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10.进入 main 函数前的最后一跃

 滴水穿石  1268  3 分钟  

10.进入 main 函数前的最后一跃

上回书咱们说到，我们终于把这些杂七杂八的，idt、gdt、页表都设置好了，并且也开启了保护模式，相当于所有苦力活都做好铺垫了，之后我们就要准备进入 main.c！那里是个新世界！

注意不是进入，而是准备进入哦，就差一哆嗦了。

由于上一讲的知识量非常大，所以这一讲将会非常简单，作为进入 main 函数前的衔接，大家放宽心。

这仍然要回到上一讲我们跳转到设置分页代码的那个地方（head.s 里），这里有个骚操作帮我们跳转到 main.c。

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after_page_tables:    
    push 0    
    push 0    
    push 0    
    push L6    
    push _main    
    jmp setup_paging
    ...
setup_paging:    
    ...    
    ret

直接解释起来非常简单。

push 指令就是压栈，五个 push 指令过去后，栈会变成这个样子。

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然后注意，setup_paging 最后一个指令是 ret，也就是我们上一回讲的设置分页的代码的最后一个指令，形象地说它叫返回指令，但 CPU 可没有那么聪明，它并不知道该返回到哪里执行，只是很机械地把栈顶的元素值当做返回地址，跳转去那里执行。

再具体说是，把 esp 寄存器（栈顶地址）所指向的内存处的值，赋值给 eip 寄存器，而 cs:eip 就是 CPU 要执行的下一条指令的地址。而此时栈顶刚好是 main.c 里写的 main 函数的内存地址，是我们刚刚特意压入栈的，所以 CPU 就理所应当跳过来了。

当然 Intel CPU 是设计了 call 和 ret 这一配对儿的指令，意为调用函数和返回，具体可以看后面本回扩展资料里的内容。

至于其他压入栈的 L6 是用作当 main 函数返回时的跳转地址，但由于在操作系统层面的设计上，main 是绝对不会返回的，所以也就没用了。而其他的三个压栈的 0，本意是作为 main 函数的参数，但实际上似乎也没有用到，所以也不必关心。

总之，经过这一个小小的骚操作，程序终于跳转到 main.c 这个由 c 语言写就的主函数 main 里了！我们先一睹为快一下。

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void main(void) {    
    ROOT_DEV = ORIG_ROOT_DEV;    
    drive_info = DRIVE_INFO;    
    memory_end = (1<<20) + (EXT_MEM_K<<10);    
    memory_end &= 0xfffff000;    
    if (memory_end > 16*1024*1024)        
        memory_end = 16*1024*1024;    
    if (memory_end > 12*1024*1024)         
        buffer_memory_end = 4*1024*1024;    
    else if (memory_end > 6*1024*1024)        
        buffer_memory_end = 2*1024*1024;    
    else        
        buffer_memory_end = 1*1024*1024;    
    main_memory_start = buffer_memory_end;    
    mem_init(main_memory_start,memory_end);    
    trap_init();    
    blk_dev_init();    
    chr_dev_init();    
    tty_init();    
    time_init();    
    sched_init();    
    buffer_init(buffer_memory_end);    
    hd_init();    
    floppy_init();    
    sti();    
    move_to_user_mode();    
    if (!fork()) {        
        init();    
    }    
    for(;;) pause();
}

没错，这就是这个 main 函数的全部了。

而整个操作系统也会最终停留在最后一行死循环中，永不返回，直到关机。

好了，至此，整个第一部分就圆满结束了，为了跳进 main 函数的准备工作，我称之为进入内核前的苦力活，就完成了！我们看看我们做了什么。

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我把这些称为进入内核前的苦力活，经过这样的流程，内存被搞成了这个样子。

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之后，main 方法就开始执行了，靠着我们辛辛苦苦建立起来的内存布局，向崭新的未来前进！

欲知后事如何，且听下回分解。

——- 本回扩展资料 ——-

关于 ret 指令，其实 Intel CPU 是配合 call 设计的，有关 call 和 ret 指令，即调用和返回指令，可以参考 Intel 手册：

Intel 1 Chapter 6.4 CALLING PROCEDURES USING CALL AND RET

可以看到还分为不改变段基址的 near call 和 near ret

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以及改变段基址的 far call 和 far ret

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压栈和出栈的具体过程，上面文字写的清清楚楚，下面 Intel 手册还非常友好地放了张图。

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可以看到，我们本文就是左边的那一套，把 main 函数地址值当做 Calling EIP 压入栈，仿佛是执行了 call 指令调用了一个函数一样，但实际上这是我们通过骚操作代码伪造的假象，骗了 CPU。

然后 ret 的时候就把栈顶的那个 Calling EIP 也就是 main 函数地址弹出栈，存入 EIP 寄存器，这样 CPU 就相当于“返回”到了 main 函数开始执行。

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