Lab4-extra 学习笔记
Extra，干巴爹。
（5/9，刚刚才知道今年的Extra基础是去年的Exam1，我biss……）
基础测试1
题目要求
实现可变参数的系统调用参数传递。
题目解析
之前提到过，syscall 开头的函数与内核中的系统调用函数（sys 开头的函数）是一一对应的。调用过程如下：
int
syscall_mem_map(u_int srcid, u_int srcva, u_int dstid, u_int dstva, u_int perm)
{
return msyscall(SYS_mem_map, srcid, srcva, dstid, dstva, perm);
}
所以现在就要指定参数数目，在原有lib/syscall_all.c中代码不更改的情况下可以使系统调用机制正常运行。
指导书提示我们学习printf的实现方式，下面就来看看。
Printf
首先是lib/printf.c中的实现：
void printf(char *fmt, ...) // printf有一个固定参数fmt
{
va_list ap; // 定义了一个指针ap, 用于指示可选的参数
va_start(ap, fmt); // 以固定参数的地址为起点，确定变参的内存起始地址
lp_Print(myoutput, 0, fmt, ap); // 将printf的va_list传递给lp_Print
va_end(ap); // 清空参数列表, 并置参数指针ap无效
}
除了有一个参数fmt固定以外，后面跟的参数的个数和类型是可变的（用三个点“…”做参数占位符）。这里我们实际上是将printf的可变长参数直接传递给lp_Print，后者在在Lab1实现过，也比较复杂。关于那几个宏定义的作用，参考这里的解释：
（1）va_list 定义了一个指针arg_ptr, 用于指示可选的参数.
（2）va_start(arg_ptr, argN) 使参数列表指针arg_ptr指向函数参数列表中的第一个可选参数，argN是位于第一个可选参数之前的固定参数, 或者说最后一个固定参数.如有一va函数的声明是void va_test(char a, char b, char c, ...), 则它的固定参数依次是a,b,c, 最后一个固定参数argN为c, 因此就是va_start(arg_ptr, c).
（3）va_arg(arg_ptr, type) 返回参数列表中指针arg_ptr所指的参数, 返回类型为type. 并使指针arg_ptr指向参数列表中下一个参数.返回的是可选参数, 不包括固定参数.
（4）va_end(arg_ptr) 清空参数列表, 并置参数指针arg_ptr无效.
（注：va在这里是variable-argument(可变参数)的意思. 这些宏定义在stdarg.h中,所以用到可变参数的程序应该包含这个头文件）
以上知识均在基础中没有用。
具体实现
首先修改user/lib.h中的msyscall函数声明：
//////////////////////////////////////////////////syscall_lib
extern int msyscall(int, int, ...);
C语言调用汇编函数，用extern关键字定义。在syscall_* 系列函数中，我们将参数传递给了msyscall 函数。
在MIPS 的调用规范中，进入函数体时会通过对栈指针做减法的方式为自身的局部变量、返回地址、调用函数的参数分配存储空间（叶函数没有后两者），在函数调用结束之后会对栈指针做加法来释放这部分空间，我们把这部分空间称为栈帧（Stack Frame）。非叶函数是在调用方的栈帧的底部预留被调用函数的参数存储空间（被调用方从调用方函数的栈帧中取得参数）。
msyscall叶函数没有局部变量，不需要分配栈帧，我们只需要执行特权指令（syscall）来陷入内核态以及函数调用返回即可。在通过特权指令syscall 陷入内核态后，处理器将PC 寄存器指向一个相同的内核异常入口。在trap_init 函数中将系统调用类型的异常的入口设置为了handle_sys 函数，这就是我们要修改的第二个地方：修改lib/syscall.S，增加拷贝多个参数的循环。
TIPS：汇编内的跳转注意延迟槽，内核态参数拷贝时注意使用s0-s7保存栈空间
NESTED(handle_sys,TF_SIZE, sp)
SAVE_ALL // 用于保存所有寄存器的汇编宏
CLI // 用于屏蔽中断位的设置的汇编宏
nop
.set at // 恢复$at寄存器的使用
lw t0, TF_EPC(sp) // 将Trapframe的EPC寄存器取出
addu t0, 4 // 计算一个合理的值
sw t0, TF_EPC(sp) // 存回Trapframe中
lw a0, TF_REG4(sp) // 将系统调用号“复制”入寄存器$a0
addiu a0, a0, -__SYSCALL_BASE // a0 <- “相对”系统调用号
sll t0, a0, 2 // t0 <- 相对系统调用号* 4
la t1, sys_call_table // t1 <- 系统调用函数的入口表基地址
addu t1, t1, t0 // t1 <- 特定系统调用函数入口表项地址
lw t2, 0(t1) // t2 <- 特定系统调用函数入口函数地址
lw t0, TF_REG29(sp) // t0 <- 用户态的栈指针
/* lw t3, 16(t0) // t3 <- msyscall的第5个参数 */
/* lw t4, 20(t0) // t4 <- msyscall的第6个参数 */
// TODO: Allocate a space of six arguments on current kernel stack and copy the six arguments to proper location
lw a0, TF_REG4(sp)
lw a1, TF_REG5(sp)
li s0, 0 // 当前参数个数
beq s0, a1, labelend // if s0 == a1 then target
nop
lw a2, TF_REG6(sp)
addiu s0, s0, 1 // s0 = 1
beq s0, a1, labelend // if s0 == a1 then target
nop
lw a3, TF_REG7(sp)
addiu s0, s0, 1 // s0 = 2
li s1, 16 // 当前栈高度
fori:
beq s0, a1, beforej // if s0 == a1 then target
nop
addiu s0, s0, 1 // s0 = s0 + 1
addiu s1, s1, 4 // s1 = s1 + 4
j fori
nop
beforej:
subu sp, sp, s1 // sp = sp - s1
li s0, 2 // 当前已保存的参数个数
addiu s2, t0, 16 // tf寄存器偏移量，每次步进4
addiu s3, sp, 16 // sp寄存器偏移量，每次步进4
forj:
beq s0, a1, labelend // if s0 == a1 then target
nop
lw t3, 0(s2) // t3 <- msyscall的第((s2 - t0) / 4 + 1)个参数
sw t3, 0(s3)
addiu s0, s0, 1 // s0 = s0 + 1
addiu s2, s2, 4
addiu s3, s3, 4
j forj
nop
labelend:
jalr t2 // Invoke sys_* function
nop
// TODO: Resume current kernel stack
addiu sp, sp, s1
sw v0, TF_REG2(sp) // Store return value of function sys_* (in $v0) into trapframe
j ret_from_exception // Return from exeception
nop
END(handle_sys)
PB,YYDS
note
这是一篇从Hexo迁移的文章，创建于2020-05-06 18:22:36