4.2 C函数调用的实现慕课视频播放-操作系统-MOOC慕课视频教程-柠檬大学

接下来我们看第二部分

第二部分讲的是什么呢

讲的是说当我们的uCore操作系统得到控制权之后

它还要进一步执行

它需要了解函数调用关系

那为什么要了解函数调用关系这其实很重要

特别是我们想象一下

如果程序在某一点崩了

那我们知道函数调用关系的话

我们就可以知道从哪个地方调用

到最后出现了问题

你可以知道整个一个函数的执行调动的过程

那可以很便于我们去分析理解错误在什么地方

这个是一个很直接的用处我们后面也会用到

第二个你也知道我们的编译器

我们的GCC和我们的操作系统在执行程序的时候

大致之间怎么一个协调

GCC怎么产生这个代码

使得它可以把函数的参数给压入到栈里面

具体被调的函数能够取这些参数去执行

最后还能够正确的返回

这个执行过程应该说是很Detail的

应该说在我们的编译计算机原理和操作系统都相关

这里面希望大家对它有进一步的了解

能够更好的去分析理解这个程序的执行过程

特别是操作系统的执行过程

好那我们这个分析又不太一样

它不是在C这一级分析的

是在我们机器码这一级来分析的

我们这边可以看出来这有一个栈

这是一个Stack 这个Stack里面

这是高地址这是低地址正好相反

这是一段代码

这段代码虽然是汇编代码

但是我们前面也介绍了这是基本的寄存器

完成了一个Push操作

把寄存器内容压栈

调用call 调用一个函数

这个foo可以代表一个地址

调用完这个函数之后

这个函数返回之后会执行一些pop操作

来把刚才压栈的信息给弹出来

后面又可以继续执行了

这实际上是一个调用过程

会有压栈出栈中间是call的过程

那么这个函数在这 foo

它会完成进一步的处理

那这个处理到底什么意思我们可以看看

用这个图可视化来展示一下

当执行到这个地方的时候

基本上是EBP指向caller's caller's EBP

这好像看起来不知道什么意思

但是没关系我们走一下

看接下来会出现什么情况

特别是执行push1 &ebp的时候

我们看到一些不一样的地方

push ebp还有movl这两条指令

当执行push al的时候

实际上它把caller

就是调用foo这个函数的函数就是caller

它会把相应的寄存器压栈

再接下来呢会把相应的参数压栈

相当于是我调这个函数

我需要有一个参数

这些参数也压栈这是实参

然后再接下来它调这个函数

在执行这个函数的时候

它会把它的返回地址压栈

返回地址在哪呢返回地址在这个地方

call下面条语句是它的返回地址

Return address

压栈之后就跳转到这个地方执行

当执行这两条的时候需要注意

EBP到这来同时这是做了一个push之后

这里面的内容是这样的

同时让ESP的内容付给了EBP

所以说EBP从指向这跳到这

指向这个地方

虽然跳到这么一个地方

但其实隐含着建立一个链接关系

这里面的内容其实指向了这个地址

那么这个呢就形成了所谓的调用栈的链

我们根据这个信息

就可以把更深层次的调用关系给表述出来

这也是我们在Lab 1中需要去理解和实现的一块练习

执行到这的时候其实可以看到

它也做了很多后续的一些压栈工作

把它的局部变量给放到栈里面去

然后做相应的处理

假设执行完毕之后

最后会做一个pop操作

使得EBP又回来了

最后在执行return的时候

因为你这时候ESP已经指向了Return address

所以说做Return 最后一步的时候

它会根据这个Return address跳回来执行

同时把它清掉

所以你看它会执行到这来

在执行这条之后

又把刚才压的实参这个弹出来了

又回复到这么一个状态

接下来继续往下走相应的指令

这是整个C函数的调用过程

你看可以涉及到有caller

有压栈压栈完成对于实参的一个传递

然后对调用函数的返回地址的压栈

然后再调用函数

调用函数有相应的对EBP和ESP的处理

形成一个调用栈

调用栈的一个链接关系

然后完成相应处理之后

还要把所有的参数和释放掉

使得接下来的形参还有局部变量

都能够回复到一个正常的位置去继续去执行

那么这就是C的函数调用的一个大致的实现

这里面需要注意

我们这里面用了很多push操作

push操作其实是说把这些参数是用内存放在栈里面

栈是内存的一块所以是放在栈里面运行的

其实为了效率更高

把参数或者函数的返回值

也可以通过寄存器来传递

同时效率更高一些

取决于我们的编译器生成的调用的一个规则是怎么来做的

另外不是需要去保存恢复所有的寄存器

因为在执行的过程当中

你可能用不到所有的寄存器

你可能只是破坏了一部分寄存器

所以我们前面说最开始做保存寄存器

后面做恢复寄存器的时候

寄存器并不一定是所有的

这主要是为了简单而做一个表述

这里面如果提高效率的话就不需要这样

好如果大家对这个栈的执行过程有一个更深入的了解的话

我们可以去返回下面一个网址

更进一步去看看相关的一些信息

这是关于C的函数调用这一块

给大家介绍到这

操作系统课程列表：

第零讲在线教学环境准备

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第三讲启动、中断、异常和系统调用

-3.1 BIOS

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-3.2 系统启动流程

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-3.3 中断、异常和系统调用比较

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-3.5 系统调用示例

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-3.6 ucore+系统调用代码

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第四讲实验一 bootloader启动ucore os

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第五讲物理内存管理: 连续内存分配

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-6.4 页表概述

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第七讲实验二物理内存管理

-7.1 了解x86保护模式中的特权级

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-第七讲实验二物理内存管理--7.1 了解x86保护模式中的特权级

-7.2 了解特权级切换过程

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-7.3 了解段/页表

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-7.4 了解UCORE建立段/页表

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-第七讲实验二物理内存管理--7.4 了解UCORE建立段/页表

-7.5 演示lab2实验环节

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第八讲虚拟存储概念

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第九讲页面置换算法

-9.1 页面置换算法的概念

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-9.2 最优算法、先进先出算法和最近最久未使用算法

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-第九讲页面置换算法--9.2 最优算法、先进先出算法和最近最久未使用算法

-9.3 时钟置换算法和最不常用算法

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-9.4 Belady现象和局部置换算法比较

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第十三讲实验四内核线程管理

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第十四讲实验五用户进程管理

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-14.3 执行ELF格式的二进制代码-do_execve的实现

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-14.4 执行ELF格式的二进制代码-load_icode的实现

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-14.5 进程复制

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-14.6 内存管理的copy-on-write机制

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第十五讲处理机调度

-15.1 处理机调度概念

--15.1 处理机调度概念

-第十五讲处理机调度--15.1 处理机调度概念

-15.2 调度准则

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-15.3 先来先服务、短进程优先和最高响应比优先调度算法

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-第十五讲处理机调度--15.3 先来先服务、短进程优先和最高响应比优先调度算法

-15.4 时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和ucore调度框架

--15.4 时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和ucore调度框架

-第十五讲处理机调度--15.4 时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和uc

-15.5 实时调度和多处理器调度

--15.5 实时调度和多处理器调度

-第十五讲处理机调度--15.5 实时调度和多处理器调度

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--15.6 优先级反置

-第十五讲处理机调度--15.6 优先级反置

第十六讲实验六调度器

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-16.2 调度算法支撑框架

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-16.4 Stride调度算法

第十七讲同步互斥

-17.1 背景

--17.1 背景

-17.2 现实生活中的同步问题

--17.2 现实生活中的同步问题

-第十七讲同步互斥--17.2 现实生活中的同步问题

-17.3 临界区和禁用硬件中断同步方法

--17.3 临界区和禁用硬件中断同步方法

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-17.4 基于软件的同步方法

--17.4 基于软件的同步方法

-第十七讲同步互斥--17.4 基于软件的同步方法

-17.5 高级抽象的同步方法

--17.5 高级抽象的同步方法

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第十八讲信号量与管程

-18.1 信号量

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-第十八讲信号量与管程--18.1 信号量

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-第十八讲信号量与管程--18.2 信号量使用

-18.3 管程

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-18.4 哲学家就餐问题

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-18.5 读者-写者问题

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第十九讲实验七同步互斥

-19.1 总体介绍

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-19.2 底层支撑

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-第十九讲实验七同步互斥--19.2 底层支撑

-19.3 信号量设计实现

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-第十九讲实验七同步互斥--19.3 信号量设计实现

-19.4 管程和条件变量设计实现

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-第十九讲实验七同步互斥--19.4 管程和条件变量设计实现

-19.5 哲学家就餐问题

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第二十讲死锁和进程通信

-20.1 死锁概念

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-第二十讲死锁和进程通信--20.1 死锁概念

-20.2 死锁处理方法

--20.2 死锁处理方法

-第二十讲死锁和进程通信--20.2 死锁处理方法

-20.3 银行家算法

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-第二十讲死锁和进程通信--20.3 银行家算法

-20.4 死锁检测

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-第二十讲死锁和进程通信--20.4 死锁检测

-20.5 进程通信概念

--20.5 进程通信概念

-第二十讲死锁和进程通信--20.5 进程通信概念

-20.6 信号和管道

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-第二十讲死锁和进程通信--20.6 信号和管道

-20.7 消息队列和共享内存

--20.7 消息队列和共享内存

-第二十讲死锁和进程通信--20.7 消息队列和共享内存

第二十一讲文件系统

-21.1 文件系统和文件

--21.1 文件系统和文件

-第二十一讲文件系统--21.1 文件系统和文件

-21.2 文件描述符

--21.2 文件描述符

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-21.3 目录、文件别名和文件系统种类

--21.3 目录、文件别名和文件系统种类

-第二十一讲文件系统--21.3 目录、文件别名和文件系统种类

-21.4 虚拟文件系统

--21.4 虚拟文件系统

-第二十一讲文件系统--21.4 虚拟文件系统

-21.5 文件缓存和打开文件

--21.5 文件缓存和打开文件

-第二十一讲文件系统--21.5 文件缓存和打开文件

-21.6 文件分配

--21.6 文件分配

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-21.7 空闲空间管理和冗余磁盘阵列RAID

--21.7 空闲空间管理和冗余磁盘阵列RAID

-第二十一讲文件系统--21.7 空闲空间管理和冗余磁盘阵列RAID

第二十二讲实验八文件系统

-22.1 总体介绍

--22.1 总体介绍

-第二十二讲实验八文件系统--22.1 总体介绍

-22.2 ucore 文件系统架构

--22.2 ucore 文件系统架构

-第二十二讲实验八文件系统--22.2 ucore 文件系统架构

-22.3 Simple File System分析

--22.3 Simple File System分析

-第二十二讲实验八文件系统--22.3 Simple File System分析

-22.4 Virtual File System分析

--22.4 Virtual File System分析

-第二十二讲实验八文件系统--22.4 Virtual File System分

-22.5 I/O设备接口分析

--22.5 I/O设备接口分析

-第二十二讲实验八文件系统--22.5 I/O设备接口分析

-22.6 执行流程分析

--22.6 执行流程分析

第二十三讲 I/O子系统

-23.1 I/O特点

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-第二十三讲 I/O子系统--23.1 I/O特点

-23.2 I/O结构

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-第二十三讲 I/O子系统--23.2 I/O结构

-23.3 I/O数据传输

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-第二十三讲 I/O子系统--23.3 I/O数据传输

-23.4 磁盘调度

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-第二十三讲 I/O子系统--23.4 磁盘调度

-23.5 磁盘缓存

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-第二十三讲 I/O子系统--23.5 磁盘缓存

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4.2 C函数调用的实现在线视频