30天自制OS学习笔记（四）C语言与画面显示的练习

（四）C语言与画面显示的练习

1. 用C语言实现内存导入
这里说的用C语言实现内存写入不是用指针实现，而是用汇编语言写的内存写入函数，用C语言调用。

_write_mem8: ; void write_mem8(int addr, int data);MOV       ECX,[ESP+4]        ; [ESP+4]中存放的是地址addr，读入ECXMOV       AL,[ESP+8]     ; [ESP+8]中存放的是数据data，读入ALMOV        [ECX],ALRET

在C语言中如果使用write_mem8函数，就会跳转到_write_mem8，此时参数指定的数字存放在内存里，分别是
第一个数字的存放地址：[ESP+4]
第二个数字的存放地址：[ESP+8]
第三个数字的存放地址：[ESP+12]
第四个数字的存放地址：[ESP+16]
（以下略）

如果与C语言联合使用的话，有的寄存器可以自由使用，有的寄存器不能自由使用，能自由使用的只有EAX、ECX、EDX这三个。其它只能使用其值，不能改变其值。因为这些寄存器在C语言编译后生成的机器语言中，用于记忆非常重要的值。
简单了解一下电脑的CPU（英特尔系列）家谱

2. 条纹图案
CPU不仅能处理数值数据，还能处理图形数据。在处理图形数据的时候，加减乘除这种数学上的计算功能几乎没什么用。因为所处理的数据虽然是二进制数，但他们并不是作为数字来使用的，重点是0和1的排列方式，对于图形来说，这种排列方式本身更重要。

bootpack.c中的主函数代码：

void HariMain(void)
{int i; /*  i 是32位的整数型 */for (i = 0xa0000; i <= 0xaffff; i++) {write_mem8(i, i & 0x0f);}for (;;) {io_hlt();}
}

write_mem8(i, i & 0x0f);将想VRAM中写入数据。 i & 0x0f 将地址值的低4位原封保留，高4位全部都变成0。所以，写入的值是：

每隔16个像素，色号就反复一次。

3. 挑战指针
C语言中没有直接向内存地址写入的语句，实际上不是C语言的缺陷，在C语言中我们可以使用指针来向内存地址写入。

void HariMain(void)
{int i; /*  i 是32位的整数型  */char *p; /* 变量p、用于BYTE地址 */for (i = 0xa0000; i <= 0xaffff; i++) {p =（char *） i; /* 代入地址 */*p = i & 0x0f;/* 这可以替代 write_mem8(i, i & 0x0f);  */}for (;;) {io_hlt();}
}

p代表的是内存地址，如0x123，而 *p 代表的是改地址存储的东西，如[0x123] 。我们把p称作地址变量最好，而不要称作指针这样模棱两可的说法。假如直接用 *i = i & 0x0f 代替 p =（char *） i; * p = i & 0x0f; 可能会更简单，也说得过去，但这样却会报错，运行不了。从编译器的角度想想就可以知道了，回想一下，如果写一下汇编语句，会发生什么情况呢？

p并不是什么变量，确实我们可以给p赋值，也可以引用*p的值，这看起来像变量一样。即便如此，p也不是一个变量，变量只有p。所谓p，就相当于汇编中BYTE[p]这种语句的替代。char p 声明也是p，而不是p。

4. 指针的应用
C语言中，*（p+i）还可以写成p[i]这种形式。

5. 色号的设定
在显示操作系统的界面之前，我们首先要做的就是色号的设定。由于我们采用了8位颜色模式，也就是0—255的数，这个非常的小，一般指定颜色都是用#ffffff一类的数，用六位十六进制数，就是24位来指定延时，8位数完全不够，因此我们在这里就采用了调色板，我们可以随意指定0~255的数字所对应的颜色的。如果默认设定，则0号颜色代表#000000,15号颜色就是#ffffff。这里作者随便设定了几个操作系统需要用到的颜色号。调色板只有图片的颜色小于等于256色的时候才有,16位高彩和24位32位真彩是没有调色板的。

bootpack.c中关于设置色号的代码：

void init_palette(void)
{static unsigned char table_rgb[16 * 3] = {0x00, 0x00, 0x00,    /*  0:黑 */0xff, 0x00, 0x00,    /*  1:亮红 */0x00, 0xff, 0x00,    /*  2:亮绿 */0xff, 0xff, 0x00,    /*  3:亮黄 */0x00, 0x00, 0xff,     /*  4:亮蓝 */0xff, 0x00, 0xff,    /*  5:亮紫 */0x00, 0xff, 0xff,    /*  6:浅亮蓝 */0xff, 0xff, 0xff,   /*  7:白 */0xc6, 0xc6, 0xc6,     /*  8:亮灰 */0x84, 0x00, 0x00,    /*  9:暗红 */0x00, 0x84, 0x00,    /* 10:暗緑 */0x84, 0x84, 0x00,    /* 11:暗黄 */0x00, 0x00, 0x84,    /* 12:暗青 */0x84, 0x00, 0x84,    /* 13:暗紫 */0x00, 0x84, 0x84,    /* 14:浅暗蓝 */0x84, 0x84, 0x84    /* 15:暗灰 */        };set_palette(0,15,table_rgb);return ;  /*C语言中的static char语句只能用于数据，相当于汇编中的DB指令*/
}void set_palette(int start, int end, unsigned char *rgb)
{int i, eflags;eflags = io_load_eflags(); /*记录中断许可标志的值*/io_cli();                  /*将记录中断许可标志置为0 禁止中断*/io_out8(0x03c8,start);for (i=start; i<=end; i++){io_out8(0x03c9, rgb[0] / 4);io_out8(0x03c9, rgb[1] / 4);io_out8(0x03c9, rgb[2] / 4);rgb +=3;}io_store_eflags(eflags);    /* 复原中断许可标志*/return ;
}

程序开头定义了一个静态数组，之所以用静态数组的原因是静态数组很大的精简了机器码，因为char a[3]={1,2,3},相当于char a[3] ,a[1] =1;a[2]=2;a[3]=3;因为每个赋值语句就消耗了三个字节，而使用静态赋值，相当于

只要48字节就够了。

举个例子，#ff0000 采用RGB（红绿蓝）方式，前两个字节代表红色的深度，中间两个字节代表绿色的深度，后两个代表蓝色深度。

io_out8 是一个汇编代码。它是往指定设备发送数据的函数；我们的CPU通过管脚与内存相连，完成计算和存储功能呢，但计算机还有很多外设，CPU还需要处理外设的响应，从外设获得信息，如通过声卡发出声音，通过网卡获得网络信息等。因此CPU与设备相连，那么CPU就有与这些设备交流的指令，向设备发送电信号的是OUT指令，获得设备电信号的是IN指令。为了区分不同的设备，我们也要使用设备号码，称为port（端口）。而C语言没有与IN、OUT指令相当的语句。只能用汇编来做。
其中设置调色板的访问步骤如下：

_io_load_eflags: ; int io_load_eflags(void);PUSHFD       ;指 PUSH EFLAGSPOP       EAX;RET

该段程序的意思简明来写就是让EAX=EFLAGS;在EAX中存储中断许可标志值。这是第一个有返回值的函数，根据C语言规约，EAX的值会被看做函数的返回值。

_io_cli:         ; void io_sti(void);CLIRET

禁止中断，将中断许可标志置零。

_io_store_eflags:    ; void io_store_eflags(int eflags);MOV      EAX,[ESP+4]PUSH    EAXPOPFD    ;指 POP EFLAGSRET

程序的意思是EFLAGS = EAX。还原中断许可标志。
那么EFLAGS这个寄存器是什么呢，

6. 绘制矩形

void boxfill8(unsigned char *vram,int xsize,unsigned char c,int x0,int y0,int x1,int y1)
{int x,y;for(y=y0;y<=y1;y++){for(x=x0;x<=x1;x++)vram[y*xsize+x]=c;}return;
}

该函数，通过设置矩形对角坐标来填充响应内存的颜色。

参考链接：https://blog.csdn.net/wdekifjr/article/details/44004247