21.1 攻克难题——字符串显示API
显示单个字符时,用 [CS:ECX] 的方式特意指定了 CS(代码段寄存器),因此可以成功读取 msg的内容。但在显示字符串时,由于无法指定段地址,程序误以为是 DS而从完全错误的内存地址中读取了内容。hrb_api并不知道代码段的起始位置位于内存的哪个地址,但cmd_app应该知道,因为当初设置这个代码段的正是cmd_app。int cmd_app(struct CONSOLE *cons, int *fat, char *cmdline){ (中略) if (finfo != 0) { /* 找到了与字符串相同的文件 */ p = (char *) memman_alloc_4k(memman, finfo->size); /*这里*/ *((int *) 0xfe8) = (int) p; file_loadfile(finfo->clustno, finfo->size, p, fat, (char *) (ADR_DISKIMG + 0x003e00)); set_segmdesc(gdt + 1003, finfo->size - 1, (int) p, AR_CODE32_ER); farcall(0, 1003 * 8); memman_free_4k(memman, (int) p, finfo->size); cons_newline(cons); return 1; } return 0; } //根据输入参数打印数据 eax为当前字符 ebx为字符串 ecx长度 void hrb_api(int edi, int esi, int ebp, int esp, int ebx, int edx, int ecx, int eax){ /*这里*/int cs_base = *((int *) 0xfe8); struct CONSOLE *cons = (struct CONSOLE *) *((int *) 0x0fec); if(edx == 1) cons_putchar(cons, eax&0xff, 1); else if(edx == 2) /*这里*/cons_putstr0(cons, (char*)ebx+cs_base); else if(edx == 3) /*这里*/cons_putstr1(cons, (char*)ebx+cs_base, ecx); return; }
21.2 用C语言编写应用程序
按照之前章节的理解,都是从汇编程序中输入了提前设定的字符才能进行打印,若将其整合成一个函数,当调用该函数时,便可打印岂不是更方便?函数api_putchar就是将输入参数c写入寄存器,并调用INT 0x40,该中断执行文件console.c中的hrb_api函数进行字符打印(详情看20.6节)。 按照文件分工,hello3.c文件调用了a_nask.nas文件中的函数,需要在Makefile文件中添加如下代码(文件格式请参考30天自制操作系统(第1-3天)中的2.6节):hello3.bim : hello3.obj a_nask.obj Makefile
$(OBJ2BIM) @$(RULEFILE) out:hello3.bim map:hello3.map hello3.obj a_nask.obj
hello3.hrb : hello3.bim Makefile
$(BIM2HRB) hello3.bim hello3.hrb 0
/* hello3.c */ void api_putchar(int c); void HariMain(void) { api_putchar('h'); api_putchar('e'); api_putchar('l'); api_putchar('l'); api_putchar('o'); return; } /* a_nask.nas */ _api_putchar: ; void api_putchar(int c); MOV EDX,1 MOV AL,[ESP+4] ; c INT 0x40 RET
21.3 保护操作系统(1)
需要为应用程序提供专用的内存空间,并且告诉它们 “ 别的地方不许碰哦 ”。要做到这一点,可以创建应用程序专用的数据段,并在应用程序运行期间,将 DS 和 SS 指向该段地址。 操作系统用代码段 ……2 * 8 操作系统用数据段 ……1 * 8 应用程序用代码段 ……1003 * 8 应用程序用数据段 ……1004 * 8int cmd_app(struct CONSOLE *cons, int *fat, char *cmdline){ (中略) char name[18], *p, *q; (中略) if (finfo != 0) { /* 找到了与字符串相同的文件 */ p = (char *) memman_alloc_4k(memman, finfo->size); /*这里*/q = (char *) memman_alloc_4k(memman, 64*1024); *((int *) 0xfe8) = (int) p; file_loadfile(finfo->clustno, finfo->size, p, fat, (char *) (ADR_DISKIMG + 0x003e00)); set_segmdesc(gdt + 1003, finfo->size - 1, (int) p, AR_CODE32_ER); /*这里*/set_segmdesc(gdt + 1004, 64*1024 - 1, (int) q, AR_DATA32_RW); (中略) /*这里*/start_app(0, 1003 * 8, 64 * 1024, 1004 * 8); memman_free_4k(memman, (int) p, finfo->size); /*这里*/memman_free_4k(memman, (int) q, 64*1024); cons_newline(cons); return 1; } return 0; }
;void start_app(int eip, int cs, int esp, int ds); ;操作系统栈的ESP保存在0xfe4这个地址,以便从应用程序返回操作系统时使用 _start_app: PUSHAD ;将8个32位寄存器压入栈,即8*(32/8)=32字节 MOV EAX,[ESP+36] ; 应用程序用EIP MOV ECX,[ESP+40] ; 应用程序用CS MOV EDX,[ESP+44] ; 应用程序用ESP MOV EBX,[ESP+48] ; 应用程序用DS/SS MOV [0xfe4],ESP ; 操作系统用ESP CLI ; 在切换过程中禁止中断请求 MOV ES,BX MOV SS,BX MOV DS,BX MOV FS,BX MOV GS,BX MOV ESP,EDX ; ESP为应用程序 STI ; 切换完成后恢复中断请求 PUSH ECX ; 用于far-CALL的PUSH(cs=1003*8) PUSH EAX ; 用于far-CALL的PUSH(eip=0) CALL FAR [ESP] ; 调用应用程序 ; 应用程序结束后返回此处 MOV EAX,1*8 ; 操作系统用DS/SS CLI ; 再次进行切换,禁止中断请求 MOV ES,AX MOV SS,AX MOV DS,AX MOV FS,AX MOV GS,AX MOV ESP,[0xfe4] ; 切换成操作系统ESP STI ; 切换完成后恢复中断请求 POPAD ; 恢复之前保存的寄存器值 RET
21.4 对异常的支持
要想强制结束程序,只要在中断号 0x0d 中注册一个函数即可,这是因为在x86架构规范中,当应用程序试图破坏操作系统,或者试图违背操作系统的设置时,就会自动产生 0x0d 中断,因此该中断也被称为 “ 异常”。写一个与 _asm_inthandler20函数大同小异的_asm_inthandler0d函数,与_asm_inthandler20的主要区别在于增加了STI/CLI这样控制中断请求禁止、恢复的指令和根据inthandler0d的结果来执行强制结束应用程序的操作 。_asm_inthandler0d: STI PUSH ES PUSH DS PUSHAD MOV AX,SS CMP AX,1*8 JNE .from_app ; 当操作系统活动时产生中断的情况和之前差不多 MOV EAX,ESP PUSH SS ; 保存中断时的SS PUSH EAX ; 保存中断时的ESP MOV AX,SS MOV DS,AX MOV ES,AX CALL _inthandler0d ADD ESP,8 POPAD POP DS POP ES ADD ESP,4 ; 在INT 0x0d中需要这句 IRETD .from_app: ; 当应用程序活动时产生中断 CLI MOV EAX,1*8 MOV DS,AX ; 先仅将DS设定为操作系统用 MOV ECX,[0xfe4] ; 操作系统的ESP ADD ECX,-8 MOV [ECX+4],SS ; 保存产生中断时的SS MOV [ECX ],ESP ; 保存产生中断时的ESP MOV SS,AX MOV ES,AX MOV ESP,ECX STI CALL _inthandler0d CLI CMP EAX,0 JNE .kill POP ECX POP EAX MOV SS,AX ; 将SS恢复为应用程序用 MOV ESP,ECX ; 将ESP恢复为应用程序用 POPAD POP DS POP ES ADD ESP,4 ; INT 0x0d需要这句 IRETD .kill: ; 将应用程序强制结束 MOV EAX,1*8 ; 操作系统用的DS/SS MOV ES,AX MOV SS,AX MOV DS,AX MOV FS,AX MOV GS,AX MOV ESP,[0xfe4] ; 强制返回到start_app时的ESP STI ; 切换完成后恢复中断请求 POPAD ; 恢复事先保存的寄存器值 RET