write_cr3() read_cr3() 修改 CR3 会 改变页表的基地址，相当于 切换页表（如切换进程的虚拟内存映射）。 读取 CR3 可以 获得当前进程的页目录地址。

解析 write_cr3() 和 read_cr3()

这两个函数是 内联汇编（inline assembly），用于在 x86 体系结构 中 读写 CR3 寄存器。

📌 CR3（控制寄存器 3）

• CR3 寄存器 在 x86 32 位分页机制（Paging）中，存储 页目录的物理地址。
• 修改 CR3 会 改变页表的基地址，相当于 切换页表（如切换进程的虚拟内存映射）。
• 读取 CR3 可以 获得当前进程的页目录地址。

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1. write_cr3(uint32_t v)

作用：将 v 写入 CR3，用于 设置新的页目录地址。

📌 代码

static inline void write_cr3(uint32_t v) {
    __asm__ __volatile__("mov %[v], %%cr3"::[v]"r"(v));
}

📌 解析

1. __asm__ __volatile__：

   • asm 关键字：表示内联汇编。
   • volatile：防止编译器优化（因为 CR3 读写影响 CPU 页表）。

2. mov %[v], %%cr3

   • 把 v 这个变量的值 移动到 CR3，即：

     mov v, %cr3  // 把 v 赋值给 CR3
     

3. [v] "r"(v)

   • [v] 是 汇编变量占位符。
   • "r"(v) 表示 v 存放在通用寄存器（如 eax）。

📌 例子

uint32_t new_page_directory = 0x00100000; // 假设页目录在 1MB 处
write_cr3(new_page_directory);  // 切换页表

✅ 将页目录基地址 0x00100000 加载到 CR3，完成页表切换。

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2. read_cr3()

作用：读取当前 CR3 寄存器的值，获取当前 页目录表的物理地址。

📌 代码

static inline uint32_t read_cr3() {
    uint32_t cr3;
    __asm__ __volatile__("mov %%cr3, %[v]":[v]"=r"(cr3));
    return cr3;
}

📌 解析

1. mov %%cr3, %[v]

   • 从 CR3 读取值 到 cr3 变量，即：

     mov %cr3, cr3  // 把 CR3 值存到 cr3 变量
     

2. [v] "=r"(cr3)

   • [v] 是 占位符。
   • "=r"(cr3) 表示：
     • =：表示这个变量是 输出变量。
     • r：存放在通用寄存器（如 eax）。

📌 例子

uint32_t current_cr3 = read_cr3();
printf("当前 CR3: 0x%X\n", current_cr3);

✅ 获取当前 CR3 值，输出当前页表的地址。

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3. 作用总结

函数	作用
write_cr3(uint32_t v)	切换页表（修改 CR3）
read_cr3()	读取当前 CR3 值

• write_cr3()：用于 切换进程页表，如 fork() 或 execve()。
• read_cr3()：用于 调试，查看当前页表基地址。

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4. CR3 的作用

在 分页机制（Paging）中，CR3 主要存储：

• 页目录基地址（Page Directory Base Address, PDBA）
• PCD（Page Cache Disable，页缓存禁止）
• PWT（Page Write-Through，写入策略）

格式（32 位模式）

| 31                  12 | 11  | 10 | 9 - 0 |
| 页目录物理基地址(PDBA) | PCD | PWT | 保留 |

• 高 20 位：页目录的物理地址（必须是 4KB 对齐）。
• 低 12 位：标志位（如缓存策略）。

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5. 什么时候用 write_cr3()？

• 进程切换时（Context Switch）

  • 每个进程有自己的页表（Page Table）。
  • write_cr3() 切换到新的页表。

  write_cr3(new_process->page_directory);
  

• 初始化分页时

  • 启动分页（Paging）时，设置 CR3 指向 内核页目录。

  write_cr3(kernel_page_directory);
  

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6. 结论

✅ read_cr3() 读取当前 CR3（获取页目录基地址）。
✅ write_cr3() 写入 CR3（切换页表，影响虚拟内存）。
✅ CR3 负责页表切换，是进程虚拟内存管理的核心。

🚀 x86 分页系统依赖 CR3 切换页表，write_cr3() 和 read_cr3() 是关键工具！ 🎯