在一个简单的 32 位内核中混合 C 和汇编代码答案

【问题标题】：Mixing C and assembly code in a simple 32 bit kernel在一个简单的 32 位内核中混合 C 和汇编代码
【发布时间】：2020-05-09 14:25:08
【问题描述】：

我有一个用 C 编写的 32 位内核的简单实现（它是一个独立的实现）：（VGA 屏幕处于 80*25 彩色文本模式）

#include<stdint.h>

#define COLOR 0x39
#define VIDEO_MEMORY 0xb8000

uint32_t get_cursor();
void set_cursor(uint32_t);

void puts(char* Message);
void kmain()
{
        puts("This is a test message..");
        return;
}

void puts(char* Message)
{
        uint32_t pointer = get_cursor();
        pointer <<= 1;
        char* VGA_CURSOR = (char*) VIDEO_MEMORY;
        VGA_CURSOR += pointer;
        while   (*Message)
        {
                *VGA_CURSOR = *Message;
                Message++;
                VGA_CURSOR ++;
                *VGA_CURSOR = COLOR;
                VGA_CURSOR ++;
        }
        VGA_CURSOR -= VIDEO_MEMORY;
        pointer = (uint32_t)VGA_CURSOR;
        pointer >>= 1;
        set_cursor(pointer);
}

set_cursor 和 get_cursor 函数在程序集中定义如下：

[bits 32]
[global set_cursor]
[global get_cursor]

set_cursor:   ;ebx is the location

        mov ebx,[esp+0x18]
        mov al, 0x0f ;Refer to the index register table port mapping for CRT (low byte)
        mov dx, 0x3d4 ; port number CRT index
        out dx,al   ;Write 0x0f in port 0x3D4  --- note that the port registers are 1 byte in size
        mov dx,0x3d5 ;port number CRT data
        mov al,bl
        out dx,al

        mov al, 0x0e ;Refer to the index register table port mapping for CRT (high byte)
        mov dx, 0x3d4 ; port number CRT index
        out dx,al
        mov dx,0x3d5 ;port number CRT data
        mov al,bh
        out dx,al

        ret

get_cursor:
        mov al, 0x0f ;Refer to the index register table port mapping for CRT (low byte)
        mov dx, 0x3d4 ; port number CRT index
        out dx,al   ;Write 0x0f in port 0x3D4  --- note that the port registers are 1 byte in size
        mov dx,0x3d5 ;port number CRT data
        in al,dx   ;Store the low byte in al -- Hardware forced to use al
        mov bl,al

        mov al, 0x0e ;Refer to the index register table port mapping for CRT (high byte)
        mov dx, 0x3d4 ; port number CRT index
        out dx,al   ;Write 0x0f in port 0x3D4  --- note that the port registers are 1 byte in size
        mov dx,0x3d5 ;port number CRT data
        in al,dx   ;Store the high byte in al -- Hardware forced to use al
        mov bh,al   ;Store the high byte in bh

        xor eax,eax
        mov ax,bx

        ret

在这里，getcursor 函数似乎工作正常（它获取范围从 0 到 80*25 的光标值）我知道 setcursor 的实现也是对的。（我在纯汇编代码中使用过它）。我相信在堆栈上传递值时存在错误。我哪里错了？

【问题讨论】：

mov ebx,[esp+0x18] 不正确。在 32 位 ABI 参数是在堆栈上传递的。在 ESP+0 处是返回地址（由 call 指令或等效指令放在那里）。 ESP+4 将是第一个参数。如果你使用 mov ebx,[esp+4] 会发生什么？
+4 因为 IP 是 32 位的？
此外，EBX 在 GCC -m32 使用的调用约定中保留调用。使用movzx ecx, word [esp+4] 将返回地址上方的 2 个字节加载到 ECX，而不是 EBX。（或使用 gcc -m32 -mregparm=3 使其在 EAX、ECX、EDX 寄存器中传递参数（按 IIRC 的顺序），而不是低效的堆栈参数约定。）
ESP+4 因为返回地址是32位（4字节）（返回地址是ESP+0, ESP+1, ESP+2, ESP+3
还有：xor eax,eax； mov ax,bx??你忘了movzx eax, bx 吗？或者更好的是，以另一种顺序读取输入（如果可能的话），这样你最后就可以在 AL 中获得正确的值，并且可以将另一个值移动到 AH 中。（并且在函数的开头对 EAX 进行异或零，这样它就会被零扩展）。同样，您可能不想破坏调用者的 EBX。

标签： c assembly x86 kernel osdev

【解决方案1】：

看起来错误存在的地方是在函数参数传递中。 c 代码的 objdump 在调用函数的地方显示了这一点：

  73:   ff 75 f0                pushl  -0x10(%ebp)
  76:   e8 fc ff ff ff          call   77 <printf+0x5e>
  7b:   83 c4 10                add    $0x10,%esp

[ebp-0x10] 是我的指针多变的... 我感到困惑的地方可能是 add esp,0x10。即使我只传递了 1 个参数（4 个字节），它似乎在堆栈上保留 16 个字节？

但是，看起来 [esp] 是返回地址（4 字节 = 32 位），[esp + 4] 是第一个参数......也许这 16 个字节是为了正确对齐

感谢 Michael Petch：https://stackoverflow.com/users/3857942/michael-petch 还有 Peter Cordes：https://stackoverflow.com/users/224132/peter-cordes 他们的 cmets！

【讨论】：