编程规范(一 之kmalloc,fflush,fclose,char_init)

本文探讨了在编程实践中如何通过合理使用kmalloc函数接口、避免数组错误赋值以及正确处理fflash和fclose接口来优化内存管理和提高代码效率。通过减少内存浪费和错误赋值,以及正确判断函数返回值,可以显著提升程序性能。
1. kmalloc函数接口:
   在我们使用的时候经常使用该接口,但是我们很少注意过这个接口的一些比较重要的
   内核接口,例如:
   /*申请一个HASH表的大小*/
   #define HASH_MALLOC_SIZE 1024*1024

   ...
   char *pHashMalloc;
   pHashMalloc = (CHAR *)kmalloc(sizeof(tag_HASH_TABLE *) + HASH_MALLOC_SIZE*4);
   ...
   申请的空间的大小为:(4M+24)字节,由于kmalloc申请内存的时候是按照
   2的N次方的大小申请的,实际上申请的大小为8M的大小,这样就浪费了将近4M的内存大小。
   所以,需要我们在编写这类程序的时候,注意字节对齐。
2. #define THE_SIZE_OF_ARRAY    100
   char ucTemp[THE_SIZE_OF_ARRAY] = "\0";
   ...
   这样的代码虽然看着没什么问题,但是当我们用汇编查看这段代码的时候,
   就会发现这样的代码会占用100字节的BSS段的空间,对于一些内存受限的
   设备,这些空间可能非常珍贵。
   char ucTemp[THE_SIZE_OF_ARRAY];
   ucTemp[0]=0;
   这样的操作可以避免我们错误的对数组赋值,例如(ucTemp[0] = '\0'就很容易写成ucTemp[0] = '0')
3. fflash(),fclose()接口
   一般情况下我们不会判断函数的返回值,但是在实际使用中,只有我们判断这两个函数的返回值,
   才可以更有效的利用有限的内存空间。
这是编程题的要求: 编写个内核模块,注册为字符设备: 1.对字符设备进行写操作,内核会将写入该字符设备的内容打印出来 2.可以正常安装卸载内核模块 3.内核模块可以带参数,cap=1时输入全转为大写输出 以下是我的代码: #include <linux/init.h> #include <linux/module.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/cdev.h> #include <linux/device.h> #include <linux/ctype.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/uaccess.h> // 新增头文件用于用户空间拷贝 #include <linux/string.h> // 新增头文件用于字符串处理 #define DEVICE_NAME "char_dev" #define CLASS_NAME "char_class" MODULE_LICENSE("GPL"); MODULE_AUTHOR("Your Name"); MODULE_DESCRIPTION("Character Device Driver with Write Support"); static int major; static struct cdev *char_dev; static struct class *char_class; static struct device *char_device; // 模块参数 static int cap = 0; module_param(cap, int, S_IRUGO); MODULE_PARM_DESC(cap, "Convert to uppercase (1) or not (0)"); // 打开设备 static int char_dev_open(struct inode *inode, struct file *file) { printk(KERN_INFO "Char device opened\n"); return 0; } // 关闭设备 static int char_dev_release(struct inode *inode, struct file *file) { printk(KERN_INFO "Char device closed\n"); return 0; } // 读操作(固定返回消息) static ssize_t char_dev_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos) { const char *msg = "Hello from kernel!\n"; size_t len = strlen(msg); if (*f_pos > 0) return 0; // 防止重复读取 if (copy_to_user(buf, msg, len)) { return -EFAULT; } *f_pos += len; return len; } // 写操作(打印用户输入) static ssize_t char_dev_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos) { char *kbuf = kmalloc(count + 1, GFP_KERNEL); if (!kbuf) { printk(KERN_ERR "Memory allocation failed\n"); return -ENOMEM; } if (copy_from_user(kbuf, buf, count)) { printk(KERN_ERR "Failed to copy data from user\n"); kfree(kbuf); return -EFAULT; } kbuf[count] = '\0'; // 确保字符串终止 // 大小写转换逻辑 if (cap == 1) { for (int i = 0; kbuf[i]; i++) { if (islower(kbuf[i])) { // 仅转换小写字母 kbuf[i] = toupper(kbuf[i]); } } } printk(KERN_INFO "User wrote: %s", kbuf); kfree(kbuf); return count; } // 文件操作结构体 static struct file_operations char_dev_fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = char_dev_open, .release = char_dev_release, .read = char_dev_read, .write = char_dev_write, // 添加写操作 }; // 模块初始化 static int __init char_dev_init(void) { int ret; dev_t devno; // 分配设备号 ret = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 1, DEVICE_NAME); if (ret < 0) { printk(KERN_ERR "Failed to allocate char device region\n"); return ret; } major = MAJOR(devno); // 创建字符设备结构 char_dev = cdev_alloc(); if (!char_dev) { unregister_chrdev_region(devno, 1); return -ENOMEM; } // 初始化字符设备 cdev_init(char_dev, &char_dev_fops); char_dev->owner = THIS_MODULE; // 添加字符设备到系统 ret = cdev_add(char_dev, devno, 1); if (ret) { printk(KERN_ERR "Failed to add char device\n"); cdev_del(char_dev); unregister_chrdev_region(devno, 1); return ret; } // 创建设备类 char_class = class_create(CLASS_NAME); if (IS_ERR(char_class)) { printk(KERN_ERR "Failed to create device class\n"); cdev_del(char_dev); unregister_chrdev_region(devno, 1); return PTR_ERR(char_class); } // 创建设备节点 char_device = device_create(char_class, NULL, devno, NULL, DEVICE_NAME); if (IS_ERR(char_device)) { printk(KERN_ERR "Failed to create device\n"); class_destroy(char_class); cdev_del(char_dev); unregister_chrdev_region(devno, 1); return PTR_ERR(char_device); } printk(KERN_INFO "Char device registered with major number: %d\n", major); return 0; } // 模块退出 static void __exit char_dev_exit(void) { dev_t devno = MKDEV(major, 0); device_destroy(char_class, devno); class_destroy(char_class); cdev_del(char_dev); unregister_chrdev_region(devno, 1); printk(KERN_INFO "Char device unregistered\n"); } module_init(char_dev_init); module_exit(char_dev_exit); 请帮我根据代码,结合题目要求,完成份报告文档,包括详细的实现思路/步骤、测试结果
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08-09
#include <linux/module.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/uaccess.h> #include <linux/device.h> #include <linux/cdev.h> #include <linux/slab.h> #include <linux/ctype.h> #define DEVICE_NAME "my_char_dev" #define CLASS_NAME "my_char_class" // 在模块代码中添加模块信息宏 MODULE_INFO(intree, "N"); // 明确声明为out-of-tree模块 // MODULE_LICENSE("GPL v2"); // 确保使用兼容的许可证 MODULE_VERSION("1.0"); MODULE_LICENSE("GPL"); MODULE_AUTHOR("Your Name"); MODULE_DESCRIPTION("Character device driver with uppercase option"); static int cap = 0; module_param(cap, int, S_IRUGO); MODULE_PARM_DESC(cap, "Enable uppercase conversion (1=enable)"); static int major_num; static struct class *char_class = NULL; static struct cdev my_cdev; static ssize_t dev_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos) { char *kernel_buf; int i; // 分配内核缓冲区(+1用于空字符) kernel_buf = kmalloc(count + 1, GFP_KERNEL); if (!kernel_buf) return -ENOMEM; // 从用户空间复制数据 if (copy_from_user(kernel_buf, buf, count)) { kfree(kernel_buf); return -EFAULT; } kernel_buf[count] = '\0'; // 确保字符串终止 // 大写转换处理 if (cap) { for (i = 0; i < count; i++) kernel_buf[i] = toupper(kernel_buf[i]); } // 打印内核日志(实际使用时建议用print_hex_dump) printk(KERN_INFO "Received %zu bytes: %s\n", count, kernel_buf); kfree(kernel_buf); return count; } static struct file_operations fops = { .owner = THIS_MODULE, .write = dev_write, }; static int __init char_dev_init(void) { dev_t dev_num; // 动态分配设备号 if (alloc_chrdev_region(&dev_num, 0, 1, DEVICE_NAME) < 0) return -1; major_num = MAJOR(dev_num); // 初始化cdev结构 cdev_init(&my_cdev, &fops); my_cdev.owner = THIS_MODULE; // 添加字符设备到系统 if (cdev_add(&my_cdev, dev_num, 1) < 0) { unregister_chrdev_region(dev_num, 1); return -1; } // 创建设备类 char_class = class_create(THIS_MODULE, CLASS_NAME); if (IS_ERR(char_class)) { cdev_del(&my_cdev); unregister_chrdev_region(dev_num, 1); return PTR_ERR(char_class); } // 创建设备节点 device_create(char_class, NULL, dev_num, NULL, DEVICE_NAME); printk(KERN_INFO "Char device loaded (cap=%d)\n", cap); return 0; } static void __exit char_dev_exit(void) { dev_t dev_num = MKDEV(major_num, 0); // 销毁设备节点和类 device_destroy(char_class, dev_num); class_destroy(char_class); // 删除cdev并释放设备号 cdev_del(&my_cdev); unregister_chrdev_region(dev_num, 1); printk(KERN_INFO "Char device unloaded\n"); } module_init(char_dev_init); module_exit(char_dev_exit); 详细解释每行代码
08-08
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