michaelkuc6/blog_os
1
0
Fork 0
mirror of https://github.com/phil-opp/blog_os.git synced 2025-12-16 14:27:49 +00:00
Code Issues Projects Releases Wiki Activity

post-3 translation refactor (#725)

Browse Source
This commit is contained in:
Rustin
2020-01-30 17:37:40 +08:00
committed by GitHub
parent 55f19fdcdc
commit 6d4f1d6c43
1 changed files with 80 additions and 80 deletions
Download Patch File Download Diff File Expand all files Collapse all files

16
blog/content/second-edition/posts/03-vga-text-buffer/index.zh-CN.md
View File

@@ -6,7 +6,7 @@ date = 2018-02-26
+++
**VGA字符模式**（[VGA text mode]）是打印字符到屏幕的一种简单方式。在这篇文章中，为了包装这个模式为一个安全而简单的接口，我们包装unsafe代码到独立的模块。我们还将实现对Rust语言**格式化宏**（[formatting macros]）的支持。
**VGA 字符模式**（[VGA text mode]）是打印字符到屏幕的一种简单方式。在这篇文章中，为了包装这个模式为一个安全而简单的接口，我们将包装 unsafe 代码到独立的模块。我们还将实现对 Rust 语言**格式化宏**（[formatting macros]）的支持。
[VGA text mode]: https://en.wikipedia.org/wiki/VGA-compatible_text_mode
[formatting macros]: https://doc.rust-lang.org/std/fmt/#related-macros
@@ -23,7 +23,7 @@ This blog is openly developed on [GitHub]. If you have any problems or questions
## VGA 字符缓冲区
为了在VGA字符模式向屏幕打印字符，我们必须将它写入硬件提供的**VGA字符缓冲区**（VGA text buffer）。通常状况下，VGA字符缓冲区是一个25行、80列的二维数组，它的内容将被实时渲染到屏幕。这个数组的元素被称作**字符单元**（character cell），它使用下面的格式描述一个屏幕上的字符：
为了在 VGA 字符模式中向屏幕打印字符，我们必须将它写入硬件提供的 **VGA 字符缓冲区**（VGA text buffer）。通常状况下，VGA 字符缓冲区是一个 25 行、80 列的二维数组，它的内容将被实时渲染到屏幕。这个数组的元素被称作**字符单元**（character cell），它使用下面的格式描述一个屏幕上的字符：
| Bit(s) | Value |
|-----|----------------|
@@ -49,7 +49,7 @@ This blog is openly developed on [GitHub]. If you have any problems or questions
要修改 VGA 字符缓冲区，我们可以通过**存储器映射输入输出**（[memory-mapped I/O](https://en.wikipedia.org/wiki/Memory-mapped_I/O)）的方式，读取或写入地址 `0xb8000`；这意味着，我们可以像操作普通的内存区域一样操作这个地址。
需要主页的是，一些硬件虽然映射到存储器，却可能不会完全支持所有的内存操作：可能会有一些设备支持按`u8`字节读取，却在读取`u64`时返回无效的数据。幸运的是，字符缓冲区都[支持标准的读写操作](https://web.stanford.edu/class/cs140/projects/pintos/specs/freevga/vga/vgamem.htm#manip)，所以我们不需要用特殊的标准对待它。
需要注意的是，一些硬件虽然映射到存储器，但可能不会完全支持所有的内存操作：可能会有一些设备支持按 `u8` 字节读取，但在读取 `u64` 时返回无效的数据。幸运的是，字符缓冲区都[支持标准的读写操作](https://web.stanford.edu/class/cs140/projects/pintos/specs/freevga/vga/vgamem.htm#manip)，所以我们不需要用特殊的标准对待它。
## 包装到 Rust 模块
@@ -98,7 +98,7 @@ pub enum Color {
通常来说，编译器会对每个未使用的变量发出**警告**（warning）；使用 `#[allow(dead_code)]`，我们可以对 `Color` 枚举类型禁用这个警告。
我们还**生成**（[derive](http://rustbyexample.com/trait/derive.html)）了 [`Copy`](https://doc.rust-lang.org/nightly/core/marker/trait.Copy.html)、[`Clone`](https://doc.rust-lang.org/nightly/core/clone/trait.Clone.html)、[`Debug`](https://doc.rust-lang.org/nightly/core/fmt/trait.Debug.html)、[`PartialEq`](https://doc.rust-lang.org/nightly/core/cmp/trait.PartialEq.html)和[`Eq`](https://doc.rust-lang.org/nightly/core/cmp/trait.Eq.html) 这几个trait：这让我们的类型遵循**复制语义**（[copy semantics](https://doc.rust-lang.org/book/first-edition/ownership.html#copy-types)），也让它可以被比较、被调试打印。
我们还**生成**（[derive](http://rustbyexample.com/trait/derive.html)）了 [`Copy`](https://doc.rust-lang.org/nightly/core/marker/trait.Copy.html)、[`Clone`](https://doc.rust-lang.org/nightly/core/clone/trait.Clone.html)、[`Debug`](https://doc.rust-lang.org/nightly/core/fmt/trait.Debug.html)、[`PartialEq`](https://doc.rust-lang.org/nightly/core/cmp/trait.PartialEq.html) 和 [`Eq`](https://doc.rust-lang.org/nightly/core/cmp/trait.Eq.html) 这几个 trait：这让我们的类型遵循**复制语义**（[copy semantics](https://doc.rust-lang.org/book/first-edition/ownership.html#copy-types)），也让它可以被比较、被调试和打印。
为了描述包含前景色和背景色的、完整的**颜色代码**（color code），我们基于 `u8` 创建一个新类型：
@@ -155,7 +155,7 @@ pub struct Writer {
}
```
我们将让这个`Writer`类型将字符写入屏幕的最后一行，并在一行写满或收到换行符`\n`的时候，将所有的字符向上位移一行。`column_position`变量将跟踪光标在最后一行的位置。当前字符的前景和背景色将由`color_code`变量指定；另外，我们存入一个VGA字符缓冲区的可变借用到`buffer`变量中。需要注意的是，这里我们对借用使用**显式生命周期**（[explicit lifetime](https://doc.rust-lang.org/book/ch10-03-lifetime-syntax.html#lifetime-annotation-syntax)），告诉编译器这个借用在何时有效：我们使用**`'static`生命周期**（['static lifetime](https://doc.rust-lang.org/book/ch10-03-lifetime-syntax.html#the-static-lifetime)），意味着这个借用应该在整个程序的运行期间有效；这对一个全局有效的VGA字符缓冲区来说，是非常合理的。
我们将让这个 `Writer` 类型将字符写入屏幕的最后一行，并在一行写满或接收到换行符 `\n` 的时候，将所有的字符向上位移一行。`column_position` 变量将跟踪光标在最后一行的位置。当前字符的前景和背景色将由 `color_code` 变量指定；另外，我们存入一个 VGA 字符缓冲区的可变借用到`buffer`变量中。需要注意的是，这里我们对借用使用**显式生命周期**（[explicit lifetime](https://doc.rust-lang.org/book/ch10-03-lifetime-syntax.html#lifetime-annotation-syntax)），告诉编译器这个借用在何时有效：我们使用** `'static` 生命周期 **（['static lifetime](https://doc.rust-lang.org/book/ch10-03-lifetime-syntax.html#the-static-lifetime)），意味着这个借用应该在整个程序的运行期间有效；这对一个全局有效的 VGA 字符缓冲区来说，是非常合理的。
### 打印字符
@@ -314,7 +314,7 @@ impl Writer {
### 格式化宏
支持Rust提供的**格式化宏**（formatting macros）也是一个相当棒的主意。通过这种途径，我们可以轻松地打印不同类型的变量，如整数或浮点数。为了支持它们，我们需要实现[`core::fmt::Write`](https://doc.rust-lang.org/nightly/core/fmt/trait.Write.html) trait；要实现它，唯一需要提供的方法是`write_str`，它和我们先前编写的`write_string`方法差别不大，只是返回值类型变成了`fmt::Result`：
支持 Rust 提供的**格式化宏**（formatting macros）也是一个很好的思路。通过这种途径，我们可以轻松地打印不同类型的变量，如整数或浮点数。为了支持它们，我们需要实现 [`core::fmt::Write`](https://doc.rust-lang.org/nightly/core/fmt/trait.Write.html) trait；要实现它，唯一需要提供的方法是 `write_str`，它和我们先前编写的 `write_string` 方法差别不大，只是返回值类型变成了 `fmt::Result`：
```rust
// in src/vga_buffer.rs
@@ -399,7 +399,7 @@ impl Writer {
## 全局接口
编写其它模块时，我们希望无需随身携带`Writer`实例，便能使用它的方法。我们尝试创建一个静态的`WRITER`变量：
编写其它模块时，我们希望无需随时拥有 `Writer` 实例，便能使用它的方法。我们尝试创建一个静态的 `WRITER` 变量：
```rust
// in src/vga_buffer.rs
@@ -523,7 +523,7 @@ pub extern "C" fn _start() -> ! {
### 安全性
经过上文的努力后，我们现在的代码只剩一个unsafe语句块，它用于创建一个指向`0xb8000`地址的`Buffer`类型引用；在这步之后，所有的操作都是安全的。Rust将为每个数组访问检查边界，所以我们不会在不经意间越界到缓冲区之外。因此，我们把需要的条件编码到Rust的类型系统，这之后，我们为外界提供的接口就符合内存安全原则了。
经过上面的努力后，我们现在的代码只剩一个 unsafe 语句块，它用于创建一个指向 `0xb8000` 地址的 `Buffer` 类型引用；在这步之后，所有的操作都是安全的。Rust 将为每个数组访问检查边界，所以我们不会在不经意间越界到缓冲区之外。因此，我们把需要的条件编码到 Rust 的类型系统，这之后，我们为外界提供的接口就符合内存安全原则了。
### `println!` 宏