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C++でできる！OS自作入門
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- 7. BITNOS • 私が作っているOS • NOS = NotOperating 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
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- 12. OSの起動 PBL読み込み PBL: Partition BootLoader MBR パーティション 先頭セクタ = PBL 0x7c00 0x7e00 MBR PBL
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- 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
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- 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; };
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- 28. 配置new演算子の実装 普通のnew 配置new void* operator new(size_tsize) { 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
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- 33. 配置newの使いドコロ class A { intval_; 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]; voidKernelMain(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); } …
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- 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: virtualvoid foo(); virtual void bar(); }; A::foo A::bar
- 37. class A { public: virtualvoid 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: virtualvoid 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: virtualvoid 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: virtualvoid 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
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- 44. コンストラクタ呼び出し class MyClass { intval_; 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 { intval_; 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 { intval_; 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？
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- 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](); }
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