韦东山stdio裸机程序分析

最新推荐文章于 2022-07-22 15:40:53 发布

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本文介绍韦东山裸机程序中GCC的移植过程，包括如何配置Makefile、分析ctype函数、使用__attribute__宏及gcclib.h中的类型定义等内容。

韦东山裸机程序

GCC中文手册

源代码和GCC中文手册可自由下载

缘由：首先单纯的uart驱动，没有什么难度，配置2440寄存器即可实现。

stdio程序移植libc库，实现printf scanf sscanf 等函数，利用串口获取十进制数，转换成十六进制。

功能较简单，但是对于libc库的移植较复杂，其中还涉及gnu assemble语法等等，因此比较感兴趣，想总结一下。

1. 首先是顶层Makefile。

其中一句：

INCLUDEDIR := $(shell pwd)/include
CFLAGS := -Wall -O2
CPPFLAGS := -nostdinc -I$(INCLUDEDIR)

参考gcc中文手册 -nostdinc:

不要在标准系统目录中寻找头文件.只搜索`-I'选项指定的目录(以及当前目录,如果合适).
结合使用`-nostdinc'和`-I-'选项,你可以把包含文件搜索限制在显式指定的目录.

-I$(INCLUDEDIR)

指定当前目录下的include目录为头文件的搜索目录。

2. 查看lib目录下的Makefile

libc.a: $(objs)
${AR} -r -o $@ $^

这里用到了AR命令，AR为arm-linux-ar, 关于ar命令有篇文章讲的较细致可以参考：关于静态链接库

也可以参考 arm-linux-ar --help

ar作用是生成静态库

-r 表示：replace existing or insert new file(s) into the archive，替换归档库中已存在的文件或插入新的文件。

-o：preserve original dates ，保留原来的日期。

3. Ctype分析

我看了半天，大致明白了Ctype的作用，其实就是分析一个字符是什么类型的

#define __ismask(x) (_ctype[(int)(unsigned char)(x)])
#define isupper(c) ((__ismask(c)&(_U)) != 0)

这里以isupper来举例，isupper顾名思义，判断字符是否为大写。假设字符为大写字母'A' ,则

isupper('A') => ((__ismask(‘A’)&(_U)) != 0) => (_ctype[65] & _U != 0 ) ，查看_ctype[65] 值为 _U|_X ,则 (_U|_X) & _U ,结果为true。

ctype.h 提供了两个函数： __tolower __toupper ，支持大小写字母转换。

4. __attribute__

有关__attribute__有篇文章较详细：Using GNU C __attribute__

另外还有一份：The GNU C Reference Manual

继续拓展 attribute，

/* like printf() but to standard error only */
extern void eprintf(const char *format, ...)
	__attribute__((format(printf, 1, 2)));  /* 1=format 2=params */extern void eprintf(const char *format, ...)
	__attribute__((format(printf, 1, 2)));  /* 1=format 2=params */

这里1 代表指定传入函数的第1个参数是格式化字符串， 2 代表指定从函数的第几个参数开始按上述规则进行检查。开始我也没理解文档中英文的含义。参见这篇博客：__attribute__ 详解

5. gcclib.h

/* gcclib.h -- definitions for various functions 'borrowed' from gcc-2.95.3 */
/* I Molton     29/07/01 */

#define BITS_PER_UNIT  8
#define SI_TYPE_SIZE (sizeof (SItype) * BITS_PER_UNIT)

typedef unsigned int UQItype    __attribute__ ((mode (QI)));
typedef          int SItype     __attribute__ ((mode (SI)));
typedef unsigned int USItype    __attribute__ ((mode (SI)));
typedef          int DItype     __attribute__ ((mode (DI)));
typedef          int word_type 	__attribute__ ((mode (__word__)));
typedef unsigned int UDItype    __attribute__ ((mode (DI)));

#ifdef __ARMEB__
  struct DIstruct {SItype high, low;};
#else
  struct DIstruct {SItype low, high;};
#endif

typedef union
{
  struct DIstruct s;
  DItype ll;
} DIunion;

参考mode的定义：

mode (mode)

This attribute specifies the data type for the declaration--whichevertype corresponds to the modemode. This in effect lets yourequest an integer or floating point type according to its width.

结合上述说明，

typedef unsigned int UQItype __attribute__ ((mode (QI)));

定义了一个新的类型 UQItype， mode属性用来标识它的位宽。QI的定义参见下面两篇文章：

Machine Modes

Using vector instructions through built-in functions

具体代码一目了然。

6. va_start va_arg va_end 的使用参见文章： va_start和va_end使用详解