{
void* buf = my_malloc(size);
return buf;
}
カーネルの.cppに書いておく](https://image.slidesharecdn.com/cppos-140111003454-phpapp02/75/C-OS-25-2048.jpg)
![配置newの使いドコロ
class A {
int val_;
const char* str_;
public:
A() : val_(41), str_("foo") {}
};
41
確保した
メモリ
41
"foo"
"foo"
new A();
char buf[32];
new(buf) A();
buf](https://image.slidesharecdn.com/cppos-140111003454-phpapp02/75/C-OS-33-2048.jpg)
![配置newの使いドコロ
配置newで無事解決！
ScreenRenderer* screen_renderer;
char buf[128];
void KernelMain(void) {
BIOSで設定した画面解像度など取得;
!
!
}
if (24ビット色モード) {
screen_renderer = new(buf) 24ビットレンダラ(解像度);
} else if (32ビット色モード) {
screen_renderer = new(buf) 32ビットレンダラ(解像度);
}
…](https://image.slidesharecdn.com/cppos-140111003454-phpapp02/75/C-OS-34-2048.jpg)
![コンストラクタ呼び出し
.ctors
0x000005A8
0x00001277
0x000018ED
コンストラクタを呼び出す
関数のアドレス
void __call_constructors()
{
typedef void (*ctor_caller_t)(void);
extern int __ctors, __ctors_count;
}
ctor_caller_t* ctors = (ctor_caller_t*)&__ctors;
uarch_t ctors_count = (uarch_t)&__ctors_count;
for (uarch_t i = 0; i < ctors_count; ++i)
{
ctors[i]();
}](https://image.slidesharecdn.com/cppos-140111003454-phpapp02/75/C-OS-48-2048.jpg)
C++でできる！OS自作入門
- 2. そもそもOSとは • 身近な例 Windows, OS X, Linux, iOS, Android • ハードウェアとアプリの橋渡しをするソフト • メモリ管理、ハードウェア制御、タスク管理、…
- 5. OS自作の楽しさ • 自分のコンピュータを支配している感覚 → ハードウェアを直接いじる • 普段使ってるOSの裏側を実体験できる → メモリ管理、タスク管理ってどうなってる？ • 独自アイデアを盛り込んだOSの創造 → エミュレータOS、クラウドOS
- 6. OS自作の苦労 • 自分がOSなので、OSの助けを借りられない → main関数さえ自分で呼び出す • 画面表示も自分の責任 → 画面表示にバグがあると涙目 • エミュレータと実機での差 → エミュレータだと上手く動いたのに！
- 7. BITNOS • 私が作っているOS • NOS = Not Operating System OSぽい画面のジョークソフト （Akkie氏命名） • Bit NOS : ちょびっとだけNOS • 5回くらい作り直しているが、 まだ全く完成しない
- 9. OSの起動 MBR読み込み MBR: Master Boot Record BIOS 先頭セクタ = MBR 0x7c00 0x7e00
- 12. OSの起動 PBL読み込み PBL: Partition Boot Loader MBR パーティション 先頭セクタ = PBL 0x7c00 0x7e00 MBR PBL
- 17. OS開発とC++
- 18. OS自作入門とC言語 • 『30日でできる！OS自作入門』はC & アセンブリ • C言語でキューの実装→だるい int以外のキュー struct FIFO32 { int *buf; int p, q, size, free, flags; }; ! も欲しいのだが… void fifo32_init(struct FIFO32 *fifo, int size, int *buf) { fifo->size = size; fifo->buf = buf; fifo->free = size; fifo->flags = 0; fifo->p = 0; fifo->q = 0; }
- 19. C++でOS開発 • 先人たち • BayOS : C++コンパイラだけで対応可能な機能だけ使用 • MonaOS : 例外、純粋仮想関数なども使用 • 「gccをg++に置き換えるだけで使える機能」は簡単 • でも、C++ならそれらしい機能使いたいよね！ • 純粋仮想関数、例外、実行時型情報、new/delete
- 25. new演算子の実装 void* operator new(size_t size) { void* buf = my_malloc(size); return buf; } void* operator new[](size_t size) { void* buf = my_malloc(size); return buf; } カーネルの.cppに書いておく
- 26. メモリ割り当て - リンクリスト方式 0x1000 Header* current = (Header*)0x1000; Allocated 0x2000 size=0xFF8 true Header* next = (Header*)( (uintptr_t)current + sizeof(Header) + current->size); size=0xAF8 false Released 0x2B00 struct Header { size_t size; bool is_allocated; };
- 28. 配置new演算子の実装 普通のnew 配置new void* operator new(size_t size) { void* buf = my_malloc(size); return buf; } void* operator new(size_t size, void* buf) { return buf; }
- 29. 配置newの使いドコロ 例えばこんな場面 ScreenRenderer* screen_renderer; ! void KernelMain(void) { BIOSで設定した画面解像度など取得; ! ! } if (24ビット色モード) { screen_renderer = new 24ビットレンダラ(解像度); } else if (32ビット色モード) { screen_renderer = new 32ビットレンダラ(解像度); } …
- 30. 配置newの使いドコロ 例えばこんな場面 ScreenRenderer* screen_renderer; ! 様々なところで使う →グローバル変数 void KernelMain(void) { BIOSで設定した画面解像度など取得; ! ! } if (24ビット色モード) { screen_renderer = new 24ビットレンダラ(解像度); } else if (32ビット色モード) { screen_renderer = new 32ビットレンダラ(解像度); } …
- 31. 配置newの使いドコロ 例えばこんな場面 ScreenRenderer* screen_renderer; ! 様々なところで使う →グローバル変数 void KernelMain(void) { BIOSで設定した画面解像度など取得; ! ! } if (24ビット色モード) { screen_renderer = new 24ビットレンダラ(解像度); } else if (32ビット色モード) { screen_renderer = new 32ビットレンダラ(解像度); } … でもインスタンスは 後で生成したい → newを使う
- 33. 配置newの使いドコロ class A { int val_; const char* str_; public: A() : val_(41), str_("foo") {} }; 41 確保した メモリ 41 "foo" "foo" new A(); char buf[32]; new(buf) A(); buf
- 34. 配置newの使いドコロ 配置newで無事解決！ ScreenRenderer* screen_renderer; char buf[128]; void KernelMain(void) { BIOSで設定した画面解像度など取得; ! ! } if (24ビット色モード) { screen_renderer = new(buf) 24ビットレンダラ(解像度); } else if (32ビット色モード) { screen_renderer = new(buf) 32ビットレンダラ(解像度); } …
- 36. 仮想関数テーブル • C++で仮想関数を使うと出てくる用語 • virtualなメンバ関数のアドレスの表 • クラス毎に生成され、インスタンスはvtableへのポインタを持つ class A { public: virtual void foo(); virtual void bar(); }; A::foo A::bar
- 37. class A { public: virtual void foo(); virtual void bar(); }; class B : public A { public: virtual void foo(); }; A's vtable B's vtable A::foo A::bar B::foo A::bar
- 38. class A { public: virtual void foo(); virtual void bar(); }; class B : public A { public: virtual void foo(); }; A's vtable B's vtable A::foo A::bar B::foo A::bar B instance vptr p1 A* p1 = new B();
- 39. class A { public: virtual void foo(); virtual void bar(); }; class B : public A { public: virtual void foo(); }; A's vtable B's vtable A::foo A::bar B::foo A::bar B instance vptr A instance vptr p1 p2 A* p1 = new B(); A* p2 = new A();
- 40. class A { public: virtual void foo(); virtual void bar(); }; class B : public A { public: virtual void foo(); }; A's vtable B's vtable A::foo A::bar B::foo A::bar B instance vptr A instance Aのポインタ経由でも vptr 正しくBのメソッドを呼べる p1 p2 A* p1 = new B(); A* p2 = new A();
- 41. 仮想関数テーブル実物 class Base { public: virtual ~Base() {} virtual int foo() = 0; virtual int bar() {return 42;} }; 0 (int (*)(...))0 8 (int (*)(...))(& _ZTI4Base) 16 (int (*)(...))Base::~Base 24 (int (*)(...))Base::~Base 32 (int (*)(...))__cxa_pure_virtual 40 (int (*)(...))Base::bar class MyClass : public Base { public: virtual int foo() {return 43;} }; 0 8 16 24 32 40 (int (*)(...))0 (int (*)(...))(& _ZTI7MyClass) (int (*)(...))MyClass::~MyClass (int (*)(...))MyClass::~MyClass (int (*)(...))MyClass::foo (int (*)(...))Base::bar
- 42. 仮想関数テーブル実物 class Base { public: virtual ~Base() {} virtual int foo() = 0; virtual int bar() {return 42;} }; 0 (int (*)(...))0 8 (int (*)(...))(& _ZTI4Base) 16 (int (*)(...))Base::~Base 24 (int (*)(...))Base::~Base 32 (int (*)(...))__cxa_pure_virtual 40 (int (*)(...))Base::bar 自分で実装 class MyClass : public Base { public: virtual int foo() {return 43;} }; 0 8 16 24 32 40 (int (*)(...))0 (int (*)(...))(& _ZTI7MyClass) (int (*)(...))MyClass::~MyClass (int (*)(...))MyClass::~MyClass (int (*)(...))MyClass::foo (int (*)(...))Base::bar
- 44. コンストラクタ呼び出し class MyClass { int val_; public: MyClass() : val_(41) {} }; ! MyClass global_instance; ! int main(void) { … } コンストラクタは 誰が呼ぶ？
- 45. コンストラクタ呼び出し class MyClass { int val_; public: MyClass() : val_(41) {} }; ! MyClass global_instance; ! コンストラクタは 誰が呼ぶ？ int main(void) { … } →規格では、main関数実行前に呼ばれる
- 46. コンストラクタ呼び出し class MyClass { int val_; public: MyClass() : val_(41) {} }; ! MyClass global_instance; ! コンストラクタは 誰が呼ぶ？ int main(void) { … } →規格では、main関数実行前に呼ばれる 誰が呼ぶんだろう？
- 47. コンストラクタ呼び出し 処理系が用意 コンストラクタ呼び出し 大域変数0初期化 _start return PBL call main 普通のアプリ jump 自分でやる kmain カーネル
- 48. コンストラクタ呼び出し .ctors 0x000005A8 0x00001277 0x000018ED コンストラクタを呼び出す 関数のアドレス void __call_constructors() { typedef void (*ctor_caller_t)(void); extern int __ctors, __ctors_count; } ctor_caller_t* ctors = (ctor_caller_t*)&__ctors; uarch_t ctors_count = (uarch_t)&__ctors_count; for (uarch_t i = 0; i < ctors_count; ++i) { ctors[i](); }