asm-offset.c : 自动生成宏及其工作原理

最新推荐文章于 2024-12-03 17:03:07 发布

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本文介绍Linux内核中如何通过asm-offset.c文件生成结构体成员的偏移量宏定义，以便在汇编代码中直接使用这些偏移量进行指针操作。

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在arch/xxx/kernel下有一个奇怪的文件：asm-offset.c。这个文件里面有一个main函数，而且里面的正文全是DEFINE(xxx, xxxx)的格式。这让阅读源码的人会感到困惑，这个文件的作用是什么呢？不卖关子：这个文件的目的是生成include/generated/asm-offsets.h。

include/generated/asm-offsets.h这个文件，里面定义了一些结构体内变量的相对便宜。通过这个宏，就可以在汇编代码访问到结构体内的某一个地址。

拿asm-offset.c中一个语句来分析：
DEFINE(TSK_ACTIVE_MM,         offsetof(struct task_struct, active_mm));
在这个语句里面的两个宏定义是：
#define DEFINE(sym, val) \
        asm volatile("\n->" #sym " %0 " #val : : "i" (val))
#define offsetof(TYPE, MEMBER) ((size_t) &((TYPE *)0)->MEMBER)
#sym就是直接把sym格式化为字符串。
offsetof这个宏其目的就是为了找出结构体中某一个元素的偏移量。
把 DEFINE(TSK_ACTIVE_MM,         offsetof(struct task_struct, active_mm));这个语句做了宏展开就成了：
->TSK_ACTIVE_MM 336 offsetof(struct task_struct, active_mm)     //
asm-offset.c的展开就在其目录下的asm-offset.s文件里面，相关的生成规则在Kbuild文件里面。

核心的两个函数在于：
cmd_cc_s_c       = $(CC) $(c_flags) -fverbose-asm -S -o $@ $<

define sed-y
        "/^->/{s:->#$.*$:/* \1 */:; \
        s:^->$[^ ]*$ [\$$#]*$[-0-9]*$ $.*$:#define \1 \2 /* \3 */:; \
        s:^->$[^ ]*$ [\$$#]*$[^ ]*$ $.*$:#define \1 \2 /* \3 */:; \
        s:->::; p;}"
endef

define cmd_offsets
        (set -e; \
         echo "#ifndef __ASM_OFFSETS_H__"; \
         echo "#define __ASM_OFFSETS_H__"; \
         echo "/*"; \
         echo " * DO NOT MODIFY."; \
         echo " *"; \
         echo " * This file was generated by Kbuild"; \
         echo " *"; \
         echo " */"; \
         echo ""; \
         sed -ne $(sed-y) $<; \
         echo ""; \
         echo "#endif" ) > $@
endef

最后就在include/generated/asm-offsets.h中生成了
#define TSK_ACTIVE_MM 336 /* offsetof(struct task_struct, active_mm)    // */
这样汇编代码中，就可以通过指针+偏移的方式访问到task_struct->active_mm变量了。