圖形還是文本
在顯示HelloWorld前我們需要先確定顯示的模式（方式），目前就分爲圖形顯示模式和文本顯示模式吧。本質上來講這兩種方式是相同的，都是以像素點（點陣）來顯示的，但是從實現方式來講是不同的，圖形模式可顯示的內容更豐富（只要你能做出來），但是實現更復雜；文本模式可實現內容不多，但是實現簡單，更容易上手。按我的想法來說肯定選簡單的，畢竟圖形模式涉及的知識太多了，從顯卡驅動到圖像處理，其工作量都可以作爲另一個項目來做了，而且文本模式對我們完全夠用。所以我們刪繁就簡，選文本模式吧。
80*25文本模式簡介
在這個模式下，一個屏幕最多可以顯示80（寬）*25（高）個字符，每個字符佔用兩個字節，第一個字節存儲該字符的屬性（顏色、背景色、是否閃爍等），第二個字節存儲該字符的ASCII碼，所有字符數據存儲在以物理地址0xb8000起始地址的內存中。看到這裏你有沒有明白應該怎麼操作屏幕了，整個屏幕不就是一個起始地址爲0xb8000，元素長度爲2個字節，元素個數爲80*25的一位數組嘛（如果暫時不理解也可以理解爲一個類似A[25][80]的二維數組，但是要明白所有的高維數組都可以化爲一位數組處理哦），這段內存我們以後稱之爲顯存。那讓屏幕顯示一個字符不就是向顯存中寫入一個元素嘛。到這裏顯示相關的知識就夠用了，我們可以開始輸出HelloWorld了。
向天再借500根頭髮
以下內容雖然不難，但是可以算是開啓了禿頂（變強）之路，不過不用怕，正如標題所講，最多也就掉500根。
寫代碼要三思而後行，不能上來就啪啪啪一頓亂敲，結果寫着寫着寫不下去了，於是乎Ctrl+A、delete、碼生重來。咱們寫這個輸出代碼時也要想好，不能直接把"Hello World“這個字符串寫進顯存就完事了。仔細想一想，這個顯示字符的功能不僅僅是現在用吧，內核其他部分也要向屏幕輸出字符，用戶程序也要向屏幕輸出字符，我們總不能在輸出字符時就把這段代碼再寫一遍吧，這麼一想，不如我們寫一個函數，這個函數接收並顯示一個字符串，當用的時候就調用這個函數，問題不就解決了嘛。但是，如果我們想輸出一個字符怎麼辦，這個函數就不能用了鴨，那再寫一個輸出字符的函數？？？大可不必，字符串是由字符組成的鴨，我們編寫一個輸出字符的函數，然後在輸出字符串時反覆調用這個字符函數不就可以了嗎，由這個思路出發，我們可以設計出如下的代碼：
//graphic.c
#include "types.h"
#define WIDTH 80
#define HEIGHT 25
static u16 * vm=(u16 *)0xb8000;
static u8 cursor_x=0;
static u8 cursor_y=0;
void putchar(u8 c){
u8 color=(0<<4)|(15&0x0f);
switch(c){
case '\n':
if((++cursor_y)==HEIGHT){
cursor_y=HEIGHT-1;
cursor_x=0;
}else{
cursor_x=0;
}
break;
default:
*(vm+cursor_y*WIDTH+cursor_x)=(color<<8)|c;
if((++cursor_x)==WIDTH){
cursor_x=0;
if((++cursor_y)==HEIGHT){
cursor_y=HEIGHT-1;
}
}
}
}
int puts(char * str){
for(int i=0;*(str+i)!=0;i++){
putchar(*(str+i));
}
return 0;
}
我們把這個源文件存儲爲graphic.c，其中的putchar函數爲最底層的輸出函數，它是今後所有向屏幕輸出信息函數實現的基礎（比如puts），而這個源文件是內核其他模塊輸出信息的基礎，所以我們把graphic.c稱之爲顯示模塊（或者文本模式下的圖形驅動），至此我們已經對計算機硬件的顯示部分（可以說是顯卡相關部分吧）作了一個抽象。對這裏的抽象的概念一定要有自己的理解，因爲今後的工作就是在重複這個過程：學習硬件接口-->將硬件抽象爲幾個函數接口（比如將顯卡抽象爲putchar和puts）-->將這幾個函數接口歸整爲一個新的模塊並加入內核。通過不斷重複上述過程將硬件一一抽象爲模塊並加入內核，這樣我們的內核就會支持越來越多的硬件，也就擁有了越來越多的功能，這樣內核就得以不斷的成長直至成熟。這個就是我個人編寫內核的思路，雖然今後涉及的內容有很多，但是隻要運用這個思路，就可以對其逐一擊破，直至掌握一個完整的內核結構。
開始顯示HelloWorld
嗶嗶了這麼多，咱們終於可以進入正題了，這裏想必也不必多說了，思路已經十分明顯了，在boot.S的死循環之前調用puts輸出“Hello World"就可以唄。這樣寫當然可以，但是我們的內核不止顯示字符串這一個功能鴨，今後還有很多功能，還需要在內核開始調用很多函數，總不能都在boot.S這個彙編程序中調用吧（如果不明白AT&T彙編語言和C語言之間的互相調用，可以直接搜索相關內容，或者查看我寫的附錄），畢竟寫彙編程序真的很麻煩，還是儘量把工作都放在C代碼中吧，所以首先由boot.S調用一個內核的C主函數bootmain，然後由bootmain調用puts函數進行輸出，今後的其他函數也由bootmain函數進行調用，這樣就儘可能的避免了編寫彙編代碼。修改後的代碼如下：
#boot.S
#Multiboot頭，可以通過grub kernel指令加載並通過boot啓動
.align 4
.text
multiboot_header:
#define magic 0x1badb002
#define mboot_mem_info 1<<1
#define flags mboot_mem_info
.long magic
.long flags
.long (-magic-flags)
#內核彙編入口
.global _start
.align 4
_start:
movl $stack_top,%esp#設置函數調用所需的棧
call bootmain
stop:
jmp stop
.data
stack_bottom:
.skip 16384
stack_top:
//bootmain.c
#include "types.h"
#include "graphic.h"
void bootmain(void){
puts("Hello World!");
}
既然添加了新的源文件，那麼Makefile也是需要修改的（後面會學習Makefile一勞永逸的寫法），新的Makefile如下：
MAKE=make
GCC=gcc
LD=ld
CFLAGS=-m32 -ggdb -gstabs+ -fno-stack-protector -fno-builtin -fno-strict-aliasing -O0 -Wall -fno-pic -nostdinc -I include
LDFLAGS=-m elf_i386 -nostdlib
QEMU_OPTION= -m 128M
OBJS=\
boot.o\
graphic.o\
bootmain.o
all:
$(MAKE) kernel
kernel:$(OBJS) kernel.ld
$(LD) $(LDFLAGS) -T kernel.ld $(OBJS) -o kernel
boot.o:boot.S
$(GCC) $(CFLAGS) -c boot.S -o boot.o
graphic.o:graphic.c
$(GCC) $(CFLAGS) -c graphic.c -o graphic.o
bootmain.o:bootmain.c
$(GCC) $(CFLAGS) -c bootmain.c -o bootmain.o
run:
sudo qemu-system-i386 $(QEMU_OPTION) --kernel kernel
debug:
sudo qemu-system-i386 $(QEMU_OPTION) -S -s --kernel kernel &
gdb -x gdbinit
clean:
rm *.o
還有一個重要的頭文件types.h，這是個內核中基本數據類型的定義，不直接用C語言的原因有兩個，主要是爲了方便內核以後適配其他平臺，其次是爲了少敲點鍵盤（懶是人類進步的第一動力[\滑稽])，最後要說的是該內核所有的頭文件都放在include目錄下哦，這一點在編譯參數"-I include"中可以看出。
//types.h
#ifndef TYPES_H
#define TYPES_H
#define NULL (void*)0
typedef unsigned char u8;
typedef unsigned short u16;
typedef unsigned int u32;
typedef u32 pdt;
typedef u32 ptt;
#endif
現在我們終於可以編譯了，如果不出意外就是以下結果。
其實直接複製粘貼代碼後的結果肯定不是這個樣子，是有幾個問題需要你自己解決的，需要你自己創建幾個目錄、文件，具體做什麼就需要你對照錯誤信息（這對於我們排除錯誤是很重要的，不要怕）逐一解決。
編譯成功後運行的結果如下
至此我們的HelloWorld工程終於完成了，讓我們先在成功的喜悅中沉浸一會兒，啊～～～爽～～～
納尼？？？看着多餘的字還有點不爽，那就自己親手清除它們吧，自己動手，豐衣足食哦！
最後囉嗦一下
對於這個HelloWorld工程，上下兩篇羅裏吧嗦得說了一堆，主要就是爲了能讓剛剛入門的萌新能走的不那麼坎坷，同時呢也是想結合具體實例敘述編寫內核的思路，相關代碼我自己也重新敲了一遍、運行了一遍，如果還有不夠詳細的地方請留言，我會酌情進行對應的修改。
需要說明的是以後的文章就不會這麼詳細了，千萬不要說我懶哦（看破不說破）。
最後最後再囉嗦一句，如果在閱讀過程中對環境安裝、編譯鏈接、代碼調試等有任何疑問還沒有解決的話請閱讀對應的附錄，相關的文獻資料以後會上傳的。
終於寫完了，我又想起了我的快樂風男～～～哈塞給！！！
