doc/Chapter4-IO-Lib

   1 Chapter 4  简单的库输出函数
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   3 4.1 简单的hello world again.
   4 此时， 我们已经跳转到了init.c文件的init函数（是的， 不是所有的C程序都是从main开始执行的， 我们也可以不用main， 就像这里一样）。 为了验证之前的努力有没成功， 我们可以写个很简单的puts函数输出些信息表示我们的操作系统已经成功的运行到这。 puts函数简写如下：
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   6 static void puts(const char *str)
   7 {
   8         static char * vga_mem = (char *) 0xb8000;
   9         static unsigned long pos = 0;
  10         while (*str) {
  11                 *(vga_mem + pos) = *str++;
  12                 pos += 2;
  13         }
  14 }
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  16 因此， init将可以简写如下：
  17 void init(void)
  18 {
  19         puts("Hello world again");
  20 }
  21 是的， 就这么简单。 虽然很简单， 但是有几点得注意， 第一， 在开发操作系统的过程中， 是没有任何现成的库函数可以用的， 即使是标准的C库。 所以， 连最常用的printf, strcpy之类的函数你也得自己实现。为了简单起见， 这里只实现了一个很简单的puts函数， 功能很简单， 就是把字符串str打印到屏幕上。 第二， 在第1M内存区中， 有几段很特殊的内存空间， 比如第1K字节是由BIOS所有， 0xb8000是VGA的一段内存映射， 也就是说往这段写了数据就会在屏幕上显示出来。不过， 那段内存是用两个字节的空间来存储一个打印字符：第一个字节存储着打印字符的ASCII值， 第二个字节存储着相应的属性， 如字体的颜色， 背景颜色之类的。这也就是为什么pos += 2， 而不是1的原因。
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  23 4.2 printk的实现
  24 就如刚才说所， 开发操作系统没有任何的库函数可用， 所以， 我们得实现一个自己的printf函数， printk。 实现printk的关键就是得弄懂函数的栈结构， 因为printf是变参形函数。 现已一个简单的例子来讲解函数调用的是栈结构。 拿一个简单的sum函数来说：
  25 static int sum(int a, int b)
  26 {
  27         return a + b;
  28 }
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  30 int main(void)
  31 {
  32         sum(1, 2);
  33         return 0;
  34 }
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  36 ------------   Stack TOP
  37 |
  38 ------------
  39 |  参数 2  (b)
  40 ------------
  41 |  参数 1  (a)
  42 -------------
  43 |  返回地址
  44 ------------
  45 |  EBP
  46 ------------ <---- 刚进入sum函数时ESP所处的位置
  47 |  ....
  48 -----------
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  50 所以， 对应于一个类似于这样的函数调用 printf("The sum of %d and %d is %d\n", a, b, a + b) 的栈空间大概如下：
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  52 -------------  <----- Stack TOP
  53 ｜
  54 -------------
  55 |  参数 4  (a + b)
  56 ------------
  57 |  参数 3  (b)
  58 ------------
  59 |  参数 2  (a)
  60 ------------
  61 |  参数 1  (字符串 "The sum of %d and %d is %d\n" 的内存地址)
  62 -------------
  63 |  返回地址
  64 ------------
  65 |  EBP
  66 ------------ <---- 刚进入sum函数时ESP所处的位置
  67 |  ....
  68 -----------
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  70 而我们的printk函数应该是这样：
  71 int printk(const char *fmt, ...)
  72 {
  73         char *var = &fmt + 4;  /* 栈 4 字节对齐 */
  74         char buf[512];
  75         char *p = buf;
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  77         /*
  78          * 此时， 我们就得到了第二个参数的地址。 类似的可以第到第2， 3 ... N
  79          * 个参数的地址， 这也就是为什么变参函数行的通的道理。
  80          *
  81          * 接下来要做的就是对fmt字符串做出分析， 每遇到一个%， 就取一个后面的
  82          * 参数， 直到没有%，此时也应该没有没处理到的参数
  83          */
  84         while (*fmt) {
  85                 if (*fmt != '%') {
  86                         *p++ = *fmt++;
  87                         continue;
  88                 }
  89                 fmt++;
  90                 switch (*fmt) {
  91                 case 'd':
  92                         /*
  93                          * my_itoa： 把整数转成字符串， 存到p处， 并返回
  94                          * 更新后的p, 使p指向字符串的末尾。
  95                          *
  96                          * 注： 该函数也得自己实现。
  97                          */
  98                         p = my_itoa(*(int *)var, p);
  99                         var += 4;  /* 使var指向下一下参数 */
 100                 case 's':
 101                         ...;
 102                 case 'x':
 103                         ....;
 104                 ......
 105                 }
 106         }
 107
 108         *p = 0;
 109         puts(buf);
 110
 111         return p - buf;  /* 返回打印的字符数 */
 112 }
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 114 当然， 这仅是printf函数的一个简单实现。 有了它之后， 我们将很方便的输出与记录我们想要的信息！
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 116 所以， 我们可以改写init成如下所示：
 117 void init(void)
 118 {
 119         printk("The system is saying %s", "Hello world again"）；
 120 ｝
 121 是的， 我们已经有了自己的printk函数。
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 123 4.3 小结
 124 这里我们简单地实现了两个重要的函数， 第一个是puts，将一字符串输出到屏幕上， 第二个是printk， 格式化输出， 用法和printf一样。
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 126 当然， 我们可以自己实现更多的常用函数， 如strcpy：
 127 void strcpy(char *dst, const char *src)
 128 {
 129         while (*src)
 130                 *dst++ = *src++;
 131 }
 132 等等。介于本章不是整个C库的实现， 所以，就例举到此。 关于更多的库函数的实现， 可参考glibc[Glibc]或是相应的书籍， 如 [Plauger 1991]The Standard C Library.
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