java开发系统内核：第一个控制台命令

更详细的讲解和代码调试演示过程，请参看视频

Linux kernel Hacker, 从零构建自己的内核

操作系统的一个重要功能是平台功能，也就是它能提供基础设施让其他程序运行在其自身之上。甚至不少应用程序发展到后期，它自身的代码量和复杂度比运行它的操作系统还要复杂，例如现在的chrome。

有一类程序叫命令行程序，此类程序没有花哨的窗口特效，他们的运行方法是，用户在黑色的命令行窗口中，输入程序的名字，后面跟着提交给程序的参数，点击回车，然后程序开始运行，然后把计算后的结果展示在命令行窗口里。早期的DOS，以及现在Linux系统的Shell, 都可以通过命令行来运行一系列程序，我们这一节的内容，就是实现一个命令行程序运行的功能，本节完成的命令行程序为mem, 它的作用是显示当下可用的内存，具体运行效果如下：



我们首先要解决的是文字的滚屏问题，也就是当我们在控制台输入命令，按下回车后，文字能向上滚动一行，由于单个字体的高度是16个像素，那么滚动一行的实现方式，就是把一个窗体内的像素向上挪动16个像素单位。具体的实现代码如下：

int cons_newline(int cursor_y, struct SHEET *sheet) {
int x, y;

if (cursor_y < 28 + 112) {
cursor_y += 16;
} else {
for (y = 28; y < 28 + 112; y++) {
for (x = 8; x < 8 + 240; x++) {
sheet->buf[x + y * sheet->bxsize] =
sheet->buf[x + (y + 16) * sheet->bxsize];
}
}

for (y = 28 + 112; y < 28 + 128; y++) {
for (x = 8; x < 8 + 240; x++) {
sheet->buf[x + y * sheet->bxsize] = COL8_000000;
}
}

sheet_refresh(shtctl, sheet, 8, 28, 8+240, 28+128);
}

showString(shtctl, sheet, 8, cursor_y, COL8_FFFFFF, ">");
return cursor_y;
}

cons_newline 用来实现控制台的文字向上滚动，它的做法很简单，就是把控制台的像素逐个向上移动16个单位即可，移动后最底部的一行用黑色填充。第一个输入参数cursor_y用来表示当前控制台输入所在的y坐标，第二个参数是控制台窗口的图层对象，代码中第一个for循环就是把像素依次上移16个单位，第二个循环，目的是把最后一行用黑色填充，最后程序在新的一行输出一个”>”符号，同时返回新一行的y坐标。

当命令行控制台接收到的按键是回车时，它调用该函数，实现换行功能：

void console_task(struct SHEET *sheet, int memtotal) {
....
for(;;) {
....
else if (i == KEY_RETURN) {
set_cursor(shtctl, sheet, cursor_x, cursor_y, COL8_000000);

cursor_y = cons_newline(cursor_y, sheet);
}
....
}
}

每次回车换行时，我们先把光标的白色块给抹掉，然后执行换行逻辑，这样每次我们在控制台中点击回车时，我们的输入光标都会顺利的出现在新的一行：



接下来，我们就可以实现mem命令功能了，它的逻辑简单，每当回车按下时，命令行进程看看输入的字符是否是字符串”mem”, 如果是的话，那么调用内存管理接口，获取当前可用内存大小，然后以字符串的形式输出到控制台。我们看看具体实现：

void console_task(struct SHEET *sheet, int memtotal) {

....
char  cmdline[30];
for(;;) {
....
else if (i == KEY_RETURN) {
set_cursor(shtctl, sheet, cursor_x, cursor_y, COL8_000000);
cmdline[cursor_x / 8 - 2] = 0;
cursor_y = cons_newline(cursor_y, sheet);
if (cmdline[0] == 'm' && cmdline[1]== 'e' && cmdline[2] == 'm'
&& cmdline[3] == 0) {
char *s = intToHexStr(memtotal / (1024));
showString(shtctl,sheet,16,cursor_y,COL8_FFFFFF, "free ");
showString(shtctl,sheet,52,cursor_y, COL8_FFFFFF, s);
showString(shtctl, sheet, 126, cursor_y, COL8_FFFFFF, " KB");
cursor_y = cons_newline(cursor_y, sheet);
}
cursor_x = 16;
}
....
else {
char c = transferScanCode(i);
if (cursor_x < 240 && c!=0 ) {
set_cursor(shtctl, sheet, cursor_x, cursor_y,COL8_000000);
char s[2] = {c, 0};
cmdline[cursor_x/8 - 2] = c;
showString(shtctl, sheet, cursor_x, cursor_y, COL8_FFFFFF, s);
cursor_x += 8;
}
}
}

....
}

代码中，第二个else是处理处理普通输入字符的情况，此时我们把当前输入的字符全部放入到缓冲区cmdline中，当回车键按下时，我们判断cmdline中的字符形成的字符串是不是”mem”, 如果是的话，我们把当前可用内存的大小转换成十六进制字符串，然后显示到控制台窗口中，当前可用内存大小是从函数入口处传进来的，是主进程启动命令行控制台进程时，传进来的一个参数，代码如下：

struct SHEET*  launch_console() {
....
*((int*)(task_console->tss.esp + 4)) = (int)sht_cons;
*((int*)(task_console->tss.esp + 8)) = memman_total(memman);
....
}

主进程在启动命令行控制台前，把当前可用内存的大小放入到控制台进程的堆栈中，控制台进程启动它的主函数后，从他的输入参数中，获得主进程传进来的信息。

完成系列代码后，我们就可以实现mem命令功能了。更详细的代码讲解和调试演示过程，请参看视频。

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