第十回 | 进入 main 函数前的最后一跃！

发表于 2年以前 | 总阅读数：384 次

新读者看这里，老读者直接跳过。

本系列会以一个读小说的心态，从开机启动后的代码执行顺序，带着大家阅读和赏析 Linux 0.11 全部核心代码，了解操作系统的技术细节和设计思想。

你会跟着我一起，看着一个操作系统从啥都没有开始，一步一步最终实现它复杂又精巧的设计，读完这个系列后希望你能发出感叹，原来操作系统源码就是这破玩意。

------- 正文开始 -------

书接上回，上回书咱们说到，我们终于把这些杂七杂八的，idt、gdt、页表都设置好了，并且也开启了保护模式，相当于所有苦力活都做好铺垫了，之后我们就要准备进入 main.c！那里是个新世界！

注意不是进入，而是准备进入哦，就差一哆嗦了。

由于上一讲的知识量非常大，所以这一讲将会非常简单，作为进入 main 函数前的衔接，大家放宽心。

这仍然要回到上一讲我们跳转到设置分页代码的那个地方（head.s 里），这里有个骚操作帮我们跳转到 main.c。

after_page_tables:
    push 0
    push 0
    push 0
    push L6
    push _main
    jmp setup_paging
...
setup_paging:
    ...
    ret

直接解释起来非常简单。

push 指令就是压栈，五个 push 指令过去后，栈会变成这个样子。

然后注意，setup_paging 最后一个指令是 ret，也就是我们上一回讲的设置分页的代码的最后一个指令，形象地说它叫返回指令，但 CPU 可没有那么聪明，它并不知道该返回到哪里执行，只是很机械地把栈顶的元素值当做返回地址，跳转去那里执行。

再具体说是，把 esp 寄存器（栈顶地址）所指向的内存处的值，赋值给 eip 寄存器，而 cs:eip 就是 CPU 要执行的下一条指令的地址。而此时栈顶刚好是 main.c 里写的 main 函数的内存地址，是我们刚刚特意压入栈的，所以 CPU 就理所应当跳过来了。

当然 Intel CPU 是设计了 call 和 ret 这一配对儿的指令，意为调用函数和返回，具体可以看后面本回扩展资料里的内容。

至于其他压入栈的 L6 是用作当 main 函数返回时的跳转地址，但由于在操作系统层面的设计上，main 是绝对不会返回的，所以也就没用了。而其他的三个压栈的 0，本意是作为 main 函数的参数，但实际上似乎也没有用到，所以也不必关心。

总之，经过这一个小小的骚操作，程序终于跳转到 main.c 这个由 c 语言写就的主函数 main 里了！我们先一睹为快一下。

void main(void) {
    ROOT_DEV = ORIG_ROOT_DEV;
    drive_info = DRIVE_INFO;
    memory_end = (1<<20) + (EXT_MEM_K<<10);
    memory_end &= 0xfffff000;
    if (memory_end > 16*1024*1024)
        memory_end = 16*1024*1024;
    if (memory_end > 12*1024*1024) 
        buffer_memory_end = 4*1024*1024;
    else if (memory_end > 6*1024*1024)
        buffer_memory_end = 2*1024*1024;
    else
        buffer_memory_end = 1*1024*1024;
    main_memory_start = buffer_memory_end;
    mem_init(main_memory_start,memory_end);
    trap_init();
    blk_dev_init();
    chr_dev_init();
    tty_init();
    time_init();
    sched_init();
    buffer_init(buffer_memory_end);
    hd_init();
    floppy_init();
    sti();
    move_to_user_mode();
    if (!fork()) {
        init();
    }
    for(;;) pause();
}

没错，这就是这个 main 函数的全部了。

而整个操作系统也会最终停留在最后一行死循环中，永不返回，直到关机。

好了，至此，整个第一部分就圆满结束了，为了跳进 main 函数的准备工作，我称之为进入内核前的苦力活，就完成了！我们看看我们做了什么。

我把这些称为进入内核前的苦力活，经过这样的流程，内存被搞成了这个样子。

之后，main 方法就开始执行了，靠着我们辛辛苦苦建立起来的内存布局，向崭新的未来前进！

欲知后事如何，且听下回分解。

------- 本回扩展资料 -------

关于 ret 指令，其实 Intel CPU 是配合 call 设计的，有关 call 和 ret 指令，即调用和返回指令，可以参考 Intel 手册：Intel 1 Chapter 6.4 CALLING PROCEDURES USING CALL AND RET 可以看到还分为不改变段基址的 near call 和 near ret