从linux0.11中起动部分代码看汇编调用c语言函数

上一篇分析了c语言的函数调用栈情况，知道了c语言的函数调用机制后，我们来看一下，linux0.11中起动部分的代码是如何从汇编跳入c语言函数的。在LINUX 0.11中的head.s文件中会看到如下一段代码（linux0.11的启动分析部分会在另一部分中再分析，由于此文仅涉及c与汇编代码的问题，）。

after_page_tables:
    pushl $        # These are the parameters to main :-)
    pushl $
    pushl $
    pushl $L6        # return address for main, if it decides to.
    pushl $main
    jmp setup_paging

这段代码执行后程序的执行流程会跳转到main函数中运行（init/main.c），通过上一篇文件的c语言的汇编代码我们可以知道，main.c函数经过汇编后会生成main符号（汇编语言），而且是全局可见的。所以这里的pushl $main就是将main符号（函数）的地址压入栈中，然后在跳到setup_paging去执行，进行内存的全局页目录的处理，为进入保护模式做最后的准备，代码如下。

setup_paging:
    movl $*,%ecx        /* 5 pages - pg_dir+4 page tables */
    xorl %eax,%eax
    xorl %edi,%edi            /* pg_dir is at 0x000 */
    cld;rep;stosl
    movl $pg0+,pg_dir        /* set present bit/user r/w */
    movl $pg1+,pg_dir+        /*  --------- " " --------- */
    movl $pg2+,pg_dir+        /*  --------- " " --------- */
    movl $pg3+,pg_dir+        /*  --------- " " --------- */
    movl $pg3+,%edi
    movl $0xfff007,%eax        /*  16Mb - 4096 + 7 (r/w user,p) */
    std
:    stosl            /* fill pages backwards - more efficient :-) */
    subl $0x1000,%eax
    jge 1b
    xorl %eax,%eax        /* pg_dir is at 0x0000 */
    movl %eax,%cr3        /* cr3 - page directory start */
    movl %cr0,%eax
    orl $0x80000000,%eax
    movl %eax,%cr0        /* set paging (PG) bit */
    ret            /* this also flushes prefetch-queue */

这段代码中的ret语句会将上一段代码压入栈内的main符号（函数）地址弹出然后跳到main函数中执行。而main是c语言函数，在执行后会进行一系列的栈帧处理，如果执行完毕返回时会跳到L6符号地址去执行，但实际上main函数是不会返回的，如果真的返回则说明内核出错了，只能停机。

现在我们来分析一下这几行的入栈操作

1 pushl $0

2 pushl $0

3 pushl $0

4 pushl $L6

5 pushl $main

根据《注释》一书的说法，行1－3是为main函数准备的参数，但实际上main函数并不需要参数，虽然这里的main函数对于汇编代码来说，仅仅是一个c语言的函数而已，早已不是c程序中的入口函数的概念了，而只是名称上叫main罢了。所以main在执行时并不需要参数，按照上一篇我们分析的结果看，这里不用pushl $0这三次入栈操作也应该是完全可以的。 但结果是不是这样呢？让我们先来做个实验。

实验1、在linux下进行汇编调用c函数

我们用汇编和c语言混合来写一个最简单的hello world程序。在汇编中直接调用c文件中的main函数。起初我们也模仿linux 0.11中那样加入三个入栈动作，看看结果。然后再把这三个入栈动作去掉（因为在c文件中main函数没有参数）。再次运行看看结果会怎么样。如果去掉这三行入栈操作也没有问题的话，我们基本可以断定linux 0.11中那三行入栈操作也是可以省略的。

hello.s文件：

#hello.s
#关于汇编中直接使用系统调用
#在汇编中使用系统调用，均通过0x80调用来实现。在具体编程时要将调用号放在eax中，
#其他的参数按定义的逆序入栈即可。这里用到两个调用号，一个是4号调用，即：sys_write，这个调用有三个参数：fd,msg,len;
#另一个调用是1号调用，好：sys_exit，这个调用只有一个参数，就是返回值。
.section .data
    msg: .string "In hello.s!\n"
    len=.-msg
.text
.global _start,myprint
_start:
#第一次显示In hello.s!
    movl $,%eax
    movl $,%ebx
    movl $msg,%ecx
    movl $len,%edx
    int $0x80

#模仿linux .11中的入栈动作
    pushl $
    pushl $
    pushl $

#调用c函数，显示hello, in hello.c!
    call main

#调用汇编函数，第二次显示In hello.s!
    call echohello
    movl $,%eax
    movl $,%ebx
    int $0x80
#
echohello:
    movl $,%eax
    movl $,%ebx
    movl $msg,%ecx
    movl $len,%edx
    int  $0x80
    ret

#c函数中显示字串使用的函数，其在c中的原型如下：
#myprint(char * msg,int len)
#由于使用ld直接连接，并没有连接标准库，所以c函数中不能使用printf等库函数。
myprint:
    movl (%esp),%ecx        #这里esp指向谁？想想上篇文章就明白了。
    movl (%esp),%edx        #参数的入栈是在c函数中完成的
    movl $,%ebx
    movl $,%eax
    int  $0x80
    ret

hello.c文件：

//hello.c
//这个程序段不用任何解释
#include <stdio.h>
void myprint(char * msg,int len);
int main()
{
    myprint("Hello, In hello.c!\n",);
    return ;
}

汇编及链接运行：

as -o hello.o hello.s ;如果在64位系统下，要加上 --32选项来编译

gcc -c -o hello_c.o hello.c ;如果在64位系统上，要加上-m32选项

ld -o hello hello.o hello_c.o ;如果在64位系统上，要加上 -m elf_i386选项

然后运行 ./hello

如果没有输入等错误，就可以得到预期的输出。共输出三次hello，二次是汇编代码输出的，一次是c代码输出的。

然后，我们去掉那三句入栈语句再次进行编译链接以及运行。会如何呢？

...

毫无悬念，程序依旧会正确执行，也没有任何warning。得到同上一次一样的结果。

实验2、linux 0.11内核部分修改验证

既然上一个实验中可以去掉那三种入栈动作的语句，那我们回到linux 0.11中，将head.s文件中那三句pushl $0全部注释掉（汇编语言的注释是用#），然后重新编译linux0.11内核，再次运行。

可以看到，内核没有提示任何错误，进行正常的操作也没有任何问题。所以这里为何要有这三行入栈操作其实很存疑的。

ps:我们可以得到如下结论。

1、内核代码也不是完全不可动的。至少看起来是这样。linux 0.11中代码之所以那样写，想来也许是当时编译器等原因造成的。但现在的环境下是可以去掉的。

2、我们复习了汇编和c语言互相调用的方法。