【OSLab】Nasm实现加减乘法；FAT镜像查看工具

OSLab1：Nasm实现加减乘法

基本环境

1. 共享文件夹
   每次都要用该条命令重新运行一下。如果报错mounting with error就把增强功能.exe双击重新安装一下。
   
2. makefile中不宜写，会有蜜汁报错也会重复编译，没必要。
3. 编译命令如下，发现不加g也可调试。
   nasm -felf -g cal.asm
   gcc -g -o cal cal.o

NASM基础语法

len:  equ  2 #并没有在最终代码中分配任何空间，它只是将len符号设置为等于2。相当于#define len 2
len:  db   2 #在内存中分配了一个字节存储2，len是该字节的地址。相当于int len=2

gdb调试nasm

根据地址查看内容：
查看gdb运行到哪一条：

加减乘法实现逻辑

offset的作用：防止取到负号’-‘进行运算

1. 减法逻辑：（异号加法）
   1. esi指向pos_string的末尾，edi指向neg_string的末尾，ebx记录较短的operand_len(不算负号)，edx指向add_res的末尾
   2. cal_sub：永远是esi-edi，多余的位数直接存储进edx（为什么不用’\0’计算？引发数字和字符转换的麻烦）
   3. 通过add_res第一个不为0的数判断正负，ebx记录add_res长度
      1. 数字为负，从最后一位开始遍历，若为正，该位-10，上一位+1
      2. 数字为正，从最后一位开始遍历，若为负，该位+10，上一位-1
   4. 从首位开始循环看是否为0，是就后移，直到最后一位
2. 加法逻辑：（同号加法）
   1. ecx记录进位，edx指向add_res的末尾
   2. cal_add：看该轮次是否有进位
   3. 加上剩余的first/second string
   4. 最后一个进位未处理，和’1’比较
3. 乘法逻辑：
   1. ecx记录地址的最小值，edx指向mul_res的末尾
   2. cal_mul
   3. 判断ecx/ecx+1是mul_res的开头
   4. 数字转字符
4. 开头：判断有效性和符号&操作；结尾：清空所有变量和寄存器

编码总结

1. 有符号跳转和无符号跳转的区别，跳转符号往往容易出错。
2. 得到了1、4这样的值后，记得加48变成ascii码。（区分数字和字符的值）
3. gdb有时输r显示权限不够，再输一次r就可以了（不理解为什么）
4. 函数和跳转的区别：call会把地址保存，ret时就能返回（往往伴随着保存现场和恢复现场）。而跳转只能顺序执行。
5. 判断两个操作数的符号时用加法（3种情况分类讨论），而不是简单用减法。
6. 循环开始时记得清理.bss，否则无法进行多次运算。
7. 减法的符号是否为正负看第一个非0位。（不是直接看首位，反例：100±101）
8. 减法和乘法最后循环处理多余0（加法检查进位）

OSLab2：FAT镜像查看工具

FAT12结构理解

1. 引导扇区FAT12Header：存基本信息：见12个字段，共25字节（不全，只是fread了所需字段）

2. FAT1/FAT2每个表项与数据区的一个簇对应，FAT项的值代表文件的下一个簇号

   1. 通过当前文件的簇号传入FAT，得到FAT项的值==下一个簇号。一个文件被存进若干个簇。利用簇号即可进入数据区读取相应内容。

   2. fatBase = RsvdSecCnt * BytsPerSec;//FAT1的偏移字节 = Boot记录占用的扇区数*每扇区字节数
      

3. 根目录项RootEntry：见7个字段，共32字节

   1. 文件属性DIR_Attr可判断是目录还是文件

   2. 文件开始的簇号可以知道文件的内容

   3. fileRootBase = (RsvdSecCnt + NumFATs * FATSz) * BytsPerSec; //根目录首字节的偏移数=boot+fat1&2的总字节数
      

   4. 如何获取tree图？

      1. 利用RootEntCnt根目录最大文件数，遍历每个根目录项，得到HOUSE/NJU/ROLL.TXT（见initRootEntry）

         1. 如果是文件

            1. addFileChild：直接加入file_child
            2. 利用开始簇号和FAT遍历结束即可得到文件内容（RetrieveContent）。其中FAT项不仅用于判断该簇是否损坏，还代表文件的下一个簇号，如此遍历到文件的最后一个簇可以获得文件的完整内容

         2. 如果是目录

            1. addDirChild：在加入dir_child时要加入.和…

            2. 开始簇号指示数据区的某个扇区，这个扇区存放着该目录的所有子内容。所以只需要在最开始计算这个簇的FAT值，如果不是坏簇就遍历整个簇的内容（遍历次数为簇的大小512字节/目录项大小32字节=16，比根目录的7要多）

            3. 值大于或等于0xFF8，表示当前簇已经是本文件的最后一个簇

               经实际操作，目录项所在的簇可以且均>=0xFF8，不受该条件约束，推断数据区先存文件再存目录

   5. 是否需要将RootEntry和FileNode联系起来？不需要，RootEntry只存有根目录下的内容，而FileNode通过链表存有所有内容

4. 数据区

   1. dataBase = BytsPerSec * (RsvdSecCnt + FATSz * NumFATs + (RootEntCnt * 32 + BytsPerSec - 1) / BytsPerSec);//数据区的开始扇区号
      int startByte = dataBase + (currentClus - 2) * BytsPerClus;//通过数据区的起始扇区和簇号可以知道要读取内容的起始字节位置
      

   2. 文件和目录可以自定义结构体存储连接成树，我定义了FileNode。
   3. 从本质上讲，根目录区和数据区都保存着与文件相关的数据，只不过根目录区只能保存目录项信息，而数据区不但可以保存目录项信息，还可以保存文件内的数据。

gdb调试C++

1. g++ -std=c++11 -g main.cpp -o main 编译cpp文件。如果没有-g可以编译运行，但是不可调试。
2. 调试命令 常用的有b+代码行数，r，next（不进入函数体），step（进入函数体），print（很好用，如print this->getName()均支持）

编码总结

1. string->const char *：用c_str()转换
2. int->string：用std::to_string() 转换。C++和Java/Python不同，string+int不能自动转换。
3. 获取FAT值：因为2个FAT项占用3个字节，如下图
   所以簇号的奇偶决定了值：

//获得第num个FAT簇的值
int getFAT(FILE *fat12, int n){
    int pos = FATBase + n * 3 / 2;

    uint16_t bytes;
    //设置流fat12的文件位置为给定的偏移fatPos，SEEK_SET文件的开头
    fseek(fat12, pos, SEEK_SET);
    //从给定流fat12读取数据到bytesPtr所指向的数组中 size=1 nmemb=2
    fread(&bytes, 1, 2, fat12);// 读入2字节

    if(n % 2 == 0){//取的是3字节中的1/2
        return bytes & 0x0fff;//低12位
    }else{//取的是3字节中的2/3
        return bytes >> 4;//高12位
    }
}

4. 在一个成员函数中调用另一个成员函数时写不写this->均可，和成员变量一个道理
5. 大bug：
   注意uint8_t是char，所以不能直接用于乘法运算(uint16_t同理)，而要先变成int（所以即使成员变量中有这些值，依然要赋给全局变量，不经过类型转换的值乘法时会出错）
   
   经正确赋值给int后发现扇区位置符合该表
6. 注意movTargetNode（相当于BFS的一层）和findFileByName（DFS）时遇到空字符串时返回root而不是error，这样路径开头有没有/都不会影响程序，免得split后产生空字符串传入得到errNode。
7. findFileByName（DFS）和findFileByPath不同，前者是全局搜索，后者要沿着路径顺序搜索。二者结合使用对比结果可以判断到底是路径问题还是文件/目录本身就不存在。
8. fseek和fread结合使用可以读取流文件指定位置的内容。

//设置流 stream 的文件位置为给定的偏移 offset， 这里stream=fat12, offset=11
    fseek(fat12, 11, SEEK_SET); // BPB块从11字节开始 SEEK_SET：文件的开头

    //从给定流 stream 读取数据到 ptr 所指向的数组中
    // headptr:指向带有最小尺寸为size*nmemb字节的内存块的指针 size=1要读取的每个元素的大小 nmemb=元素的个数 stream=fat12
    fread(this, 1, 25, fat12);