一步步编写操作系统 42 用c语言编写内核

在这之前，我们一直用汇编语言直接与机器对话，如果大家不知道这个世界上有高级语言的话，我想大家也不会觉得写汇编代码的过程很辛苦，哈哈，幸福确实是比较出来的。相对于汇编语言，用c 语言写内核是非常爽的事，马上我们就要步入内核实践中啦，所以现在和大伙儿聊聊c语言写内核的体会。

通常，我们写的代码都是直接编译成可执行文件，那是因为我们是在写用户程序，操作系统为咱们提供了很多便利，所以编译和链接一气呵成，不需要咱们单独再指定什么，编译器也和操作系统达成了诸多约定，默默在后面为咱们做了大量的工作，比如程序编译出来的虚拟起始地址通常是0x8048000左右。在有操作系统为咱们撑腰时，我们确实不需要关注这些与业务逻辑无关的东西，只要专注于自己的工作就好啦。可如今，我们要用c语言写脱离操作系统的程序，这回咱们就不能再这么省心了，必须要自己指定程序的入口地址。

另外，我们之前开发用户程序，有大量的标准库可以用，标准库一般是系统调用的封装，所以，表面上通过标准库访问系统资源，本质上是用系统调用来实现的。当然如果大伙儿愿意，在用户程序中也可以直接调用“系统调用”，在功能上这是允许的，因为中断描述符表中系统调用对应的中断描述符，它的权限是用户程序可以访问的，否则就无法实现系统调用啦。就拿linux来说，它的系统调用是先往eax寄存器中写入系统调用号，然后通过0x80中断来实现的。我们可以用汇编语言写一个系统调用的代码，用c 语言去调用它或者干脆直接在c语言中内嵌汇编代码。无论是采用哪种形式，汇编语言的部分都是诸如先用mov eax,xx的形式在eax寄存器中指定系统调用的功能号，然后紧跟着使用中断指令int 0x80来引发0x80中断，从而触发0x80对应的中断处理程序，由该中断处理程序根据eax的内容去执行相应的系统调用。虽然可以直接调用“系统调用”的功能，但不推荐这样做，毕竟标准库中为咱们考虑了很多优化策略，通过标准库访问系统资源比直接用系统调用效率更高。也许有同学不信这个邪，非要整出个效率更高的库，当然这是非常可能的，可是标准库考虑的不仅是效率，还有很多兼容规范在里面，所以它可能会为了规范而牺牲效率。除非为了某些个性化的应用咱们才去写自己的库，否则还是不要企图颠覆标准库啦。标准库可以说是由世界上成千上万的超级大脑完成的，以咱们个人之力去和全世界的极客拼脑细胞，这是不科学的，不如把精力放在其它方面，好啦，我知道话又说多啦^_^。

对于系统调用这些平时我们认为理所当然的功能，如今已经成为了咱们的奢望。首先咱们本身是在写操作系统而不是用户程序，操作系统不应该再依赖于其它系统的功能，所以不能在咱们的程序（操作系统）中再调用宿主操作系统的系统调用功能。其次，同一时刻只能有一个操作系统在运行，咱们即使调用了0x80中断，中断描述符表里0x80对应的中断处理程序是咱们提供的，再也不存在宿主系统的代码，相当于咱们在调用自己的中断处理程序，而此时我们可能尚未准备好相应的中断处理程序。如果系统调用不能用，也更不能用c标准库啦，所以只能用c语言原生支持的语法结构。不过以后我们会在实现内核的过程中建立咱们自己的库，库中会通过咱们自己的系统调用实现某些功能。

以上多说了几句有关系统调用的实现，其实我是怕无法满足好奇心强的同学，很担心仅仅一句“在脱离操作系统下写程序不能使用系统调用”让更多的同学感到不解。如果我解释得还不够，咱们以后会在实现系统调用的时候有所了解。

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