第五章相应的汇编转换成C的分析【一】

    在上篇文章中，全部代码都用汇编实现，全部代码都挤在一堆，实在有点混乱，我们手中还有C这个武器，它的可读性无疑比汇编高得多。C当然不能完全取代汇编，但相当大的程度上是能使用C的。

    下面来分析一下在哪些内容能用C取代汇编的，一开始的段描述符(Descriptor)和门描述符(Gate)当然能用C的结构来描述，就不用写汇编里的宏，这无疑是一个进化；GDT和IDT可以用C来描述，不就是一个Descriptor的数组和一个Gate的数组吗？要填充的GDTR和IDTR的结构更简单，不就是两个6字节的数组吗？下面让我们来一点一点的实现。

    Descriptor和Gate的结构的C描述(根据下面两张图的结构得出)：

typedef struct s_descriptor
{
    u16 limit_low;                      /* limit(0..15) */
    u16 base_low;                       /* base(0..15) */
    u8  base_mid;                       /* base(16..23) */
    u8  attr1;                          /* P(1) DPL(2) S(1) TYPE(4)*/
    u8  limit_high_attr2;               /* G(1) D/B(1) O(1) AVL(1) limit(16..19) */
    u8  base_high;                      /* base(24..31) */
}Descriptor;

typedef struct s_gate
{
    u16 offset_low;                     /* offset(0..15) */
    u16 selector;                       /* selector */
    u8  dcount;
    u8  attr;                           /* P(1) DPL(2) S(1) TYPE(4) */
    u16 offset_high;                    /* offset(16..31) */
}Gate;

    

    要填充的GDTR和IDTR的数组和GDT，IDT如下：

u8 GDT_Ptr[6];
u8 IDT_Ptr[6];
Descriptor GDT[128];
Gate IDT[256];

    上面的u8,u16可能你已经猜得出是什么意思了，就是一些typedef，目的是让我们一眼就看出来一个数是几位的：

typedef unsigned char  u8;
typedef unsigned short u16;
typedef unsigned int   u32;

   

    接下来就是要写填充GDT和IDT的代码了，在汇编中我们可以直接用宏填充，这里我们用C来写，就不能直接填充了，除非在C中也用宏就可以。不过我不太喜欢用宏，就把它抽象成一个函数吧，入口参数有一下几个，要填充的GDT的偏移号；段基址，段界限，段属性。

void Fill_Desc(u8 desc_no,u32 base,u32 limit,u16 attr)
{
    Descriptor *p_Desc = (Descriptor *)&GDT[desc_no];
    p_Desc->limit_low = limit & 0xffff;
    p_Desc->base_low = base & 0xffff;
    p_Desc->base_mid = (base >> 16) & 0xff;
    p_Desc->attr1 = attr & 0xff;
    p_Desc->limit_high_attr2 = ((limit >> 16) & 0xf) | (attr >> 8);
    p_Desc->base_high = (base >> 24) & 0xff;
}

     OK，今天的工作到此为止，呵呵，慢慢来嘛，离这学期结束还有一段时候嘛，饭要一口一口吃。到目前为止，我们想验证一下我们的工作成果，那就马上写一个来看看。要说明的一点是，我们先写出合格代码，然后再合理的组织它们。

kernel.asm:

extern GDT_Ptr
extern C_Start

Selector_Loader_Flat_RW  equ  8

Selector_Kernel_Flat_RW   equ   8
Selector_Kernel_Flat_C  equ  16
Selector_Kernel_Video   equ  24

[section .text]

global _start

_start:
 mov ax,Selector_Loader_Flat_RW
 mov ds,ax
 mov es,ax
 
 call C_Start
 
 lgdt [GDT_Ptr]
 
 jmp Selector_Flat_C:_test
 
_test:
 mov ax,Selector_Kernel_Video
 mov gs,ax
 mov ah,0ch
 mov al,'V'
 mov [gs:(80 * 20) * 2],ax
 hlt

start.c：

typedef unsigned char  u8;
typedef unsigned short u16;
typedef unsigned int   u32;

/* 描述符类型值说明 */
#define DA_32               0x4000              /* 32 位段              */
#define DA_LIMIT_4K         0x8000              /* 段界限粒度为 4K 字节   */
#define DA_DPL0             0x00                /* DPL = 0              */
#define DA_DPL1             0x20                /* DPL = 1              */
#define DA_DPL2             0x40                /* DPL = 2              */
#define DA_DPL3             0x60                /* DPL = 3              */

/* 存储段描述符类型值说明 */
#define DA_DR               0x90                /* 存在的只读数据段类型值          */
#define DA_DRW              0x92                /* 存在的可读写数据段属性值        */
#define DA_DRWA             0x93                /* 存在的已访问可读写数据段类型值   */
#define DA_C                0x98                /* 存在的只执行代码段属性值        */
#define DA_CR               0x9A                /* 存在的可执行可读代码段属性值     */
#define DA_CCO              0x9C                /* 存在的只执行一致代码段属性值     */
#define DA_CCOR             0x9E                /* 存在的可执行可读一致代码段属性值 */

/* 系统段描述符类型值说明 */
#define DA_LDT              0x82                /* 局部描述符表段类型值           */
#define DA_TaskGate         0x85                /* 任务门类型值                  */
#define DA_386TSS           0x89                /* 可用 386 任务状态段类型值      */
#define DA_386CGate         0x8C                /* 386 调用门类型值              */
#define DA_386IGate         0x8E                /* 386 中断门类型值              */
#define DA_386TGate         0x8F                /* 386 陷阱门类型值              */

typedef struct s_descriptor
{
    u16 limit_low;                      /* limit(0..15) */
    u16 base_low;                       /* base(0..15) */
    u8  base_mid;                       /* base(16..23) */
    u8  attr1;                          /* P(1) DPL(2) S(1) TYPE(4)*/
    u8  limit_high_attr2;               /* G(1) D/B(1) O(1) AVL(1) limit(16..19) */
    u8  base_high;                      /* base(24..31) */
}Descriptor;

Descriptor GDT[128];
u8 GDT_Ptr[6];

void Fill_Desc(u8 desc_no,u32 base,u32 limit,u16 attr)
{
    Descriptor *p_Desc = (Descriptor *)&GDT[desc_no];
    p_Desc->limit_low = limit & 0xffff;
    p_Desc->base_low = base & 0xffff;
    p_Desc->base_mid = (base >> 16) & 0xff;
    p_Desc->attr1 = attr & 0xff;
    p_Desc->limit_high_attr2 = ((limit >> 16) & 0xf) | (attr >> 8);
    p_Desc->base_high = (base >> 24) & 0xff;
}

void Init_GDT()
{
    Fill_Desc(0,0,0,0);
    Fill_Desc(1,0,0xfffff,DA_DRW | DA_32 | DA_LIMIT_4K);
    Fill_Desc(2,0,0xfffff,DA_C | DA_32 | DA_LIMIT_4K);
    Fill_Desc(3,0xb8000,0xffff,DA_DRW);
}

void C_Start()
{
    Init_GDT();
    *(u16*)(&GDT_Ptr[0]) = 4 * 8;
    *(u32*)(&GDT_Ptr[2]) = (u32)&GDT;
}

 

  编译链接方法：nasm -f elf -o kernel.o kernel.asm

                   gcc -c -o start.o start.c  

                   ld -s -Ttext 0x30400 -o kernel.bin kernel.o start.o

    我们仍然是输出一个字母，这次选择的是V，呵呵，表示胜利。

    最后照例是附图一张，看看通过C来设置GDT是否正确。