本令牌。

实例：

ROOT =
    PACKAGE IMPORTS PREAMBLE {
   
    ITEM ITEM ... }  // not for types.hal
    PREAMBLE = interface identifier EXTENDS
  | PACKAGE IMPORTS ITEM ITEM...  // only for types.hal; no method definitions

ITEM =
    ANNOTATIONS? oneway? ident