30天自制操作系统（第21天）
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,1MOV AL,[ESP+4] ; cINT 0x40RET21.3 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 * 8
int 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EIPMOV ECX,[ESP+40] ; 应用程序用CSMOV EDX,[ESP+44] ; 应用程序用ESPMOV EBX,[ESP+48] ; 应用程序用DS/SSMOV [0xfe4],ESP ; 操作系统用ESPCLI ; 在切换过程中禁止中断请求MOV ES,BXMOV SS,BXMOV DS,BXMOV FS,BXMOV GS,BXMOV 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/SSCLI ; 再次进行切换，禁止中断请求MOV ES,AXMOV SS,AXMOV DS,AXMOV FS,AXMOV GS,AXMOV ESP,[0xfe4] ; 切换成操作系统ESPSTI ; 切换完成后恢复中断请求POPAD ; 恢复之前保存的寄存器值RET21.4 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:STIPUSH ESPUSH DSPUSHADMOV AX,SSCMP AX,1*8JNE .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,ESPPUSH SS ; 保存中断时的SSPUSH EAX ; 保存中断时的ESPMOV AX,SSMOV DS,AXMOV ES,AXCALL _inthandler0dADD ESP,8POPADPOP DSPOP ESADD 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CLIMOV EAX,1*8MOV DS,AX ; 先仅将DS设定为操作系统用MOV ECX,[0xfe4] ; 操作系统的ESPADD ECX,-8MOV [ECX+4],SS ; 保存产生中断时的SSMOV [ECX ],ESP ; 保存产生中断时的ESPMOV SS,AXMOV ES,AXMOV ESP,ECXSTICALL _inthandler0dCLICMP EAX,0JNE .killPOP ECXPOP EAXMOV 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POPADPOP DSPOP ESADD 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/SSMOV ES,AXMOV SS,AXMOV DS,AXMOV FS,AXMOV GS,AXMOV ESP,[0xfe4] ; 强制返回到start_app时的ESPSTI ; 切换完成后恢复中断请求POPAD ; 恢复事先保存的寄存器值RET