Windows内核函数 - 字符串转化成大写

        DDK提供了对ANSI_STRING字符串和UNICODE_STRING字符串的相关字符串大小写转化的函数。

1. ANSI_STRING字符串转化成大写。

VOID RtlUpperString{
    IN OUT PSTRING DestinationString,
    IN PSTRING SourceString
};
// DestinationString: 目的字符串。
// SourceString: 源字符串


2. UNICODE_STRING字符串转换成大写

NTSTATUS RtlUpCaseUnicodeString {
    IN OUT PUNICODE_STRING DestinationString OPTIONAL,
    IN PUNICODE_STRING SourceString,
    IN BOOLEAN AllocateDestinationString
};
// DestinationString: 目的字符串
// SourceString: 源字符串
// AllocateDestinationString: 是否为目的字符串分配内存
// 返回值:返回转换是否成功

        RtlUpCaseUnicodeString 函数比 RtlUpperString 函数多一个参数 AllocateDestinationString。 这个参数指定是否为目的字符串申请内存。目的字符串和源字符串可以是同一个字符串。

        DDK虽然提供了转化成大写的函数,但却没有提供转化成小写的函数。下面的代码演示了如何使用RtlUpcaseUnicodeString函数。

// 初始化 UnicodeStr1
UNICODE_STRING UnicodeStr1;
RtlInitUnicodeString(&UnicodeStr1, L"Hello World");

// 变化前
KdPrint(("UnicodeStr1: %wZ\n", &UnicodeStr1));

// 转化成大小写
RtlUpcaseUnicodeString(&UnicodeStr1, &UnicodeStr1, FALSE);

// 变化后
KdPrint(("UnicodeStr1: %wZ\n", &UnicodeStr1));

<think>我们要求的是:当参数cap=1时,内核把输入的内容转成大写输出。但是注意,这里的“输出”是指在内核中处理成大写,然后如果设备支持读操作,用户可以从设备读取到大写字符串。然而,原驱动只实现了write操作,没有实现read操作,所以用户无法从设备读取处理后的数据。原驱动只是将转换后的字符串打印到内核日志。 根据用户要求,我们需要修改驱动,使得当cap=1时,将用户写入的数据转换成大写,并存储起来,同时提供read操作,让用户可以从设备读取转换后的字符串。 设计思路: 1. 添加一个内核缓冲区(例如static char buffer[MAX_BUF_LEN])来存储转换后的字符串。 2. 在write操作中,将用户空间的数据复制到内核空间,然后根据cap参数决定是否转换为大写,并将结果存入缓冲区。 3. 添加read操作,将缓冲区的内容复制回用户空间。 4. 注意:需要记录当前缓冲区的长度(写入的字节数),并在read时使用。 5. 考虑同步问题:多个进程同时读写时,需要互斥锁保护缓冲区。 改进步骤: - 定义缓冲区及相关变量(缓冲区、当前数据长度、互斥锁) - 初始化互斥锁(在模块初始化时) - 实现read函数:将缓冲区数据复制到用户空间 - 修改write函数:将用户数据复制到内核缓冲区,进行大小写转换,并更新数据长度 - 在模块退出时销毁互斥锁 注意:我们只设计一个简单的全局缓冲区,因此同一时间只能存储一次写入的数据,后续写入会覆盖之前的内容。 代码修改如下:</think>### 实现内核大写转换输出功能 您需要的是当模块参数`cap=1`时,内核将输入内容转换为大写后输出。但原驱动只是将转换结果打印到内核日志,没有提供用户空间读取功能。以下是完整的解决方案: #### 完整实现代码 ```c #include <linux/module.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/cdev.h> #include <linux/device.h> #include <linux/uaccess.h> #include <linux/ctype.h> #include <linux/mutex.h> // 添加互斥锁支持 #define DEVICE_NAME "my_char_dev" #define MAX_BUF_LEN 1024 /* 模块参数 */ static int cap = 0; module_param(cap, int, S_IRUGO | S_IWUSR); MODULE_PARM_DESC(cap, "Convert to uppercase if set to 1 (default=0)"); /* 共享数据结构 */ static struct { char buffer[MAX_BUF_LEN]; // 数据缓冲区 size_t data_len; // 有效数据长度 struct mutex lock; // 互斥锁 } dev_data; static dev_t dev_num; static struct cdev my_cdev; static struct class *my_class; static struct device *my_device; /* 设备打开函数 */ static int device_open(struct inode *inode, struct file *file) { return 0; } /* 设备释放函数 */ static int device_release(struct inode *inode, struct file *file) { return 0; } /* 设备写入函数 */ static ssize_t device_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos) { size_t len = (count > MAX_BUF_LEN - 1) ? MAX_BUF_LEN - 1 : count; // 加锁保护共享数据 mutex_lock(&dev_data.lock); /* 从用户空间复制数据 */ if (copy_from_user(dev_data.buffer, buf, len)) { mutex_unlock(&dev_data.lock); return -EFAULT; } dev_data.buffer[len] = '\0'; // 确保字符串终止 dev_data.data_len = len; // 记录有效长度 /* 根据cap参数进行大小写转换 */ if (cap) { for (int i = 0; dev_data.buffer[i]; i++) { dev_data.buffer[i] = toupper(dev_data.buffer[i]); } } printk(KERN_INFO "my_char_dev: Received: %s\n", dev_data.buffer); mutex_unlock(&dev_data.lock); // 解锁 return len; } /* 新增:设备读取函数 */ static ssize_t device_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t count, loff_t *f_pos) { ssize_t retval = 0; // 加锁保护共享数据 mutex_lock(&dev_data.lock); if (*f_pos >= dev_data.data_len) { mutex_unlock(&dev_data.lock); return 0; // 文件结尾 } // 计算剩余可读数据量 size_t remaining = dev_data.data_len - *f_pos; size_t to_copy = (count < remaining) ? count : remaining; // 复制数据到用户空间 if (copy_to_user(buf, dev_data.buffer + *f_pos, to_copy)) { mutex_unlock(&dev_data.lock); return -EFAULT; } *f_pos += to_copy; // 更新文件位置 retval = to_copy; mutex_unlock(&dev_data.lock); // 解锁 return retval; } /* 定义设备支持的操作 */ static const struct file_operations fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = device_open, .release = device_release, .write = device_write, .read = device_read, // 添加read支持 }; /* 模块初始化函数 */ static int __init char_dev_init(void) { /* 初始化共享数据 */ mutex_init(&dev_data.lock); // 初始化互斥锁 dev_data.data_len = 0; dev_data.buffer[0] = '\0'; /* 动态分配设备号 */ if (alloc_chrdev_region(&dev_num, 0, 1, DEVICE_NAME) < 0) return -1; /* 初始化字符设备 */ cdev_init(&my_cdev, &fops); if (cdev_add(&my_cdev, dev_num, 1) < 0) goto err_cdev; /* 创建设备类 */ my_class = class_create(THIS_MODULE, "my_char_class"); if (IS_ERR(my_class)) goto err_class; /* 创建设备节点 */ my_device = device_create(my_class, NULL, dev_num, NULL, DEVICE_NAME); if (IS_ERR(my_device)) goto err_device; /* 设置设备权限(所有用户可读写) */ device_create_file(my_device, &dev_attr_cap); // 可选:添加cap属性文件 printk(KERN_INFO "my_char_dev: Module loaded, cap=%d\n", cap); return 0; /* 错误处理 */ err_device: class_destroy(my_class); err_class: cdev_del(&my_cdev); err_cdev: unregister_chrdev_region(dev_num, 1); return -1; } /* 模块退出函数 */ static void __exit char_dev_exit(void) { device_destroy(my_class, dev_num); class_destroy(my_class); cdev_del(&my_cdev); unregister_chrdev_region(dev_num, 1); mutex_destroy(&dev_data.lock); // 销毁互斥锁 printk(KERN_INFO "my_char_dev: Module unloaded\n"); } module_init(char_dev_init); module_exit(char_dev_exit); MODULE_LICENSE("GPL"); MODULE_AUTHOR("Your Name"); MODULE_DESCRIPTION("Advanced char device driver with case conversion"); ``` ### 代码关键改进解释 #### 1. 添加数据存储和读取功能 ```c /* 共享数据结构 */ static struct { char buffer[MAX_BUF_LEN]; // 存储转换后的数据 size_t data_len; // 有效数据长度 struct mutex lock; // 互斥锁 } dev_data; /* 读取函数实现 */ static ssize_t device_read(...) { // 复制内核缓冲区数据到用户空间 copy_to_user(buf, dev_data.buffer + *f_pos, to_copy); } ``` - 添加了全局数据结构存储转换后的数据 - 实现`read`系统调用支持用户空间读取转换结果 - 支持多次读取操作(维护文件位置指针) #### 2. 互斥锁保护共享资源 ```c mutex_lock(&dev_data.lock); // 加锁 // 访问共享数据... mutex_unlock(&dev_data.lock); // 解锁 ``` - 防止并发读写导致数据竞争 - 确保数据一致性 - 在模块初始化和退出时初始化和销毁互斥锁 #### 3. 完整的大小写转换流程 ```c if (cap) { for (int i = 0; dev_data.buffer[i]; i++) { dev_data.buffer[i] = toupper(dev_data.buffer[i]); } } ``` - 当`cap=1`时执行转换 - 转换后的数据存储在缓冲区 - 用户可以通过`read`系统调用获取结果 ### 使用示例 ```bash # 1. 加载模块(启用大写转换) sudo insmod char_dev.ko cap=1 # 2. 写入数据并读取结果 echo "Hello Driver" > /dev/my_char_dev cat /dev/my_char_dev # 输出: HELLO DRIVER # 3. 测试多次读写 echo "First Message" > /dev/my_char_dev cat /dev/my_char_dev # 输出: FIRST MESSAGE echo "Second Message" > /dev/my_char_dev cat /dev/my_char_dev # 输出: SECOND MESSAGE # 4. 测试并发访问(在多个终端同时操作) # 终端1: cat /dev/my_char_dev (阻塞等待数据) # 终端2: echo "New Data" > /dev/my_char_dev # 终端1 输出: NEW DATA # 5. 卸载模块 sudo rmmod char_dev ``` ### 功能扩展建议 1. **添加ioctl控制**: ```c long device_ioctl(...) { switch (cmd) { case SET_CAP_MODE: cap = arg; break; case GET_CAP_MODE: return cap; } } ``` 2. **实现动态权限控制**: ```c // 在sysfs中暴露cap参数 static ssize_t cap_show(struct device *dev, ...) { return sprintf(buf, "%d\n", cap); } static ssize_t cap_store(...) { cap = simple_strtoul(buf, NULL, 10); } ``` 3. **支持非阻塞I/O**: ```c // 添加poll操作 static unsigned int device_poll(...) { if (dev_data.data_len > 0) return POLLIN | POLLRDNORM; return 0; } ```
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