D
| Allgemeines | |
|---|---|
| Name: | D |
| Inlineassembler: | Ja (Intel-Syntax) |
| Compiler: | dmd (Digital Mars), gdc (GNU) |
| Spracheneigenschaften | |
| Plattformen: | Alle |
| Beispielkernel in der Sprache: | s.u. |
| Homepage | |
D ist eine prozedurale sowie objekorientierte Programmiersprache und wird seit 1999 von Walter Bright entwickelt. Primäres Ziel der Entwicklung war dabei die Produktivität von Scriptsprachen wie Python mit der Abstraktion von C++ und der Nähe zum System von C zu vereinen.
Inhaltsverzeichnis
D als Sprache für ein Betriebssystem
D kann primär als objektorientiertes C (ähnlich C++) gesehen werden. Mit D lässt sich genauso wie in C sehr systemnah programmieren, es sind Sprachmittel wie Pointer vorhanden und man kann per Inline-Assembler (Intel-Syntax) Assembler-Routinen einbauen. Einzig muss (z.B. für den Kernel) ein kleines Runtime implementiert werden, welcher Funktionen zum Überprüfen von Werten während der Laufzeit zur Verfügung stellt (mehr dazu weiter unten). Um Sprachmittel wie Konstruktoren und Destruktoren einzusetzen, bedarf es ebenfalls Laufzeitunterstützung.
Kernel in D
Konstruktoren/Destruktoren
Wer in D seinen Kernel programmiert, möchte vielleicht den Vorteil der Objektorientierung nicht missen. Dazu muss allerdings, wie in C++ auch, Code geschrieben werden, welcher die Konstruktoren/Destruktoren aufruft.
Für die Konstruktoren: <asm> static_ctors_loop:
mov ebx, start_ctors jmp .test
.body:
call [ebx] add ebx,4
.test:
cmp ebx, end_ctors jb .body
</asm>
start_ctors ist dabei im Linkerscript angegeben.
Für die Destruktoren: <asm> static_dtors_loop:
mov ebx, start_dtors jmp .test
.body:
call [ebx] add ebx,4
.test:
cmp ebx, end_dtors jb .body
</asm>
end_dtors ist hier auch im Linkerscript angegeben.
Das passende Linkerscript dazu:
link.ld
OUTPUT_FORMAT(elf32-i386)
ENTRY (start)
SECTIONS{
. = 0x00100000;
.text :{
code = .; _code = .; __code = .;
*(.text)
*(.rodata)
}
.rodata ALIGN (0x1000) : {
*(.rodata)
}
.data ALIGN (0x1000) : {
data = .; _data = .; __data = .;
*(.data)
start_ctors = .; *(.ctors) end_ctors = .;
start_dtors = .; *(.dtors) end_dtors = .;
}
.bss :{
sbss = .;
bss = .; _bss = .; __bss = .;
*(COMMON)
*(.bss)
ebss = .;
}
end = .; _end = .; __end = .;
}
Runtime
Wer in D einen Kernel schreibt wird bei der Benutzung von Arrays beim Linken schnell folgenden Fehler zu sehen bekommen:
undefined reference to _d_array_bounds
_d_array_bounds ist dabei nicht anderes, als eine Funktion im D-Runtime, welche überprüft, ob Array-Grenzen eingehalten werden. Um diesen Fehler vorzubeugen, sollte also zumindest eine Stub-Funktion erstellt werden:
<c> extern(C) void _d_array_bounds(char *filename, uint line) {} </c>
Zu Debugging-Zwecken kann hier natürlich auch eine echte Überprüfung gemacht werden.
Wer allerdings keine Runtime-Überprüfung im Kernel braucht, der kann den Compiler auch so aufrufen:
$ gdc -no-bounds-check
Neu hinzugekommen zu dem Schluesselwort
synchronized
sind neu zu erstellende Stubs:
<c> extern (C) void _d_criticalenter() {} extern (C) void _d_criticalexit() {} extern (C) void _Dmodule_ref() {} </c>
Der eigentliche Kernel
Nichts weltbewegendes, wir geben ein einfaches 'D' auf dem Bildschirm aus:
<c> module kernel.main;
extern(C) void main(uint magic, uint addr) {
int ypos = 0;
int xpos = 0;
const uint COLUMNS = 80;
const uint LINES = 24;
ubyte* vidmem = cast(ubyte*)0x000B8000;
for (int i = 0; i < COLUMNS * LINES * 2; i++) {
synchronized *(vidmem + i) = 0;
}
synchronized *(vidmem + (xpos + ypos * COLUMNS) * 2) = 'D' & 0xFF;
synchronized *(vidmem + (xpos + ypos * COLUMNS) * 2 + 1) = 0x07;
for (;;) {
}
} </c>
Man beachte das 'module kernel.main', wobei kernel der Name des Verzeichnisses ist, wo sich die Datei befindet.
start.asm
Und hier der Start-Code mit Multiboot-Signatur und dem Konstruktor/Destruktor-Code von oben:
<asm> global start extern main extern start_ctors, end_ctors, start_dtors, end_dtors
MODULEALIGN equ 1<<0 MEMINFO equ 1<<1 FLAGS equ MODULEALIGN | MEMINFO MAGIC equ 0x1BADB002 CHECKSUM equ -(MAGIC + FLAGS)
section .text
align 4 MultiBootHeader:
dd MAGIC
dd FLAGS
dd CHECKSUM
STACKSIZE equ 0x4000
static_ctors_loop:
mov ebx, start_ctors jmp .test
.body:
call [ebx] add ebx,4
.test:
cmp ebx, end_ctors jb .body
start:
mov esp, STACKSIZE+stack
push eax
push ebx
call main
static_dtors_loop:
mov ebx, start_dtors jmp .test
.body:
call [ebx] add ebx,4
.test:
cmp ebx, end_dtors jb .body
cpuhalt:
hlt
jmp cpuhalt
section .bss align 32
stack:
resb STACKSIZE
</asm>
Erstellung
Erstellt wird das Ganze per
$ nasm -f elf -o ./obj/start.o ./src/kernel/start.asm
und
$ gdc -nostdlib -g -c -o ./obj/kernel.main.o ./src/kernel/kernel.main.d
gelinkt wird's so:
$ ld -T link.d -o dkernel ./obj/start.o ./obj/kernel.main.o
D-Compiler
- gdc für die GNU Compiler Collection
- dmd Digital-Mars-D-Compiler
