write（）系统调用和中断int 0x80

男娘i 2022-08-29 05:58 152阅读 0赞

## write（）系统调用和中断int 0x80 ##

1.引出问题：printf（）的底层实现是什么：  
我们经常使用printf（），今天来看一下printf（）的底层：  
在linux/init/main.c中：

static int printf(const char *fmt, ...)
    {
        
    	va_list args;
    	int i;
    
    	va_start(args, fmt);
    	write(1,printbuf,i=vsprintf(printbuf, fmt, args));  //调用了write（）
    	va_end(args);
    	return i;
    }

2.write（）的基本用法：  
函数原型：

#include <unistd.h>
    size_t write(int fileds,const void *buf,size_t nbytes);

一个简单示例：

#include <unistd.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <stdio.h>
    
    int main(){
        
        int num = 0;
        //1表示标准输出；20表示输出的字符串长度
        num = write(1,"This is write test\n",20);
        printf("%d\n",num);
    }

3.查看write（）的实现  
查看的版本是linux 0.11（可以通过网址：https://elixir.bootlin.com/linux/0.11/sourcezai/lib/write.c 查看各个版本linux 代码）  
write（）实现在文件 linux/lib/write.c 中，可以看到是进一步调用了\_syscall3() 函数：

/*
     *  linux/lib/write.c
     *
     *  (C) 1991  Linus Torvalds
     */
    
    #define __LIBRARY__
    #include <unistd.h>
    
    _syscall3(int,write,int,fd,const char *,buf,off_t,count)

4.查看\_syscall3() 函数  
在文件 linux/include/unistd.h中：  
注意：DPL>=CPL才可以执行代码

#define _syscall3(type,name,atype,a,btype,b,ctype,c) \
    type name(atype a,btype b,ctype c) \
    {
           \
    long __res; \
    __asm__ volatile ("int $0x80" \
    	: "=a" (__res) \
    	: "0" (__NR_##name),"b" ((long)(a)),"c" ((long)(b)),"d" ((long)(c))); \
    if (__res>=0) \
    	return (type) __res; \
    errno=-__res; \
    return -1; \
    }

进行宏展开之后是：

int write(int fd,const char * buf,off_t count) 
    {
         
    long __res; 
    __asm__ volatile ("int $0x80" \
    	: "=a" (__res) \
    	: "0" (__NR_write),"b" ((long)(fd)),"c" ((long)(buf)),"d" ((long)(count))); 
    if (__res>=0) 
    	return (int) __res; 
    errno=-__res; 
    return -1; 
    }

内嵌汇编简单解读：  
输出：返回值是\_\_res（eax寄存器的值放入\_\_res）  
输入：\_\_NR\_write\_\_放入eax寄存器，fd放入ebx寄存器，buf放入ecx寄存器，count放入edx寄存器  
\_\_NR\_write定义在linux/include/unistd.h 中：  
一共定义了71个，列出10个供参考

#define __NR_setup	0	/* used only by init, to get system going */
    #define __NR_exit	1
    #define __NR_fork	2
    #define __NR_read	3
    #define __NR_write	4    //用到了这个
    #define __NR_open	5
    #define __NR_close	6
    #define __NR_waitpid	7
    #define __NR_creat	8
    #define __NR_link	9
    #define __NR_unlink	10

5最终调用sys\_write()来实现printf（）

int sys_write(unsigned int fd,char * buf,int count)
    {
        
    	struct file * file;
    	struct m_inode * inode;
    	
    	if (fd>=NR_OPEN || count <0 || !(file=current->filp[fd]))
    		return -EINVAL;
    	if (!count)
    		return 0;
    	inode=file->f_inode;
    	if (inode->i_pipe)
    		return (file->f_mode&2)?write_pipe(inode,buf,count):-EIO;
    	if (S_ISCHR(inode->i_mode))
    		return rw_char(WRITE,inode->i_zone[0],buf,count,&file->f_pos);
    	if (S_ISBLK(inode->i_mode))
    		return block_write(inode->i_zone[0],&file->f_pos,buf,count);
    	if (S_ISREG(inode->i_mode))
    		return file_write(inode,file,buf,count);
    	printk("(Write)inode->i_mode=%06o\n\r",inode->i_mode);
    	return -EINVAL;
    }