实现打印函数

缺乏、安全感 2021-11-19 14:56 322阅读 0赞

第六章：完善内核  
参考书籍：《操作系统 真象还原》 作者：郑钢  
这一章，没有什么难点。主要是实现一个打印函数。

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## 1 、打印函数 ##

首先，打印函数，打印的内容要显示在屏幕上，肯定要调用硬件。所以，这部分功能，肯定要放在内核之中。用户进程只能调用。用户进程的权限是3，系统内核的权限是0。所以肯定涉及到权限的转换。但是这一部分我还不会。虽然在上一章节说过，但是还是不懂。因为本章，暂时不涉及到权限转换，固暂时不管。  
至于打印函数。我们要显示的东西，必定是放入显存。控制的时候，是控制显卡的端口。代码中使用了，光标的位置寄存器~~（，起始位置寄存器）~~。我们每次看到的是一个屏幕大小的内存内容。但是我们还可以向上滚动。这说明显存前面的内容还在。我们只需要改变显示的起始位置就好。（但是，咱们的代码使用的方法是，将内容向上复制一行，简单点，但不是大道。）

代码见：[https://github.com/da1234cao/tiny-os/tree/master/chapter6][https_github.com_da1234cao_tiny-os_tree_master_chapter6]  
首先实现的是打印一个字符。这中间要考虑换行，删除，滚动。  
实现打印字符串和数字，则要调用打印字符。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzM4ODE2OTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70]

## 2、在64位linux下编译32位程序 ##

咱们的虚拟机中的内容是按照32位设计的。虽然配置文件中，没有明确是32位。  
build.sh文件

sudo nasm -I include/ -o mbr.bin mbr.asm
    sudo nasm -I include/ -o loader.bin loader.asm
    sudo nasm -f elf -o lib/kernel/print.o lib/kernel/print.asm
    #gcc -I lib/kernel/ -c -o kernel/main.o kernel/main.c
    gcc -m32 -I lib/kernel/ -c -o kernel/main.o kernel/main.c #让gcc 产生32位的代码
    
    #ld -Ttext 0xc0001500 -e main -o kernel/kernel.bin kernel/main.o lib/kernel/print.o
    #链接的时候以32位的方式进行链接
    ld -m elf_i386 -Ttext 0xc0001500 -e main -o kernel/kernel.bin kernel/main.o lib/kernel/print.o
    
    sudo dd if=mbr.bin    of=/usr/share/bochs/hd60M.ing bs=512 count=1   seek=0 conv=notrunc
    sudo dd if=loader.bin of=/usr/share/bochs/hd60M.img bs=512 count=4   seek=2 conv=notrunc
    sudo dd if=kernel/kernel.bin of=/usr/share/bochs/hd60M.img bs=512 count=200 seek=9 conv=notrunc

gcc 不加-m32生成的是64位的程序。和nasm生成的32文件在链接的时候，会报错。

> 通过查阅资料，发现可以使用-m32来使得gcc编译32位程序（在x86\_64系统上），使用-m elf\_i386参数可以使得64位的ld能够兼容32位的库  
> 我们可以用 man gcc |grep “m32”，来简单查看一下。但是grep显示的是一行一行的。（详细的可以去查看文件，我没查，不知道怎么看）  
> ![在这里插入图片描述][20190727230119535.png]

在ubuntu上如果要用 -m32 参数就要安装如下的库：

sudo apt-get install build-essential module-assistant
    sudo apt-get install gcc-multilib g++-multilib

追问一下，这几个是什么包？为什么需要装这几个包，我不知道（见参考文章2）。  
如果路过知道，麻烦告知一声。  
[为Ubuntu安装build-essential软件包][Ubuntu_build-essential]  
[module-assistant 模块助手][module-assistant]  
[gcc-multilib][]：这是GNU C编译器，一个相当便携的C优化编译器。

## 3、内联汇编 ##

直接控制寄存器，肯定是汇编来的快。但是C语言是高级语言。所以，有时候，将汇编语言插在C语言中。  
在内联汇编之前，我们还得先看先C语言中的函数传递。

int sub(int a,int b）
    { 
    	return a-b
    }
    int ans=sub(3,2)

这个是高级语言，我们不需要考虑，传入的时候3,2传入哪里，又是如何调用的。  
但是，C语言还是需要进过编译链接，然后在CPU上跑。  
所以，这当中，编译器肯定帮我们干了些了不起的事情。  
我们可以先将C语言换成等价的汇编语言看看。；

push 2 
    push 3 ；压入参数
    call subtract ；调用函数 subtract
    push ebp 
    mov ebp, esp 
    mov eax, [ebp+8] 
    sub eax, [ebp+12] 
    pop ebp

那么：  
参数是如何被传递的（放置在堆栈上，或是寄存器中，亦或两者混合）  
被调用者应保存调用者的哪个寄存器  
调用函数时如何为任务准备堆栈，以及任务完成如何恢复  
详细内容见：[X86调用约定][X86]  
当然，我推荐去书上看，详细易懂些。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzM4ODE2OTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]至于内联汇编，书上给出的是32位的，和64位的不一样（因为我编译，它提示 \* is not supported in 64-bit mode）  
64位的，我暂时用不到，偷点懒，没去查。所以，不知道64位的内联汇编和32内联汇编的差别在哪里。  
虽然是32位的，但是有的思想，还是nice的:建立一个模板。

asm [volatile] ("assembly code" : output : input : clobber/modify )

GCC-内联汇编 : [https://www.ibiblio.org/gferg/ldp/GCC-Inline-Assembly-HOWTO.html][https_www.ibiblio.org_gferg_ldp_GCC-Inline-Assembly-HOWTO.html]  
详细内容见书上。

## 4、不定长参数的传入 ##

我当时，好像在《Head First Java》中看到一个有趣的问题。  
printf函数，是如何实现，传入不同的参数。  
比如：

printf("%d,%d",a,b)
    printf("%d,%d,%d",a,b,c)

首先想到的是，函数的重载。但是不同的输入方式，这个排列组合也太多，不能实现。  
如果使用前面三点的知识，我们似乎可以实现这个printf函数。  
（我简单google了下，没有查到，所以下面开启**胡扯**模式。）  
首先，我们假设函数的参数传入栈中。根据("%d,%d",a,b)，我们便可以知道压栈方式（内容和大小）。  
接着，根据每个传入的方式，将他们放入显存，得以显示。  
所以，这样便实现了不定长参数的传入。

参考文章：  
[1.操作系统真象还原 – ld: i386 架构于输入文件 lib/kernel/print.o 与 i386:x86-64 输出不兼容][1._ _ ld_ i386 _ lib_kernel_print.o _ i386_x86-64]  
[2.在64位linux下编译32位程序][2._64_linux_32]

[https_github.com_da1234cao_tiny-os_tree_master_chapter6]: https://github.com/da1234cao/tiny-os/tree/master/chapter6
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzM4ODE2OTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20211119/8d17bca03fc74da8b2b148763577d030.png
[20190727230119535.png]: /images/20211119/4a4a5d442c9e47fe9918909e0dbe3684.png
[Ubuntu_build-essential]: https://blog.csdn.net/SUKHOI27SMK/article/details/17760179
[module-assistant]: https://packages.debian.org/jessie/module-assistant
[gcc-multilib]: https://packages.debian.org/stretch/gcc-multilib
[X86]: https://zh.wikipedia.org/wiki/X86%E8%B0%83%E7%94%A8%E7%BA%A6%E5%AE%9A
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzM4ODE2OTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20211119/3557bc3c2cf64af59ee98e8737e4e815.png
[https_www.ibiblio.org_gferg_ldp_GCC-Inline-Assembly-HOWTO.html]: https://www.ibiblio.org/gferg/ldp/GCC-Inline-Assembly-HOWTO.html
[1._ _ ld_ i386 _ lib_kernel_print.o _ i386_x86-64]: https://blog.csdn.net/shuzishij/article/details/87812133
[2._64_linux_32]: https://blog.csdn.net/xsckernel/article/details/38045783