《操作系统真象还原》第六章 ---- 开启c语言编写函数时代首挑打印函数小试牛刀费心讨力重回gcc降级终尝多日调试之喜悦

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专栏博客链接
相关查阅博客链接
本书中错误勘误
部分缩写熟知
修改代码的小闲聊
编写print.S（实现打印函数）
- print.S代码
- print.h代码和stdint.h代码
- 修改main.c（检测put_char是否生效）
编译kernel.bin 链接print.o main.o 测试put_char函数
- 目前为止常用编译链接代码
- 编译链接测试函数
修改print.S（实现打印字符串）
- 修改main.c（测试打印字符串）
修改print.S（打印数字）
- 修改main.c（测试打印数字）
print.S最终代码+print.h头文件定义+stdint.h定义
- print.S代码
- print.h头文件
- stdint.h定义
结束语（第六章完结撒花*★,°*:.☆(￣▽￣)/$:*.°★* 。）

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《操作系统真象还原》从零开始自制操作系统全章节博客链接

本书中错误勘误

因为写习惯错误勘误了其实应该写本章节注意事项但是习惯了就这样写了刚哥无意冒犯哈哈哈哈

1、ld architecture of input file `lib/kernel/print.o’ is incompatible with i386:x86-64 output

如果出现了这个事项请先用下面的代码先试试能不能成功运行
注意把其中的文件目录修改成读者自己编写的目录
第二行多了一个-m32 在32位下编辑
第三行多了一个-m elf_i386

如果依然无法运行的话那就很抱歉了可能要重新把编译器变成gcc 4.x.x了
详情请移步我写的在第五章 处理elf文件头部分的gcc编译器降级部分
因为我们现在处于Ubuntu 20.02 64版本 编译默认就是64位的
就会导致和32位的编译链接出错
《操作系统真象还原》第五章 ---- 轻取物理内存容量启用分页畅游虚拟空间力斧直斩内核先劈一角闲庭信步摸谈特权级

nasm -f elf -o lib/kernel/print.o lib/kernel/print.S
gcc -m32 -I lib/kernel/ -c -o kernel/main.o kernel/main.c*
ld -m elf_i386 -Ttext 0xc0001500 -e main -o kernel/kernel.bin \
kernel/main.o lib/kernel/print.o**
dd if=/home/cooiboi/bochs/kernel/kernel.bin of=/home/cooiboi/bochs/hd60M.img bs=512 count=200 seek=9 conv=notrunc

部分缩写熟知

cr carriage return 回车
lf line feed 换行
bs back space 退格

修改代码的小闲聊

现在是6/17 差不多我也连续编写操作系统到了8天了
接近6/30的期末考试还有10多天了由于这学期的高数大物的难度上去了
我也不能只花3天左右复习了所以打算在6/20号就先结束操作系统编写
然后在考完试之后暑假期间再继续把之后的部分给编写了
其实编写这个就是应该一次性给编写完而中间休息这么久
期末考试完还有一个15天的军训啊实属折磨

一次性一口气连续的编写完其实是最好的但是没有办法总是因为这样那样的事情耽误那就顺其天意先把大一下顺利过渡了不要挂高数和大物英语也千万不能挂科只要顺利度过大一下其实之后什么也就好起来了好吧废话少说开始编写内核程序了

编写print.S（实现打印函数）

为了方便起见也是为了文件能够分门叠类后面还有好多好多的程序需要来弄也是按照书上给的新建了一个文件夹lib
如下图

对于print.S 我是把它放到了lib/kernel里面在lib里面专门又放了一个kernel文件夹把以后内核需要用的程序文件都放了进去

大家可能看书也看得差不多了然后关于这部分我也没有什么好说的
直接还是给代码吧

print.S代码

RPL0    equ 00b
TI_GDT  equ 000b
SELECTOR_VIDEO       equ (0X0003<<3) + TI_GDT + RPL0
SELECTOR_DATA     equ (0X0002<<3) + TI_GDT + RPL0[bits 32]
section .text
global put_char
;------------------- put_char 函数实现 -------------------------------------------
;把字符写到光标位置
;---------------------------------------------------------------------------------put_char:pushad                   ;push all double寄存器mov ax,SELECTOR_VIDEOmov gs,ax                  ;gs寄存器赋值段选择子mov dx,0x3D4               ;默认CRT 寄存器索引mov al,0xE                 ;这里用al 不用ax 是因为 此处索引寄存器是一个8字节的寄存器out dx,al                  ;看光标高位值寄存器 为什么用al 可以推算一下 光标0~1999 2^(8+8)字节完全够用mov dx,0x3D5               ;光标高位值寄存器窗口in  al,dx                  ;移入ax shl ax,0x8                 ;左移动8位 移动向ah部分 光标位置为8字节mov dx,0x3D4mov al,0xFout dx,almov dx,0x3D5in  al,dxmov bx,ax                  ;光标位置转移给bx  mov byte cl,[esp+36]       ;4字节返回 只需要把push eip 4字节 + pushad 8*4 32字节算进去即可;回车0xd 换行0xa 退格0x8 cmp cl,0xd                 ;比较cl与0xd是否相等je .is_carriage_return     ;回车处理函数cmp cl,0xa                 ;比较cl与0xa是否相等 je .is_line_feed           ;换行处理函数cmp cl,0x8                 ;比较cl与0x8是否相等je .is_backspace           ;退格处理函数jmp .put_other_char.is_backspace:cmp bx,0                   ;如果bx = 0 则没有办法退格了 这是我除书上之外额外加的条件je  .set_cursor              dec bx                     ;光标位置退1shl bx,1                   ;一个字符占两个字节 一个字节是属性 一个字节ascii mov word [gs:bx],0x0720    ;低字节ascii 32 ascii表示空字符 7 高字符属性空shr bx,1                   ;退回原来的位置jmp .set_cursor            ;交给硬件去处理光标位置 到时候在那几个老端口把字符信息还回去就完事了.put_other_char:shl bx,1                   mov [gs:bx],cl             inc bx                     mov byte [gs:bx],0x7inc bxshr bx,1cmp bx,2000                ;没到边界2000即跳转jl  .set_cursor            ;没有的话 继续往下进行 都2000了其实下面的操作也是不能跳转走的;只能等下面继续处理滚动屏幕了.is_carriage_return:.is_line_feed:xor dx,dxmov ax,bx                  ;32位除以16位 被除数高位dx 被除数低位ax div之后余数放在dx 商放在axmov si,80div sisub bx,dx.is_carrige_return_end:add bx,80                  ;一共一页2000 共25行 2000/25=80 则向bx增加80cmp bx,2000jl .set_cursor             .roll_screen:cld                        ;从低到高移动mov ax,SELECTOR_DATA    ;我不放心 就初始化了一下mov es,ax      mov di,es                  mov ecx,920mov esi,0xc00b80a0          ;忘了的这里写一下 ds:si -> es:di (s->d) 源地址si 目的地址di  mov edi,0xc00b8000rep movsd                  ;movs doubleword 双子mov ebx,3840               ;最后一行80*2 = 160 4000-160 = 3840 最后一行清除了mov ecx,80mov esi,0                  .clean_last_row:   mov word [ebx+esi*2],0x720 ;0x07 0x20 属性 空字符inc esi     loop .clean_last_rowmov ebx,1920.set_cursor:mov dx,0x3D4mov al,0xEout dx,almov dx,0X3D5mov al,bhout dx,almov dx,0x3D4mov al,0XFout dx,almov dx,0x3D5mov al,blout dx,alpopad                        ;把之前全部储存的给pop出来 还原现场ret

print.h代码和stdint.h代码

stdint.h 路径lib/

#ifndef __LIB_STDINT_H
#define __LIB_STDINT_H
typedef signed char int8_t;
typedef signed short int int16_t;
typedef signed int int32_t;
typedef signed long long int int64_t;
typedef signed unsigned char uint8_t;
typedef signed unsigned short int uint16_t;
typedef signed unsigned int uint32_t;
typedef signed unsigned long long int uint64_t;
#endif

print.h 路径lib/kernel

#ifndef __LIB_KERNEL_PRINT_H
#define __LIB_KERNEL_PRINT_H
#include "stdint.h"void put_char(uint8_t char_asci);
#endif

修改main.c（检测put_char是否生效）

当然这里测试你想里面测试写什么就写什么
其实我还试了一下不停的put_char('\n') 测试了一下滚屏是否生效
想要测试功能的话自己编写即可

#include "print.h"
int main()
{   put_char('k');put_char('e');put_char('r');put_char('n');put_char('e');put_char('l');put_char('!');put_char('\n');put_char('i');put_char('m');put_char(' ');put_char('c');put_char('o');put_char('m');put_char('1'); //这里的1是看退格是否生效 //输出时只要是kernel! im coming!即可put_char('\b');put_char('i');put_char('n');put_char('g');put_char('!');while(1);return 0;
}

编译kernel.bin 链接print.o main.o 测试put_char函数

指令如下图我是把我比较常用的指令放在了一个文档中
每次要用的话就打开复制粘贴就行了非常方便

目前为止常用编译链接代码

记得要用的时候把代码路径给修改成你自己的路径

nasm -I include/ -o boot/loader.bin boot/loader.S
dd if=/home/cooiboi/bochs/boot/loader.bin of=/home/cooiboi/bochs/hd60M.img bs=512 count=3 seek=2 conv=notrunc
bin/bochs -f bochsrc.diskgcc -m32 -c -o kernel/main.o kernel/main.c
ld -m elf_i386 kernel/main.o -Ttext 0xc0001500 -e main -o kernel/kernel.bin
dd if=/home/cooiboi/bochs/kernel/kernel.bin of=/home/cooiboi/bochs/hd60M.img bs=512 count=200 seek=9 conv=notruncnasm -I include/ -o boot/loader.bin boot/loader.S
dd if=/home/cooiboi/bochs/boot/loader.bin of=/home/cooiboi/bochs/hd60M.img bs=512 count=3 seek=2 conv=notrunc
nasm -f elf -o lib/kernel/print.o lib/kernel/print.S
gcc -m32 -I lib/kernel/ -c -o kernel/main.o kernel/main.c
ld -m elf_i386 -Ttext 0xc0001500 -e main -o kernel/kernel.bin \
kernel/main.o lib/kernel/print.o
dd if=/home/cooiboi/bochs/kernel/kernel.bin of=/home/cooiboi/bochs/hd60M.img bs=512 count=200 seek=9 conv=notrunc
bin/bochs -f bochsrc.disk

编译链接测试函数

我们就用最底下的代码运行bochs看看效果

nasm -f elf -o lib/kernel/print.o lib/kernel/print.S
gcc -m32 -I lib/kernel/ -c -o kernel/main.o kernel/main.c
ld -m elf_i386 -Ttext 0xc0001500 -e main -o kernel/kernel.bin \
kernel/main.o lib/kernel/print.o
dd if=/home/cooiboi/bochs/kernel/kernel.bin of=/home/cooiboi/bochs/hd60M.img bs=512 count=200 seek=9 conv=notrunc
bin/bochs -f bochsrc.disk

输出正如预期
因为在跳转后光标位置本来就在偏下方的位置
所以就在那里输出了两排
并且在之后滚屏测试中也发现生效则从效果上看删除 回车 换行均编写正确

修改print.S（实现打印字符串）

因为其实我是比较喜欢自己独立写代码的那种类型
所以这部分我自己有思路就自己写了
下面部分是我按照自己思路实现的

;先自己尝试写一下
global put_str
put_str:push eaxpush ebxpush ebpxor  eax,eaxmov  ebp,esp                 ;一般用ebp来寻值 esp上面有个4字节的返回地址 就没有了mov  ebx,[ebp+16]            ;指针4字节+12字节寄存器.put_char_loop:    mov byte al,[ebx]cmp  al,0je  .str_endpush axcall put_charadd  esp,2inc  ebxjmp .put_char_loop.str_end:pop ebppop ebxpop eaxret

修改main.c（测试打印字符串）

修改成这样 \b和1就抵消了测试了空字符串
但其实我忽然想起来退格如果在第二行行首退格
做的稍微好一点的会退到上一行的末尾
而我们没有实现而是退到上一行的的末尾
但我们主要是实现操作系统抓核心部分吧

我想了一下如果要那样子实现的话需要把每一行的末尾位置用一个数组记录下来那确实我们是过来做打印函数而不是做操作系统了

#include "print.h"
int main()
{   put_str("kernel!\nim com1\bing!");put_str("\n");put_str("");put_str("g");put_char('g');while(1);return 0;
}

下面是测试效果图
从实现效果来看函数应该是调用成功了

修改print.S（打印数字）

小弟技艺不精在尝试半小时后要不就卡死要不就因为小端序而错位
实属不才只能按照书上的思路走了

再跟着书上敲完代码的时候其实思路一点都不难
但是真的刚哥写的太简洁格式写的真的很优雅真的很令人佩服
就是我忽然想起来我力扣刷了几百道之后我不再仅仅追求AC了而是每道题都会写的很干净优雅代码行数越来越少越来越少
真的很佩服上代码吧

put_int:pushadmov ebp,espmov eax,[esp+36]        ;32字节+4返回地址mov edx,eaxmov edi,7               ;put_int_buffer偏移量mov ecx,8               ;循环八次mov ebx,put_int_buffer.16based_4bits:and edx,0xFcmp edx,0x9             jg  .is_A2F             ;进入A～F ASCII码处理add edx,'0'             ;得0~9的asciijmp .store    .is_A2F:sub edx,10add edx,'A'             ;减去10等于A～F的字符序 + 'A'得ascii   .store:mov [ebx+edi],dl        ;偏移量 倒序储存在bufdec edi                 ;-1shr eax,4mov edx,eaxloop .16based_4bits    ;8个16进制ascii入账 且还是大端序 妙.ready_to_print:inc edi                 ;减去8次成-1了 先循环+1次.skip_prefix_0:            ;处理前缀0cmp edi,8               ;edi偏移量 8的时候表示第九个字符je  .full0              ;全是0.go_on_skip:   mov cl,[put_int_buffer+edi]inc edicmp cl,'0'je  .skip_prefix_0      ;跳转回去看看是不是最后一个数字了dec edi                 ;不是的0的话 就到下面打印字符时间jmp .put_each_num.full0:mov  cl,'0'.put_each_num:mov  cl,[put_int_buffer+edi]push ecxcall put_charadd  esp,4inc  edicmp  edi,8jge .endjmp .put_each_num.end:popad ret

修改main.c（测试打印数字）

#include "print.h"
int main()
{   put_str("kernel!\nim com1\bing!\n");put_str("gg\n");put_int(0x11111111);put_char(' ');put_int(32);put_char(' ');put_int(999);while(1);return 0;
}

测试效果如下没有问题的

print.S最终代码+print.h头文件定义+stdint.h定义

print.S代码

TI_GDT equ  0
RPL0  equ   0
SELECTOR_VIDEO equ (0x0003<<3) + TI_GDT + RPL0section .data
put_int_buffer    dq    0     ; 定义8字节缓冲区用于数字到字符的转换[bits 32]
section .text
;--------------------------------------------
;put_str 通过put_char来打印以0字符结尾的字符串
;--------------------------------------------
global put_str
put_str:
;由于本函数中只用到了ebx和ecx,只备份这两个寄存器push ebxpush ecxxor ecx, ecx              ; 准备用ecx存储参数,清空mov ebx, [esp + 12]         ; 从栈中得到待打印的字符串地址
.goon:mov cl, [ebx]cmp cl, 0              ; 如果处理到了字符串尾,跳到结束处返回jz .str_overpush ecx            ; 为put_char函数传递参数call put_charadd esp, 4            ; 回收参数所占的栈空间inc ebx             ; 使ebx指向下一个字符jmp .goon
.str_over:pop ecxpop ebxret;--------------------   将小端字节序的数字变成对应的ascii后，倒置   -----------------------
;输入：栈中参数为待打印的数字
;输出：在屏幕上打印16进制数字,并不会打印前缀0x,如打印10进制15时，只会直接打印f，不会是0xf
;------------------------------------------------------------------------------------------
global put_int
put_int:pushadmov ebp, espmov eax, [ebp+4*9]              ; call的返回地址占4字节+pushad的8个4字节mov edx, eaxmov edi, 7                          ; 指定在put_int_buffer中初始的偏移量mov ecx, 8                   ; 32位数字中,16进制数字的位数是8个mov ebx, put_int_buffer;将32位数字按照16进制的形式从低位到高位逐个处理,共处理8个16进制数字
.16based_4bits:                ; 每4位二进制是16进制数字的1位,遍历每一位16进制数字and edx, 0x0000000F               ; 解析16进制数字的每一位。and与操作后,edx只有低4位有效cmp edx, 9                 ; 数字0～9和a~f需要分别处理成对应的字符jg .is_A2F add edx, '0'                 ; ascii码是8位大小。add求和操作后,edx低8位有效。jmp .store
.is_A2F:sub edx, 10                ; A~F 减去10 所得到的差,再加上字符A的ascii码,便是A~F对应的ascii码add edx, 'A';将每一位数字转换成对应的字符后,按照类似“大端”的顺序存储到缓冲区put_int_buffer
;高位字符放在低地址,低位字符要放在高地址,这样和大端字节序类似,只不过咱们这里是字符序.
.store:
; 此时dl中应该是数字对应的字符的ascii码mov [ebx+edi], dl             dec edishr eax, 4mov edx, eax loop .16based_4bits;现在put_int_buffer中已全是字符,打印之前,
;把高位连续的字符去掉,比如把字符000123变成123
.ready_to_print:inc edi                ; 此时edi退减为-1(0xffffffff),加1使其为0
.skip_prefix_0:  cmp edi,8                 ; 若已经比较第9个字符了，表示待打印的字符串为全0 je .full0
;找出连续的0字符, edi做为非0的最高位字符的偏移
.go_on_skip:   mov cl, [put_int_buffer+edi]inc edicmp cl, '0' je .skip_prefix_0             ; 继续判断下一位字符是否为字符0(不是数字0)dec edi                 ;edi在上面的inc操作中指向了下一个字符,若当前字符不为'0',要恢复edi指向当前字符            jmp .put_each_num.full0:mov cl,'0'                ; 输入的数字为全0时，则只打印0
.put_each_num:push ecx                 ; 此时cl中为可打印的字符call put_charadd esp, 4inc edi                ; 使edi指向下一个字符mov cl, [put_int_buffer+edi]          ; 获取下一个字符到cl寄存器cmp edi,8jl .put_each_numpopadret;------------------------   put_char   -----------------------------
;功能描述:把栈中的1个字符写入光标所在处
;-------------------------------------------------------------------
global put_char
put_char:pushad    ;备份32位寄存器环境;需要保证gs中为正确的视频段选择子,为保险起见,每次打印时都为gs赋值mov ax, SELECTOR_VIDEO           ; 不能直接把立即数送入段寄存器mov gs, ax;;;;;;;;;  获取当前光标位置 ;;;;;;;;;;先获得高8位mov dx, 0x03d4  ;索引寄存器mov al, 0x0e    ;用于提供光标位置的高8位out dx, almov dx, 0x03d5  ;通过读写数据端口0x3d5来获得或设置光标位置 in al, dx       ;得到了光标位置的高8位mov ah, al;再获取低8位mov dx, 0x03d4mov al, 0x0fout dx, almov dx, 0x03d5 in al, dx;将光标存入bxmov bx, ax    ;下面这行是在栈中获取待打印的字符mov ecx, [esp + 36]       ;pushad压入4×8＝32字节,加上主调函数的返回地址4字节,故esp+36字节cmp cl, 0xd               ;CR是0x0d,LF是0x0ajz .is_carriage_returncmp cl, 0xajz .is_line_feedcmp cl, 0x8                ;BS(backspace)的asc码是8jz .is_backspacejmp .put_other
;;;;;;;;;;;;;;;;;;.is_backspace:
;;;;;;;;;;;;       backspace的一点说明        ;;;;;;;;;;
; 当为backspace时,本质上只要将光标移向前一个显存位置即可.后面再输入的字符自然会覆盖此处的字符
; 但有可能在键入backspace后并不再键入新的字符,这时在光标已经向前移动到待删除的字符位置,但字符还在原处,
; 这就显得好怪异,所以此处添加了空格或空字符0dec bxshl bx,1mov byte [gs:bx], 0x20          ;将待删除的字节补为0或空格皆可inc bxmov byte [gs:bx], 0x07shr bx,1jmp .set_cursor
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;.put_other:shl bx, 1                  ; 光标位置是用2字节表示,将光标值乘2,表示对应显存中的偏移字节mov [gs:bx], cl            ; ascii字符本身inc bxmov byte [gs:bx],0x07          ; 字符属性shr bx, 1                 ; 恢复老的光标值inc bx                 ; 下一个光标值cmp bx, 2000         jl .set_cursor             ; 若光标值小于2000,表示未写到显存的最后,则去设置新的光标值; 若超出屏幕字符数大小(2000)则换行处理.is_line_feed:                  ; 是换行符LF(\n).is_carriage_return:            ; 是回车符CR(\r); 如果是CR(\r),只要把光标移到行首就行了。xor dx, dx                 ; dx是被除数的高16位,清0.mov ax, bx                 ; ax是被除数的低16位.mov si, 80                ; 由于是效仿linux，linux中\n便表示下一行的行首，所以本系统中，div si               ; 把\n和\r都处理为linux中\n的意思，也就是下一行的行首。sub bx, dx                 ; 光标值减去除80的余数便是取整; 以上4行处理\r的代码.is_carriage_return_end:                 ; 回车符CR处理结束add bx, 80cmp bx, 2000.is_line_feed_end:              ; 若是LF(\n),将光标移+80便可。  jl .set_cursor;屏幕行范围是0~24,滚屏的原理是将屏幕的1~24行搬运到0~23行,再将第24行用空格填充.roll_screen:                  ; 若超出屏幕大小，开始滚屏cld  mov ecx, 960                  ; 一共有2000-80=1920个字符要搬运,共1920*2=3840字节.一次搬4字节,共3840/4=960次 mov esi, 0xc00b80a0           ; 第1行行首mov edi, 0xc00b8000              ; 第0行行首rep movsd                ;;;;;;;将最后一行填充为空白mov ebx, 3840              ; 最后一行首字符的第一个字节偏移= 1920 * 2mov ecx, 80                 ;一行是80字符(160字节),每次清理1字符(2字节),一行需要移动80次.cls:mov word [gs:ebx], 0x0720        ;0x0720是黑底白字的空格键add ebx, 2loop .cls mov bx,1920                 ;将光标值重置为1920,最后一行的首字符..set_cursor:   ;将光标设为bx值
;;;;;;; 1 先设置高8位 ;;;;;;;;mov dx, 0x03d4           ;索引寄存器mov al, 0x0e                  ;用于提供光标位置的高8位out dx, almov dx, 0x03d5           ;通过读写数据端口0x3d5来获得或设置光标位置 mov al, bhout dx, al;;;;;;; 2 再设置低8位 ;;;;;;;;;mov dx, 0x03d4mov al, 0x0fout dx, almov dx, 0x03d5 mov al, blout dx, al.put_char_done: popadret

print.h头文件

#ifndef __LIB_KERNEL_PRINT_H
#define __LIB_KERNEL_PRINT_H
#include "stdint.h"void put_char(uint8_t char_asci);
void put_str (char* str);
void put_int (uint32_t num);
#endif

stdint.h定义

#ifndef __LIB_STDINT_H
#define __LIB_STDINT_H
typedef signed char int8_t;
typedef signed short int int16_t;
typedef signed int int32_t;
typedef signed long long int int64_t;
typedef unsigned char uint8_t;
typedef unsigned short int uint16_t;
typedef unsigned int uint32_t;
typedef unsigned long long int uint64_t;
#endif

结束语（第六章完结撒花★,°:.☆(￣▽￣)/$:.°★ 。）

加上今晚上把第六章的内联汇编看了
这本书就已经看完了300页了到现在是我开始做自制操作系统的第八天
啊要是如果如果如果后面能够再给我两个星期我相信一定可以把整本书看完+操作系统做完
啊只可惜后面要军训+期末考试我的高数大物到现在也一点不会
20号就要开始期末总复习了还有几天时间争取多做几章节多看几页书
后面就完完全全要认真复习了 :）期末一定不挂科！

后补第二天做第七章的时候明显感觉可能是连续8天没有休息做六章的内容有点力不从心了于是第七章之后的内容只能交给暑假来做了这两天需要休息一下为后面的期末备考做准备了