ゼロからのOS自作入門 メモ (Day4)

こんにちは、kaiwareです。

みかん本Day4(第4章)について、各種用語や詰まった箇所のメモを残す。

前回はこちら。
https://zenn.dev/kaiware0x/articles/mikan-osbook-day3

CプログラムからC++関数を呼び出す

参照を受け取るC++関数をCプログラムから呼び出す際には、C側ではポインタ渡しをすれば良い。
これはコンパイラの仕様で決まっている。
今回の場合、こちらの仕様に準拠している：System V AMD64 ABI

配置new

• 通常のnewはインスタンスをヒープ領域に確保する
  • プログラマがメモリ領域の指定はできず、OSがメモリを割り当ててくれる
  • ヒープ領域：関数の実行が終了しても破棄されない領域
  • newを使わないで生成したインスタンスはスタック領域に配置される
• 配置newはプログラマがメモリ領域を指定できる
  • 現状のMikanOSはメモリ管理機能を実装していないので、プログラマが指定する必要がある

void* operator new(size_t size, void* buf) {
    return buf;
}

void operator delete(void* obj) noexcept {
}

newとmalloc()の違い

• new: コンストラクタが呼ばれる
  • 初期化される
• malloc(): コンストラクタが呼ばれない
  • 初期化されず、ゴミデータが入る

vtable

• 仮想関数テーブル, Virtual function TABLE
• 仮想関数のポインタ表
• 各クラスごとに存在する

カーネル読み込み処理の修正

day04c時点のMikanLoaderPkg/Main.cにはバグがあり、カーネル用のメモリの大きさを計算する処理が間違っている。
kernel.elfのプログラムヘッダを見れば、必要なメモリサイズがわかる。

kaiware@tslap:~/workspace/mikanos/kernel$ readelf -l kernel.elf

Elf file type is EXEC (Executable file)
Entry point 0x1011d0
There are 5 program headers, starting at offset 64

Program Headers:
  Type           Offset             VirtAddr           PhysAddr
                 FileSiz            MemSiz              Flags  Align
  PHDR           0x0000000000000040 0x0000000000100040 0x0000000000100040
                 0x0000000000000118 0x0000000000000118  R      0x8
  LOAD           0x0000000000000000 0x0000000000100000 0x0000000000100000
                 0x00000000000001a8 0x00000000000001a8  R      0x1000
  LOAD           0x00000000000001b0 0x00000000001011b0 0x00000000001011b0
                 0x00000000000001c9 0x00000000000001c9  R E    0x1000
  LOAD           0x0000000000000380 0x0000000000102380 0x0000000000102380
                 0x0000000000000000 0x0000000000000018  RW     0x1000
  GNU_STACK      0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x0000000000000000
                 0x0000000000000000 0x0000000000000000  RW     0x0

 Section to Segment mapping:
  Segment Sections...
   00
   01     .rodata
   02     .text
   03     .bss
   04
readelf: Warning: Unrecognized form: 0x23
readelf: Warning: Unrecognized form: 0x22
readelf: Warning: Unrecognized form: 0x22
readelf: Warning: Unrecognized form: 0x23
readelf: Warning: Unrecognized form: 0x22
readelf: Warning: Unrecognized form: 0x22
readelf: Warning: Unrecognized form: 0x22
readelf: Warning: Unrecognized form: 0x22
readelf: Warning: Unrecognized form: 0x22
readelf: Warning: Unrecognized form: 0x22
readelf: Warning: Unrecognized form: 0x22
readelf: Warning: Unrecognized form: 0x22
readelf: Warning: Unrecognized form: 0x22
kaiware@tslap:~/workspace/mikanos/kernel$

LOADセグメント情報まとめ：

オフセット	仮想Addr	ファイルサイズ	メモリサイズ	フラグ
0x000	0x100000	0x1a8	0x1a8	R
0x1b0	0x1011b0	0x1c9	0x1c9	R E
0x380	0x102380	0x000	0x018	RW

• それぞれの LOADセグメント が 各セクションに対応している
  • 1つ目のLOAD → .rodata
  • 2つ目のLOAD → .text
  • 3つ目のLOAD → .bssなど
    • bss: グローバル変数が配置されるセクション。
    • ここだけ FileSiz と MemSiz が一致していないが、今回main.cppで定義したグローバル変数には初期値が無いため、 FileSiz はゼロで良い。
• 仮想Addrが0x100000から始まるのはld.lldコマンドのオプションで--image-base 0x100000を指定したから。
• 仮想Addrが0x1000ずつ増えていくのは、ページサイズが0x1000(4KiB)だから。
  • ページアラインメントを行っている。
• フラグの意味：
  • R: Readable
  • W: Writable
  • E: Executable

本来読み込みたいメモリアドレス配分：

Loader.efiでの処理：

実行結果(QEMUにて)：

次回

https://zenn.dev/kaiware0x/articles/mikan-osbook-day5