由於直接硬體存取和最小的運行時開銷，核心開發傳統上是 C 的領域。然而，由於其物件導向的特性，C 在核心程式設計中找到了自己的位置，這可以帶來更乾淨、更易於維護的程式碼。本指南將逐步介紹如何使用 C 進行核心開發，重點是設定環境、建置專案以及使用 C 功能編寫核心程式碼，同時牢記核心程式設計的獨特要求。
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sudo apt-get install build-essential cmake
對於內核頭文件，如果您使用的是標準發行版：
sudo apt-get install linux-headers-$(uname -r)
kernel-cpp/ ├── build/ ├── src/ │ ├── drivers/ │ ├── kernel/ │ ├── utils/ │ └── main.cpp ├── include/ │ ├── drivers/ │ └── utils/ ├── CMakeLists.txt └── Kconfig
讓我們從一個簡單的核心模組開始作為範例：
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <cstddef>
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Your Name");
MODULE_DESCRIPTION("A simple C++ kernel module");
static int __init hello_cpp_init(void) {
printk(KERN_INFO "Hello, C++ Kernel World!\n");
return 0;
}
static void __exit hello_cpp_exit(void) {
printk(KERN_INFO "Goodbye, C++ Kernel World!\n");
}
module_init(hello_cpp_init);
module_exit(hello_cpp_exit);
cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
project(KernelCppModule VERSION 1.0 LANGUAGES CXX)
# Define kernel version
set(KERNEL_VERSION "5.4.0-26-generic")
# Include directories
include_directories(/usr/src/linux-headers-${KERNEL_VERSION}/include)
# Source files
set(SOURCES
src/main.cpp
)
# Compile settings
set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -mno-pie -fno-pie -fno-stack-protector -fno-asynchronous-unwind-tables -fwhole-program")
add_library(${PROJECT_NAME} MODULE ${SOURCES})
set_target_properties(${PROJECT_NAME} PROPERTIES PREFIX "")
# Link against kernel modules
target_link_libraries(${PROJECT_NAME}
PRIVATE
m
${CMAKE_SOURCE_DIR}/usr/src/linux-headers-${KERNEL_VERSION}/arch/x86/kernel/entry.o
)
# Install the module
install(TARGETS ${PROJECT_NAME} DESTINATION /lib/modules/${KERNEL_VERSION}/extra/)
mkdir build cd build cmake .. make
sudo make install
sudo insmod kernel-cpp.ko
使用以下指令查看輸出：
dmesg | tail
在核心空間中，由於缺乏標準函式庫，異常通常被停用或需要特殊處理：
// Instead of exceptions, use return codes or error handling objects
int divide(int a, int b, int &result) {
if (b == 0) {
printk(KERN_ERR "Division by zero\n");
return -EINVAL;
}
result = a / b;
return 0;
}
RAII 原則在核心上下文中運作良好，有助於管理記憶體或檔案描述符等資源：
class FileDescriptor {
int fd;
public:
FileDescriptor() : fd(-1) {}
~FileDescriptor() { if (fd != -1) close(fd); }
int open(const char *path, int flags) {
fd = ::open(path, flags);
return fd;
}
};
模板可以明智地用於通用編程，但請記住內核的執行上下文：
template<typename T>
T* getMemory(size_t size) {
void* mem = kmalloc(size * sizeof(T), GFP_KERNEL);
if (!mem) return nullptr;
return static_cast<T*>(mem);
}
雖然由於開銷問題，C 並不是核心開發的傳統語言，但如果在使用時考慮到特定於核心的注意事項，它的功能可以帶來更乾淨、更安全的程式碼。本指南為在核心空間中開始使用 C 奠定了基礎，涵蓋設定、編譯和基本 C 用例。請記住，核心程式設計需要深入了解硬體互動、低階記憶體管理和標準應用程式開發以外的系統架構。始終確保您的程式碼遵循有關效能、記憶體使用和安全性的核心最佳實踐。
以上是內核開發中的 C：綜合指南的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！
