Tricky C
...a Davide Bertuzzi
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Pensierino di Barninga Z!
Imperdonabile il titolo in lingua inglese, vero? In effetti, avrei potuto scegliere Stratagemmi di
programmazione in linguaggio C o qualcosa di simile, ma sarebbe stato forse pretenzioso e, tutto
sommato, meno efficace. D'altra parte, chiunque si sia scontrato con l'informatica, in particolare con la
programmazione, è certamente consapevole della presenza costante e quasi ingombrante dell'inglese: si
potrebbe azzardare che esso rappresenta, in questo campo, la lingua... di default.
Tricky C nasce come raccolta di appunti: un modo per non perdere traccia delle scoperte fatte in
tante notti più o meno insonni; solamente in un secondo tempo si arricchisce della parte che descrive
(sommariamente) le principali regole sintattiche del linguaggio e le sue caratteristiche fondamentali. La
parte più interessante (o meno noiosa!) rimane comunque, a mio parere, quella dedicata all'esplorazione
degli stratagemmi: interrupt, TSR, Device Driver e altro ancora. Molto spesso, infatti, per realizzare
programmi apparentemente complessi, è sufficiente conoscere alcuni trucchi del mestiere, tipico frutto di
scoperte quasi casuali o celati tra le righe della manualistica che accompagna i compilatori.
Il contenuto di queste pagine vuole dunque costituire, senza pretesa alcuna di completezza, un
insieme di suggerimenti: è buona norma ricordare sempre che essi sono in parte tratti dalle più svariate
fonti, ufficiali e non, ed in parte basati sulla mia esperienza personale, in campo professionale ed
amatoriale. Mi vedo pertanto costretto a declinare ogni responsabilità per qualsiasi conseguenza derivante
dall'utilizzo delle tecniche descritte e dei listati riprodotti (e mi scuso in anticipo per gli errori, temo non
solo ortografici, sicuramente sfuggiti alle pur numerose riletture).
E' doveroso, a questo punto, ringraziare coloro che hanno collaborato alla realizzazione di
questo lavoro con suggerimenti, contributi tecnici, critiche ed incoraggiamenti. Sarebbe impossibile
menzionare tutti singolarmente, quindi dovranno accontentarsi di un Grazie!! collettivo. Tuttavia,
qualcuno merita davvero un riconoscimento particolare: Flavio Cometto (abile risolutore di decine di miei
dubbi e problemi, nonché autore di geniali intuizioni, tra le quali il titolo), Angelo Secco (molto di quanto
si trova in Tricky C è stato scoperto nello sforzo di risolvere decine di suoi dubbi e problemi) e gli amici
di Zero! BBS Torino e Radio Black Out Torino (soprattutto - in ordine alfabetico - Roberto Dequal,
Luciano Paccagnella e Luisa Tatoni, senza il cui tenace supporto tecnico e organizzativo Tricky C sarebbe
forse rimasto intrappolato per sempre nei meandri del mio hard disk).
Grazie!! Anche a tutti coloro dai quali ho ricevuto il prezioso supporto necessario a creare e
pubblicare in Internet la versione HTML di Tricky C (dedicata a mia figlia Ilaria Rossana Ginevra) e, in
particolare, a tutto lo staff di Aspide. Gli interessati possono dare un'occhiata all'indirizzo
http://www.aspide.it/trickyc.
Ma il ringraziamento più vivo è per mia moglie, che ha sopportato con infinita pazienza lunghe
serate trascorse alle prese con esperimenti, bozze, listati e scartoffie di vario genere. A lei sono grato per
avermi dato la forza di arrivare sino in fondo.
Ultima revisione: luglio 1998
Indice - I
I N D I C E
INDICE............................................................................................................................................. 1
IL LINGUAGGIO C: CENNI GENERALI.......................................................................................... 1
LA PRODUZIONE DEI PROGRAMMI C.......................................................................................... 3
Linguaggi interpretati e compilati .............................................................................................. 3
L'Interprete..................................................................................................................... 3
Il Compilatore................................................................................................................. 3
Quale dei due?................................................................................................................ 4
Dall'idea all'applicazione........................................................................................................... 4
I PROGRAMMI C: UN PRIMO APPROCCIO.................................................................................... 7
LA GESTIONE DEI DATI IN C .......................................................................................................11
I tipi di dato.............................................................................................................................11
Le variabili..............................................................................................................................13
I puntatori ...............................................................................................................................16
Gli indirizzi di memoria .................................................................................................16
Gli operatori * e & .........................................................................................................17
Complicazioni ...............................................................................................................21
Puntatori far e huge........................................................................................................21
Puntatori static...............................................................................................................25
Le stringhe ....................................................................................................................25
Gli array........................................................................................................................29
L'aritmetica dei puntatori................................................................................................32
Puntatori a puntatori.......................................................................................................33
Puntatori void ................................................................................................................34
L'accessibilità e la durata delle variabili ....................................................................................34
Le variabili automatic.....................................................................................................34
Le variabili register ........................................................................................................36
Le variabili static ...........................................................................................................37
Le variabili external .......................................................................................................39
Le costanti ..............................................................................................................................42
Le costanti manifeste......................................................................................................44
Le costanti simboliche....................................................................................................46
Entità complesse......................................................................................................................47
Le strutture....................................................................................................................48
Le unioni.......................................................................................................................55
Gli enumeratori..............................................................................................................57
I campi di bit .................................................................................................................58
GLI OPERATORI ............................................................................................................................61
Not logico ...............................................................................................................................63
Complemento a uno.................................................................................................................64
Negazione algebrica.................................................................................................................64
Autoincremento e autodecremento............................................................................................64
Cast e conversioni di tipo .........................................................................................................65
Operatore sizeof()....................................................................................................................68
Operatori aritmetici..................................................................................................................68
Resto di divisione intera...........................................................................................................68
II - Tricky C
Shift su bit .............................................................................................................................. 69
Operatori logici di test ............................................................................................................. 70
Operatori logici su bit.............................................................................................................. 71
Operatore condizionale............................................................................................................ 73
Assegnamento......................................................................................................................... 73
Separatore di espressioni.......................................................................................................... 74
IL FLUSSO ELABORATIVO........................................................................................................... 75
Le istruzioni di controllo condizionale ...................................................................................... 75
if...else.......................................................................................................................... 75
switch ........................................................................................................................... 77
goto .............................................................................................................................. 79
I cicli...................................................................................................................................... 79
while............................................................................................................................. 79
do...while ...................................................................................................................... 81
for ................................................................................................................................ 81
LE FUNZIONI................................................................................................................................. 85
Definizione, parametri e valori restituiti.................................................................................... 87
Puntatori a funzioni ................................................................................................................. 93
La ricorsione......................................................................................................................... 100
main(): parametri e valore restituito........................................................................................ 105
ALLOCAZIONE DINAMICA DELLA MEMORIA......................................................................... 109
L'I/O E LA GESTIONE DEI FILE .................................................................................................. 115
Gli stream............................................................................................................................. 115
Stream standard........................................................................................................... 115
Gli stream in C ............................................................................................................ 116
Il caching.............................................................................................................................. 124
Altri strumenti di gestione dei file........................................................................................... 126
LANCIARE PROGRAMMI............................................................................................................ 129
La libreria C.......................................................................................................................... 129
system()...................................................................................................................... 129
spawn...() .................................................................................................................... 131
Funzioni del gruppo "l"....................................................................................... 131
Funzioni del gruppo "v"...................................................................................... 132
exec...()....................................................................................................................... 133
Tabella sinottica .......................................................................................................... 133
Condivisione dei file.................................................................................................... 135
Portabilità............................................................................................................................. 136
GLI INTERRUPT: UTILIZZO........................................................................................................ 139
ROM-BIOS e DOS, Hardware e Software............................................................................... 139
La libreria C.......................................................................................................................... 140
I MODELLI DI MEMORIA............................................................................................................ 143
Tiny model ........................................................................................................................... 144
Small model.......................................................................................................................... 144
Medium model...................................................................................................................... 144
Compact model..................................................................................................................... 145
Large model.......................................................................................................................... 145
Huge model .......................................................................................................................... 147
SCRIVERE FUNZIONI DI LIBRERIA ........................................................................................... 149
Accorgimenti generali ........................................................................................................... 149
Indice - III
Esigenze tecniche ..................................................................................................................150
La realizzazione pratica..........................................................................................................152
INTERAZIONE TRA C E ASSEMBLER ........................................................................................155
Assembler.............................................................................................................................155
Inline assembly......................................................................................................................157
Lo stack ......................................................................................................................158
Utilizzo dei registri ......................................................................................................161
Variabili e indirizzi C...................................................................................................164
Altri strumenti di programmazione mista.................................................................................167
Pseudoregistri..............................................................................................................167
geninterrupt() ....................................................................................................169
__emit__().............................................................................................................169
Uno stratagemma: dati nel code segment.................................................................................170
C E CLIPPER.................................................................................................................................177
Passaggio di parametri e restituzione di valori .........................................................................177
Reference e puntatori .............................................................................................................181
Allocazione della memoria.....................................................................................................182
Alcuni esempi .......................................................................................................................183
GESTIONE A BASSO LIVELLO DELLA MEMORIA....................................................................189
Il compilatore C.....................................................................................................................189
Memoria convenzionale .........................................................................................................190
Upper memory ......................................................................................................................198
Memoria espansa...................................................................................................................202
Memoria estesa, High Memory Area e UMB...........................................................................226
I servizi XMS per la memoria estesa .............................................................................227
I servizi XMS per la HMA............................................................................................239
I servizi XMS per gli UMB...........................................................................................246
GLI INTERRUPT: GESTIONE.......................................................................................................251
La tavola dei vettori...............................................................................................................251
Le funzioni interrupt ..............................................................................................................253
Le funzioni far.......................................................................................................................259
Utilizzo dei gestori originali ...................................................................................................261
Due o tre esempi....................................................................................................................268
Inibire CTRL-C e CTRL-BREAK.................................................................................268
Inibire CTRL-ALT-DEL ..............................................................................................271
Redirigere a video l'output della stampante ....................................................................273
I PROGRAMMI TSR......................................................................................................................275
Tipi di TSR ...........................................................................................................................275
La struttura del TSR...............................................................................................................275
Installazione del TSR.............................................................................................................276
Dati, stack e librerie...............................................................................................................277
Ottimizzazione dell'impiego della RAM ........................................................................280
Allocazione dinamica della RAM..................................................................................282
I TSR e la memoria EMS..............................................................................................283
Rilasciare l'environment del TSR ..................................................................................285
Due parole sullo stack ..................................................................................................286
Utilizzo delle funzioni di libreria...................................................................................289
Gestione degli interrupt..........................................................................................................294
Hardware, ROM-BIOS e DOS......................................................................................294
I flag del DOS..............................................................................................................295
Int 05h (BIOS): Print Screen.........................................................................................299
IV - Tricky C
Int 08h (Hardware): Timer ........................................................................................... 300
Int 09h (Hardware): Tastiera......................................................................................... 300
Int 10h (BIOS): Servizi video ....................................................................................... 303
Int 13h (BIOS): I/O dischi............................................................................................ 304
Int 16h (BIOS): Tastiera............................................................................................... 304
Int 1Bh (BIOS): CTRL-BEAK ..................................................................................... 307
Int 1Ch (BIOS): Timer................................................................................................. 308
Int 21h (DOS): servizi DOS.......................................................................................... 308
Int 23h (DOS): CTRL-C............................................................................................... 309
Int 24h (DOS): Errore critico........................................................................................ 310
Int 28h (DOS): DOS libero........................................................................................... 311
Int 2Fh (DOS): Multiplex............................................................................................. 311
Gestione dello I/O ................................................................................................................. 313
Tastiera....................................................................................................................... 313
Video.......................................................................................................................... 314
File............................................................................................................................. 318
DTA ........................................................................................................................... 322
Gestione del PSP................................................................................................................... 324
Ricapitolando........................................................................................................................ 325
Disattivazione e disinstallazione............................................................................................. 327
keep() ed exit()............................................................................................................ 327
Suggerimenti operativi................................................................................................. 328
Controllo di avvenuta installazione...................................................................... 329
Richiesta dell'indirizzo dei dati............................................................................ 329
Rimozione della porzione residente del TSR ........................................................ 330
Precauzioni........................................................................................................ 330
Alcuni esempi pratici............................................................................................................. 334
I DEVICE DRIVER........................................................................................................................ 353
Aspetti tecnici....................................................................................................................... 353
Il bootstrap.................................................................................................................. 353
Tipi di device driver..................................................................................................... 354
Struttura e comportamento dei device driver.................................................................. 355
Il Device Driver Header: in profondità .......................................................................... 357
Il Request Header e i servizi: tutti i particolari ............................................................... 360
Servizio 00: Init.................................................................................................. 363
Servizio 01: Media Check................................................................................... 365
Servizio 02: Build BPB....................................................................................... 366
Servizio 03: IOCTL Read ................................................................................... 367
Servizio 04: Read (Input).................................................................................... 368
Servizio 05: Nondestructive Read........................................................................ 369
Servizio 06: Input Status..................................................................................... 370
Servizio 07: Flush Input Buffers.......................................................................... 371
Servizio 08: Write (Output)................................................................................. 371
Servizio 09: Write With Verify............................................................................ 371
Servizio 10: Output Status................................................................................... 371
Servizio 11: Flush Output Buffers ....................................................................... 371
Servizio 12: IOCTL Write................................................................................... 372
Servizio 13: Device Open ................................................................................... 372
Servizio 14: Device Close................................................................................... 373
Servizio 15: Removable Media............................................................................ 373
Servizio 16: Output Until Busy ........................................................................... 373
Servizio 19: Generic IOCTL Request................................................................... 374
Servizio 23: Get Logical Device.......................................................................... 375
Indice - V
Servizio 24: Set Logical Device...........................................................................376
I Device Driver e il C.............................................................................................................377
Un timido tentativo ......................................................................................................378
Progetto di un toolkit....................................................................................................385
Il nuovo startup module.......................................................................................386
La libreria di funzioni .........................................................................................397
La utility per modificare gli header ......................................................................431
Il toolkit al lavoro ...............................................................................................439
La funzione init() ......................................................................................441
Altre funzioni e macro...............................................................................443
L'accesso al device driver request header ....................................................443
Le variabili globali dello startup module .....................................................445
Esempio: alcune cosette che il toolkit rende possibili...................................446
Esempio: esperimenti di output e IOCTL ....................................................450
LINGUAGGIO C E PORTABILITÀ ...............................................................................................461
Dipendenze dallo hardware ....................................................................................................461
Dipendenze dai compilatori....................................................................................................463
Dipendenze dal sistema operativo ...........................................................................................465
DI TUTTO... DI PIÙ.......................................................................................................................467
Due file sono il medesimo file?...............................................................................................467
Dove mi trovo?......................................................................................................................469
La command line...................................................................................................................475
_setargv__() e _setenvp__()..........................................................................................476
WILDARGS.OBJ ........................................................................................................477
PSP e command line.....................................................................................................478
Una gestione Unix-like.................................................................................................479
La sintassi ..........................................................................................................479
Le funzioni per la libreria....................................................................................481
La gestione degli errori ..........................................................................................................499
Un esempio di... disinfestante .................................................................................................501
Un esempio di... pirateria .......................................................................................................505
Individuare la strategia di protezione.............................................................................505
Superare la barriera ......................................................................................................507
Sulla retta via...............................................................................................................509
Insoddisfatti della vostra tastiera? ...........................................................................................509
Ridefinire la tastiera.....................................................................................................509
Una utility ...................................................................................................................524
Vuotare il buffer della tastiera ................................................................................................526
Catturare il contenuto del video ..............................................................................................527
Disinstallare i TSR.................................................................................................................542
Vettori di interrupt o puntatori? ..............................................................................................550
Il CMOS ...............................................................................................................................554
C... come Cesare....................................................................................................................560
Lavorare con i file batch.........................................................................................................564
L'idea più semplice: EMPTYLVL.................................................................................565
Data e ora nei comandi: DATECMD.............................................................................567
File piccoli a piacere: FCREATE ..................................................................................577
Attendere il momento buono: TIMEGONE....................................................................579
Estrarre una sezione da un file: SELSTR .......................................................................587
Estrarre colonne di testo da un file: CUT .......................................................................593
Il comando FOR rivisitato: DOLIST .............................................................................603
I comandi nidificati: CMDSUBST ................................................................................606
VI - Tricky C
Numeri a caso ....................................................................................................................... 612
CONTENUTO DEL FLOPPY DISK ............................................................................................... 619
INDICE DELLE FIGURE............................................................................................................... 627
INDICE DELLE TABELLE............................................................................................................ 629
INDICE ANALITICO .................................................................................................................... 631
Il linguaggio C: cenni generali - 1
I L L I N G U A G G I O C : C E N N I G E N E R A L I
Come qualunque linguaggio, anche il linguaggio C si compone di parole e regole; queste ultime
costituiscono la portante grammaticale e sintattica che consente di aggregare le prime per formare frasi di
senso compiuto.
Come qualsiasi linguaggio di programmazione, inoltre, il linguaggio C rappresenta in qualche
modo un compromesso tra l'intelligenza umana e l'intrinseca stupidità della macchina. Esso costituisce il
mezzo tramite il quale il programmatore "spiega" alla macchina come effettuare determinate operazioni.
Naturalmente (si perdoni l'ovvietà) la macchina non è in grado di capire direttamente il
linguaggio C: essa è troppo stupida per poterlo fare, e d'altra parte il C è direttamente leggibile e
comprensibile dagli esseri umani; troppo distante, quindi, dalla logica binaria, l'unica che abbia senso per
un calcolatore.
Perché la macchina possa eseguire un programma scritto in C, anche il più banale, occorre
rielaborarlo fino a ridurlo ad un insieme di valori esprimibili in codice binario: diciamo, per capirci, che
questi rappresentano la traduzione in linguaggio macchina di quanto il programmatore ha espresso in
linguaggio C, il quale non è altro che un "sottolinguaggio" della lingua parlata dal programmatore stesso,
o, in altre parole, un sottoinsieme di quella.
In effetti, l'utilizzo di sottoinsiemi della lingua parlata per scrivere programmi deriva
dall'esigenza di semplificare la traduzione del programma nell'unica forma comprensibile alla macchina
(il binario, appunto): lo scopo è eliminare a priori le possibili ambiguità, le scorrettezze grammaticali e, in
generale, tutti quei "punti oscuri" dei discorsi in lingua naturale che sono solitamente risolti dall'essere
umano mediante un processo di interpretazione o di deduzione dei significati da conoscenze che non sono
direttamente reperibili nel discorso stesso ma derivano dall'esperienza e dalla capacità di inventare. La
macchina non impara e non inventa.
Sebbene quanto detto valga, evidentemente, per tutti i linguaggi di programmazione, va
sottolineato che il C ha caratteristiche proprie, che ne fanno, in qualche modo, un linguaggio particolare.
Innanzitutto esso dispone di un insieme limitatissimo di istruzioni. E' dunque un linguaggio
intrinsecamente povero, ma può essere facilmente ed efficacemente arricchito: chiunque può aggiungere
nuove istruzioni (o meglio, funzioni) alla strumentazione che accompagna il linguaggio. In pratica si
possono coniare neologismi e creare dei vocabolari aggiuntivi a quello proprio del linguaggio, che
potranno essere utilizzati all'occorrenza. Di fatto, in C, anche la gestione dello I/O (Input/Output) è
implementata così. Un gran numero di funzioni esterne al linguaggio è ormai considerato universalmente
parte del linguaggio stesso ed accompagna sempre il compilatore1, nonostante, dal punto di vista
strettamente tecnico, questo sia comunque in grado di riconoscere solo un piccolo numero di istruzioni
intrinseche.
Tutto ciò si traduce anche in una relativa semplicità funzionale del compilatore: sono quindi
molti gli ambienti per i quali è stato sviluppato un compilatore dedicato. Essendo la maggior parte del
linguaggio esterna al compilatore, è possibile riutilizzarla semplicemente facendo "rimasticare" i file
sorgenti delle funzioni (e sono sorgenti C) al compilatore con il quale dovranno essere associati. In questo
sta la cosiddetta portabilità del C, cioè la possibilità di utilizzare gli stessi sorgenti in ambienti diversi,
semplicemente ricompilandoli.
Un'altra caratteristica del C è la scarsità di regole sintattiche. Il programmatore ha molta libertà
di espressione, e può scrivere programmi che riflettono ampiamente il suo personalissimo stile, il suo
modo di risolvere i problemi, il suo tipo di approccio all'algoritmo. Ciò ha senz'altro riflessi positivi
sull'efficienza del programma, ma può essere causa di difficoltà talora insuperabili, ad esempio nei
successivi interventi sul sorgente a scopo di manutenzione o di studio, quando lo stile del programmatore
1 Pericoloso strumento di cui diremo tra breve.
2 - Tricky C
sia eccessivamente criptico. La regola forse più importante che il programmatore C deve seguire,
nonostante non faccia parte del linguaggio, è la cosiddetta regola "KISS" (Keep It Simple, Stupid).
Infine, il C mette a disposizione concetti e strumenti che consentono un'interazione "di basso
livello" con la macchina e con le sue risorse. Per "basso livello" non si intende qualcosa di poco valore,
ma una piccola distanza dalla logica binaria della macchina stessa. Ne deriva la possibilità di sfruttare a
fondo, e con notevole efficienza, tutta la potenza dell'elaboratore. Non a caso il C è nato come linguaggio
orientato alla scrittura di sistemi operativi2; tuttavia la possibilità di estenderlo mediante librerie di
funzioni ha fatto sì che, nel tempo, esso divenisse linguaggio di punta anche nella realizzazione di
programmi applicativi, per i quali ne erano tradizionalmente usati altri3.
L'evoluzione più recente del C è rappresentata dal C++, il quale è, in pratica, un "superset" del C
stesso, del quale riconosce ed ammette tutti i costrutti sintattici, affiancandovi le proprie estensioni: queste
consentono al programmatore di definire delle entità composte di dati e del codice eseguibile atto alla loro
manipolazione. Dette entità vengono così trattate, a livello logico, come se fossero tipi di dato intrinseci al
linguaggio e consentono pertanto di descrivere la realtà su cui il programma opera in termini di
linguaggio fondamentale: è la cosiddetta programmazione ad oggetti. Che il C++ sia un'estensione del C
(e non un nuovo linguaggio) è dimostrato dal fatto che gli arricchimenti sintattici sono tutti implementati
a livello di preprocessore4; in altre parole, ogni sorgente C++ viene ridotto a sorgente C dal preprocessore
e poi masticato da un normale compilatore C.
I programmi eseguibili risultanti sono efficienti e compatti in quanto il compilatore traduce ogni
istruzione C in un numero limitato di istruzioni macchina (al limite una sola): solo l'Assembler è più
efficiente (ma rende la vita del programmatore assai più dura).
2 Il sistema Unix è l'esempio più famoso.
3 Ad esempio il Cobol per gli applicativi gestionali e il Fortran per quelli matematici.
4 Il preprocessore è un programma che opera semplicemente la sostituzione di certe sequenze di caratteri con
altre. Esso fa parte da sempre della dotazione di strumenti standard dei compilatori C; il C++ si fonda su versioni
particolarmente sofisticate di proprocessore affiancate a compilatori C tradizionali.
La produzione dei programmi C - 3
L A P R O D U Z I O N E D E I P R O G R A M M I C
L I N G U A G G I I N T E R P R E T A T I E C O M P I L A T I
Si è detto che il linguaggio di programmazione consente di esprimere gli algoritmi in modo
"umano", incomprensibile alla macchina, la quale è in grado di eseguire esclusivamente istruzioni
codificate in modo binario, cioè con una sequenza di 1 e 0 (che rappresentano, a loro volta, la presenza o
l'assenza di una tensione elettrica).
E' perciò indispensabile che il sorgente del programma (cioè il file contenente il testo scritto dal
programmatore in un dato linguaggio di programmazione) venga elaborato e trasformato in una sequenza
di codici binari significativi per l'elaboratore.
Gli strumenti generalmente utilizzati allo scopo rientrano in due categorie: interpreti e
compilatori.
L ' I n t e r p r e t e
L'interprete è un programma in grado di leggere un sorgente in un certo linguaggio e, istruzione
per istruzione, verificarne la sintassi, effettuarne la traduzione in linguaggio macchina e far eseguire al
microprocessore della macchina il codice binario generato. La logica con cui l'interprete lavora è proprio
quella di un... interprete: se la medesima istruzione viene eseguita più volte (ad esempio perché si trova
all'interno di un ciclo), ad ogni iterazione ne viene verificata la correttezza sintattica, ne è effettuata la
traduzione, e così via. L'esecuzione del programma può essere interrotta in qualunque momento ed è
possibile modificarne una parte, per poi riprendere l'esecuzione dal punto di interruzione. L'interprete è
inoltre in grado di interrompere spontaneamente l'esecuzione quando rilevi un errore di sintassi,
consentire al programmatore la correzione dell'errore e riprendere l'esecuzione dall'istruzione appena
modificata.
E' facile intuire che la programmazione interpretata facilita enormemente le varie fasi di
sviluppo e correzione del programma; tuttavia essa presenta alcuni pesanti svantaggi: il programma "gira"
lentamente (perché ogni istruzione deve essere sempre verificata e tradotta, anche più volte nella
medesima sessione di lavoro, prima di essere eseguita) ed inoltre può essere eseguito solo ed
esclusivamente attraverso l'interprete.
Un esempio classico di linguaggio interpretato (nonostante ve ne siano in commercio versioni
compilate o miste) è il Basic.
I l C o m p i l a t o r e
Anche in questo caso l'obiettivo di fondo è tradurre in linguaggio macchina un sorgente scritto
in un linguaggio di programmazione perché l'elaboratore sia in grado di eseguirlo; tuttavia l'approccio al
problema è sostanzialmente diverso.
Il sorgente viene letto dal compilatore, che effettua il controllo sintattico sulle istruzioni e le
traduce in linguaggio macchina. Il risultato della traduzione è scritto in un secondo file, detto object file .
Questo non è ancora eseguibile dal microprocessore, in quanto non incorpora il codice binario delle
funzioni esterne al linguaggio: è dunque necessaria una fase ulteriore di elaborazione, alla quale provvede
il linker, che incorpora nell'object file gli object file contenenti le funzioni esterne, già compilate in
precedenza, solitamente raccolti in "contenitori" detti librerie. Il linker produce in output un terzo file, il
4 - Tricky C
programma vero e proprio, direttamente eseguibile dal microprocessore con la sola intermediazione del
sistema operativo.
Per eseguire il programma, dunque, non servono né compilatore o linker, né, tantomeno, il file
sorgente. I vantaggi rispetto all'interprete, in termini di velocità e semplicità di esecuzione, sono evidenti,
a fronte di una maggiore complessità del ciclo di sviluppo. Infatti il compilatore, nel caso in cui rilevi
errori nel sorgente, li segnala e non produce alcun object file. Il programmatore deve analizzare il
sorgente, correggere gli errori e ritentare la compilazione: detta sequenza va ripetuta sino a quando, in
assenza di segnalazioni d'errore da parte del compilatore, viene prodotto un object file pronto per
l'operazione di linking. Anche in questa fase potranno verificarsi errori: il caso classico è quello della
funzione esterna non trovata nella libreria. Anche questa volta occorre analizzare il sorgente, correggere
l'errore (il nome della funzione potrebbe essere stato digitato in modo errato 5) e ripetere non solo il
linking, ma anche la compilazione.
Solo in assenza di errori tanto nella fase di compilazione quanto in quella di linking si può
ottenere un file eseguibile; in altre parole: il programma funzionante6.
Il C rientra a pieno titolo nella folta schiera dei linguaggi compilati (insieme a Cobol e Fortran,
per fare un paio di esempi).
Q u a l e d e i d u e ?
Come si vede, sia il compilatore che l'interprete portano con sé vantaggi e svantaggi peculiari.
Quale delle due tecniche utilizzare, allora?
Al riguardo si può osservare che la finalità di un programma non è "essere sviluppato", ma
servire "bene" allo scopo per il quale viene creato; in altre parole esso deve essere semplice da utilizzare
e, soprattutto, efficiente. La scelta del compilatore è quindi d'obbligo per chi intenda realizzare
applicazioni commerciali o, comunque, di un certo pregio.
L'interprete si pone quale utile strumento didattico per i principianti: l'interattività nello sviluppo
dei programmi facilita enormemente l'apprendimento del linguaggio.
In molti casi, comunque, la scelta è obbligata: per quel che riguarda il C, non esistono in
commercio interpreti in grado di offrire un valido supporto al programmatore, al di là dell'apprendimento
dei primi rudimenti del linguaggio. L'utilizzo del compilatore è imprescindibile anche per la realizzazione
di programmi semplici e "senza troppe pretese"; va osservato, in ogni caso, che compilatore e linker sono
strumenti con i quali è possibile raggiungere elevati livelli di efficienza e produttività anche in fase di
sviluppo, dopo un breve periodo di familiarizzazione.
D A L L ' I D E A A L L ' A P P L I C A Z I O N E
Vale la pena, a questo punto, di descrivere brevemente le varie fasi attraverso le quali l'idea
diventa programma eseguibile, attraverso un sorgente C.
In primo luogo occorre analizzare il problema e giungere alla definizione dell'algoritmo,
scindendo il problema originale in sottoproblemi di minore complessità. Banale, si tratta dell'unico
approccio valido indipendentemente dal linguaggio utilizzato...
5 Un errore di tale genere non può essere individuato dal compilatore, proprio perché si tratta di una funzione
esterna al linguaggio, e come tale sconosciuta al compilatore, il quale non può fare altro che segnalarne all'interno
dell'object file il nome e il punto di chiamata e scaricare il barile al linker.
6 Il fatto che il programma funzioni non significa che svolga bene il proprio compito: compilatore e linker non
possono individuare errori nella logica del programma. Qui il termine "funzionante" va inteso in senso puramente
tecnico.
La produzione dei programmi C - 5
A questo punto ci si procura un editor, cioè un programma di videoscrittura, piu' o meno
sofisticato, in grado di salvare il testo prodotto in formato ASCII puro7 e si inizia a digitare il programma.
"Si inizia" perché può essere utile procedere per piccoli passi, scrivendone alcune parti, compilandole ed
eseguendole per controllo... insomma, meglio non mettere troppa carne al fuoco.
Dopo avere scritto una parte di programma di "senso compiuto", tale, cioè, da poter essere
compilata e consolidata8 onde controllarne il funzionamento, si mette da parte l'editor e si dà il file
sorgente in pasto (che di solito ha estensione .C) al compilatore.
In genere il compilatore provvede a tutte le operazioni necessarie: lancia il preprocessore per
effettuare le macrosostituzioni necessarie, compila il sorgente così modificato9 e, se non vi sono errori,
lancia il linker, producendo in output direttamente il file eseguibile.
Nel caso in cui il compilatore segnali errori10, il linker non viene lanciato e non è prodotto
l'object file, che in questo caso sarebbe inutilizzabile. Occorre ricaricare il sorgente nell'editor ed
effettuare le correzioni necessarie, tenendo presente che a volte i compilatori vengono fuorviati da errori
particolari, che danno origine a molte altre segnalazioni in cascata. E' dunque meglio cominciare a
coreggerli a partire dal primo segnalato; è possibile che molti altri scompaiano "da sé". A questo punto
può essere nuovamente lanciato il compilatore.
Attenzione, però: il compilatore può segnalare due tipi di errori: gli error ed i warning. La
presenza anche di un solo error in compilazione impedisce sempre l'invocazione del linker: si tratta per lo
più di problemi nella sintassi o nella gestione dei tipi di dato per i quali è necessario l'intervento del
programmatore. I warning, al contrario, non arrestano il processo e viene pertanto prodotto comunque un
file eseguibile. Essi riguardano situazioni di ambiguità che il compilatore può risolvere basandosi sui
propri standard, ma che è opportuno segnalare al programmatore, in quanto essi potrebbero essere la
manifestazione di situazioni non desiderate, quali, ad esempio, errori di logica. E' raro che l'eseguibile
generato in presenza di warning funzioni correttamente, ma non impossibile: alcuni messaggi di warning
possono essere tranquillamente ignorati a ragion veduta.
Se gli errori sono segnalati dal linker, è ancora probabile che si debba intervenire sul sorgente,
come accennato poco sopra (pag. 4), e quindi lanciare nuovamente il compilatore; in altri casi può trattarsi
di problemi di configurazione del linker stesso o di una compilazione effettuata senza indicare le librerie
necessarie: è sufficiente lanciare ancora il linker dopo aver eliminato la causa dell'errore.
Il file eseguibile prodotto dal linker ha, in ambiente DOS, estensione .EXE o .COM. La scelta
tra i due tipi di eseguibile dipende, oltre che dalle caratteristiche intrinseche del programma, anche dalle
preferenze del programmatore. Avremo occasione di tornare su tali argomenti, esaminando i modelli di
memoria (pag. 143) e della struttura degli eseguibili (pag. 281 e dintorni).
Come si vede, il tutto non è poi così complicato...
7 Cioè senza caratteri di controllo, formati, e via dicendo.
8 Tentiamo di sopprimere la tentazione rappresentata dal verbo linkare!
9 Il compilatore riceve in input il testo del sorgente già modificato dal preprocessore, tuttavia il file sorgente non
viene alterato.
10 La segnalazione di errore comprende: il numero di riga (del sorgente) alla quale l'errore è stato rilevato, una
sua breve descrizione e l'indicazione della funzione interessata.
I programmi C: un primo approccio - 7
I P R O G R A M M I C : U N P R I M O A P P R O C C I O
E' giunto il momento di cominciare ad addentrarsi nei segreti del C. All'approccio tecnico
seguito dalla maggior parte dei manuali sull'argomento, è sembrata preferibile un'esposizione la più
discorsiva possibile (ma non per questo, almeno nelle intenzioni, approssimativa). Le regole sintattiche
saranno presentate sulla base di esempi, semplificati ma comunque realistici. Dedichiamoci dunque al
nostro primo programma in C, un ipotetico CIAO.C:
#include
void main(void);
void main(void)
{
printf("Ciao Ciao!\n");
}
Il programma non è un gran che, ma dalle sue poche righe possiamo già ricavare un certo
numero di informazioni utili.
In C, ogni riga contenente istruzioni o chiamate a funzioni o definizioni di dati si chiude con un
punto e virgola, e costituisce una riga logica. Il punto e virgola segnala al compilatore il termine della riga
logica, in quanto essa può essere suddivisa in più righe fisiche semplicemente andando a capo.
Nello scrivere un programma C si ha molta libertà nel gestire l'estetica del sorgente: il
programma appena visto avrebbe potuto essere scritto così:
#include
void main(void); void main(void) {printf("Ciao Ciao!\n");}
oppure, ad esempio:
#include
void main
(void); void
main(void) {printf("Ciao Ciao!\n");}
Solo la prima riga deve rimanere isolata11; per il resto il compilatore non troverebbe nulla da
ridire, ma forse i nostri poveri occhi sì...
Gli "a capo", gli indent (rientri a sinistra), le righe vuote, sono semplicemente stratagemmi
tipografici ideati per rendere più leggibile il sorgente, e per dare qualche indicazione visiva sulla struttura
logica del programma. Un po' di chiarezza è indispensabile; d'altra parte si tratta ormai di vere e proprie
convenzioni, seguite dalla grande maggioranza dei programmatori C, addirittura codificate in testi ad esse
dedicati. Tuttavia, lo ripetiamo, esse non fanno parte dei vincoli sintattici del linguaggio.
Attenzione: il C è un linguaggio case-sensitive, il cui compilatore, cioè, distingue le maiuscole
dalle minuscole (a differenza, ad esempio, del Basic). E' vero, dunque, che
printf("Ciao Ciao!\n");
potrebbe essere scritta
11 Come da standard ANSI in materia di direttive al preprocessore; ma, per ora, non preoccupiamocene più di
tanto (per qualche esempio di direttiva si può vedere pag. 44 e seguenti).
8 - Tricky C
printf(
"Ciao Ciao!\n"
);
ma non si potrebbe scrivere PRINTF o Printf: non sarebbe la stessa cosa... Il risultato sarebbe una
segnalazione di errore da parte del linker, che non riuscirebbe a trovare la funzione nella libreria.
La prima riga del programma è una direttiva al preprocessore (#include): questo inserisce
tutto il testo del file STDIO.H nel nostro sorgente, a partire dalla riga in cui si trova la direttiva stessa. A
cosa serve? Nel file STDIO.H ci sono altre direttive al preprocessore e definizioni che servono al
compilatore per tradurre correttamente il programma. In particolare, in STDIO.H è descritto (vedremo
come a pag. 87) il modo in cui la funzione printf() si interfaccia al programma che la utilizza. Ogni
compilatore C è accompagnato da un certo numero di file .H, detti include file o header file, il cui
contenuto è necessario per un corretto utilizzo delle funzioni di libreria (anche le librerie sono fornite col
compilatore).
Il nome dell'include file è, in questo caso, racchiuso tra parentesi angolari ("<" e ">"): ciò
significa che il preprocessore deve ricercarlo solo nelle directory specificate nella configurazione del
compilatore. Se il nome fosse racchiuso tra virgolette (ad esempio: "MYSTDIO.H"), il preprocessore lo
cercherebbe prima nella directory corrente, e poi in quelle indicate nella configurazione.
Da non dimenticare: le direttive al preprocessore non sono mai chiuse dal punto e virgola.
La riga
void main(void);
descrive le regole di interfaccia della funzione main(). Si noti che al termine della riga c'è il punto e
virgola. La riga che segue è apparentemente identica:
void main(void)
ma in essa il punto e virgola non compare. La differenza è notevole, infatti l'assenza del ";" ci segnala
che questa riga è l'inizio della definizione della funzione main(), cioè della parte di programma che
costituisce, a tutti gli effetti, la funzione main() stessa.
Che cosa sia una funzione, e come lavori, sarà oggetto di accaniti sforzi mentali a pag. 85. Per
adesso ci limitiamo ad osservare che dopo la riga che ne descrive l'interfaccia c'è una parentesi graffa
aperta: questa segna l'inizio del codice eseguibile della funzione, che si chiude (vedere l'ultima riga del
listato) con una graffa chiusa, non seguita da alcun punto e virgola.
Tutto quello che sta tra le due graffe è il corpo della funzione (function body) e definisce le
azioni svolte dalla funzione stessa: può comporsi di istruzioni, di chiamate a funzione, di definizioni di
variabili... In pratica ogni funzione può essere in qualche modo paragonata ad un programma a se stante.
La main() è una funzione molto particolare: tutti i programmi C devono contenere una ed una
sola funzione main() e l'esecuzione del programma inizia dalla prima riga di questa; di main() si
discute con maggiore dettaglio a pag. 105.
Quante istruzioni C sono utilizzate da CIAO.C? La risposta è... nemmeno una!
La #include, abbiamo detto, è una direttiva al preprocessore, e come tale viene da questo
elaborata ed eliminata dal testo sorgente (infatti viene sostituita con il contenuto del file .H) passato in
input al compilatore.
La descrizione dell'interfaccia, detta anche prototipo, di main(), informa il compilatore che da
qualche parte, nel programma, c'è una funzione main() che si comporta in un certo modo: dunque non è
un'istruzione.
La definizione di main(), a sua volta, in quanto tale non è un'istruzione; semmai ne può
contenere. Ma l'unica riga contenuta nella definizione di main() è la chiamata alla funzione
printf(), la quale, essendo una funzione, non è un'istruzione (ovvio, no?). In C, un nome seguito da
parentesi tonde aperta e chiusa (eventualmente racchiudenti qualcosa) è una chiamata a funzione.
I programmi C: un primo approccio - 9
In particolare, printf() è esterna al compilatore, ma fa parte di un gruppo di funzioni inserite
nella libreria che accompagnano praticamente tutte le implementazioni esistenti di compilatori C: per
questo essa è considerata una funzione standard del C. La funzione printf() scrive a video12 la
sequenza di caratteri, racchiusa tra virgolette, specificata tra le parentesi tonde. Una sequenza di caratteri
tra virgolette è una stringa. Quella dell'esempio si chiude con i caratteri '\' e 'n', che in coppia hanno, nel
linguaggio C, un significato particolare: "vai a capo".
In pratica tutte le operazioni di interazione tra i programmi e lo hardware, il firmware13 ed il
sistema operativo sono delegate a funzioni (aventi interfaccia più o meno standardizzata) esterne al
compilatore, il quale non deve dunque implementare particolari capacità di generazione di codice di I/O,
peculiari per il sistema al quale è destinato.
Abbiamo scritto un programma C senza utilizzare quasi nulla del C. Stiamo lavorando in
ambiente DOS? Bene, è sufficiente compilarlo per ottenere l'eseguibile. Vogliamo utilizzarlo su una
macchina Unix? Non dobbiamo fare altro che trasportare il sorgente su quella macchina e compilarlo
nuovamente su di essa...
12 In realtà... non proprio a video, ma siccome l'effetto, salvo particolari condizioni, è quello di veder comparire
a video i caratteri, per il momento possiamo accettare questa semplificazione. A pag. 116 tutti i particolari.
13 Software dedicato alla diagnostica e al pilotaggio dei dispositivi hardware, "scolpito" permanentemente nei
microchip dell'elaboratore. Nel caso dei personal computer si parla comunemente di BIOS (Basic Input Output
System)
La gestione dei dati in C - 11
L A G E S T I O N E D E I D A T I I N C
Per poter parlare di come si gestiscono i dati, occorre prima precisare che cosa essi siano, o
meglio che cosa si intenda con il termine "dati", non tanto dal punto di vista della logica informatica,
quanto piuttosto da quello strettamente tecnico ed operativo.
In tal senso, va innanzitutto osservato che tutto quanto viene elaborato dal microprocessore di
un computer deve risiedere nella memoria di questo, la cosiddetta RAM14, che, al di là della sua
implementazione hardware, è una sequenza di bit, ciascuno dei quali, ovviamente, può assumere valore 1
oppure 0. Nella RAM si trova anche il codice macchina eseguibile del programma: semplificando un
poco, possiamo dire che tutta la parte di RAM non occupata da quello può rappresentare "dati".
E' evidente che nella maggior parte dei casi un programma non controlla tutta la memoria, ma
solo una porzione più o meno ampia di essa; inoltre le regole in base alle quali esso ne effettua la gestione
sono codificate all'interno del programma stesso e dipendono, almeno in parte, dal linguaggio utilizzato
per scriverlo.
Sintetizzando quanto affermato sin qui, i dati gestiti da un programma sono sequenze di bit
situate nella parte di RAM che esso controlla: se il programma vi può accedere in lettura e scrittura, dette
sequenze rappresentano le cosiddette "variabili"; se l'accesso può avvenire in sola lettura si parla, invece,
di "costanti".
Dal punto di vista del loro significato si apre invece il discorso dei tipi di dato.
I T I P I D I D A T O
Al fine di attribuire significato ad una sequenza di bit occorre sapere quanti bit la compongono,
e, come vedremo, qual è la loro organizzazione al suo interno. La più ristretta sequenza di bit significativa
per le macchine è il byte, che si compone di 8 bit15.
In C, al byte corrisponde il tipo di dato character, cioè carattere. Esso può assumere 256 valori
diversi (28 = 256). Si distinguono due tipi di character: il signed character, in cui l'ottavo bit funge da
indicatore di segno (se è 1 il valore è negativo), e l'unsigned character, che utilizza invece tutti gli 8 bit
per esprimere il valore, e può dunque esclusivamente assumere valori positivi. Un signed char può variare
tra -128 e 127, mentre un unsigned char può esprimere valori tra 0 e 255.
La sequenza di bit di ampiezza immediatamente superiore al byte è detta word. Qui il discorso
si complica leggermente, perché mentre il byte si compone di 8 bit su quasi tutte le macchine, la
dimensione della word dipende dal microprocessore che questa utilizza, e può essere, generalmente, di 16
o 32 bit (l'argomento è ripreso a pagina 461). Nelle pagine che seguono faremo riferimento alla word
come ad una sequenza di 16 bit, in quanto è tale la sua dimensione su tutte le macchine che utilizzano i
processori Intel 8086 o 8088, o i chips 80286, 80386 e 80486 in modalità reale (cioè compatibile con
l'Intel 8086).
Il tipo di dato C corrispondente alla word è l'integer, cioè intero. Anche l'integer può essere
signed o unsigned. Dando per scontato, come appena detto, che un integer (cioè una word)
occupi 16 bit, i valori estremi del signed integer sono -32768 e 32767, mentre quelli
dell'unsigned integer sono 0 e 65535.
14 Random Access Memory, cioè memoria ad accesso casuale, perché il contenuto di ogni sua parte può essere
letto o modificato, anche più volte, in qualunque momento.
15 Non è una verità universale: alcuni processori implementano il byte con 7 bit. Vedere anche pag. 461.
12 - Tricky C
Tra il character e l'integer si colloca lo short integer, che può essere, manco a dirlo, signed o
unsigned. Lo short integer occupa 16 bit, perciò stanti le assunzioni sulla dimensione della word, ai
nostri fini short integer e integer sono equivalenti.
Per esprimere valori interi di notevole entità il C definisce il long integer, che occupa 32 bit.
Anche il long integer può essere signed o unsigned. Nelle macchine in cui la word è di 32 bit,
integer e long integer coincidono.
Tutti i tipi sin qui descritti possono rappresentare solo valori interi, e sono perciò detti integral
types.
In C è naturalmente possibile gestire anche numeri in virgola mobile, mediante appositi tipi di
dato16: il floating point , il double precision e il long double precision. Il floating point occupa 32 bit ed
offre 7 cifre significative di precisione, il double precision occupa 64 bit con 15 cifre di precisione e il
long double precision 80 bit17 con 19 cifre di precisione. Tutti i tipi in virgola mobile sono dotati di
segno.
La tabella che segue riassume le caratteristiche dei tipi di dato sin qui descritti.
TIPI DI DATO IN C
TIPO BIT VALORI AMMESSI PRECISIONE
character 8 da -128 a 127 -
unsigned character 8 da 0 a 255 -
short integer 16 da -32768 a 32767 -
unsigned short integer 16 da 0 a 65535 -
integer 16 da -32768 a 32767 -
unsigned integer 16 da 0 a 65535 -
long integer 32 da -2147483648 a 2147483647 -
unsigned long integer 32 da 0 a 4294967295 -
floating point 32 da 3.4*10-38 a 3.4*1038 7 cifre
double precision 64 da 1.7*10-308 a 1.7*10308 15 cifre
long double precision 80 da 3.4*10-4932 a 1.1*104932 19 cifre
Il C non contempla un tipo di dato "stringa". Le stringhe di caratteri (come "Ciao
Ciao!\n") sono gestite come array (pag. 29) di character, cioè come sequenze di caratteri che
occupano posizioni contigue in memoria ed ai quali è possibile accedere mediante l'indice della loro
16 I numeri in virgola mobile sono gestiti in formato esponenziale: una parte dei bit sono dedicati alla mantissa,
una parte all'esponente ed uno al segno.
17 Corrisponde alla dimensione dei registri del coprocessore matematico.
La gestione dei dati in C - 13
posizione. Le stringhe possono anche essere gestite mediante i puntatori (pag. 16 e seguenti); sulle
stringhe in particolare si veda pag. 25.
Vi è, infine, un tipo di dato particolare, utilizzabile per esprimere l'assenza di dati o per evitare
di specificare a quale tipo, tra quelli appena descritti, appartenga il dato: si tratta del void type. Esso può
essere utilizzato esclusivamente per dichiarare puntatori void (pag. 34) e funzioni (pag. 87).
L E V A R I A B I L I
E' il momento di ripescare CIAO.C e complicarlo un poco.
#include
void main(void);
void main(void)
{
unsigned int anni;
float numero;
anni = 31;
numero = 15.66;
printf("Ciao Ciao! Io ho %u anni\n",anni);
printf("e questo è un float: %f\n",numero);
}
Nella nuova versione, CIAO2.C abbiamo introdotto qualcosa di molto importante: l'uso delle
variabili. Il C consente di individuare una certa area di memoria mediante un nome arbitrario che le viene
attribuito con un'operazione detta definizione della variabile; la variabile è ovviamente l'area di RAM così
identificata. Ogni riferimento al nome della variabile è in realtà un riferimento al valore in essa contenuto;
si noti, inoltre, che nella definizione della variabile viene specificato il tipo di dato associato a quel nome
(e dunque contenuto nella variabile). In tal modo il programmatore può gestire i dati in RAM senza
conoscerne la posizione e senza preoccuparsi (entro certi limiti) della loro dimensione in bit e
dell'organizzazione interna dei bit, cioè del significato che ciascuno di essi assume nell'area di memoria
assegnata alla variabile.
Con la riga
unsigned int anni;
viene definita una variabile di nome anni e di tipo unsigned integer (intero senza segno): essa occupa
perciò una word nella memoria dell'elaboratore e può assumere valori da 0 a 65535. Va osservato che
alla variabile non è associato, per il momento, alcun valore: essa viene inizializzata con la riga
anni = 31;
che costituisce un'operazione di assegnazione: il valore 31 è assegnato alla variabile anni; l'operatore "=",
in C, è utilizzato solo per le assegnazioni (che sono sempre effettuate da destra a sinistra), in quanto per il
controllo di una condizione di uguaglianza si utilizza un operatore apposito ("=="): per saperne di più,
vedere pag. 70.
Tuttavia è possibile inizializzare una variabile contestualmente alla sua dichiarazione:
unsigned int anni = 31;
è, in C, un costrutto valido.
Nella definizione di variabili di tipo integral, la parola int può essere sempre omessa, eccetto il
caso in cui sia "sola":
14 - Tricky C
unsigned anni = 31; // OK! sinonimo di unsigned int
long abitanti; // OK! sinonimo di long int
valore; // ERRORE! il solo nome della variabile NON basta!
Dal momento che ci siamo, anche se non c'entra nulla con le variabili, tanto vale chiarire che le
due barre "//" introducono un commento, come si deduce dalle dichiarazioni appena viste. Viene
considerato commento tutto ciò che segue le due barre, fino al termine della riga. Si possono avere anche
commenti multiriga, aperti da "/*" e chiusi da "*/". Ad esempio:
/* abbiamo esaminato alcuni esempi
di dichiarazioni di variabili */
Tutto il testo che fa parte di un commento viene ignorato dal compilatore e non influisce sulle
dimensioni del programma eseguibile; perciò è bene inserire con una certa generosità commenti
chiarificatori nei propri sorgenti. Non è infrequente che un listato, "dimenticato" per qualche tempo,
risulti di difficile lettura anche all'autore, soprattutto se questi non ha seguito la regola... KISS, già
menzionata a pag. 2. I commenti tra "/*" e "*/" non possono essere nidificati, cioè non si può fare
qualcosa come:
/* abbiamo esaminato alcuni esempi
/* alcuni validi e altri no */
di dichiarazioni di variabili */
Il compilatore segnalerebbe strani errori, in quanto il commento è chiuso dal primo "*/"
incontrato.Tornando all'argomento del paragrafo, va ancora precisato che in una riga logica possono essere
definite (e, volendo, inizializzate) più variabili, purché tutte dello stesso tipo, separandone i nomi con una
virgola:
int var1, var2; // due variabili int, nessuna delle quali inizializzata
char ch1 = 'A', ch2; // due variabili char, di cui solo la prima inizializ.
float num, // dichiarazione di 3 float ripartita su 3
v1, // righe fisiche; solo l'ultima variabile
terzaVar = 12.4; // e' inizializzata
Soffermiamoci un istante sulla dichiarazione dei 3 float: la suddivisione in più righe non è
obbligatoria, ed ha esclusivamente finalità di chiarezza (dove avremmo sistemato i commenti?). Inoltre, e
questo è utile sottolinearlo, l'inizializzazione ha effetto esclusivamente sull'ultima variabile dichiarata,
terzaVar. Un errore commesso frequentemente dai principianti (e dai distratti) è assegnare un valore
ad una sola delle variabili dichiarate, nella convinzione che esso venga assegnato anche a tutte quelle
dichiarate "prima". Ebbene, non è così. Ogni variabile deve essere inizializzata esplicitamente, altrimenti
essa contiene... già... che cosa? Cosa contiene una variabile non inizializzata? Ai capitoli successivi, ed in
particolare a pag. 34 l'ardua sentenza... per il momento, provate a pensarci su.
Inoltre, attenzione alle maiuscole. La variabile terzaVar deve essere sempre indicata con la
"V" maiuscola:
int terzavar; //OK!
char TerzaVar; //OK!
double terzaVar; //ERRORE! terzaVar esiste gia'!
Non è possibile dichiarare più variabili con lo stesso nome in una medesima funzione (ma in
funzioni diverse sì). A rendere differente il nome è sufficiente una diversa disposizione di maiuscole e
minuscole.I nomi delle variabili devono cominciare con una lettera dell'alfabeto o con l'underscore ("_") e
possono contenere numeri, lettere e underscore. La loro lunghezza massima varia a seconda del
La gestione dei dati in C - 15
compilatore; le implementazioni commerciali più diffuse ammettono nomi composti di oltre 32 caratteri
(vedere pag. 87).
double _numVar;
int Variabile_Intera_1;
char 1_carattere; //ERRORE! il nome inizia con un numero
Anche il void type può essere incontrato nelle dichiarazioni: esso può però essere utilizzato solo
per dichiarare funzioni o puntatori, ma non comuni variabili; la parola chiave da utilizzare nelle
dichiarazioni è void.
Per riassumere, ecco l'elenco dei tipi di dato e delle parole chiave da utilizzare per dichiarare le
variabili.
TIPI DI DATO E DICHIARATORI
TIPO DICHIARATORI VALIDI
character char
unsigned character unsigned char
short integer short int, short
unsigned short integer unsigned short int, unsigned short
integer int
unsigned integer unsigned int, unsigned
long integer long int, long
unsigned long integer unsigned long int, unsigned long
floating point float
double precision floating point double
long double precision floating point long double
void type void
Un'ultima osservazione: avete notato che nelle stringhe passate a printf() sono comparsi
strani simboli ("%u", "%f")? Si tratta di formattatori di campo e indicano a printf() come interpretare
(e quindi visualizzare) le variabili elencate dopo la stringa stessa. La sequenza "%u" indica un intero senza
segno, mentre "%f" indica un dato di tipo float. Un intero con segno si indica con "%d", una stringa
con "%s", un carattere con "%c".
Dalle pagine che precedono appare chiaro che la dimensione dell'area di memoria assegnata dal
compilatore ad una variabile dipende dall'ingombro in byte del tipo di dato dichiarato. In molti casi può
tornare utile sapere quanti byte sono allocati (cioè assegnati) ad una variabile, o a un tipo di dato. Allo
scopo è possibile servirsi dell'operatore sizeof(), che restituisce come int il numero di byte occupato
dal tipo di dato o dalla variabile indicati tra le parentesi. Vedere, per un esempio, pag. 68.
16 - Tricky C
I P U N T A T O R I
Una variabile è un'area di memoria alla quale è associato un nome simbolico, scelto dal
programmatore (vedere pag. 13). Detta area di memoria è grande quanto basta per contenere il tipo di
dato indicato nella dichiarazione della variabile stessa, ed è collocata dal compilatore, automaticamente,
in una parte di RAM non ancora occupata da altri dati. La posizione di una variabile in RAM è detta
indirizzo, o address. Possiamo allora dire che, in pratica, ad ogni variabile il compilatore associa sempre
due valori: il dato in essa contenuto e il suo indirizzo, cioè la sua posizione in memoria.
G l i i n d i r i z z i d i m e m o r i a
Proviamo ad immaginare la memoria come una sequenza di piccoli contenitori, ciascuno dei
quali rappresenta un byte: ad ogni "contenitore", talvolta detto "locazione", potremo attribuire un numero
d'ordine, che lo identifica univocamente. Se il primo byte ha numero d'ordine 0, allora il numero
assegnato ad un generico byte ne individua la posizione in termini di spostamento (offset) rispetto al
primo byte, cioè rispetto all'inizio della memoria. Così, il byte numero 12445 dista proprio 12445 byte dal
primo, il quale, potremmo dire, dista 0 byte da se stesso. L'indirizzamento (cioè l'accesso alla memoria
mediante indirizzi) avviene proprio come appena descritto: ogni byte è accessibile attraverso il suo offset
rispetto ad un certo punto di partenza, il quale, però, non necessariamente è costituito dal primo byte di
memoria in assoluto. Vediamo perché.
Nella CPU del PC sono disponibili alcuni byte, organizzati come vere e proprie variabili, dette
registri ( register). La CPU è in grado di effettuare elaborazioni unicamente sui valori contenuti nei propri
registri (che si trovano fisicamente al suo interno e non nella RAM); pertanto qualunque valore oggetto di
elaborazione deve essere "caricato", cioè scritto, negli opportuni registri. Il risultato delle operazioni
compiute dalla CPU deve essere conservato, se necessario, altrove (tipicamente nella RAM), al fine di
lasciare i registri disponibili per altre elaborazioni.
Anche gli indirizzi di memoria sono soggetti a questa regola.
I registri del processore Intel 8086 si compongono di 16 bit ciascuno, pertanto il valore massimo
che essi possono esprimere è quello dell'integer, cioè 65535 (esadecimale FFFF): il massimo offset
gestibile dalla CPU permette dunque di indirizzare una sequenza di 65536 byte (compreso il primo, che
ha offset pari a 0), corrispondenti a 64Kb.
Configurazioni di RAM superiori (praticamente tutte) devono perciò essere indirizzate con uno
stratagemma: in pratica si utilizzano due registri, rispettivamente detti registro di segmento (segment
register) e registro di offset (offset register). Segmento e offset vengono solitamente indicati in notazione
esadecimale, utilizzando i due punti (":") come separatore, ad esempio 045A:10BF. Ma non è tutto.
Se segmento e offset venissero semplicemente affiancati, si potrebbero indirizzare al
massimo 128Kb di RAM: infatti si potrebbe avere un offset massimo di 65535 byte a partire dal byte
numero 65535. Quello che occorre è invece un valore in grado di numerare, o meglio di indirizzare,
almeno 1Mb: i fatidici 640Kb, ormai presenti su tutte le macchine in circolazione, più gli indirizzi
riservati al BIOS e alle schede adattatrici18. Occorre, in altre parole, un indirizzamento a 20 bit19.
Questo si ottiene sommando al segmento i 12 bit più significativi dell'offset, ed accodando i 4
bit rimanenti dell'offset stesso: tale tecnica consente di trasformare un indirizzo segmento:offset in un
18 Ma perché proprio tale suddivisione? Perché gli indirizzi superiori al limite dei 640Kb sono stati riservati,
proprio in sede di progettazione del PC, al firmware BIOS e al BIOS delle schede adattatrici (video, rete, etc.), sino
al limite di 1 Mb.
19 In effetti, 220 = 1.048.576: provare per credere. Già che ci siamo, vale la pena di dire che le macchine basate
su chip 80286 o superiore possono effettuare indirizzamenti a 21 bit: i curiosi possono leggere i particolari a
pagina 226.
La gestione dei dati in C - 17
indirizzo lineare20. L'indirizzo seg:off di poco fa (045A:10BF) corrisponde all'indirizzo lineare 0565F,
infatti 045A+10B = 565 (le prime 3 cifre di un valore esadecimale di 4 cifre, cioè a 16 bit,
corrispondono ai 12 bit più significativi).
Complicato? Effettivamente... Ma dal momento che le cose stanno proprio così, tanto vale
adeguarsi e cercare di padroneggiare al meglio la situazione. In fondo è anche questione di abitudine.
G l i o p e r a t o r i * e &
Il C consente di pasticciare a volontà, ed anche... troppo, con gli indirizzi di memoria mediante
particolari strumenti, detti puntatori, o pointers.
Un puntatore non è altro che una normalissima variabile contenente un indirizzo di memoria. I
puntatori non rappresentano un tipo di dato in sé, ma piuttosto sono tipizzati in base al tipo di dato a cui...
puntano, cioè di cui esprimono l'indirizzo. Perciò essi sono dichiarati in modo del tutto analogo ad una
variabile di quel tipo, anteponendo però al nome del puntatore stesso l'operatore "*", detto operatore di
indirezione (dereference operator).
Così, la riga
int unIntero;
dichiara una variabile di tipo int avente nome unIntero, mentre la riga
int *puntaIntero;
dichiara un puntatore a int avente nome puntaIntero (il puntatore ha nome puntaIntero, non
l'int... ovvio!). E' importante sottolineare che si tratta di un puntatore a integer: il compilatore C effettua
alcune operazioni sui puntatori in modo automaticamente differenziato a seconda del tipo che il puntatore
indirizza21, ma è altrettanto importante non dimenticare mai che un puntatore contiene semplicemente un
indirizzo (o meglio un valore che viene gestito dal compilatore come un indirizzo). Esso indirizza, in altre
parole, un certo byte nella RAM; la dichiarazione del tipo "puntato" permette al compilatore di "capire" di
quanti byte si compone l'area che inizia a quell'indirizzo e come è organizzata al proprio interno, cioè
quale significato attribuire ai singoli bit (vedere pag. 11).
Si possono dichiarare più puntatori in un'unica riga logica, come del resto avviene per le
variabili: la riga seguente dichiare tre puntatori ad intero.
int *ptrA, *ptrB, *ptrC;
Si noti che l'asterisco, o meglio, l'operatore di indirezione, è ripetuto davanti al nome di ogni
puntatore. Se non lo fosse, tutti i puntatori dichiarati senza di esso sarebbero in realtà... normalissime
variabili di tipo int. Ad esempio, la riga che segue dichiara due puntatori ad intero, una variabile intera,
e poi ancora un puntatore ad intero.
int *ptrA, *ptrB, unIntero, *intPtr;
Come si vede, la dichiarazione mista di puntatori e variabili è un costrutto sintatticamente
valido; occorre, come al solito, prestare attenzione a ciò che si scrive se si vogliono evitare errori logici
piuttosto insidiosi. Detto tra noi, principianti e distratti sono i più propensi a dichiarare correttamente il
20 Per indirizzo lineare si intende un offset relativo all'inizio della memoria, cioè relativo al primo byte della
RAM. Al riguardo si veda anche pag. 23.
21 Di aritmetica dei puntatori si parla a pag. 33.
18 - Tricky C
primo puntatore e privare tutti gli altri dell'asterisco nella convinzione che il tipo dichiarato sia int*. In
realtà, una riga di codice come quella appena riportata dichiara una serie di oggetti di tipo int; è la
presenza o l'assenza dell'operatore di indirezione a stabilire, singolarmente per ciascuno di essi, se si tratti
di una variabile o di un puntatore.
Mediante l'operatore & (detto "indirizzo di", o address of) è possibile, inoltre, conoscere
l'indirizzo di una variabile:
float numero; // dichiara una variabile float
float *numPtr; // dichiara un puntatore ad una variabile float
numero = 12.5; // assegna un valore alla variabile
numPtr = № // assegna al puntatore l'indirizzo della variabile
E' chiaro il rapporto tra puntatori e variabili? Una variabile contiene un valore del tipo della
dichiarazione, mentre un puntatore contiene l'indirizzo, cioè la posizione in memoria, di una variabile che
a sua volta contiene un dato del tipo della dichiarazione. Dopo le operazioni dell'esempio appena visto,
numPtr non contiene 12.5, ma l'indirizzo di memoria al quale 12.5 si trova.
Anche un puntatore è una variabile, ma contiene un valore che non rappresenta un dato di un
particolare tipo, bensì un indirizzo. Anche un puntatore ha il suo bravo indirizzo, ovviamente. Riferendosi
ancora all'esempio precedente, l'indirizzo di numPtr può essere conosciuto con l'espressione &numPtr
e risulta sicuramente diverso da quello di numero, cioè dal valore contenuto in numPtr. Sembra di
giocare a rimpiattino...
Proviamo a confrontare le due dichiarazioni dell'esempio:
float numero;
float *numPtr;
Esse sono fortemente analoghe; del resto abbiamo appena detto che la dichiarazione di un
puntatore è identica a quella di una comune variabile, ad eccezione dell'asterisco che precede il nome del
puntatore stesso. Sappiamo inoltre che il nome attribuito alla variabile identifica un'area di memoria che
contiene un valore del tipo dichiarato: ad esso si accede mediante il nome stesso della variabile, cioè il
simbolo che, nella dichiarazione, si trova a destra della parola chiave che indica il tipo, come si vede
chiaramente nell'esempio che segue.
printf("%f\n",numero);
L'accesso al valore della variabile avviene nella modalità appena descritta non solo in lettura,
ma anche in scrittura:
numero = 12.5;
Cosa troviamo a destra dell'identificativo di tipo in una dichiarazione di puntatore? Il nome
preceduto dall'asterisco. Ma allora anche il nome del puntatore con l'asterisco rappresenta un valore del
tipo dichiarato... Provate ad immaginare cosa avviene se scriviamo:
printf("%f\n",*numPtr);
La risposta è: printf() stampa il valore di numero22. In altre parole, l'operatore di
indirezione non solo differenzia la dichiarazione di un puntatore da quella di una variabile, ma consente
anche di accedere al contenuto della variabile (o, più in generale, della locazione di memoria) indirizzata
dal puntatore. Forse è opportuno, a questo punto, riassumere il tutto con qualche altro esempio.
22 Presupposto fondamentale è l'assegnazione a numPtr dell'indirizzo di numero, come da esempio.
La gestione dei dati in C - 19
float numero = 12.5;
float *numPtr = №
Sin qui nulla di nuovo23. Supponiamo ora che l'indirizzo di numero sia, in esadecimale, FFE6
e che quello di numPtr sia FFE4: non ci resta che giocherellare un po' con gli operatori address of ("&")
e dereference ("*")...
printf("numero = %f\n",numero);
printf("numero = %f\n",*numPtr);
printf("l'indirizzo di numero e' %X\n",&numero);
printf("l'indirizzo di numero e' %X\n",numPtr);
printf("l'indirizzo di numPtr e' %X\n",&numPtr);
L'output prodotto è il seguente:
numero = 12.5
numero = 12.5
l'indirizzo di numero è FFE6
l'indirizzo di numero è FFE6
l'indirizzo di numPtr è FFE4
Le differenza tra le varie modalità di accesso al contenuto e all'indirizzo delle veriabili dovrebbe
ora essere chiarita. Almeno, questa è la speranza. Tra l'altro abbiamo imparato qualcosa di nuovo su
printf(): per stampare un intero in formato esadecimale si deve inserire nella stringa, invece
di %d, %X se si desidera che le cifre A-F siano visualizzate con caratteri maiuscoli, %x se si preferiscono i
caratteri minuscoli.
Va osservato che è prassi usuale esprimere gli indirizzi in notazione esadecimale. A prima vista
può risultare un po' scomodo, ma, operando in tal modo, la logica di alcune operazioni sugli indirizzi
stessi (e sui puntatori) risulta sicuramente più chiara. Ad esempio, ogni cifra di un numero esadecimale
rappresenta quattro bit in memoria: si è già visto (pag. 17) come ciò permetta di trasformare un indirizzo
segmentato nel suo equivalente lineare con grande facilità. Per la cronaca, tale operazione è detta anche
"normalizzazione" dell'indirizzo (o del puntatore): avremo occasione di riparlarne (pag. 21).
Vogliamo complicarci un poco la vita? Eccovi alcune interessanti domandine, qualora non ve le
foste ancora posti...
a) Quale significato ha l'espressione *&numPtr?
b) Quale significato ha l'espressione **numPtr?
c) E l'espressione *numero?
d) E l'espressione &*numPtr?
e) &*numPtr e numPtr sono la stessa cosa?
f) Cosa restituisce l'espressione &&numero?
g) E l'espressione &&numPtr?
23 Attenzione, però, all'istruzione
float *numPtr = №
Può infatti sembrare in contrasto con quanto affermato sin qui l'assegnazione di un un indirizzo (&numero) ad
una indirezione (*numPtr) che non rappresenta un indirizzo, ma un float. In realtà va osservato che l'istruzione
riportata assegna a numPtr un valore contestualmente alla dichiarazione di questo: l'operatore di indirezione, qui,
serve unicamente a indicare che numPtr è un puntatore; esso deve cioè essere considerato parte della sintassi
necessaria alla dichiarazione del puntatore e non come strumento per accedere a ciò che il puntatore stesso indirizza.
Alla luce di tale considerazione l'assegnazione appare perfettamente logica.
20 - Tricky C
h) Cosa accade se si esegue *numPtr = 21.75?
i) Cosa accade se si esegue numPtr = 0x24A6?
j) E se si esegue &numPtr = 0xAF2B?
Provate a rispondere prima di leggere le risposte nelle righe che seguono!
a) Una cosa alla volta. &numPtr esprime l'indirizzo di numPtr. L'indirezione di un indirizzo
(cioè l'asterisco davanti a "qualcosa" che esprime un indirizzo) restituisce il valore memorizzato a
quell'indirizzo. Pertanto, *&numPtr esprime il valore memorizzato all'indirizzo di numPtr. Cioè il
valore contenuto in numPtr. Cioè l'indirizzo di numero. Simpatico, vero?
b) Nessuno! Infatti *numPtr esprime il valore memorizzato all'indirizzo puntato da numPtr,
cioè il valore di numero. Applicare una indirezione (il primo asterisco) a detto valore non ha alcun
senso, perché il contenuto di numero non è un indirizzo. Per di più numero è un float, mentre gli
indirizzi sono sempre numeri interi. Il compilatore ignora l'asterisco di troppo.
c) Nessuno! Di fatto, si ricade nel caso precedente, poiché *numPtr equivale a numero e
**numPtr, pertanto, equivale a *numero.
d) Allora: numPtr esprime l'indirizzo di numero, quindi la sua indirezione *numPtr
rappresenta il contenuto di numero. L'indirizzo del contenuto di numero è... l'indirizzo di numero,
quindi &*numPtr equivale a numPtr (e a *&numPtr). Buffo...
e) Evidentemente sì, come si vede dalla risposta precedente.
f) &&numero restituisce... una segnalazione d'errore del compilatore. Infatti &numero,
espressione lecita, rappresenta l'indirizzo di numero, ma che senso può avere parlare dell'indirizzo
dell'indirizzo di numero? Attenzione: numPtr contiene l'indirizzo di numero, ma l'indirizzo
dell'indirizzo di numero non può essere considerato sinonimo dell'indirizzo di numPtr.
g) Anche &&numPtr è un'espressione illecita. L'indirizzo dell'indirizzo di una variabile
(puntatore o no) non esiste...
h) Viene modificato il contenuto di numero. Infatti numPtr rappresenta l'indirizzo di
numero, cioè punta all'area di memoria assegnata a numero; *numPtr rappresenta numero nel senso
che restituisce il contenuto dell'area di memoria occupata da numero. Un'operazione effettuata
sull'indirezione di un puntatore è sempre, a tutti gli effetti, effettuata sulla locazione di memoria a cui esso
punta.
i) Si assegna un nuovo valore a numPtr, questo è evidente. L'effetto (forse meno evidente a
prima vista) è che ora numPtr non punta più a numero, ma a ciò che si trova all'indirizzo 0x24A6.
Qualsiasi cosa sia memorizzata a quell'indirizzo, se referenziata mediante numPtr (cioè mediante la sua
indirezione), viene trattata come se fosse un float.
j) Si ottiene, ancora una volta, un errore in compilazione. Infatti &numPtr restituisce l'indirizzo
di numPtr, il quale, ovviamente, non può essere modificato in quanto stabilito dal compilatore.
C o m p l i c a z i o n i
I puntatori sono, dunque, strumenti appropriati alla manipolazione ad alto livello degli indirizzi
delle variabili. C'è proprio bisogno di preoccuparsi dei registri della CPU e di tutte le contorsioni possibili
tra indirizzi seg:off e indirizzi lineari? Eh, sì... un poco è necessario; ora si tratta di capire il perché.
Poco fa abbiamo ipotizzato che l'indirizzo di numero e di numPtr fossero,
rispettivamente, FFE6 e FFE4. A prescindere dai valori, realisitci ma puramente ipotetici, è interessante
notare che si tratta di due unsigned int. In effetti, per visualizzarli correttamente, abbiamo passato a
printf() stringhe contenenti %X, lo specificatore di formato per gli interi in formato esadecimale. Che
significa tutto ciò?
La gestione dei dati in C - 21
Significa che il valore memorizzato in numPtr (e in qualsiasi altro puntatore24) è una word,
occupa 16 bit e si differenzia da un generico intero senza segno per il solo fatto che esprime un indirizzo
di memoria. E' evidente, alla luce di quanto appena affermato, che l'indirizzo memorizzato in numPtr è
un offset: come tutti i valori a 16 bit esso è gestito dalla CPU in uno dei suoi registri e può variare tra 0
e 65535. Un puntatore come numPtr esprime allora, in byte, la distanza di una variabile da... che cosa?
Dall'indirizzo contenuto in un altro registro della CPU, gestito automaticamente dal compilatore.
Con qualche semplificazione possiamo dire che il compilatore, durante la traduzione del
sorgente in linguaggio macchina, stabilisce quanto spazio il programma ha a disposizione per gestire i
propri dati e a quale distanza dall'inizio del codice eseguibile deve avere inizio l'area riservata ai dati.
Dette informazioni sono memorizzate in una tabella, collocata in testa al file eseguibile, che il sistema
operativo utilizza per caricare l'opportuno valore in un apposito registro della CPU. Questo registro
contiene la parte segmento dell'indirizzo espresso da ogni puntatore dichiarato come numPtr.
Nella maggior parte dei casi l'esistenza dei registri di segmento è del tutto trasparente al
programmatore, il quale non ha alcun bisogno di proccuparsene, in quanto compilatore, linker e sistema
operativo svolgono automaticamente tutte le operazioni necessarie alla loro gestione. Nello scrivere un
programma è di solito sufficiente lavorare con i puntatori proprio come abbiamo visto negli esempi che
coinvolgono numero e numPtr: gli operatori "*" e "&" sono caratterizzati da una notevole potenza
operativa.
P u n t a t o r i f a r e h u g e
Le considerazioni sin qui espresse, però, aprono la via ad alcuni approfondimenti. In primo
luogo, va sottolineato ancora una volta che numPtr occupa 16 bit di memoria, cioè 2 byte, proprio come
qualsiasi unsigned int. E ciò è valido anche se il tipo di numero, la variabile puntata, è il float,
che ne occupa 4. In altre parole, un puntatore occupa sempre lo spazio necessario a contenere l'indirizzo
del dato puntato, e non il tipo di dato; tutti i puntatori come numPtr, dunque, occupano 2 byte,
indipendentemente che il tipo di dato puntato sia un int, piuttosto che un float, o un double... Una
semplice verifica empirica può essere effettuata con l'aiuto dell'operatore sizeof() (vedere pag. 68).
int unIntero;
long unLongInt;
float unFloating;
double unDoublePrec;
int *intPtr;
long *longPtr;
float *floatPtr;
double *doublePtr;
printf("intPtr: %d bytes (%d)\n",sizeof(intPtr),sizeof(int *));
printf("longPtr: %d bytes (%d)\n",sizeof(longPtr),sizeof(long *));
printf("floatPtr: %d bytes (%d)\n",sizeof(floatPtr),sizeof(float *));
printf("doublePtr: %d bytes (%d)\n",sizeof(doublePtr),sizeof(double *));
Tutte le printf() visualizzano due volte il valore 2, che è appunto la dimensione in byte di
un generico puntatore. L'esempio mostra, tra l'altro, come sizeof() possa essere applicato sia al tipo di
dato che al nome di una variabile (in questo caso dei puntatori); se ne trae, infine, che il tipo di un
puntatore è dato dal tipo di dato puntato, seguito dall'asterisco.
24 Ciò vale se si lascia che il compilatore lavori basandosi sui propri default. Torneremo sull'argomento in tema
di modelli di memoria (pag. 143).
22 - Tricky C
Tutti i puntatori come numPtr, dunque, gestiscono un offset da un punto di partenza
automaticamente fissato dal sistema operativo in base alle caratteristiche del file eseguibile. E' possibile
in C, allora, gestire indirizzi lineari, o quanto meno comprensivi di segmento ed offset? La risposta è sì.
Esistono due parole chiave, dette modificatori di tipo, che consentono di dichiarare puntatori speciali, in
grado di gestire sia la parte segmento che la parte offset di un indirizzo di memoria: si tratta di far e
huge.
double far *numFarPtr;
La riga di esempio dichiara un puntatore far a un dato di tipo double. Per effetto del
modificatore far, numFarPtr è un puntatore assai differente dal numPtr degli esempi precedenti:
esso occupa 32 bit di memoria, cioè 2 word, ed è pertanto equivalente ad un long int. Di conseguenza
numFarPtr è in grado di esprimere tanto la parte offset di un indirizzo (nei 2 byte meno significativi),
quanto la parte segmento (nei 2 byte più significativi25). La parte segmento è utilizzata dalla CPU per
caricare l'opportuno registro di segmento, mentre la parte offset è gestita come al solito: in tal modo un
puntatore far può esprimere un indirizzo completo del tipo segmento:offset e indirizzare dati che si
trovano al di fuori dell'area dati assegnata dal sistema operativo al programma.
Ad esempio, se si desidera che un puntatore referenzi l'indirizzo 596A:074B, lo si può
dichiarare ed inizializzare come segue:
double far *numFarPtr = 0x596A074B;
Per visualizzare il contenuto di un puntatore far con printf() si può utilizzare un
formattatore speciale:
printf("numFarPtr = %Fp\n",numFarPtr);
Il formattatore %Fp forza printf() a visualizzare il contenuto di un puntatore far proprio
come segmento ed offset, separati dai due punti:
numFarPtr = 596A:074B
è l'output prodotto dalla riga di codice appena riportata.
Abbiamo appena detto che un puntatore far rappresenta un indirizzo seg:off. E' bene...
ripeterlo qui, sottolineando che quell'indirizzo, in quanto seg:off, non è un indirizzo lineare. Parte
segmento e parte offset sono, per così dire, indipendenti, nel senso che la prima è considerata costante, e
la seconda variabile. Che significa? la riga
char far *vPtr = 0xB8000000;
dichiara un puntatore far a carattere e lo inizializza all'indirizzo B800:0000; la parte offset è nulla,
perciò il puntatore indirizza il primo byte dell'area che ha inizio all'indirizzo lineare B8000 (a 20 bit). Il
secondo byte ha offset pari a 1, perciò può essere indirizzato incrementando di 1 il puntatore, portandolo
al valore 0xB8000001. Incrementando ancora il puntatore, esso assume valore 0xB8000002 e punta al
terzo byte. Sommando ancora 1 al puntatore, e poi ancora 1, e poi ancora... si giunge ad un valore
particolare, 0xB800FFFF, corrispondente all'indirizzo B800:FFFF, che è proprio quello del byte
25 I processori Intel memorizzano i valori in RAM con la tecnica backwords, cioè a "parole rovesciate". Ciò
significa che i byte più significativi di ogni valore sono memorizzati ad indirizzi di memoria superiori: ad esempio il
primo byte di una word (quello composto dai primi 8 bit) è memorizzato nella locazione di memoria successiva a
quella in cui si trova il secondo byte (bit 8-15), che contiene la parte più importante (significativa) del valore.
La gestione dei dati in C - 23
avente offset 65535 rispetto all'inizio dell'area. Esso è l'ultimo byte indirizzabile mediante un comune
puntatore near26. Che accade se si incrementa ancora vPtr? Contrariamente a quanto ci si potrebbe
attendere, la parte offset si riazzera senza che alcun "riporto" venga sommato alla parte segmento.
Insomma, il puntatore si "riavvolge" all'inizio dell'area individuata dall'indirizzo lineare rappresentato
dalla parte segmento con uno 0 alla propria destra (che serve a costruire l'indirizzo a 20 bit). Ora si
comprende meglio (speriamo!) che cosa si intende per parte segmento e parte offset separate: esse sono
utilizzate proprio per caricare due distinti registri della CPU e pertanto sono considerate indipendenti
l'una dall'altra, così come lo sono tra loro tutti i registri del microprocessore.
Tutto ciò ha un'implicazione estremamente importante: con un puntatore far è possibile
indirizzare un dato situato ad un qualunque indirizzo nella memoria disponibile entro il primo Mb, ma
non è possibile "scostarsi" dall'indirizzo lineare espresso dalla parte segmento oltre i 64Kb. Per fare un
esempio pratico, se si intende utilizzare un puntatore far per gestire una tabella, la dimensione
complessiva di questa non deve eccedere i 64Kb.
Tale limitazione è superata tramite il modificatore huge, che consente di avere puntatori in
grado di indirizzare linearmente tutta la memoria disponibile (sempre entro il primo Mb). La
dichiarazione di un puntatore huge non presenta particolarità:
int huge *iHptr;
Il segreto dei puntatori huge consiste in alcune istruzioni assembler che il compilatore
introduce di soppiatto nei programmi tutte le volte che il valore del puntatore viene modificato o
utilizzato, e che ne effettuano la normalizzazione. Con tale termine si indica un semplice calcolo che
consente di esprimere l'indirizzo seg:off come rappresentazione di un indirizzo lineare: in modo, cioè, che
la parte offset sia variabile unicamente da 0 a 15 (F esadecimale) ed i riporti siano sommati alla parte
segmento. In pratica si tratta di sommare alla parte segmento i 12 bit più significativi della parte offset,
con una tecnica del tutto analoga a quella utilizzata a pag. 17. Riprendiamo l'esempio precedente,
utilizzando questa volta un puntatore huge.
char huge *vhugePtr = 0xB8000000;
L'inizializzazione del puntatore huge, come si vede, è identica a quella del puntatore far.
Incrementando di 1 il puntatore si ottiene il valore 0xB8000001, come nel caso precedente. Sommando
ancora 1 si ha 0xB8000002, e poi 0xB8000003, e così via. Sin qui, nulla di nuovo. Al quindicesimo
incremento il puntatore vale 0xB800000F, come nel caso del puntatore far.
Ma al sedicesimo incremento si manifesta la differenza: il puntatore far assume
valore 0xB8000010, mentre il puntatore huge vale 0xB8010000: la parte segmento si è azzerata ed
il 16 sottratto ad essa ha prodotto un riporto27 che è andato ad incrementare di 1 la parte segmento. Al
trentunesimo incremento il puntatore far vale 0xB800001F, mentre quello huge è 0xB801000F. Al
trentaduesimo incremento il puntatore far diventa 0xB8000020, mentre quello huge
vale 0xB8020000.
Il meccanismo dovrebbe essere ormai chiaro, così come il fatto che le prime 3 cifre della parte
offset di un puntatore huge sono sempre 3 zeri. Fingiamo per un attimo di non vederli: la parte segmento
e la quarta cifra della parte offset rappresentano proprio un indirizzo lineare a 20 bit.
La normalizzazione effettuata dal compilatore consente di gestire indirizzi lineari pur caricando
in modo indipendente parte segmento e parte offset in registri di segmento e, rispettivamente, di offset
26 Si dicono near i puntatori non far e non huge; quelli, in altre parole, che esprimono semplicemente un
offset rispetto ad un registro di segmento della CPU.
27 Nella numerazione esadecimale, cioè in base 16, si calcola un riporto ogni 16 unità, e non ogni 10 come
invece avviene nella numerazione in base decimale.
24 - Tricky C
della CPU; in tal modo, con un puntatore huge non vi sono limiti né all'indirizzo di partenza, né alla
quantità di memoria indirizzabile a partire da quell'indirizzo. Naturalmente ciò ha un prezzo: una piccola
perdita di efficienza del codice eseguibile, introdotta dalla necessità di eseguire la routine di
normalizzazione prima di utilizzare il valore del puntatore.
Ancora una precisazione: nelle dichiarazioni multiple di puntatori far e huge, il modificatore
deve essere ripetuto per ogni puntatore dichiarato, analogamente a quanto occorre per l'operatore di
indirezione. L'omissione del modificatore determina la dichiarazione di un puntatore "offset" a 16 bit.
long *lptr, far *lFptr, lvar, huge *lHptr;
Nell'esempio sono dichiarati, nell'ordine, il puntatore a long a 16 bit lptr, il puntatore far a
long lFptr, la variabile long lvar e il puntatore huge a long lHptr.
E' forse il caso di sottolineare ancora che la dichiarazione di un puntatore riserva spazio in
memoria esclusivamente per il puntatore stesso, e non per una variabile del tipo di dato indirizzato. Ad
esempio, la dichiarazione
long double far *dFptr;
alloca, cioè riserva, 32 bit di RAM che potranno essere utilizzate per contenere l'indirizzo di un long
double, i cui 80 bit dovranno essere allocati con un'operazione a parte28.
Tanto per confondere un poco le idee, occorre precisare un ultimo particolare. I sorgenti C
possono essere compilati, tramite particolari opzioni riconosciute dal compilatore, in modo da applicare
differenti criteri di default alla gestione dei puntatori. In particolare, vi sono modalità di compilazione che
trattano tutti i puntatori come variabili a 32 bit, eccetto quelli esplicitamente dichiarati near. Ne
riparleremo a pagina 143, descrivendo i modelli di memoria.
Per il momento è il caso di accennare a tre macro, definite in DOS.H, che agevolano in molti
casi la manipolazione dei puntatori a 32 bit, siano essi far o huge: si tratta di MK_FP(), che
"costruisce" un puntatore a 32 bit dati un segmento ed un offset entrambi a 16 bit, di FP_SEG(), che
estrae da un puntatore a 32 bit i 16 bit esprimenti la parte segmento e di FP_OFF(), che estrae i 16 bit
esprimenti l'offset. Vediamole al lavoro:
#include
....
unsigned farPtrSeg;
unsigned farPtrOff;
char far *farPtr;
....
farPtr = (char far *)MK_FP(0xB800,0); // farPtr punta a B800:0000
farPtrSeg = FP_SEG(farPtr); // farPtrSeg contiene 0xB800
farPtrOff = FP_OFF(farPtr); // farPtrOff contiene 0
Le macro testè descritte consentono di effettuare facilmente la normalizzzione di un puntatore,
cioè trasformare l'indirizzo in esso contenuto in modo tale che la parte offset non sia superiore a 0Fh:
char far *cfPtr;
char huge *chPtr;
....
chPtr = (char huge *)(((long)FP_SEG(cfPtr)) << 16)+
(((long)(FP_OFF(cfPtr) >> 4)) << 16)+(FP_OFF(cfPtr) & 0xF);
28 Ad esempio con la dichiarazione di una variabile long double o con una chiamata ad una delle funzioni di
libreria dedicate all'allocazione dinamica della memoria (pag. 109). Non siate impazienti...
La gestione dei dati in C - 25
Come si vede, dalla parte offset sono scartati i 4 bit meno significativi: i 12 bit più significativi
sono sommati al segmento; dalla parte offset sono poi scartati i 12 bit più significativi e i 4 bit restanti
sono sommati al puntatore. Circa il significato degli operatori di shift << e >> vedere pag. 69;
l'operatore & (che in questo caso non ha il significato di address of, ma di and su bit) è descritto a pag. 71.
L'indirizzo lineare corrispondente all'indirizzo segmentato espresso da un puntatore huge può
essere ricavato come segue:
char huge *chPtr;
long linAddr;
....
linAddr = ((((((long)FP_SEG(chPtr)) << 16)+(FP_OFF(chPtr) << 12)) >> 12) &
0xFFFFFL);
Per applicare tale algoritmo ad un puntatore far è necessario che questo sia dapprima
normalizzato come descritto in precedenza.
E' facile notare che due puntatori far possono referenziare il medesimo indirizzo pur
contenendo valori a 32 bit differenti, mentre ciò non si verifica con i puntatori normalizzati, nei quali
segmento e offset sono sempre gestiti in modo univoco: ne segue che solamente i confronti tra puntatori
huge (o normalizzati) garantiscono risultati corretti.
P u n t a t o r i s t a t i c
La dichiarazione
static float *ptr;
dichiara un puntatore static a un dato di tipo float. In realtà non è possibile, nel dichiarare un
puntatore, indicare che esso indirizza un dato static essendo questo un modificatore della visibilità
delle variabili, e non già del loro tipo. Si veda anche quanto detto a pagina 100.
L e s t r i n g h e
A pagina 13 abbiamo anticipato che non esiste, in C, il tipo di dato "stringa". Queste sono
gestite dal compilatore come sequenze di caratteri, cioè di dati di tipo char. Un metodo comunemente
utilizzato per dichiarare e manipolare stringhe nei programmi è offerto proprio dai puntatori, come si vede
nel programma dell'esempio seguente, che visualizza "Ciao Ciao!" e porta a capo il cursore.
#include
char *string = "Ciao";
void main(void)
{
printf(string);
printf(" %s!\n",string);
}
La dichiarazione di string può apparire, a prima vista, anomala. Si tratta infatti, a tutti gli
effetti, della dichiarazione di un puntatore e la stranezza consiste nel fatto che a questo non è assegnato un
indirizzo di memoria, come ci si potrebbe aspettare, bensì una costante stringa. Ma è proprio questo
l'artificio che consente di gestire le stringhe con normali puntatori a carattere: il compilatore, in realtà,
assegna a string, puntatore a 16 bit, l'indirizzo della costante "Ciao". Dunque la word occupata da
26 - Tricky C
string non contiene la parola "Ciao", ma i 16 bit che esprimono la parte offset del suo indirizzo. A
sua volta, "Ciao" occupa 5 byte di memoria. Proprio 5, non si tratta di un errore di stampa: i 4 byte
necessari a memorizzare i 4 caratteri che compongono la parola, più un byte, nel quale il compilatore
memorizza il valore binario 0, detto terminatore di stringa o null terminator. In C, tutte le stringhe sono
chiuse da un null terminator, ed occupano perciò un byte in più del numero di caratteri "stampabili" che le
compongono.
La prima chiamata a printf() passa quale argomento proprio string: dunque la stringa
parametro indispensabile di printf() non deve essere necessariamente una stringa di formato quando
l'unica cosa da visualizzare sia proprio una stringa. Lo è, però, quando devono essere visualizzati caratteri
o numeri, o stringhe formattate in un modo particolare, come avviene nella seconda chiamata.
Qui va sottolineato che per visualizzare una stringa con printf() occore fornirne l'indirizzo,
che nel nostro caso è il contenuto del puntatore string. Se string punta alla stringa "Ciao", che
cosa restituisce l'espressione *string? La tentazione di rispondere "Ciao" è forte, ma se così fosse
perché per visualizzare la parola occorre passare a printf() string e non *string? Il problema
non si poneva con gli esempi precedenti, perché tutti i puntatori esaminati indirizzavano un unico dato di
un certo tipo. Con le dichiarazioni
float numero = 12.5;
float *numPtr = №
si definisce il puntatore numPtr e lo si inizializza in modo che contenga l'indirizzo della variabile
numero, la quale, in fondo proprio come string, occupa più di un byte. In questo caso, però, i 4 byte
di numero contengono un dato unitariamente considerato. In altre parole, nessuno dei 4 byte che la
compongono ha significato in sé e per sé. Con riferimento a string, al contrario, ogni byte è un dato a
sé stante, cioè un dato di tipo char: bisogna allora precisare che un puntatore indirizza sempre il primo
byte di tutti quelli che compongono il tipo di dato considerato, se questi sono più d'uno. Se ne ricava che
string contiene, in realtà, l'indirizzo del primo carattere di "Ciao", cioè la 'C'. Allora *string
non può che restituire proprio quella, come si può facilmente verificare con la seguente chiamata a
printf():
printf("%c è il primo carattere...\n",*string);
Non dimentichiamo che le stringhe sono, per il compilatore C, semplici sequenze di char: la
stringa del nostro esempio inizia con il char che si trova all'indirizzo contenuto in string (la 'C') e
termina con il primo byte nullo incontrato ad un indirizzo uguale o superiore a quello (in questo caso il
byte che segue immediatamente la 'o').
Per accedere ai caratteri che seguono il primo è sufficiente incrementare il puntatore o,
comunque, sommare ad esso una opportuna quantità (che rappresenta l'offset, cioè lo spostamento,
dall'inizo della stringa stessa). Vediamo, come al solito, un esempio:
int i = 0;
while(*(string+i) != 0) {
printf("%c\n",*(string+i));
++i;
}
L'esempio si basa sull'aritmetica dei puntatori (pag. 33), cioè sulla possibilità di accedere ai dati
memorizzati ad un certo offset rispetto ad un indirizzo sommandovi algebricamente numeri interi. Il ciclo
visualizza la stringa "Ciao" in senso verticale. Infatti l'istruzione while (finalmente una "vera"
istruzione C!) esegue le istruzioni comprese tra le parentesi graffe finché la condizione espressa tra le
parentesi tonde è vera (se questa è falsa la prima volta, il ciclo non viene mai eseguito; vedere pag. 79): in
questo caso la printf() è eseguita finché il byte che si trova all'indirizzo contenuto in string
La gestione dei dati in C - 27
aumentato di i unità è diverso da 0, cioè finché non viene incontrato il null terminator. La printf()
visualizza il byte a quello stesso indirizzo e va a capo. Il valore di i è inizialmente 0, pertanto nella prima
iterazione l'indirizzo espresso da string non è modificato, ma ad ogni loop i è incrementato di 1 (tale è
il significato dell'operatore ++, vedere pag. 64), pertanto ad ogni successiva iterazione l'espressione
string+i restituisce l'indirizzo del byte successivo a quello appena visualizzato. Al termine, i contiene
il valore 4, che è anche la lunghezza della stringa: questa è infatti convenzionalmente pari al numero dei
caratteri stampabili che compongono la stringa stessa; il null terminator non viene considerato. In altre
parole la lunghezza di una stringa è inferiore di 1 al numero di byte che essa occupa effettivamente in
memoria. La lunghezza di una stringa può quindi essere calcolata così:
unsigned i = 0;
while(*(string+i))
++i;
La condizione tra parentesi è implicita: non viene specificato alcun confronto. In casi come
questo il compilatore assume che il confronto vada effettuato con il valore 0, che è proprio quel che fa al
nostro caso. Inoltre, dato che il ciclo si compone di una sola riga (l'autoincremento di i), le graffe non
sono necessarie (ma potrebbero essere utilizzate ugualmente)29.
Tutta questa chiacchierata dovrebbe avere reso evidente una cosa: quando ad una funzione viene
passata una costante stringa, come in
printf("Ciao!\n");
il compilatore, astutamente, memorizza la costante da qualche parte (non preoccupiamoci del "dove", per
il momento) e ne passa l'indirizzo.
Inoltre, il metodo visto poco fa per "prelevare" uno ad uno i caratteri che compongono una
stringa vale anche nel caso li si voglia modificare:
char *string = "Rosso\n";
void main(void)
{
printf(string);
*(string+3) = 'p';
printf(string);
}
Il programma dell'esempio visualizza dapprima la parola "Rosso" e poi "Rospo". Si noti che
il valore di string non è mutato: esso continua a puntare alla medesima locazione di memoria, ma è
mutato il contenuto del byte che si trova ad un offset di 3 rispetto a quell'indirizzo. Dal momento che
l'indirezione di un puntatore a carattere restituisce un carattere, nell'assegnazione della lettera 'p' è
necessario esprimere quest'ultima come un char, e pertanto tra apici (e non tra virgolette). La variabile
string è dichiarata all'esterno di main(): a pag. 39 scoprirete perché.
E' possibile troncare una stringa? Sì, basta inserire un NULL dove occorre:
*(string+2) = NULL;
29 Detto tra noi, esiste un metodo più comodo per conoscere la lunghezza di una stringa: la funzione di libreria
strlen(), che accetta quale parametro l'indirizzo di una stringa e restituisce, come intero, la lunghezza della
medesima (escluso, dunque, il null terminator).
28 - Tricky C
A questo punto una chiamata a printf() visualizzerebbe la parola "Ro". NULL è una
costante manifesta (vedere pag. 44) definita in STDIO.H, e rappresenta lo zero binario; infatti la riga di
codice precedente potrebbe essere scritta così:
*(string+2) = 0;
E' possibile allungare una stringa? Sì, basta... essere sicuri di avere spazio a disposizione. Se si
sovrascrive il NULL con un carattere, la stringa si allunga sino al successivo NULL. Occorre fare alcune
considerazioni: in primo luogo, tale operazione ha senso, di solito, solo nel caso di concatenamento di
stringhe (quando cioè si desidera accodare una stringa ad un'altra per produrne una sola, più lunga). In
secondo luogo, se i byte successivi al NULL sono occupati da altri dati, questi vengono perduti,
sovrascritti dai caratteri concatenati alla stringa: l'effetto può essere disastroso. In effetti esiste una
funzione di libreria concepita appositamente per concatenare le stringhe: la strcat(), che richiede due
stringhe quali parametri. L'azione da essa svolta consiste nel copiare i byte che compongono la seconda
stringa, NULL terminale compreso, in coda alla prima stringa, sovrascrivendone il NULL terminale.
In una dichiarazione come quella di string, il compilatore riserva alla stringa lo spazio
strettamente necessario a contenere i caratteri che la compongono, più il NULL. E' evidente che
concatenare a string un'altra stringa sarebbe un grave errore (peraltro non segnalato dal compilatore,
perché esso lascia il programmatore libero di gestire la memoria come crede: se sbaglia, peggio per lui).
Allora, per potere concatenare due stringhe senza pericoli occorre riservare in anticipo lo spazio
necessario a contenere la prima stringa e la seconda... una in fila all'altra. Affronteremo il problema
parlando di array (pag. 29) e di allocazione dinamica della memoria (pag. 109).
Avvertenza: una dichiarazione del tipo:
char *sPtr;
riserva in memoria lo spazio sufficiente a memorizzare il puntatore alla stringa, e non una (ipotetica)
stringa. I byte allocati sono 2 se il puntatore è, come nell'esempio, near; mentre sono 4 se è far o
huge. In ogni caso va ricordato che prima di copiare una stringa a quell'indirizzo bisogna assolutamente
allocare lo spazio necessario a contenerla e assegnarne l'indirizzo a sPtr. Anche a questo proposito
occorre rimandare gli approfondimenti alle pagine in cui esamineremo l'allocazione dinamica della
memoria (pag. 109).
E' meglio sottolineare che le librerie standard del C comprendono un gran numero di funzioni
(dichiarate in STRING.H) per la manipolazione delle stringhe, che effettuano le più svariate operazioni:
copiare stringhe o parte di esse (strcpy(), strncpy()), concatenare stringhe (strcat(),
strncat()), confrontare stringhe (strcmp(), stricmp()), ricercare sottostringhe o caratteri
all'interno di stringhe (strstr(), strchr(), strtok())... insomma, quando si deve trafficare con
le stringhe vale la pena di consultare il manuale delle librerie e cercare tra le funzioni il cui nome inizia
con "str": forse la soluzione al problema è già pronta.
G l i a r r a y
Un array (o vettore) è una sequenza di dati dello stesso tipo, sistemati in memoria... in fila
indiana. Una stringa è, per definizione, un array di char. Si possono dichiarare array di int, di
double, o di qualsiasi altro tipo. Il risultato è, in pratica, riservare in memoria lo spazio necessario a
contenere un certo numero di variabili di quel tipo. In effetti, si può pensare ad un array anche come ad un
gruppo di variabili, aventi tutte identico nome ed accessibili, quindi, referenziandole attraverso un indice.
Il numero di "variabili" componenti l'array è indicato nella dichiarazione:
int iArr[15];
La gestione dei dati in C - 29
La dichiarazione di un array è analoga a quella di una variabile, ad eccezione del fatto che il
nome dell'array è seguito dal numero di elementi che lo compongono, racchiuso tra parentesi quadre.
Quella dell'esempio forza il compilatore a riservare lo spazio necessario a memorizzare 15 interi,
dunque 30 byte. Per accedere a ciascuno di essi occorre sempre fare riferimento al nome dell'array, iArr:
il singolo int desiderato è individuato da un indice tra parentesi quadre, che ne indica la posizione.
iArr[0] = 12;
iArr[1] = 25;
for(i = 2; i < 15; i++)
iArr[i] = i;
for(i = 0; i < 15;) {
printf("iArr[%d] = %d\n",i,iArr[i]);
i++;
}
Nell'esempio i primi due elementi dell'array sono inizializzati a 12 e 25, rispettivamente. Il
primo ciclo for inizializza i successivi elementi (dal numero 2 al numero 14) al valore che i assume ad
ogni iterazione. Il secondo ciclo for visualizza tutti gli elementi dell'array. Di for ci occuperemo a
pag. 81. Qui preme sottolineare che gli elementi di un array sono numerati a partire da 0 (e non da 1),
come ci si potrebbe attendere. Dunque, l'ultimo elemento di un array ha indice inferiore di 1 rispetto al
numero di elementi in esso presenti. Si vede chiaramente che gli elementi di iArr, dichiarato come array
di 15 interi, sono referenziati con indice che va da 0 a 14.
Che accade se si tenta di referenziare un elemento che non fa parte dell'array, ad esempio
iArr[15]? Il compilatore non fa una grinza: iArr[15] può essere letto e scritto tranquillamente... E'
ovvio che nel primo caso (lettura) il valore letto non ha alcun significato logico ai fini del programma,
mentre nel secondo caso (scrittura) si rischia di perdere (sovrascrivendolo) qualche altro dato importante.
Anche questa volta il compilatore si limita a mettere a disposizione del programmatore gli strumenti per
gestire la memoria, senza preoccuparsi di controllarne più di tanto l'operato. Per il compilatore,
iArr[15] è semplicemente la word che si trova a 30 byte dall'indirizzo al quale l'array è memorizzato.
Che farne, è affare del programmatore30.
Un array, come qualsiasi altro oggetto in memoria, ha un indirizzo. Questo è individuato e
scelto dal compilatore. Il programmatore non può modificarlo, ma può conoscerlo attraverso il nome
dell'array stesso, usandolo come un puntatore. In C, il nome di un array equivale, a tutti gli effetti, ad un
puntatore all'area di memoria assegnata all'array. Pertanto, le righe di codice che seguono sono tutte
lecite:
int *iPtr;
printf("indirizzo di iArr: %X\n",iArr);
iPtr = iArr;
printf("indirizzo di iArr: %X\n",iPtr);
printf("primo elemento di iArr: %d\n",*iArr);
printf("secondo elemento di iArr: %d\n",*(iArr+1));
++iPtr;
printf("secondo elemento di iArr: %d\n",*iPtr);
mentre non sono lecite le seguenti:
++iArr; // l'indirizzo di un array non puo' essere modificato
iArr = iPtr; // idem
ed è lecita, ma inutilmente complessa, la seguente:
30 Insomma, il programmatore dovrebbe sempre ricordare la regola KISS (pag. 2), il compilatore, da parte sua,
applica con tenacia la regola MYOB (Mind Your Own Business, fatti gli affari tuoi).
30 - Tricky C
iPtr = &iArr;
in quanto il nome dell'array ne restituisce, di per se stesso, l'indirizzo, rendendo inutile l'uso dell'operatore
& (address of).
Il lettore attento dovrebbe avere notato che l'indice di un elemento di un array ne esprime
l'offset, in termini di numero di elementi, dal primo elemento dell'array stesso. In altre parole, il primo
elemento di un array ha offset 0 rispetto a se stesso; il secondo ha offset 1 rispetto al primo; il terzo ha
offset 2, cioè dista 2 elementi dal primo...
Banale? Mica tanto. Il compilatore "ragiona" sugli arrays in termini di elementi, e non di byte.
Riprenderemo l'argomento tra breve (pag. 33).
Ripensando alle stringhe, appare ora evidente che esse non sono altro che array di char. Si
differenziano solo per l'uso delle virgolette; allora il problema del concatenamento di stringhe può essere
risolto con un array:
char string[100];
Nell'esempio abbiamo così a disposizione 100 byte in cui copiare e concatenare le nostre
stringhe. Puntatori ed array hanno caratteristiche fortemente simili. Si differenziano perché ad un array
non può essere assegnato un valore31, e perché un array riserva direttamente, come si è visto, lo spazio
necessario a contenere i suoi elementi. Il numero di elementi deve essere specificato con una costante.
Non è mai possibile utilizzare una variabile. Con una variabile, utilizzata come indice, si può solo
accedere agli elementi dell'array dopo che questo è stato dichiarato.
Gli array, se dichiarati al di fuori di qualsiasi funzione32, possono essere inizializzati:
int iArr[] = {12,25,66,0,144,-2,26733};
char string[100] = {'C','i','a','o'};
float fArr[] = {1.44,,0.3};
Per inizializzare un array contestualmente alla dichiarazione bisogna specificare i suoi elementi,
separati da virgole e compresi tra parentesi graffe aperta e chiusa. Se non si indica tra le parentesi quadre
il numero di elementi, il compilatore lo desume dal numero di elementi inizializzati tra le parentesi graffe.
Se il numero di elementi è specificato, e ne viene inizializzato un numero inferiore, tutti quelli "mancanti"
verranno inizializzati a 0 dal compilatore. Analoga regola vale per gli elementi "saltati" nella lista di
inizializzazione: l'array fArr contiene 3 elementi, aventi valore 1.44, 0.0 e 0.3 rispettivamente.
Su string si può effettuare una concatenazione come la seguente senza rischi:
strcat(string," Pippo");
La stringa risultante, infatti, è "Ciao Pippo", che occupa 11 byte compreso il NULL
terminale: sappiamo però di averne a disposizione 100.
Sin qui si è parlato di array monodimensionali, cioè di array ogni elemento dei quali è
referenziabile mediante un solo indice. In realtà, il C consente di gestire array multidimensionali, nei quali
per accedere ad un elemento occorre specificarne più "coordinate". Ad esempio:
int iTab[3][6];
dichiara un array a 2 dimensioni, rispettivamente di 3 e 6 elementi. Per accedere ad un singolo elemento
bisogna, allo stesso modo, utilizzare due indici:
31 Si possono assegnare valori solo ai suoi elementi.
32 Il perché sarà chiarito a pag. 34 e seguenti.
La gestione dei dati in C - 31
int i, j, iTab[3][6];
for(i = 0; i < 3; ++i)
for(j = 0; j < 6; ++j)
iTab[i][j] = 0;
Il frammento di codice riportato dichiara l'array bidimensionale iTab e ne inizializza a 0 tutti
gli elementi. I due cicli for sono nidificati, il che significa che le iterazioni previste dal secondo vengono
compiute tutte una volta per ogni iterazione prevista dal primo. In tal modo vengono "percorsi" tutti gli
elementi di iTab. Infatti il modo in cui il compilatore C alloca lo spazio di memoria per gli array
multidimensionali garantisce che per accedere a tutti gli elementi nella stessa sequenza in cui essi si
trovano in memoria, è l'indice più a destra quello che deve variare più frequentemente.
E' evidente, d'altra parte, che la memoria è una sequenza di byte: ciò implica che pur essendo
iTab uno strumento che consente di rappresentare molto bene una tabella di 3 righe e 6 colonne, tutti i
suoi elementi stanno comunque "in fila indiana". Pertanto, l'inizializzazione di un array
multidimensionale contestuale alla sua dichiarazione può essere effettuata come segue:
int *tabella[2][5] = {{3, 2, 0, 2, 1},{3, 0, 0, 1, 0}};
Gli elementi sono elencati proprio nell'ordine in cui si trovano in memoria; dal punto di vista
logico, però, ogni gruppo di elementi nelle coppie di graffe più interne rappresenta una riga. Dal momento
che, come già sappiamo, il C è molto elastico nelle regole che disciplinano la stesura delle righe di codice,
la dichiarazione appena vista può essere spezzata su due righe, al fine di rendere ancora più evidente il
parallelismo concettuale tra un array bidimensionale ed una tabella a doppia entrata:
int *tabella[2][5] = {{3, 2, 0, 2, 1},
{3, 0, 0, 1, 0}};
Si noti che tra le parentesi quadre, inizializzando l'array contestualmente alla dichiarazione, non
è necessario specificare entrambe le dimensioni, perché il compilatore può desumere quella mancante dal
computo degli elementi inizialiazzati: nella dichiarazione dell'esempio sarebbe stato lecito scrivere
tabella[][5] o tabella[2][].
Dalle affermazioni fatte discende infoltre che gli elementi di un array bidimensionale possono
essere referenziati anche facendo uso di un solo indice:
int *iPtr;
iPtr = tabella;
for(i = 0; i < 2*5; i++)
printf("%d\n",iPtr[i];
In genere i compilatori C sono in grado di gestire array multidimensionali senza un limite
teorico (a parte la disponibilità di memoria) al numero di dimensioni. E' tuttavia infrequente, per gli
utilizzi più comuni, andare oltre la terza dimensione.
L ' a r i t m e t i c a d e i p u n t a t o r i
Quanti byte di memoria occupa un array? La risposta dipende, ovviamente, dal numero degli
elementi e dal tipo di dato dichiarato. Un array di 20 interi occupa 40 byte, dal momento che ogni int ne
occupa 2. Un array di 20 long ne occupa, dunque, 80. Calcoli analoghi occorrono per accedere ad uno
qualsiasi degli elementi di un array: il terzo elemento di un array di long ha indice 2 e dista 8 byte (2*4)
dall'inizio dell'area di RAM riservata all'array stesso. Il quarto elemento di un array di int dista 3*2 = 6
byte dall'inizio dell'array. Generalizzando, possiamo affermare che un generico elemento di un array di un
32 - Tricky C
qualsiasi tipo dista dall'indirizzo base dell'array stesso un numero di byte pari al prodotto tra il proprio
indice e la dimensione del tipo di dato.
Fortunatamente il compilatore C consente di accedere agli elementi di un array in funzione di un
unico parametro: il loro indice33. Per questo sono lecite e significative istruzioni come quelle già viste:
iArr[1] = 12;
printf("%X\n",iArr[j]);
E' il compilatore ad occuparsi di effettuare i calcoli sopra descritti per ricavare il giusto offset in
termini di byte di ogni elemento, e lo fa in modo trasparente al programmatore per qualsiasi tipo di dato.
Ciò vale anche per le stringhe (o array di caratteri). Il fatto che ogni char occupi un byte
semplifica i calcoli ma non modifica i termini del problema34.
E' importante sottolineare che quanto affermato vale non solo nei confronti degli array, bensì di
qualsiasi puntatore, come può chiarire l'esempio che segue.
#include
int iArr[]= {12,99,27,0};
void main(void)
{
int *iPtr;
iPtr = iArr; // punta al primo elemento di iArr[]
while(*iPtr) { // finche' l'int puntato da iPtr non e' 0
printf("%X -> %d\n",iPtr,*iPtr); // stampa iPtr e l'intero puntato
++iPtr; // incrementa iPtr
}
}
Il trucco sta tutto nell'espressione ++iPtr: l'incremento del puntatore è automaticamente
effettuato dal compilatore sommando 2 al valore contenuto in iPtr, proprio perché esso è un puntatore
ad int, e l'int occupa 2 byte. In altre parole, iPtr è incrementato, ad ogni iterazione, in modo da
puntare all'intero successivo.
Si noti che l'aritmetica dei puntatori è applicata dal compilatore ogni volta che una grandezza
intera è sommata a (o sottratta da) un puntatore, moltiplicando tale grandezza per il numero di byte
occupati dal tipo di dato puntato.
Questo modo di gestire i puntatori ha due pregi: da un lato evita al programmatore lo sforzo di
pensare ai dati in memoria in termini di numero di byte; dall'altro consente la portabilità dei programmi
che fanno uso di puntatori anche su macchine che codificano gli stessi tipi di dato con un diverso numero
di bit.
Un'ultima precisazione: ai putatori possono essere sommate o sottratte solo grandezze intere
(int o long, a seconda che si tratti di puntatori near o no).
P u n t a t o r i a p u n t a t o r i
Un puntatore è una variabile che contiene un indirizzo. Perciò è lecito (e, tutto sommato,
abbastanza normale) fare uso di puntatori che puntano ad altri puntatori. La dichiarazione di un puntatore
a puntatore si effettua così:
33 Che esprime, in definitiva, la loro posizione diminuita di uno.
34 Inoltre alcuni compilatori consentono di gestire char di tipo multibyte, che occupano una word.
La gestione dei dati in C - 33
char **pPtr;
In pratica occorre aggiungere un asterisco, in quanto siamo ad un secondo livello di indirezione:
pPtr non punta direttamente ad un char; la sua indirezione *pPtr restituisce un altro puntatore a
char, la cui indirezione, finalmente, restituisce il char agognato. Presentando i puntatori è stato
analizzato il significato di alcune espressioni (pag. 20); in particolare si è detto che in **numPtr, ove
numPtr è un puntatore a float, il primo "*" è ignorato: l'affermazione è corretta, perché pur essendo
numPtr e pPtr entrambi puntatori, il secondo punta ad un altro puntatore, al quale può essere
validamente applicato il primo dereference operator ("*").
L'ambito di utilizzo più frequente dei puntatori a puntatori è forse quello degli array di stringhe:
dal momento che in C una stringa è di per sé un array (di char), gli array di stringhe sono gestiti come
array di puntatori a char. A questo punto è chiaro che il nome dell'array (in C il nome di un array è
anche puntatore all'array stesso) è un puntatore a puntatori a char35. Pertanto, ad esempio,
printf(pPtr[2]);
visualizza la stringa puntata dal terzo elemento di pPtr (con una semplificazione "umana" ma un po'
pericolosa potremmo dire che viene visualizzata la terza stringa dell'array).
P u n t a t o r i v o i d
Un puntatore può essere dichiarato di tipo void. Si tratta di una pratica poco diffusa, avente lo
scopo di lasciare indeterminato il tipo di dato che il puntatore indirizza, sino al momento
dell'inizializzazione del puntatore stesso. La forma della dichiarazione è intuibile:
void *ptr, far *fvptr;
Ad un puntatore void può essere assegnato l'indirizzo di qualsiasi tipo di dato.
35 Va osservato che un array di puntatori a carattere potrebbe essere anche dichiarato così:
char *stringhe[10];
La differenza consiste principalmente nella necessità di indicare al momento della dichiarazione il numero di
puntatori a char contenuti nell'array stesso, e nella possibilità di inizializzare l'array:
char *stringhe[] = {
"prima stringa",
"seconda stringa",
NULL,
"quarta ed ultima stringa",
};
L'array stringhe comprende 4 stringhe di caratteri, o meglio 4 puntatori a char: proprio da questo deriva la
possibilità di utilizzare NULL come elemento dell'array (NULL, lo ripetiamo, è una costante manifesta definita in
STDIO.H, e vale uno zero binario). In pratica, il terzo elemento dell'array è un puntatore che non punta ad aluna
stringa.
34 - Tricky C
L ' A C C E S S I B I L I T À E L A D U R A T A D E L L E V A R I A B I L I
In C le variabili possono essere classificate, oltre che secondo il tipo di dato, in base alla loro
accessibilità e alla loro durata. In particolare, a seconda del contesto in cui sono dichiarate, le variabili di
un programma C assumono per default determinate caratteristiche di accessibilità e durata; in molti casi,
però, queste possono essere modificate mediante l'utilizzo di apposite parole chiave applicabili alla
dichiarazione delle variabili stesse.
Per comprendere i concetti di accessibilità (o visibilità) e durata, va ricordato che una variabile
altro non è che un'area di memoria, grande quanto basta per contenere un dato del tipo indicato nella
dichiarazione, alla quale il compilatore associa, per comodità del programmatore, il nome simbolico da
questi scelto.
In termini generali, possiamo dire che la durata di una variabile si estende dal momento in cui le
viene effettivamente assegnata un'area di memoria fino a quello in cui quell'area è riutilizzata per altri
scopi.
Dal punto di vista dell'accessibilità ha invece rilevanza se sia o no possibile leggere o
modificare, da parti del programma diverse da quella in cui la variabile è stata dichiarata, il contenuto
dell'area di RAM riservata alla variabile stessa
Cerchiamo di mettere un po' d'ordine...
L e v a r i a b i l i a u t o m a t i c
Qualsiasi variabile dichiarata all'interno di un blocco di codice racchiuso tra parentesi graffe
(generalmente all'inizio di una funzione) appartiene per default alla classe automatic. Non è dunque
necessario, anche se è possibile farlo, utilizzare la parola chiave auto. La durata e la visibilità della
variabile sono entrambe limitate al blocco di codice in cui essa è dichiarata. Se una variabile è dichiarata
in testa ad una funzione, essa esiste (cioè occupa memoria) dal momento in cui la funzione inizia ad
essere eseguita, sino al momento in cui la sua esecuzione termina.
Le variabili automatic, dunque, non occupano spazio di memoria se non quando effettivamente
servono; inoltre, essendo accessibili esclusivamente dall'interno di quella funzione, non vi è il rischio che
possano essere modificate accidentalmente da operazioni svolte in funzioni diverse su variabili aventi
medesimo nome: in un programma C, infatti, più variabili automatic possono avere lo stesso nome,
purché dichiarate in blocchi di codice diversi. Se i blocchi sono nidificati (cioè uno è interamente
all'interno di un altro) ciò è ancora vero, ma la variabile dichiarata nel blocco interno "nasconde" quella
dichiarata con identico nome nel blocco esterno (quando, ovviamente, viene eseguito il blocco interno).
Vediamo un esempio:
#include
void main(void)
{
int x = 1;
int y = 10;
{
int x = 2;
printf("%d, %d\n",x,y);
}
printf("%d, %d\n",x,y);
}
La variabile x dichiarata in testa alla funzione main() è inizializzata a 1, mentre la x
dichiarata nel blocco interno è inizializzata a 2. L'output del programma é:
La gestione dei dati in C - 35
2, 10
1, 10
Ciò prova che la "prima" x esiste in tutta la funzione main(), mentre la "seconda" esiste ed è
visibile solo nel blocco più interno; inoltre, dal momento che le due variabili hanno lo stesso nome, nel
blocco interno la prima x è resa non visibile dalla seconda. La y, invece, è visibile anche nel blocco
interno. Se si modifica il programma dell'esempio come segue:
#include
void main(void)
{
int x = 1;
int y = 10;
{
int x = 2;
int z = 20;
printf("%d, %d\n",x,y);
}
printf("%d, %d\n",x,y,z);
}
il compilatore non porta a termine la compilazione e segnala l'errore con un messaggio analogo a
"undefined symbol z in function main()" a significare che la seconda printf() non
può referenziare la variabile z, poiche questa cessa di esistere al termine del blocco interno di codice.
La gestione delle variabili automatic è dinamica. La memoria necessaria è allocata alla variabile
esclusivamente quando viene eseguito il blocco di codice (tipicamente una funzione) in cui essa è
dichiarata, e le viene "sottratta" non appena il blocco termina. Ciò implica che non è possibile conoscere
il contenuto di una variabile automatic prima che le venga esplicitamente assegnato un valore da una
istruzione facente parte del blocco (vedere pag. 14): a beneficio dei distratti, vale la pena di evidenziare
che una variabile automatica può essere utilizzata in lettura prima di essere inizializzata36, ma il valore in
essa contenuto è casuale e, pertanto, inutilizzabile nella quasi totalità dei casi.
E' opportuno sottolineare che mentre le variabili dichiarate nel blocco più esterno di una
funzione (cioè in testa alla stessa) esistono e sono visibili (salvo il caso di variabili con lo stesso nome) in
tutti i blocchi interni di quella funzione, nel caso di funzioni diverse nessuna di esse può accedere alle
variabili automatiche delle altre.
L e v a r i a b i l i r e g i s t e r
Dal momento che il compilatore colloca le variabili automatic nella RAM del calcolatore, i
valori in esse contenuti devono spesso essere copiati nei registri della CPU per poter essere elaborati e, se
modificati dall'elaborazione subita, copiati nuovamente nelle locazioni di memoria di provenienza. Tali
operazioni sono svolte in modo trasparente per il programmatore, ma possono deteriorare notevolmente la
performance di un programma, soprattutto se ripetute più e più volte (ad esempio all'interno di un ciclo
con molte iterazioni).
Dichiarando una variabile automatic con la parola chiave register si forza il compilatore ad
allocarla direttamente in un registro della CPU, con notevole incremento di efficienza nell'elaborazione
del valore in essa contenuto. Ecco un esempio:
36 Il compilatore, però, si degna di emettere un apposito warning.
36 - Tricky C
register int i = 10;
do {
printf("%2d\n",i);
} while(i--);
Il ciclo visualizza, incolonnati37, i numeri da 10 a 0; la variabile i si comporta come una
qualsiasi variabile automatic, ma essendo probabilmente gestita in un registro consente un'elaborazione
più veloce. E' d'obbligo scrivere "probabilmente gestita" in quanto non si può essere assolutamente certi
che il compilatore collochi una variabile dichiarata con register proprio in un registro della CPU: in
alcune situazioni potrebbe gestirla come una variabile automatic qualsiasi, allocandola in memoria. I
principali motivi sono due: la variabile potrebbe occupare più byte di quanti compongono un registro
della CPU38, o potrebbero non esserci registri disponibili allo scopo39.
Già che ci siamo, diamo un'occhiata più approfondita all'esempio di poco fa. Innanzitutto va
rilevato che nella dichiarazione di i potrebbe essere omessa la parola chiave int (vedere pag. 14):
register i = 10;
Abbiamo poi utilizzato un costrutto nuovo: il ciclo do...while. Esso consente di identificare
un blocco di codice (quello compreso tra le graffe) che viene eseguito finché la condizione specificata tra
parentesi dopo la parola chiave while continua ad essere vera. Il ciclo viene sempre eseguito almeno
una volta, perché il test è effettuato al termine del medesimo (pag. 80). Nel nostro caso, quale test viene
effettuato? Dal momento che non è utilizzato alcun operatore di confronto esplicito (pag. 70), viene
controllato se il risultato dell'espressione nelle tonde è diverso da 0. L'operatore --, detto di
autodecremento (pag. 64), è specificato dopo la variabile a cui è applicato. Ciò assicura che i sia
decrementata dopo l'effettuazione del test. Perciò il ciclo è eseguito 11 volte, con i che varia da 10 a 0
inclusi. Se l'espressione fosse --i, il decremento sarebbe eseguito prima del test, con la conseguenza che
per i pari a 0 il ciclo non verrebbe più eseguito.
Come per le variabili automatic, non è possibile conoscere il contenuto di una variabile
register prima della sua esplicita inizializzazione mediante un operazione di assegnamento. In questo
caso non si tratta di utilizzo e riutilizzo di un'area di memoria, ma di un registro macchina: non possiamo
conoscerne a priori il contenuto nel momento in cui esso è destinato alla gestione della variabile
(dichiarazione della variabile). Inoltre, analogamente alle variabili automatic, anche quelle register
37 Nella stringa di formato passata a printf(), il 2 che compare tra l'indicatore di carattere di formato ("%") e
il carattere di formato stesso ("d") serve quale specificatore dell'ampiezza di campo. In altre parole esso indica che il
valore contenuto nella variabile i deve essere visualizzato in uno spazio ampio 2 caratteri, assicurando così il
corretto incolonnamento dei numeri visualizzati.
38 Le macchine 8086, 8088 e 80286 dispongono esclusivamente di registri a 16 bit. Una dichiarazione come la
seguente:
register long rLong;
non potrebbe che originare, su tali macchine, una normale variabile automatic, perché il tipo long integer occupa 32
bit. Su macchine 80386 (e superiori), invece, il compilatore potrebbe gestire rLong in un registro, dal momento che
detti elaboratori dispongono di registri a 32 bit (a seconda del compilatore, però, potrebbe essere necessario
specificare esplicitamente in fase di compilazione che si desidera generare codice eseguibile specifico per
macchine 80386).
39 In effetti, il numero dei registri macchina è limitato. E' quindi opportuno identificare le variabili più utilizzate
e dichiararle per prime come register: il compilatore alloca le variabili nell'ordine in cui sono dichiarate.
La gestione dei dati in C - 37
cessano di esistere all'uscita del blocco di codice (solitamente una funzione) nel quale sono dichiarate e il
registro macchina viene utilizzato per altri scopi.
Le variabili register, a differenza delle automatic, non hanno indirizzo: ciò appare ovvio se
si pensa che i registri macchina si trovano nella CPU e non nella RAM. La conseguenza immediata è che
una variabile register non può mai essere referenziata tramite un puntatore. Nel nostro esempio, il
tentativo di assegnare ad un puntatore l'indirizzo di i provocherebbe accorate proteste da parte del
compilatore.
register i;
int *iPtr = &i; // errore! i non ha indirizzo
Pur non avendo indirizzo, le variabili register possono contenere un indirizzo, cioè un
puntatore: la dichiarazione
register char *ptr_1, char *ptr_2;
non solo è perfettamente lecita, ma anzi genera, se possibile, due puntatori (a carattere) particolarmente
efficienti.
L e v a r i a b i l i s t a t i c
Una variabile è static se dichiarata utilizzando, appunto, la parola chiave static:
static float sF, *sFptr;
Nell'esempio sono dichiarate due variabili static: una di tipo float e un puntatore
(static anch'esso) ad un float.
Come nel caso delle variabili automatic, quelle static sono locali al blocco di codice in cui
sono dichiarate (e dunque sono accessibili solo all'interno di esso). La differenza consiste nel fatto che le
variabili static hanno durata estesa a tutto il tempo di esecuzione del programma. Esse, pertanto,
esistono già prima che il blocco in cui sono dichiarate sia eseguito e continuano ad esistere anche dopo il
termine dell'esecuzione del medesimo.
Ne segue che i valori in esse contenuti sono persistenti; quindi se il blocco di codice viene
nuovamente eseguito esse si presentano con il valore posseduto al termine dell'esecuzione precedente.
In altre parole, il compilatore alloca in modo permanente alle variabili static la memoria loro
necessaria.Il tutto può essere chiarito con un paio di esempi:
#include
void incrementa(void)
{
int x = 0;
++x;
printf("%d\n",x);
}
void main(void)
{
incrementa();
incrementa();
incrementa();
}
38 - Tricky C
Il programma chiama la funzione incrementa() 3 volte; ad ogni chiamata la variabile x,
automatic, è dichiarata ed inizializzata a 0. Essa è poi incrementata e visualizzata. L'output del
programma è il seguente:
1
1
1
Infatti x, essendo una variabile automatic, "sparisce" al termine dell'esecuzione della funzione
in cui è dichiarata. Ad ogni chiamata essa è nuovamente allocata, inizializzata a 0, incrementata,
visualizzata e... buttata alle ortiche. Indipendentemente dal numero di chiamate, incrementa()
visualizza sempre il valore 1.
Riprendiamo ora la funzione incrementa(), modificando però la dichiarazione di x:
void incrementa(void)
{
static int x = 0;
++x;
printf("%d\n",x);
}
Questa volta x è dichiarata static. Vediamo l'output del programma:
1
2
3
La x è inizializzata a 0 solo una volta, al momento della compilazione. Durante la prima
chiamata ad incrementa(), essa assume pertanto valore 1. Poiché x è static, il suo valore è
persistente e non viene perso in uscita dalla funzione. Ne deriva che alla seconda chiamata di
incrementa() essa assume valore 2 e, infine, 3 alla terza chiamata.
Quando si specifica un valore iniziale per una variabile automatic, detto valore è assegnato alla
variabile ogni volta che viene eseguito il blocco in cui la variabile stessa è dichiarata. Una inizializzazione
come:
{
int x = 1;
....
non è che una forma abbreviata della seguente:
{
int x;
x = 1;
....
Quanto detto non è vero per le variabili static. Il valore iniziale di 1 nella seguente riga di
codice:
static int x = 1;
viene assegnato alla variabile x una sola volta, in fase di compilazione: il compilatore riserva spazio per
la variabile e vi memorizza il valore iniziale. Quando il programma è eseguito, il valore iniziale della
variabile è già presente in essa.
La gestione dei dati in C - 39
Se il programmatore non inizializza esplicitamente una variabile static, il compilatore le
assegna automaticamente il valore NULL, cioè lo zero.
Va poi sottolineato che l'accessibilità di una variabile static è comunque limitata (come per
le varibili automatic) al blocco di codice in cui è dichiarata. Nel programma riportato per esempio, la
variabile x non è accessibile né in main() né in qualunque altra funzione eventualmente definita, ma
solamente all'interno di incrementa().
Infine, è opportuno ricordare che un array dichiarato in una funzione deve necessariamente
essere dichiarato static se inizializzato contestualmente alla dichiarazione.
L e v a r i a b i l i e x t e r n a l
Sono variabili external tutte quelle dichiarate al di fuori delle funzioni. Esse hanno durata estesa
a tutto il tempo di esecuzione del programma, ed in ciò appaiono analoghe alle variabili static, ma
differiscono da queste ultime in quanto la loro accessibilità è globale a tutto il codice del programma. In
altre parole, è possibile leggere o modificare il contenuto di una variabile external in qualsiasi funzione.
Vediamo, come sempre, un esempio:
#include
int x = 123;
void incrementa(void)
{
++x;
printf("%d\n",x);
}
void main(void)
{
printf("%d\n",x);
incrementa();
printf("%d\n",x);
}
L'output del programma è il seguente:
123
124
124
Infatti la variabile x, essendo definita al di fuori di qualunque funzione, è accessibile sia in
main() che in incrementa() e il suo valore è conservato per tutta la durata dell'esecuzione.
Se una variabile external (o globale) ha nome identico a quello di una variabile automatic (o
locale), quest'ultima "nasconde" la prima. Il codice che segue:
#include
int x = 123;
void main(void)
{
printf("%d\n",x);
{
int x = 321;
printf("%d\n",x);
40 - Tricky C
}
printf("%d\n",x);
}
produce il seguente output:
123
321
123
Infatti la x locale dichiarata nel blocco di codice interno a main() nasconde la x globale,
dichiarata fuori dalla funzione; tuttavia la variabile locale cessa di esistere alla fine del blocco, pertanto
quella globale è nuovamente accessibile.
Anche le variabili external, come quelle static, sono inizializzate dal compilatore al
momento della compilazione, ed è loro attribuito valore 0 se il programmatore non indica un valore
iniziale contestualmente alla dichiarazione.
Come abbiamo visto, le variabili external devono essere dichiarate al di fuori delle funzioni,
senza necessità di specificare alcuna particolare parola chiave. Tuttavia, esse possono (ma non è
obbligatorio) essere dichiarate anche all'interno delle funzioni che le referenziano, questa volta
necessariamente precedute dalla parola chiave extern:
#include
int x = 123;
void main(void)
{
extern int x; // riga facoltativa; se c'e' non puo' reinizializzare x
printf("%d\n",x);
}
In effetti il compilatore non richiede che le variabili external vengano dichiarate all'interno delle
funzioni, ma in questo caso è necessario che tali variabili siano state dichiarate al di fuori della funzione e
in linee di codice precedenti quelle della funzione stessa, come negli esempi precedenti. Se tali condizioni
non sono rispettate il compilatore segnala un errore di simbolo non definito:
#include
int x = 123;
void main(void)
{
printf("%d\n",x,y); // errore! y non e' stata ancora dichiarata
}
int y = 321;
Il codice dell'esempio è compilato correttamente se si dichiara extern la y in main():
#include
int x = 123;
void main(void)
{
extern int x; // facoltativa
extern int y; // obbligatoria!
La gestione dei dati in C - 41
printf("%d\n",x,y);
}
int y = 321;
Il problema può essere evitato dichiarando tutte le variabili globali in testa al sorgente, ma se
una variabile external e una funzione che la referenzia sono definite in due file sorgenti diversi40, è
necessario comunque dichiarare la variabile nella funzione.
E' opportuno limitare al massimo l'uso delle funzioni external: il loro utilizzo indiscriminato,
infatti, può generare risultati catastrofici. In un programma qualsiasi è infatti piuttosto facile perdere
traccia del significato delle variabili, soprattutto quando esse siano numerose. Inoltre le variabili globali
sono generate al momento della compilazione ed esistono durante tutta l'esecuzione, incrementando così
lo spazio occupato dal file eseguibile e la quantità memoria utilizzata dallo stesso. Infine, con esse non è
possibile utilizzare nomi localmente significativi (cioè significativi per la funzione nella quale vengono di
volta in volta utilizzate) e si perde la possibilità di mantenere ogni funzione una entità a se stante,
indipendente da tutte le altre.
Va infine osservato che una variabile external può essere anche static:
#include
static int x = 123;
void main(void)
{
printf("%d\n",x);
}
Dichiarando static una variabile globale se ne limita la visibilità al solo file in cui essa è
dichiarata: nel caso di un codice suddiviso in più sorgenti, le funzioni definite in altri file non saranno in
grado di accedere alla x neppure qualora essa venga dichiarata con extern al loro interno. Naturalmente
è ancora possibile dichiarare extern la variabile nelle funzioni definite nel medesimo file:
#include
static int x = 123;
void main(void)
{
extern int x;
printf("%d\n",x);
}
Come facilmente desumibile dall'esempio, la parola chiave static non deve essere ripetuta.
L E C O S T A N T I
Le costanti, in senso lato, sono dati che il programma non può modificare. Una costante è, ad
esempio, la sequenza di caratteri "Ciao Ciao!\n" vista in precedenza: per la precisione, si tratta di
una costante stringa. Essa non può essere modificata perché non le è associato alcun nome simbolico a cui
40 Suddividere il codice di un programma molto "corposo" in più file sorgenti può facilitarne la manutenzione,
ma soprattutto consente, in caso di modifche, di ricompilare solo le parti effettivamente modificate, a tutto vantaggio
dell'efficienza del processo di programmazione.
42 - Tricky C
fare riferimento in un'operazione di assegnazione. Una costante è un valore esplicito, che può essere
assegnato ad una variabile, ma al quale non può essere mai assegnato un valore diverso da quello iniziale.
Ad esempio, una costante di tipo character (carattere) è un singolo carattere racchiuso tra apici.
char c1, c2 = 'A';
c1 = 'b';
c2 = c1;
'c' = c2; //ERRORE! impossibile assegnare un valore a una costante
Una costante intera con segno è un numero intero:
int unIntero = 245, interoNegativo = -44;
Una costante intera senza segno è un numero intero seguito dalla lettera U, maisucola o
minuscola, come ci insegna il nostro CIAO2.C:
unsigned int anni = 31U;
Per esprimere una costante di tipo long occorre posporle la lettera L, maiuscola o minuscola41.
long abitanti = 987553L;
Omettere la L non è un reato grave... il compilatore segnala con un warning che la costante è
long e procede tranquillamente. In effetti, questo è l'atteggiamento tipico del compilatore C: quando
qualcosa non è chiaro tenta di risolvere da sé l'ambiguità, e si limita a segnalare al programmatore di
avere incontrato qualcosa di... poco convincente. Il compilatore C "presume" che il programmatore sappia
quel che sta facendo e non si immischia nelle ambiguità logiche più di quanto sia strettamente
indispensabile.
Una U (o u) individua una costante unsigned; le costanti unsigned long sono
identificate, ovviamente, da entrambe le lettere U e L, maiuscole o minuscole, in qualsivoglia ordine. Le
costanti appartenenti ai tipi integral possono essere espresse sia in notazione decimale (come in tutti gli
esempi visti finora), sia in notazione esadecimale (anteponendo i caratteri 0x o 0X al valore) sia in
notazione ottale (anteponendo uno 0 al valore).
char beep = 07; // ottale; 7
unsigned long uLong = 12UL; // decimale; 12 unsigned long
unsigned maxUInt = 0xFFFFU; // esadecimale; 65535 unsigned
Una costante di tipo floating point in doppia precisione (double) può essere espressa sia in
notazione decimale che in notazione esponenziale: in questo caso si scrive la mantissa seguita dalla
lettera E maiuscola o minuscola, a sua volta seguita dall'esponente. Per indicare che la costante è in
singola precisione (float), occorre posporle la lettera F, maiuscola o minuscola. Per specificare una
costante long double occorre la lettera L.
float varF = 1.0F;
double varD = 1.0;
double varD_2 = 1.; // lo 0 dopo il punto decimale puo' essere omesso
long double varLD = 1.0L; // non e' un long int! C'e' il punto decimale!
double varD_3 = 2.34E-2; // 0.0234
41 E' preferibile utilizzare la L maiuscola, poiché, nella lettura dei listati, quella minuscola può facilmente essere
scambiata con la cifra 1.
La gestione dei dati in C - 43
Dagli esempi si deduce immediatamente che la virgola è espressa, secondo la convenzione
anglosassone, con il punto (".").
Il C non riconosce le stringhe come tipo di dato, ma ammette l'utilizzo di costanti stringa
(seppure con qualche limite, di cui si dirà): esse sono sequenze di caratteri racchiuse tra virgolette, come
si è visto in più occasioni. Quanti byte occupa una stringa? Il numero dei caratteri che la compongono...
più uno (pag. 25). In effetti le stringhe sono sempre chiuse da un byte avente valore zero binario42, detto
terminatore di stringa. Il NULL finale è generato automaticamente dal compilatore, non deve essere
specificato esplicitamente.
Attenzione: le sequenze di caratteri particolari, come "\n", sono considerate un solo carattere
(ed occupano un solo byte). I caratteri che non rientrano tra quelli presenti sulla tastiera possono essere
rappresentati con una backslash (barra inversa) seguita da una "x" e dal codice ASCII esadecimale a due
cifre del carattere stesso. Ad esempio, la stringa "\x07\x0D\x0A" contiene un "beep" (il carattere
ASCII 7) e un ritorno a capo (i caratteri ASCII 13 e 10, questi ultimi equivalenti alla sequenza "\n"43.
I codici ASCII possono essere utilizzati anche per esprimere un singolo carattere:
char beep = '\x07';
E' del tutto equivalente assegnare ad una variabile char un valore decimale, ottale o esadecimale
o, ancora, il valore espresso con \x tra apici. Attenzione, però: la rappresentazione ASCII di un carattere
è cosa ben diversa dal suo valore ASCII; 7, 07, 0x07 e '\x07' sono tra loro equivalenti, ma diversi
da '7'. La differenza tra un singolo carattere rispetto ad una stringa di un solo carattere sta negli apici,
che sostistuiscono le virgolette. Inoltre, '\x07' occupa un solo byte, mentre "\x07" ne occupa due,
uno per il carattere ASCII 7 e uno per il NULL che chiude ogni stringa.
Non esistono costanti di tipo void.
L e c o s t a n t i m a n i f e s t e
Supponiamo di scrivere un programma per la gestione dei conti correnti bancari. E' noto (e se
non lo era ve lo dico io) che nei calcoli finanziari la durata dell'anno è assunta pari a 360 giorni. Nel
sorgente del programma si potrebbero perciò incontrare calcoli come il seguente:
interesse = importo * giorniDeposito * tassoUnitario / 360;
il quale impiega, quale divisore, la costante intera 360.
E' verosimile che nel programma la costante 360 compaia più volte, in diversi contesti
(principalmente in formule di calcolo finanziario). Se in futuro fosse necessario modificare il valore della
costante (una nuova normativa legale potrebbe imporre di assumere la durata dell'anno finanziario pari
a 365 giorni) dovremmo ricercare tutte le occorrenze della costante 360 ed effettuare la sostituzione
con 365. In un sorgente di poche righe tutto ciò non rappresenterebbe certo un guaio, ma immaginando
un codice di diverse migliaia di righe suddivise in un certo numero di file sorgenti, con qualche centinaio
di occorrenze della costante, è facile prevedere quanto gravoso potrebbe rivelarsi il compito, e quanto
grande sarebbe la possibilità di non riuscire a portarlo a termine senza errori.
42 Nel senso che tutti i suoi 8 bit sono impostati a zero; non va confuso col carattere '0'.
43 Le espressioni di controllo generate da un carattere preceduto dalla backslash sono anche dette sequenze
ANSI.
44 - Tricky C
Il preprocessore C consente di aggirare l'ostacolo mediante la direttiva #define, che associa
tra loro due sequenze di caratteri in modo tale che, prima della compilazione ed in modo del tutto
automatico, ad ogni occorrenza della prima (detta manifest constant) è sostituita la seconda.
Il nome della costante manifesta ha inizio col primo carattere non-blank44 che segue la direttiva
#define e termina con il carattere che precede il primo successivo non-spazio; tutto quanto segue
quest'ultimo è considerato stringa di sostituzione.
Complicato? Solo in apparenza...
#define GG_ANNO_FIN 360 //durata in giorni dell'anno finanziario
....
interesse = importo * giorniDeposito * tassoUnitario / GG_ANNO_FIN;
L'esempio appena visto risolve il nostro problema: modificando la direttiva #define in modo
che al posto del 360 compaia il 365 e ricompilando il programma, la sostituzione viene effettuata
automaticamente in tutte le righe in cui compare GG_ANNO_FIN.
Va sottolineato che la direttiva #define non crea una variabile, né è associata ad un tipo di
dato particolare: essa informa semplicemente il preprocessore che la costante manifesta, ogniqualvolta
compaia nel sorgente in fase di compilazione, deve essere rimpiazzata con la stringa di sostituzione. Gli
esempi che seguono forniscono ulteriori chiarimenti: in essi sono definite costanti manifeste che
rappresentano, rispettivamente, una costante stringa, una costante in virgola mobile, un carattere
esadecimale e una costante long integer, ancora esadecimale.
#define NOME_PROG "Conto 1.0" //nome del programma
#define PI_GRECO 3.14 //pi greco arrotondato
#define RETURN 0x0D //ritorno a capo
#define VIDEO_ADDRESS 0xB8000000L //indirizzo del buffer video
Le costanti manifeste possono essere definite utilizzando altre costanti manifeste, purché
definite in precedenza:
#define N_PAG_VIDEO 8 //numero di pagine video disponibili
#define DIM_PAG_VIDEO 4000 //4000 bytes in ogni pagina video
#define VIDEO_MEMORY (N_PAG_VIDEO * DIM_PAG_VIDEO) //spazio memoria video
Una direttiva #define può essere suddivisa in più righe fisiche mediante l'uso della backslash:
#define VIDEO_MEMORY \
(N_PAG_VIDEO * DIM_PAG_VIDEO)
L'uso delle maiuscole nelle costanti manifeste non è obbligatorio; esso tuttavia è assai diffuso in
quanto consente di individuarle più facilmente nella lettura dei sorgenti.
Come tutte le direttive al preprocessore, anche la #define non si chiude mai con il punto e
virgola (un eventuale punto e virgola verrebbe inesorabilmente considerato parte della stringa di
sostituzione); inoltre il crosshatch ("#", cancelletto) deve trovarsi in prima colonna.
La direttiva #define, implementando una vera e propria tecnica di sostituzione degli
argomenti, consente di definire, quali costanti manifeste, vere e proprie formule, dette macro,
indipendenti dai tipi di dato coinvolti:
#define min(a,b) ((a < b) ? a : b) // macro per il calcolo del minimo tra due
44 Per non-blank o non-spazio si intende qualsiasi carattere diverso da spazi bianchi e tabulazioni.
La gestione dei dati in C - 45
Come si vede, nella macro min(a,b) non è data alcuna indicazione circa il tipo di a e b: essa
utilizza l'operatore ? :, che può essere applicato ad ogni tipo di dato45. Il programmatore è perciò libero
di utilizzarla in qualunque contesto.
Le macro costituiscono dunque uno strumento molto potente, ma anche pericoloso: in primo
luogo, la mancanza di controlli (da parte del compilatore) sui tipi di dato può impedire che siano segnalate
incongruenze logiche di un certo rilievo (sommare le pere alle mele, come si dice...). In secondo luogo, le
macro prestano il fianco ai cosiddetti side-effect, o effetti collaterali. Il C implementa un particolare
operatore, detto di autoincremento46, che accresce di una unità il valore della variabile a cui è anteposto:
se applicato a uno dei parametri coinvolti nella macro, esso viene applicato più volte al parametro,
producendo risultati indesiderati:
int var1, var2;
int minimo;
....
minimo = min(++var1, var2);
La macrosotituzione effettuata dal preprocessore trasforma l'ultima riga dell'esempio nella
seguente:
minimo = ((++var1 < var2) ? ++var1 : var2);
E' facile vedere che esso si limita a sostituire alla macro min la definizione data con la
#define, sostituendo altresì i parametri a e b con i simboli utilizzati al loro posto nella riga di codice,
cioè ++var1 e var2. In tal modo var1 è incrementata due volte se dopo il primo incremento essa
risulta ancora minore di var2, una sola volta nel caso opposto. Se min() fosse una funzione il problema
non potrebbe verificarsi (una chiamata a funzione non è una semplice sostituzione di stringhe, ma
un'operazione tradotta in linguaggio macchina dal compilatore seguendo precise regole); tuttavia una
funzione non accetterebbe indifferentemente argomenti di vario tipo, e occorrerebbe definire funzioni
diverse per effettuare confronti, di volta in volta, tra integer, tra floating point, e così via. Un altro
esempio di effetto collaterale è discusso a pag. 463.
Diamo un'occhiata all'esempio che segue:
#define PROG_NAME "PROVA"
....
printf(PROG_NAME);
....
#undef PROG_NAME
....
printf(PROG_NAME); // Errore! PROG_NAME non esiste piu'...
Quando una definizione generata con una #define non serve più, la si può annullare con la
direttiva #undef. Ogni riferimento alla definizione annullata, successivamente inserito nel programma,
dà luogo ad una segnalazione di errore da parte del compilatore.
Da notare che PROG_NAME è passata a printf() senza porla tra virgolette, in quanto esse
sono già parte della stringa di sostituzione, come si può vedere nell'esempio. Se si fossero utilizzate le
virgolette, printf() avrebbe scritto PROG_NAME e non PROVA: il preprocessore, infatti, ignora tutto
45 Degli operatori C parleremo diffusamente a pag. 61 e seguenti. Il significato di ? : può essere, per il
momento, dedotto dall'esempio. Per ora merita attenzione il fatto che molti compilatori implementano max() e
min() proprio come macro, definite in uno dei file .H di libreria.
46 Anche l'operatore, ++, verrà descritto ampiamente (pag. 64).
46 - Tricky C
quanto è racchiuso tra virgolette o apici. In altre parole, esso non ficca il naso nelle costanti stringa e in
quelle di tipo carattere.
Vale la pena di citare anche la direttiva #ifdef...#else...#endif, che consente di
includere o escludere dalla compilazione un parte di codice, a seconda che sia, o meno, definita una
determinata costante manifesta:
#define DEBUG
....
#ifdef DEBUG
.... // questa parte del sorgente e' compilata
#else
.... // questa no (lo sarebbe se NON fosse definita DEBUG)
#endif
La direttiva #ifndef e' analoga alla #ifdef, ma lavora con logica inversa:
#define DEBUG
....
#ifndef DEBUG
.... // questa parte del sorgente NON e' compilata
#else
.... // questa si (NON lo sarebbe se NON fosse definita DEBUG)
#endif
Le direttive #ifdef e #ifndef risultano particolarmente utili per scrivere codice portabile
(vedere pag. 461): le parti di sorgente differenti in dipendenza dal compilatore, dal sistema o dalla
macchina possono essere escluse o incluse nella compilazione con la semplice definizione di una costante
manifesta in testa al sorgente.
L e c o s t a n t i s i m b o l i c h e
E' di recente diffusione, tra i programmatori C, la tendenza a limitare quanto più possibile l'uso
delle costanti manifeste, in parte proprio per evitare la possibilità di effetti collaterali, ma anche per
considerazioni relative alla logica della programmazione: le costanti manifeste creano problemi in fase di
debugging47, poiché non è possibile sapere dove esse si trovino nella memoria dell'elaboratore (come tutte
le costanti, non hanno indirizzo conoscibile); inoltre non sempre è possibile distinguere a prima vista una
costante manifesta da una variabile, se non rintracciando la #define (l'uso delle maiuscole e minuscole
è libero tanto nelle costanti manifeste quanto nei nomi di variabili, pertanto nulla garantisce che un
simbolo espresso interamente con caratteri maiuscoli sia effettivamente una costante manifesta).
Il C consente di definire delle costanti simboliche dichiarandole come vere e proprie variabili,
ma anteponendo al dichiaratore di tipo la parola chiave const. Ecco un paio di esempi:
const int ggAnnoFin = 360;
const char return = 0x0D;
E' facile vedere che si tratta di dichiarazioni del tutto analoghe a quelle di variabili; tuttavia la
presenza di const forza il compilatore a considerare costante il valore contenuto nell'area di memoria
associata al nome simbolico. Il compilatore segnala come illegale qualsiasi tentativo di modificare il
47 La fase, cioè, di ricerca e correzione degli errori di programmazione. Questa è effettuata con l'aiuto di
sofisticati programmi, detti debuggers, che sono spesso in grado di visualizzare il contenuto delle variabili
associandovi il nome simbolico; cosa peraltro impossibile con le costanti manifeste, che ne sono prive.
La gestione dei dati in C - 47
valore di una costante, pertanto ogni costante dichiarata mediante const deve essere inizializzata
contestualmente alla dichiarazione stessa.
const int unIntCostante = 14;
....
unIntCostante = 26; //errore: non si puo' modificare il valore di una costante
Il principale vantaggio offerto da const è che risulta possibile accedere (in sola lettura) al
valore delle costanti così dichiarate mediante l'indirizzo delle medesime (come accade per tutte le aree di
memoria associate a nomi simbolici): ancora una volta rimandiamo gli approfondimenti alla trattazione
dei puntatori (pag. 16).
Infine, le costanti simboliche possono essere gestite dai debugger proprio come se fossero
variabili.
E N T I T À C O M P L E S S E
I tipi di dato discussi in precedenza sono intrinseci al compilatore: quelli, cioè, che esso è in
grado di gestire senza ulteriori costruzioni logiche da parte del programmatore; possiamo indicarli come
tipi elementari.
Spesso, però, essi non sono sufficienti a rappresentare in modo esauriente le realtà oggetto di
elaborazione: In un semplice programma che gestisca in modo grafico il monitor del computer può essere
comodo rappresentare un generico punto luminoso (pixel) del monitor stesso come un'entità unica,
individuata mediante parametri che consentano, attraverso il loro valore, di distinguerla dalle altre dello
stesso tipo: si tratta di un'entità complessa.
Infatti ogni pixel può essere descritto, semplificando un po', mediante tre parametri
caratteristici: le coordinate (che sono due, ascissa e ordinata, trattandosi di uno spazio bidimensionale) e il
colore.
Il C mette a disposizione del programmatore alcuni strumenti atti a rappresentare entità
complesse in modo più prossimo alla percezione che l'uomo ne ha, di quanto consentano i tipi di dato
finora visti. Non si tratta ancora della possibilità di definire veri e propri tipi di dato "nuovi" e di gestirli
come se fossero intrinseci al linguaggio48, ma è comunque un passo avanti...
L e s t r u t t u r e
Tra gli strumenti cui si è fatto cenno appare fondamentale la struttura (structure), mediante la
quale si definisce un modello (template) che individua un'aggregazione di tipi di dato fondamentali.
Ecco come potremmo descrivere un pixel con l'aiuto di una struttura:
struct pixel {
int x;
int y;
int colour;
};
48 In tal senso strumenti molto potenti sono offerti dal C++, con il quale si possono "inventare" nuovi tipi di
dato, definendone anche le modalità di manipolazione, e gestirli, se ben progettati, senza alcuna differenza rispetto a
quelli elementari intrinseci.
48 - Tricky C
Quello dell'esempio è una dichiarazione di template di struttura: si apre con la parola chiave
struct seguita dal nome (tag) che intendiamo dare al nostro modello; questo è a sua volta seguito da
una graffa aperta. Le righe che seguono, vere e proprie dichiarazioni di variabili, individuano il contenuto
della struttura e si concludono con una graffa chiusa seguita dal punto e virgola.
Ecco un altro esempio di dichiarazione di template, dal quale risulta chiaro che una struttura può
comprendere differenti tipi di dato:
struct ContoCorrente {
char intestatario[50];
char data_accensione[9];
int cod_filiale;
double saldo;
double tasso_interesse;
double max_fido;
double tasso_scoperto;
};
E' meglio focalizzare sin d'ora che la dichiarazione di un template di struttura non comporta che
il compilatore riservi dello spazio di memoria per allocare i campi49 della struttura stessa. La
dichiarazione di template definisce semplicemente la "forma" della struttura, cioè il suo modello.
Di solito le dichiarazioni di template di struttura compaiono all'inizio del sorgente, anche perché
i templates devono essere stati dichiarati per poter essere utilizzati: solo dopo avere definito l'identifictore
(tag) e il modello (template) della struttura, come negli esempi di poco fa, è possibile dichiarare ed
utilizzare oggetti di quel tipo, vere e proprie variabili struct.
#include
struct concorso {
int serie;
char organizzatore;
int partecipanti;
};
void main(void)
{
struct concorso c0, c1;
c0.serie = 2;
c0.organizzatore = 'F';
c0.partecipanti = 482;
c1.serie = 0;
c1.organizzatore = 'G';
c1.partecipanti = 33;
printf("Serie della concorso 0: %d\n",c0.serie);
printf("Organizzatore della concorso 1: %c\n",c1.organizzatore);
}
Nel programma dell'esempio viene dichiarato un template di struttura, avente tag concorso. Il
template è poi utilizzato in main() per dichiarare due strutture di tipo concorso: solo a questo punto
sono creati gli oggetti concorso e viene loro riservata memoria. Gli elementi, o campi, delle due
strutture sono inizializzati con dati di tipo opportuno; infine alcuni di essi sono visualizzati con la solita
printf().
Cerchiamo di evidenziare alcuni concetti fondamentali, a scanso di equivoci. La dichiarazione
di template non presenta nulla di nuovo: parola chiave struct, tag, graffa aperta, campi, graffa chiusa,
punto e virgola. Una novità è invece rappresentata dalla dichiarazione delle strutture c0 e c1: come si
49 Le variabili comprese in una struttura si dicono campi.
La gestione dei dati in C - 49
vede essa è fortemente analoga a quelle di comuni variabili, con la differenza che le variabili dichiarate
non appartengono al tipo int, float, o a uno degli altri tipi di dati sin qui trattati. Esse appartengono ad
un tipo di dato nuovo, definito da noi: il tipo struct concorso.
Finora si è indicato con "dichiarazione di template" l'operazione che serve a definire l'aspetto
della struttura, e con "dichiarazione di struttura" la creazione degli oggetti, cioè la dichiarazione delle
variabili struttura. E' forse una terminologia prolissa, ma era indispensabile per chiarezza. Ora che siamo
tutti diventati esperti di strutture potremo essere un poco più concisi e indicare con il termine "struttura",
come comunemente avviene, tanto i template che le variabili di tipo struct50.
In effetti, la dichiarazione:
struct concorso {
int serie;
char organizzatore;
int partecipanti;
};
crea semplicemente un modello che può essere usato come riferimento per ottenere variabili dotate di
quelle particolari caratteristiche. Ciascuna variabile conforme a quel modello contiene, nell'ordine
prefissato, un int, un char e un secondo int. A ciascuna di queste variabili, come per quelle di
qualsiasi altro tipo, il compilatore alloca un'area di memoria di dimensioni sufficienti, alla quale associa il
nome simbolico che compare nella dichiarazione
struct concorso c0;
cioè c0. In quest'ultima dichiarazione, l'identificatore concorso indica il modello particolare al quale si
deve conformare la variabile dichiarata. Esso è, in pratica, un'abbreviazione di
{
int serie;
char organizzatore;
int partecipanti;
};
e come tale può venire usato nel programma. In altre parole, è possibile riferirsi all'intera dichiarazione di
struttura semplicemente usandone il tag.
Una variabile di tipo struct può essere dichiarata contestualmente al template:
struct concorso {
int serie;
char organizzatore;
int partecipanti;
} c0, c1;
Il template può essere normalmente utilizzato per dichiarare altre strutture nel programma51.
50 Nella pratica comune ci si riferisce di solito alla "struttura concorso" allo stesso modo che alla
"struttura c0", anche se nel primo caso si intende "il modello della struttura il cui identificatore è concorso" e nel
secondo "la variabile di nome c0, il cui tipo è la struct avente modello concorso". I distratti sono avvertiti.
51 Per completezza va osservato che dichiarando la variabile struttura e contemporaneamente definendone il
template la creazione di un tag può essere omessa:
struct {
int serie;
char organizzatore;
50 - Tricky C
Tornando a quel che avviene nella main() dell'esempio, ai campi delle strutture dichiarate
sono stati assegnati valori con una notazione del tipo
nome_della_variabile_struttura.nome_del_campo = valore;
ed in effetti l'operatore punto (".") è lo strumento offerto dal C per accedere ai singoli campi delle
variabili struct, tanto per assegnarvi un valore, quanto per leggerlo (e lo si vede dalle printf() che
seguono).Abbiamo parlato delle strutture viste negli esempi precedenti come di variabili di tipo struct
concorso. In effetti definire un template di struttura significa arricchire il linguaggio di un nuovo tipo
di dato, non intrinseco, ma al quale è possibile applicare la maggior parte dei concetti e degli strumenti
disponibili con riferimento ai tipi di dato intrinseci.
Le strutture possono quindi essere gestite mediante array e puntatori, proprio come comuni
variabili C. La dichiarazione di un array di strutture si prsenta come segue:
struct concorso c[3];
Si nota immediatamente la forte somiglianza con la dichiarazione di un array di tipo intrinseco:
il valore tra parentesi quadre specifica il numero di elementi, cioè, in questo caso, di strutture che formano
l'array. Ogni elemento è, appunto, una struttura conforme al template concorso; l'array ha nome c. Per
accedere ai singoli elementi dell'array è necessario, come prevedibile, specificare il nome dell'array
seguito dall'indice, tra quadre, dell'elemento da referenziare. La differenza rispetto ad un array "comune",
ad esempio di tipo int, sta nel fatto che accedere ad una struttura non significa ancora accedere ai dati
che essa contiene: per farlo occorre usare l'operatore punto, come mostrato poco sopra. Un esempio
chiarirà le idee:
#include
struct concorso {
int serie;
char organizzatore;
int partecipanti;
};
void main(void)
{
register i;
struct concorso c[3];
c[0].serie = 2;
c[0].organizzatore = 'F';
c[0].partecipanti = 482;
c[1].serie = 0;
c[1].organizzatore = 'G';
c[1].partecipanti = 33;
c[2].serie = 3;
c[2].organizzatore = 'E';
c[2].partecipanti = 107;
for(i = 0; i < 3; i++)
int parteciapnti;
} c0, c1;
In questo caso, non esistendo un tag mediante il quale fare riferimento al template, è necessario riscrivere il
template ogni volta che si dichiara altrove una variabile avente quelle stesse caratteristiche. Da evitare,
assolutamente.
La gestione dei dati in C - 51
printf("%d %c %d\n",c[i].serie,c[i].organizzatore,c[i].partecipanti);
}
Con riferimento ad un array di strutture, la sintassi usata per referenziare i campi di ciascuna
struttura elemento dell'array è simile a quella utilizzata per array di tipi intrinseci. Ci si riferisce, ad
esempio, al campo serie dell'elemento di posto 0 dell'array con la notazione c[0].serie; è banale
osservare che c[0] accede all'elemento dell'array, mentre .serie accede al campo voluto di
quell'elemento.
Si può pensare all'esempio presentato sopra immaginando di avere tre fogli di carta, ciascuno
contenente un elemento dell'array c. In ciascun foglio sono presenti tre righe di informazioni che
rappresentano, rispettivamente, i 3 campi della struttura. Se i 3 fogli vengono mantenuti impilati in ordine
numerico crescente, si ottiene una rappresentazione "concreta" dell'array, in quanto è possibile conoscere
sia il contenuto dei tre campi di ogni elemento, sia la relazione tra i vari elementi dell'array stesso.
I più attenti hanno sicuramente52 notato che, mentre le operazioni di assegnamento, lettura, etc.
con tipi di dato intrinseci vengono effettuate direttamente sulla variabile dichiarata, nel caso delle
strutture esse sono effettuate sui campi, e non sulla struttura come entità direttamente accessibile. In realtà
le regole del C non vietano di accedere direttamente ad una struttura intesa come un'unica entità, ma si
tratta di una pratica poco seguita53. E' infatti assai più comodo ed efficiente utilizzare i puntatori.
Anche nel caso dei puntatori le analogie tra strutture e tipi intrinseci sono forti. La dichiarazione
di un puntatore a struttura, infatti, è:
struct concorso *cPtr;
dove cPtr è il puntatore, che può contenere l'indirizzo di una struttura di template concorso.
L'espressione *cPtr restituisce una struct concorso, esattamente come in una dichiarazione quale
int *iPtr;
*iPtr restituisce un int. Attenzione, però: per accedere ai campi di una struttura referenziata mediante
un puntatore non si deve usare l'operatore punto, bensì l'operatore "freccia", formato dai caratteri "meno"
("-") e "maggiore" (">") in sequenza, con una sintassi del tipo:
nome_del_puntatore_alla_variabile_di_tipo_struttura->nome_del_campo = valore;
Vediamo un esempio.
struct concorso *cPtr;
....
cPtr->serie = 2;
....
printf("Serie: %d\n",cPtr->serie);
I puntatori a struttura godono di tutte le proprietà dei puntatori a tipi intrinseci, tra le quali
particolarmente interessante appare l'aritmetica dei puntatori (vedere pag. 33). Incrementare un puntatore
a struttura significa sommare implicitamente al suo valore tante unità quante ne occorrono per
"scavalcare" tutta la struttura referenziata e puntare quindi alla successiva. In generale, sommare un intero
52 Un po' di ottimismo non guasta...
53 Forse anche perché fino a qualche anno fa erano pochi i compilatori in grado di implementare tale sintassi.
52 - Tricky C
ad un puntatore a struttura equivale sommare quell'intero moltiplicato per la dimensione della struttura54.
E' appena il caso di sottolineare che la dimensione di un puntatore a struttura e la dimensione della
struttura puntata sono due concetti differenti, come già si è detto per le variabili di tipo intrinseco. Un
puntatore a struttura occupa sempre 2 o 4 byte, a seconda che sia near, oppure far o huge,
indipendentemente dalla dimensione della struttura a cui punta. Con la dichiarazione di un puntatore a
struttura, dunque, il compilatore non alloca memoria per la struttura stessa.
Rivediamo il programma d'esempio di poco fa, modificandolo per utilizzare un puntatore a
struttura:
#include
struct concorso {
int serie;
char organizzatore;
int partecipanti;
};
void main(void)
{
struct concorso c[3], *cPtr;
c[0].serie = 2;
c[0].organizzatore = 'F';
c[0].partecipanti = 482;
c[1].serie = 0;
c[1].organizzatore = 'G';
c[1].partecipanti = 33;
c[2].serie = 3;
c[2].organizzatore = 'E';
c[2].partecipanti = 107;
for(cPtr = c; cPtr < c+3; ++cPtr)
printf("%d %c %d\n",cPtr->serie,cPtr->organizzatore,cPtr->partecipanti);
}
Come si può notare, la modifica consiste essenzialmente nell'avere dichiarato un puntatore a
struct concorso, cPtr, e nell'averlo utilizzato in luogo della notazione c[i] per accedere agli
elementi dell'array. Le dichiarazioni dell'array e del puntatore sono state raggruppate in un'unica
istruzione, ma sarebbe stato possibile separarle: il codice
struct concorso c[3];
struct concorso *cPtr;
avrebbe avuto esattamente lo stesso significato, sebbene in forma meno compatta e, forse, più leggibile.
Nel ciclo for dell'esempio, il puntatore cPtr è inizializzato a c e poiché il nome di un array è
puntatore all'array stesso, cPtr punta al primo elemento di c, cioè c[0]. Durante la prima iterazione
sono visualizzati i valori dei 3 campi di c[0]; all'iterazione successiva cPtr viene incrementato per
puntare al successivo elemento di c, cioè c[1], e quindi l'espressione
cPtr->
è ora equivalente a
54 La dimensione di una struttura può essere ricavata mediante l'operatore sizeof() (vedere pag. 68),
passandogli quale argomento il tag preceduto dalla parola chiave struct, oppure il nome di una variabile struttura:
basandoci sugli esempi visti sin qui, sizeof(struct concorso) e sizeof(c0) restituiscono entrambe la
dimensione della struttura concorso (che nel nostro caso è pari a 5 byte).
La gestione dei dati in C - 53
c[1].
All'iterazione successiva, l'espressione
cPtr->
diviene equivalente a
c[2].
dal momento che cPtr è stato incrementato ancora una volta.
A proposito di puntatori, è forse il caso di evidenziare che una struttura può contare tra i suoi
campi puntatori a qualsiasi tipo di dato. Sono perciò ammessi anche puntatori a struttura, persino
puntatori a struttura identificata dal medesimo tag. In altre parole, è perfettamente lecito scrivere:
struct TextLine {
char *line;
int cCount;
struct TextLine *prevTL;
struct TextLine *nextTL;
};
Quella dell'esempio è una struttura (o meglio, un template di struttura) che potrebbe essere
utilizzata per una rudimentale gestione delle righe di un testo, ad esempio in un programma di word
processing. Essa contiene due puntatori a struttura dello stesso template: nell'ipotesi che ogni riga di testo
sia gestita attraverso una struttura TextLine, prevTL è valorizzato con l'indirizzo della struct
TextLine relativa alla riga precedente nel testo, mentre nextTL punta alla struct TextLine della
riga successiva55. E' proprio mediante un utilizzo analogo a questo dei puntatori che vengono
implementati oggetti quali le liste. Uno dei vantaggi immediatamente visibili che derivano dall'uso
descritto dei due puntatori prevTL e nextTL consiste nella possibilità di implementare algoritmi di
ordinamento delle righe di testo che agiscano solo sui puntatori: è sufficiente modificare il modo in cui le
righe di testo sono legate l'una all'altra da un punto di vista logico, senza necessità alcuna di modificarne
l'ordine fisico in memoria.
E' ovvio che, come al solito, un puntatore non riserva lo spazio per l'oggetto a cui punta.
Nell'ipotesi di puntatori near, l'espressione sizeof(struct TextLine) restituisce 8. La memoria
necessaria a contenere la riga di testo e le strutture TextLine stesse deve essere allocata esplicitamente.
Nel caso degli array, al contrario, la memoria è allocata staticamente dal compilatore (anche qui
nulla di nuovo): riscriviamo il template in modo da gestire la riga di testo come un array di caratteri,
avente dimensione massima prestabilita (in questo caso 80):
struct TextLine {
char line[80];
int cCount;
struct TextLine *prevTL;
struct TextLine *nextTL;
};
questa volta l'espressione sizeof(struct TextLine) restituisce 86.
Va anche precisato che una struttura può contenere un'altra struttura (e non solo il puntatore ad
essa), purché identificata da un diverso tag:
55 Un prevTL e un nextTL contenenti NULL segnalano che le righe gestite dalle strutture di cui fanno parte
sono, rispettivamente, la prima e l'ultima del testo. Se una struct TextLine presenta entrambi i puntatori
NULL, allora essa gestisce l'unica riga di testo. Se è NULL anche il puntatore alla riga, line, allora il testo è vuoto.
54 - Tricky C
struct TextParms {
int textLen;
int indent;
int justifyType;
};
struct TextLine {
char line[80];
struct TextParms lineParms;
struct TextLine *prevTL;
struct TextLine *nextTL;
};
In casi come questo le dichiarazioni delle due strutture possono perfino essere nidificate:
struct TextLine {
char line[80];
struct TextParms {
int textLen;
int indent;
int justifyType;
} lineParms;
struct TextLine *prevTL;
struct TextLine *nextTL;
};
Da quanto appena detto appare evidente che una struttura non può mai contenere una struttura
avente il proprio stesso tag identificativo: per il compilatore sarebbe impossibile risolvere completamente
la definizione della struttura, in quanto essa risulterebbe definita in funzione di se stessa. In altre parole è
illecita una dichiarazione come:
struct ST {
int number; // OK
float *fPtr; // OK
struct ST inner; // NO! il tag e' il medesimo e questo non e' un puntatore
};
Anche agli elementi di strutture nidificate si accede tramite il punto (".") o la freccia ("->"):
con riferimento ai templates appena riportati, è possibile, ad esempio, dichiarare un array di strutture
TextLine:
struct TextLine tl[100]; // dichiara un array di strutture TextLine
Alla riga di testo gestita dal primo elemento dell'array si accede, come già sappiamo, con
l'espressione tl[0].line. Per visualizzare la riga successiva (gestita dall'elemento di tl il cui
indirizzo è contenuto in nextTL) vale la seguente:
printf("Prossima riga: %s\n",tl[0].nextTL->line);
Infatti tl[0].nextTL accede al campo nextTL di tl[0]: l'operatore utilizzato è il punto,
proprio perchè tl[0] è una struttura e non un puntatore a struttura. Ma nextTL è, al contrario, un
puntatore, perciò per referenziare l'elemento line della struttura che si trova all'indirizzo che esso
contiene è necessario usare la "freccia". Supponiamo ora di voler conoscere l'indentazione (rientro
rispetto al margine) della riga appena visualizzata: è ormai noto che ai campi della struttura "puntata" da
nextTL si accede con l'operatore ->; se il campo referenziato è, a sua volta, una struttura
(lineParms), i campi di questa sono "raggiungibili" mediante il punto.
La gestione dei dati in C - 55
printf("Indentazione della prossima riga: %d\n",tl[0].nextTL->lineParms.indent);
Insomma, la regola generale (che richiede di utilizzare il punto se l'elemento fa parte di una
struttura referenziata direttamente e la freccia se l'elemento è raggiungibile attraverso il puntatore alla
struttura) rimane valida e si applica pedestremente ad ogni livello di nidificazione.
Vale infine la pena di chiarire che le strutture, pur costituendo un potente strumento per la
rappresentazione informatica di entità complesse (quali record di archivi, etc.), sono ottimi "aiutanti"
anche quando si desideri semplificare il codice ed incrementarne l'efficienza; se, ad esempio, occorre
passare molti parametri ad una funzione, e questa è richiamata molte volte (si pensi al caso di un ciclo con
molte iterazioni), può essere conveniente definire una struttura che raggruppi tutti quei parametri, così da
poter passare alla funzione un parametro soltanto: il puntatore alla struttura stessa (vedere pag. 87).
L e u n i o n i
Da quanto detto circa le strutture, appare evidente come esse costituiscano uno strumento per la
rappresentazione di realtà complesse, in quanto sono in grado di raggrupparne i molteplici aspetti
quantitativi56. In particolare, ogni singolo campo di una struttura permette di gestire uno degli aspetti che,
insieme, descrivono l'oggetto reale.
Il concetto di unione deriva direttamente da quello di struttura, ma con una importante
differenza: i campi di una union rappresentano diversi modi di vedere, o meglio, rappresentare, l'oggetto
che la union stessa descrive. Consideriamo l'esempio seguente:
struct FarPtrWords {
unsigned offset;
unsigned segment;
};
union Far_c_Ptr {
char far *ptr;
struct FarPtrWords words;
};
La dichiarazione di un template di union è del tutto analoga a quella di un template di
struttura: l'unica differenza è costituita dalla presenza della parola chiave union in luogo di struct.
La differenza è però enorme a livello concettuale: la struct FarPtrWords comprende due
campi, entrambi di tipo unsigned int. Non ci vuole molto a capire che essa occupa 4 byte e descrive
un puntatore di tipo "non near", scomposto nelle due componenti di indirizzo57.
I due campi della union Far_c_Ptr, invece, sono rispettivamente un puntatore a 32 bit e
una struct FarPtrWords. Contrariamente a quanto ci si potrebbe aspettare, la union non occupa 8
byte, bensì solo 4: puntatore e struct FarPtrWords sono due modi alternativi di interpretarli o, in
altre parole, di accedere al loro contenuto. La union Far_c_Ptr è un comodo strumento per gestire un
puntatore come tale, o nelle sue parti offset e segmento, a seconda della necessità. L'area di memoria in
cui il dato si trova è sempre la stessa, ma il campo ptr la referenzia come un tutt'uno, mentre la struttura
FarPtrWord consente di accedere ai primi due byte o agli ultimi due, separatamente.
56 Per quelli qualitativi ci si deve accontentare di una loro "traduzione" in termini quantitativi.
57 Perché prima l'offset e poi il segmento? E' sempre la solita storia: i processori Intel memorizzano i byte più
significativi di una variabile nelle locazioni di memoria aventi indirizzo maggiore (tecnica backwords). Perciò di un
dato a 32 bit è memorizzato prima il quarto byte, poi il terzo (ed è la seconda word), poi il secondo, infine il primo
(ed è la prima word).
56 - Tricky C
Si può pensare ad una union come ad un insieme di "maschere" attraverso le quali interpretare
il contenuto di un'area di memoria.
Vediamo la sintassi, senza preoccuparci dell'espressione (char far *): si tratta di un cast
(pag. 65) e non riguarda in modo diretto l'argomento "union":
union FarPtr fp;
fp.ptr = (char far *)0xB8000000L;
printf("ptr: %Fp\n",fp.ptr);
printf("ptr: %X:%X\n",fp.words.segment,fp.words.offset);
L'accesso ai membri di una union segue le medesime regole dell'accesso ai membri di una
struct, cioè mediante l'operatore punto (o l'operatore "freccia" se si lavora con un puntatore). E'
interessante notare che inizializzando il campo ptr viene inizializzato anche il campo word, in quanto
condividono la stessa memoria fisica. Il medesimo campo ptr è poi utilizzato per ricavare il valore del
puntatore, mentre il campo words consente di accedere alle componenti segment ed offset.
Entrambe le printf() visualizzano
B800:0000
Se nel codice dell'esempio si sostituisce la riga di inizializzazione del campo ptr con le righe
seguenti:
fp.words.offset = 0;
fp.words.segment = 0xB800;
le due printf() visualizzano ancora il medesimo output.
La sintassi che consente di accedere ai due campi della struct FarPtrWords, a prima vista,
può apparire strana, ma in realtà essa è perfettamente coerente con le regole esposte con riferimento alle
strutture: dal momento che ai campi di una union si accede mediante l'operatore punto, sono giustificate
le scritture fp.ptr e fp.words ma l'operatore punto si utilizza anche per accedere ai membri di una
struttura, perciò sono lecite le scritture word.offset e word.segment; ciò spiega
fp.word.offset e fp.word.segment.
Nell'esempio di union analizzato, i membri sono due ed hanno uguale dimensione (entrambi 4
byte). Va precisato che i membri di una union possono essere più di due; inoltre essi possono essere di
dimensioni differenti l'uno dall'altro, nel qual caso il compilatore, allocando la union, le riserva una
quantità di memoria sufficiente a contenere il più "ingombrante" dei suoi membri, e li "sovrappone" a
partire dall'inizio dell'area di memoria occupata dalla union stessa. Esempio:
union Far_c_Ptr {
char far *ptr;
struct FarPtrWords words;
unsigned pOffset;
}
Il terzo elemento della union è un unsigned int, e come tale occupa 2 byte. Questi
coincidono con i primi due byte di ptr (e della struct), e rappresentano pertanto la word offset del
puntatore rappresentato dalla union.
I puntatori a union si comportano esattamente come i puntatori a struct.
La gestione dei dati in C - 57
G l i e n u m e r a t o r i
Gli enumeratori sono un ulteriore strumento che il C rende disponibile per rappresentare più
agevolmente i dati gestiti dai programmi. In particolare essi consentono di descrivere con nomi simbolici
gruppi di oggetti ai quali è possibile associare valori numerici interi.
Come noto, le variabili di un programma possono rappresentare non solo oggetti quantificabili,
come un importo valutario, ma anche qualità non numerabili (come un colore o il sesso di un individuo)
la cui caratteristica principale è il fatto di essere mutuamente esclusive. Normalmente si tende a gestire
tali qualità "inventando" una codifica che permette di assegnare valori di tipo integral (gli smemorati
tornino a pag. 12) ai loro differenti modi di manifestarsi (ad esempio: al colore nero può essere associato
il valore zero, al rosso il valore 1, e così via; si può utilizzare il carattere 'M' per "maschile" e 'F' per
"femminile, etc.). Spesso si ricorre alle direttive #define, che consentono di associare, mediante la
sostituzione di stringhe a livello di preprocessore, un valore numerico ad un nome descrittivo (vedere
pag. 44 e seguenti).
L'uso degli enumeratori può facilitare la stesura dei programmi, lasciando al compilatore il
compito di effettuare la codifica dei diversi valori assumibili dalle variabili che gestiscono modalità
qualitative, e consentendo al programmatore di definire ed utilizzare nomi simbolici per riferirsi a tali
valori. Vediamo un esempio:
enum SEX {
ignoto, // beh, non si sa mai...
maschile,
femminile
};
La dichiarazione di un enumeratore ricorda da vicino quella di una struttura: anche in questo
caso viene definito un template; la parola chiave enum è seguita dal tag, cioè dal nome che si intende
dare al modello di enumeratore; vi sono le parentesi graffe aperta e chiusa, quest'ultima seguita dal punto
e virgola. La differenza più evidente rispetto alla dichiarazione di un template di struttura consiste nel
fatto che laddove in questo compaiono le dichiarazioni dei campi (vere e proprie definizioni di variabili
con tanto di indicatore di tipo e punto e virgola), nel template di enum vi è l'elenco dei nomi simbolici
corrispondenti alle possibili manifestazioni della qualità che l'enumeratore stesso rappresenta. Detti nomi
simbolici sono separati da virgole; la virgola non compare dopo l'ultimo nome elencato.
Anche la dichiarazione di una variabile di tipo enum ricorda da vicino quella di una variabile
struttura:
enum SEX sesso;
....
sesso = maschile;
....
if(sesso == maschile)
printf("MASCHIO");
else
if(sesso == femminile)
printf("FEMMINA");
else
printf("BOH?");
Il codice riportato chiarisce le modalità di dichiarazione, inizializzazione e, in generale, di
utilizzo di una variabile di tipo enum.
E' inoltre possibile notare come in C, a differenza di quanto avviene in molti altri linguaggi,
l'operatore di assegnamento e quello di confronto per uguaglianza hanno grafia differente, dal momento
che quest'ultimo si esprime con il doppio segno di uguale.
Ovviamente il compilatore, di soppiatto, assegna dei valori ai nomi simbolici elencati nel
template dell'enum: per default al primo nome è associato il valore 0, al secondo 1, e così via. E'
58 - Tricky C
comunque possibile assegnare valori a piacere, purché integral, ad uno o più nomi simbolici; ai restanti il
valore viene assegnato automaticamente dal compilatore, incrementando di uno il valore associato al
nome precedente.
enum SEX {
ignoto = -1,
maschile,
femminile
};
Nell'esempio, al nome ignoto è assegnato esplicitamente valore -1: il compilatore assegna
valore 0 al nome maschile e 1 a femminile. I valori esplicitamente assegnati dal programmatore
non devono necessariamente essere consecutivi; la sola condizione da rispettare è che si tratti di valori
interi.
Il vantaggio dell'uso degli enumeratori consiste nella semplicità di stesura e nella migliore
leggibilità del programma, che non deve più contenere dichiarazioni di costanti manifeste né utilizzare
variabili intere per esprimere modalità qualitative. Inoltre, la limitazione del fabbisogno di costanti
manifeste rappresenta di per sé un vantaggio di carattere tecnico, in quanto consente di limitare i rischi
connessi al loro utilizzo, in particolare i cosiddetti side effect o effetti collaterali (pag. 45).
I c a m p i d i b i t
Se una variabile di tipo intero può assumere solo un limitato numero di valori, è teoricamente
possibile memorizzarla utilizzando un numero di bit inferiore a quello assegnatole dal compilatore: basta
infatti 1 bit per memorizzare un dato che può assumere solo due valori, 2 bit per un dato che può
assumere quattro valori, 3 bit per uno che può assumere otto valori, e così via.
Il C non ha tipi intrinseci di dati con un numero di bit inferiori a 8 (il char), ma consente di
"impaccare" più variabili nel numero di bit strettamente necessario mediante i cosiddetti campi di bit.
Un esempio di uso di questo strumento può essere ricavato con riferimento alla gestione di una
cartella clinica. Supponiamo di voler gestire, per ogni paziente, le seguenti informazioni: il sesso
(maschile o femminile), lo stato vitale (vivente, defunto, in coma), il tipo di medicinale somministrato
(sedici categorie, come antibiotici e sulfamidici), la categoria di ricovero (otto possibili sistemazioni, da
corsia a camera di lusso). In questa ipotesi sarebbe possibile codificare il sesso mediante un solo bit, lo
stato vitale con 2, il tipo di cura con 4, la sistemazione in ospedale con 3: in totale 10 bit, senz'altro
disponibili in un'unica variabile di tipo intero.
L'uso dei campi di bit prevede la dichiarazione di un template: anche in questo caso la
somiglianza con le strutture è palese.
struct CartellaClinica {
unsigned sesso: 1;
unsigned stato: 2;
unsigned cura: 4;
unsigned letto: 3;
};
La dichiarazione utilizza la parola chiave struct, proprio come se si trattasse di un template
di struttura; le dichiarazioni dei campi sono introdotte da uno specificatore di tipo e chiusa dal punto e
virgola; la differenza qui consiste nell'indicazione dell'ampiezza in bit di ogni singolo campo, effettuata
posponendo al nome del campo il carattere due punti (":") seguito dal numero di bit da assegnare al
campo stesso. I due punti servono, infatti, a indicare la definizione di un campo di bit, la cui ampiezza
viene specificata dal numero seguente; se il numero totale di bit non è disponibile in un'unica variabile
intera, il compilatore alloca anche la successiva word in memoria.
La gestione dei dati in C - 59
I campi di bit del tipo CartellaClinica sono tutti dichiarati unsigned int: in tal modo
tutti i bit sono utilizzabili per esprimere i valori che di volta in volta i campi stessi assumeranno. In realtà,
i campi di bit possono anche essere dichiarati int, ma in questo caso il loro bit più significativo
rappresenta il segno e non è quindi disponibile per memorizzare il valore. Un campo dichiarato int ed
ampio un solo bit può esprimere solo i valori 0 e -1.
I campi di bit sono referenziabili esattamente come i campi di una comune struttura:
enum SEX {
maschile,
femminile
};
struct CartellaClinica {
unsigned sesso: 1;
unsigned stato: 2;
unsigned cura: 4;
unsigned letto: 3;
};
char *sessi[] = {
"MASCHILE",
"FEMMINILE"
};
....
struct CartellaClinica Paziente;
....
Paziente.sesso = maschile;
....
printf("Sesso del paziente: %s\n",sessi[Paziente.sesso]);
E' importante ricordare come sia compito del programmatore assicurarsi che i valori
memorizzati nei campi di bit non occupino più bit di quanti ne sono stati loro riservati in fase di
definizione del template, dal momento che le regole del C non assicurano che venga effettuato un
controllo nelle operazioni di assegnamento di valori ai campi. Se si assegna ad un campo di bit un valore
maggiore del massimo previsto per quel campo, può accadere che i bit più significativi di quel valore
siano scritti nei campi successivi: è bene, ancora una volta, verificare il comportamento del proprio
compilatore (circa le dipendenze del codice dal compilatore utilizzato, vedere pag. 463).
Naturalmente un campo di bit può essere utilizzato anche per memorizzare un'informazione di
tipo quantitativo: ad esempio, la struct CartellaClinica potrebbe essere ridefinita mediante
l'aggiunta di un campo atto a memorizzare il numero di ricoveri subiti dal paziente; impiegando 6 bit tale
valore è limitato a 63.
struct CartellaClinica {
unsigned sesso: 1;
unsigned stato: 2;
unsigned cura: 4;
unsigned letto: 3;
unsigned ricoveri: 6;
};
Nella nuova definizione, tutti i 16 bit delle due word occupate in memoria dalla
struct CartellaClinica sono utilizzati.
Gli operatori - 61
G L I O P E R A T O R I
Come tutti i linguaggi di programmazione, il C dispone di un insieme di operatori, cioè di
simboli che rappresentano particolari operazioni sul valore di un dato (che viene comunemente detto
operando).Alcuni operatori C sono perfettamente equivalenti a quelli omologhi di altri linguaggi, altri sono
peculiari; tuttavia, prima di esaminarne le principali caratteristiche, è bene chiarire il significato di due
concetti: precedenza e associatività.
Quando un operatore agisce su più operandi o in un'espressione sono definite più operazioni, tali
concetti assumono notevole importanza, perché consentono di interpretare correttamente l'espressione
stessa, stabilendo quali operazioni devono essere effettuate prima delle altre. Consideriamo, quale
esempio, una somma:
a = b + c;
Nell'espressione sono presenti due operatori: l'uguale (operatore di assegnamento) ed il "più"
(operatore di somma). E' facile comprendere che l'espressione ha significato solo se viene dapprima
calcolata la somma dei valori contenuti in b e c, e solo successivamente il risultato è assegnato ad a.
Possiamo dire che la precedenza dell'operatore di assegnamento è minore di quella dell'operatore di
somma. Consideriamo ora una serie di assegnamenti:
a = b = c = d;
Il compilatore C la esegue assegnando il valore di d a c; poi il valore di c a b; infine, il valore
di b ad a. Il risultato è che il valore di d è assegnato in cascata alle altre variabili; in pratica, che
l'espressione è stata valutata da destra a sinistra, cioè che l'operatore di assegnamento gode di associatività
da destra a sinistra.
In altre parole, la precedenza si riferisce all'ordine in cui il compilatore valuta gli operatori,
mentre l'associatività concerne l'ordine in cui sono valutati operatori aventi la stessa precedenza (non è
detto che l'ordine sia sempre da destra a sinistra).
Le parentesi tonde possono essere sempre utilizzate per definire parti di espressioni da valutare
prima degli operatori che si trovano all'esterno delle parentesi. Inoltre, quando vi sono parentesi tonde
annidate, vale la regola che la prima parentesi chiusa incontrata si accoppia con l'ultima aperta e che
vengono sempre valutate per prime le operazioni più interne. Così, ad esempio, l'espressione
a = 5 * (a + b / (c - 2));
è valutata come segue: dapprima è calcolata la differenza tra c e 2, poi viene effettuata la divisione di b
per tale differenza. Il risultato è sommato ad a ed il valore ottenuto è moltiplicato per 5. Il prodotto,
infine, è assegnato ad a. In assenza delle parentesi il compilatore avrebbe agito in maniera differente,
infatti:
a = 5 * a + b / c - 2;
è valutata sommando il prodotto di a e 5 al quoziente di b diviso per c; al risultato è sottratto 2 ed il
valore così ottenuto viene assegnato ad a.
Vale la pena di presentare l'insieme degli operatori C, riassumendone in una tabella le regole di
precedenza ed associatività; gli operatori sono elencati in ordine di precedenza decrescente.
62 - Tricky C
OPERATORI C
OPERATORE DESCRIZIONE ASSOCIATIVITÀ
() chiamata di funzione da sx a dx
[] indici di array
. appartenenza a struttura
-> appartenenza a struttura refernziata da puntatore
! NOT logico da dx a sx
~ complemento a uno
- meno unario (negazione)
++ autoincremento
-- autodecremento
& indirizzo di
* indirezione
(tipo) cast (conversione di tipo)
sizeof() dimensione di
* moltiplicazione da sx a dx
/ divisione
% resto di divisione intera
+ addizione da sx a dx
- sottrazione
<< scorrimento a sinistra di bit da sx a dx
>> scorrimento a destra di bit
< minore di da sx a dx
<= minore o uguale a
> maggiore di
Gli operatori - 63
>= maggiore o uguale a
== uguale a da sx a dx
!= diverso da (NOT uguale a)
& AND su bit da sx a dx
^ XOR su bit da sx a dx
| OR su bit da sx a dx
&& AND logico da sx a dx
|| OR logico da sx a dx
? : espressione condizionale da dx a sx
=, etc. operatori di assegnamento (semplice e composti) da dx a sx
, virgola (separatore di espressioni) da sx a dx
Come si vede, alcuni operatori possono assumere significati diversi. Il loro modo di agire sugli
operandi è quindi talvolta desumibile senza ambiguità solo conoscendo il contesto di azione, cioè le
specifiche espressioni in cui sono utilizzati. Di seguito è fornita una descrizione dettagliata degli operatori
di cui ancora non si è detto in precedenza, elencati in ordine di precedenza decrescente, come da tabella,
ma, al tempo stesso, raggruppati per analogia di significato. Circa l'operatore di chiamata a funzione si
veda pag. 85.
N O T L O G I C O
Il not logico si indica con il punto esclamativo. Esso consente di negare logicamente il risultato
di un confronto, cioè di "capovolgerlo". Perciò, se ad esempio
(a > b)
è vera, allora
!(a > b)
risulta falsa. Ancora, l'espressione seguente
if(!(a = b)) ....
equivale a
a = b;
if(!a) ....
che, a sua volta, è l'equivalente di
64 - Tricky C
a = b;
if(!(a != 0)) ....
cioè, in definitiva,
a = b;
if(a == 0) ....
Si noti che l'operatore "!=", pur essendo formato da due simboli, è per il compilatore un unico
token58, la cui grafia, comunque, è perfettamente coerente con il significato dell'operatore "!" (vedere
quanto detto circa gli operatori logici, pag. 70).
C O M P L E M E N T O A U N O
L'operatore di complemento a uno è rappresentato con la tilde ("~"). Il complemento ad uno di
un numero si ottiene invertendo tutti i bit che lo compongono: ad esempio, con riferimento a dati espressi
con un solo byte, il complemento a uno di 0 è 255, mentre quello di 2 è 253. Infatti, rappresentando il
byte come una stringa di 8 bit, nel primo caso si passa da 00000000 a 11111111, mentre nel secondo
da 00000010 si ottiene 11111101. Pertanto
a = 2;
printf("%d\n",~a);
produce la visualizzazione proprio del numero 253.
L'operatore di complemento a uno (o negazione binaria) non va confuso né con l'operatore di
negazione logica, di cui si è appena detto, né con quello di negazione algebrica o meno unario ("-",
vedere di seguito), dei quali si è detto poco sopra: del resto, la differenza tra i tre è evidente. Il primo
"capovolge" i singoli bit di un valore, il secondo rende nullo un valore non nullo e viceversa, mentre il
terzo capovolge il segno di un valore, cioè rende negativo un valore positivo e viceversa.
N E G A Z I O N E A L G E B R I C A
Il segno meno ("-") può essere utilizzato come negazione algebrica, cioè per esprimere numeri
negativi o, più esattamente, per invertire il segno di un valore: in tal caso esso ha precedenza maggiore di
tutti gli operatori aritmetici (vedere pag. 68), per cui
a = -b * c;
è valutata moltiplicando c per il valore di b cambiato di segno. Si osservi che le negazione algebrica di un
valore non modifica il valore stesso, ma lo restituisce con segno opposto e identico modulo: nell'esempio
appena riportato, il valore in b non viene modificato.
A U T O I N C R E M E N T O E A U T O D E C R E M E N T O
Gli operatori di (auto)incremento e (auto)decremento sommano e, rispettivamente,
sottraggono 1 alla variabile a cui sono applicati. L'espressione
++a;
58 Il token è un'entità minima riconoscibile dal compilatore come parte a se stante di una istruzione.
Gli operatori - 65
incrementa di 1 il valore di a, mentre
--a;
lo decrementa. E' molto importante ricordare che essi possono essere prefissi o suffissi; possono, cioè, sia
precedere che seguire la variabile a cui sono applicati. Il loro significato rimane il medesimo (sommare o
sottrarre 1), ma il loro livello di precedenza cambia. Nell'espressione
a = ++b;
ad a viene assegnato il valore di b incrementato di 1, perché, in realtà, dapprima è incrementata la
variabile b e successivamente il suo nuovo valore è assegnato ad a. Invece, con
a = b++;
ad a è assegnato il valore di b e solo successivamente questa è incrementata. Analoghe considerazioni
valgono nel caso dell'operatore di decremento. Ancora: nella
if(a > ++b) ....
la condizione è valutata dopo avere incrementato b, mentre nella
if(a > b++) ....
dapprima è valutata la condizione e poi viene incrementata b.
La differenza tra operatore prefisso e suffisso, però, scompare quando l'autoincremento della
variabile sia parametro di una chiamata a funzione: con riferimento ad una riga come
printf("%d\n",++a);
spesso non è possibile sapere a priori se a viene incrementata prima di passarne il valore a printf(), o
se, al contrario, l'incremento è effettuato in seguito. Ci si potrebbe aspettare che la scrittura ++a determini
l'incremento prima della chiamata, mentre a++ lo determini dopo; tuttavia il C non stabilisce una regola
univoca. Ciò significa che ogni compilatore può regolarsi come meglio crede. E questo a sua volta
significa che possono esserci compilatori che fissano a priori un modo univoco di procedere, ed altri che
invece decidono caso per caso in fase di compilazione, sulla base, ad esempio, di opzioni di
ottimizzazione del codice in funzione della velocità, della dimensione, e così via. E' dunque
indispensabile consultare molto attentamente la documentazione del compilatore o, meglio ancora, evitare
possibili ambiguità dedicando all'incremento della variabile un'istruzione separata dalla chiamata a
funzione, anche in vista di un possibile porting del programma ad altri compilatori (al riguardo vedere
anche pag. 463).
Gli operatori "++" e "--" modificano sempre il valore della variabile59 a cui sono applicati.
C A S T E C O N V E R S I O N I D I T I P O
In una espressione è sempre possibile avere operandi di tipo diverso. Non è poi così strano
dividere, ad esempio, un numero in virgola mobile per un numero intero, oppure, anche se a prima vista
può sembrare meno ovvio, moltiplicare un intero per un carattere. In ogni caso, comunque, il risultato
59 Proprio per questo, quindi, non possono essere applicati alle costanti.
66 - Tricky C
dell'operazione deve essere di un unico tipo, di volta in volta ben determinato: in tali casi è sempre
necessario, perciò, procedere a conversioni di tipo su almeno uno degli operandi coinvolti.
Il C, al riguardo, fissa un ordine "gerarchico" dei tipi di dato intrinseci, e stabilisce due semplici
regole che consentono di conoscere sempre a priori come verranno effettuate le necessarie conversioni.
L'ordine gerachico dei tipi, decrescente da sinistra a destra, è il seguente:
long double > double > float > long > int > short > char
Ne risulta che ogni tipo è di "grado" superiore ad ogni altro tipo elencato alla sua destra e di
grado inferiore a quello dei tipi elencati alla sua sinistra. Sulla scorta di tale gerarchia, la prima regola
stabilisce che nelle espressioni che non coinvolgono operatori di assegnamento, in ogni coppia di
operandi l'operando di grado inferiore è convertito nel tipo dell'operando avente grado superiore. Così, ad
esempio, in una operazione di confronto tra un float e un long, quest'ultimo è convertito in float
prima che sia effettuato il confronto.
La seconda regola riguarda invece le operazioni di assegnamento: l'espressione a destra
dell'operatore di assegnamento è sempre convertita nel tipo della variabile che si trova a sinistra del
medesimo, indipendentemente dal livello gerarchico dei dati coinvolti.
Naturalmente le due regole possono trovare contemporanea applicazione quando ad una
variabile sia assegnato il risultato di un'espressione che coinvolge operandi di tipi differenti:
int iVar;
long lVar;
float fVar;
char cVar;
....
iVar = fVar + lVar * cVar;
Nell'esempio, l'operatore di moltiplicazione ha precedenza rispetto a quello di somma, perciò
viene dapprima calcolato il prodotto di lVar per cVar, dopo avere convertito cVar in long. Il valore
ottenuto è poi sommato a quello contenuto in fVar, ma solo dopo averlo convertito in float. Il
risultato, infine, viene convertito in int ed assegnato a iVar.
Si tenga presente che le conversioni effettuate in modo automatico dal compilatore C implicano
un troncamento della parte più significativa del valore convertito quando esso viene "degradato" ad un
livello inferiore, ed un'aggiunta di bit nulli quando è "promosso" ad un tipo di livello superiore. Nel
secondo caso il valore originario del dato può sempre venire conservato; nel primo, al contrario, esiste il
rischio di perdere una parte (la più significativa) del valore convertito.
L'affermazione risulta palese se si pensa, ad esempio, al caso di una conversione da int a
long ed una viceversa: consideriamo due variabili, la prima di tipo int (16 bit) e la seconda di tipo long
(32 bit), contenenti, rispettivamente, i valori 5027 (che in codice binario è 0001001110100011)
e 2573945 (in binario 00000000001001110100011001111001): la conversione della prima in
long implica l'aggiunta di 16 bit nulli alla sinistra di quelli "originali". Lo spazio occupato è ora di 32
bit, ma il valore di partenza non viene modificato. Nel convertire il long in int, al contrario, vengono
eliminati i 16 bit più significativi (quelli più a sinistra): i 16 bit rimanenti sono 0100011001111001,
che equivalgono, in notazione decimale, a 18041.
Conversioni di tipo automatiche sono effettuate anche quando il tipo dei parametri passati ad
una funzione non corrisponde al tipo dei parametri che la funzione "desidera". Inoltre, in questo caso, i
char sono sempre convertiti in int, anche se la funzione si aspetta di ricevere proprio un char60. Va
60 Qualcuno, probabilmente, se ne domanda il perché. Ebbene, il motivo non è legato ad una improbabile mania
del compilatore di convertire tutto quello che gli capiti a tiro, bensì esclusivamente alla natura tecnica del passaggio
di parametri ad una funzione, sempre effettuato tramite una particolare area di memoria, lo stack, organizzata e
gestita in word (vedere pag. 158).
Gli operatori - 67
anche sottolineato che il compilatore, in genere, emette un messaggio di warning quando la conversione
di tipo generata in modo automatico comporta il rischio di perdere una parte del valore coinvolto.
Vi sono però spesso situazioni in cui il compilatore non è in grado di effettuare la conversione
in modo automatico; ad esempio quando sono coinvolti tipi di dato non intrinseci, definiti dal
programmatore (quali strutture, campi di bit, etc.). Altre volte, invece, si desidera semplicemente
esplicitare una conversione che il compilatore potrebbe risolvere da sé, al fine di rendere più chiaro il
codice o per evitare il warning ad essa correlato.
In tutti questi casi si può ricorrere all'operatore di cast, il quale forza un qualunque valore ad
appartenere ad un certo tipo. La notazione è la seguente:
(tipo)espressione
dove tipo può essere una qualsiasi delle parole chiave del C utilizzate nelle dichiarazioni di tipo ed
espressione dev'essere una qualsiasi espressione sintatticamente corretta. Ad esempio:
int iVar;
iVar = (int)3.14159;
La conversione illustrata può essere automaticamente eseguita dal compilatore, ma l'esplicitarla
mediante l'operatore di cast incrementa la chiarezza del codice ed evita il messaggio di warning. Un altro
caso in cui si effettua spesso il cast è l'inizializzazione di un puntatore far o huge con una costante a 32
bit:
char far *colVbuf = (char far *)0xB8000000L; // ptr buffer video testo col.
La conversione automatica, in questo caso, non comporterebbe alcun errore, dal momento che la
costante assegnata al puntatore è un dato a 32 bit, esattamente come il puntatore stesso: il compilatore
emetterebbe però una segnalazione di warning, per evidenziare al programmatore che un dato di tipo
long viene assegnato ad un puntatore far a carattere: una questione di forma, insomma. Di fatto la
costante potrebbe essere scritta anche senza la "L" che ne indica inequivocabilmente la natura long, ma
in quel caso il compilatore segnalerebbe, con un altro warning, che vi è una costante che, per il valore
espresso, deve essere considerata long senza che ciò sia stato esplicitamente richiesto.
Più significativo può essere l'esempio seguente:
struct FARPTR {
unsigned offset;
unsigned segment;
};
....
char far *cFptr;
struct FARPTR fPtr;
....
(char far *)fPtr = cFptr;
In questo caso la struttura di tipo FARPTR è utilizzata per accedere separatamente alla parte
segmento e alla parte offset di un puntatore far. In pratica, il valore contenuto nel puntatore far è
copiato nell'area di memoria occupata dalla struttura: si tratta di un'operazione che potrebbe provocare
l'emissione di un messaggio di errore e l'interruzione della compilazione. La presenza dell'operatore di
cast tranquillizza il compilatore; dal canto nostro sappiamo che struttura e puntatore occupano
entrambi 32 bit, perciò siamo tranquilli a nostra volta.
68 - Tricky C
O P E R A T O R E s i z e o f ( )
Il compilatore C rende disponibile un operatore, sizeof(), che restituisce come int il
numero di byte61 occupato dal tipo di dato o dalla variabile indicati tra le parentesi. Esempietto:
int pippo;
long pluto;
float num;
int bytes_double;
....
printf("pippo occupa %d bytes\n",sizeof(pippo));
printf("infatti un int ne occupa %d\n",sizeof(int));
printf("un long occupa %d bytes\n",sizeof(long));
printf("...e un fload %d\n",sizeof(float));
bytes_double = sizeof(double);
printf("Il double occupa %d bytes\n",bytes_double);
Si noti che sizeof() non è una funzione, ma un operatore: esso è dunque intrinseco al
compilatore e non fa parte di alcuna libreria. Inoltre esso restituisce sempre un valore di tipo int,
indipendentemente dal tipo di dato o di variabile specificato tra le parentesi.
O P E R A T O R I A R I T M E T I C I
Gli operatori aritmetici del C sono i simboli di addizione ("+"), sottrazione ("-"), divisione
("/") e moltiplicazione ("*"), quest'ultimo da non confondere con l'operatore di indirezione (pag. 17) che
utilizza il medesimo simbolo. Anche l'utilizzo di tali operatori appare piuttosto scontato; è comunque
opportuno sottolineare che tra di essi valgono le normali regole di precedenza algebrica, per cui le
operazioni di moltiplicazione e divisione si calcolano, in assenza di parentesi, prima di quelle di addizione
e sottrazione. Così, ad esempio, l'espressione
a = b + c * 4 - d / 2;
è calcolata come
a = b + (c * 4) - (d / 2);
Vedere anche l'operatore di negazione algebrica, pag. 64.
R E S T O D I D I V I S I O N E I N T E R A
Quando si effettua una divisione tra due interi, il C restituisce solamente la parte intera del
risultato. Se esiste un resto, questo è perso. Ad esempio, l'espressione
a = 14 / 3;
assegna 4 ad a.
Se interessa conoscere il resto della divisione, è necessario utilizzare l'operatore "%":
a = 14 % 3;
61 In C un dato on può mai occupare una frazione di byte.
Gli operatori - 69
assegna ad a il valore 2, cioè il resto dell'operazione; in pratica, l'operatore "%" è complementare
all'operatore "/", ma è applicabile esclusivamente tra valori rientranti nella categoria degli integral
(pag. 12).
S H I F T S U B I T
Pur essendo classificato normalmente tra i linguaggi di alto livello, il C manifesta spesso la
propria natura di linguaggio orientato al sistema: gli operatori su bit di cui dispone sono una delle
caratteristiche che contribuiscono a renderlo particolarmente vicino alla macchina. Tali operatori
consentono di agire sui dati integral considerandoli semplici sequenze di bit.
Particolarmente interessanti risultano due operatori che permettono di traslare, cioè di "fare
scorrere", di un certo numero di posizioni a destra o sinistra i bit di un valore: si tratta dei cosiddetti
operatori di shift. In particolare, lo shift a sinistra si esprime col simbolo "<<", mentre quello a destra
(indovinate un po') con ">>". Esempio:
a = 1;
printf("%d\n",a <<= 2);
printf("%d\n",a >> 1);
Il frammento di codice riportato produce la visualizzazione dei numeri 4 e 2; infatti, il
numero 1 in forma binaria è 00000001. Traslando a sinistra i bit di due posizioni, si ottiene
00000100, che è, appunto, 4. Come si è detto a pag. 73, l'operatore di assegnamento può essere
composto con gli operatori su bit: ne segue che la seconda riga di codice modifica il valore di a,
assegnandole il suo stesso valore traslato a sinistra di due posizioni. La seconda chiamata a printf()
visualizza il valore 2, restituito dall'espressione che trasla a destra di una posizione i bit del valore
presente in a (4), ma questa volta a non è modificata.
Va osservato che l'operazione di shift rende privi di significato i primi o gli ultimi bit del valore
(a seconda che la traslazione avvenga verso sinistra o, rispettivamente, verso destra)62: quegli spazi sono
riempiti con bit di valore opportuno. Nel caso di shift a sinistra non vi è mai problema: i bit lasciati liberi
sono riempiti con bit a zero; ma nel caso di uno shift a destra le cose si complicano.
Se l'integral su cui è effettuato lo shift è senza segno, o è signed ma positivo, allora anche in
questo caso sono utilizzati bit nulli come riempitivo. Se, al contrario, l'integral è di tipo signed ed è
negativo, allora va tenuto presente che il suo bit più significativo, cioè quello all'estrema sinistra, è usato
proprio per esprimere il segno. Alcuni processori estendono il segno, cioè riempiono i bit lasciati liberi
dallo shift con bit a uno; altri invece inseriscono comunque bit nulli. Pertanto, a seconda del calcolatore
su cui è eseguita, una operazione di shift a sinistra come la seguente:
signed char sc;
sc = -1; // In bits e' 11111111
sc >>= 4; // rimane 11111111 con E.S.; diventa 00001111 senza E.S.
può avere quale effetto un valore finale per sc pari ancora a -1, se il processore effettua l'estensione del
segno, oppure pari a 15 se non vi è estensione di segno. Cautela, dunque: consultare la documentazione
della macchina63 prima di azzardare ipotesi.
62 Detti bit, per farla breve, vengono "spinti fuori" dallo spazio a loro disposizione e si perdono nel nulla.
63 L'estensione del segno dipende dal processore e non dal compilatore. Questo si limita infatti a utilizzare le
istruzioni assembler di shift su bit per codificare opportunamente le istruzioni C che coinvolgono gli operatori di
shift. Come è noto, ogni processore ha il "proprio" assembler, pertanto il comportamento della macchina dipende dal
70 - Tricky C
O P E R A T O R I L O G I C I D I T E S T
Gli operatori logici di test possono essere suddivisi in due gruppi: quelli normalmente usati nei
confronti tra valori e quelli utilizzati per collegare i risultati di due confronti. Ecco una breve serie di
esempi relativi al primo gruppo:
(a == b) // VERA se a e' UGUALE a b
(a != b) // VERA se a e' diversa da b
(a < b) // VERA se a e' strettamente minore di b
(a > b) // VERA se a e' strettamente maggiore di b
(a <= b) // VERA se a e' minore o uguale a b
(a >= b) // VERA se a e' maggiore o uguale a b
La grafia di detti operatori ed il loro significato appaiono scontati, ad eccezione, forse,
dell'operatore di uguaglianza "==": in effetti i progettisti del C, constatato che nella codifica dei
programmi i confronti per uguaglianza sono, generalmente, circa la metà degli assegnamenti, hanno
deciso64 di distinguere i due operatori "raddoppiando" la grafia del secondo per esprimere il primo. Ne
segue che
a = b;
assegna ad a il valore di b, mentre
(a == b)
esprime una condizione che è vera se le due variabili sono uguali. La differente grafia dei due
operatori consente di mortificare, ancora una volta, la povera regola KISS (pag. 2), rendendo possibile
scrivere condizioni come
if(a = b) ....
Per quanto appena detto, è ovvio che tale scrittura non può significare "se a è uguale a b": si
tratta infatti, in realtà, di un modo estremamente succinto per dire
a = b;
if(a) ....
che, a sua volta, equivale a
a = b;
if(a != 0) ....
cioè "assegna b ad a, e se il risultato (cioè il nuovo valore di a) è diverso da 0...", dal momento che il C,
ogni qualvolta sia espressa una condizione senza secondo termine di confronto assume che si voglia
verificane la non-nullità. Carino, vero?
Veniamo al secondo gruppo. Gli operatori logici normalmente usati per collegare i risultati di
due o più confronti sono due: si tratta del prodotto logico ("&&", o and) e della somma logica ("||", o
or).
significato che tali istruzioni assembly hanno per quel particolare processore. I processori Intel effettuano
l'estensione del segno.
64 Una decisione davvero insignificante? No. Vedremo tra poco il perché.
Gli operatori - 71
(a < b && c == d) // AND: vera se entrambe sono VERE
(a < b || c == d) // OR: vera se ALMENO UNA e' VERA
E' possibile scrivere condizioni piuttosto complesse, ma vanno tenute presenti le regole di
precedenza ed associatività. Ad esempio, poiché tutti gli operatori del primo gruppo hanno precedenza
maggiore di quelli del secondo, la
(a < b && c == d)
è equivalente alla
((a < b) && (c == d)
Nelle espressioni in cui compaiono sia "&&" che "||" va ricordato che il primo ha precedenza
rispetto al secondo, perciò
(a < b || c == d && d > e)
equivale a
((a < b) || ((c == d) && (d < e)))
Se ne trae, se non altro, che in molti casi usare le parentesi, anche quando non indispensabile, è
sicuramente utile, dal momento che incrementa in misura notevole la leggibilità del codice e abbatte la
probabilità di commettere subdoli errori logici.
O P E R A T O R I L O G I C I S U B I T
Gli operatori logici su bit consentono di porre in relazione due valori mediante un confronto
effettuato bit per bit. Consideriamo l'operatore di prodotto logico, o and su bit. Quando due bit sono posti
in AND, il risultato è un bit nullo a meno che entrambi i bit valgano 1. La tabella illustra tutti i casi
possibili nel prodotto logico di due bit, a seconda dei valori che cisacuno di essi può assumere.
L'operazione consistente nel porre in AND due valori è spesso indicata col nome di "mascheratura", in
quanto essa ha l'effetto di nascondere in modo selettivo alcuni bit: in particolare viene convenzionalmente
chiamato "maschera" il secondo valore. Se nella maschera è presente uno zero, nel risultato c'è sempre
uno zero in quella stessa posizione, mentre un 1 nella maschera lascia inalterato il valore del bit
originario. Supponiamo, ad esempio, di voler considerare solo gli 8 bit meno significativi di un valore
a 16 bit:
unsigned word;
char byte;
word = 2350;
byte = word & 0xFF;
Il valore 2350, espresso in 16 bit, risulta 0000100100101110, mentre FFh
è 0000000011111111. L'operazione di prodotto logico è rappresentabile come
0000100100101110 &
0000000011111111 =
0000000000101110
72 - Tricky C
ed il risultato è 46. Dall'esempio si trae inoltre che il simbolo dell'operatore di and su bit è il carattere
"&": il contesto in cui viene utilizzato consente facilmente di distinguerlo a prima vista dall'operatore
address of, che utilizza il medesimo simbolo pur avendo significato completamente diverso (pag. 17).
Più sottile appare la differenza dall'operatore di and logico, sebbene questo abbia grafia
differente (" &&", pag. 70). L'and su bit agisce proprio sui singoli bit delle due espressioni, mentre l'and
logico collega i valori logici delle medesime (vero o falso). Ad esempio, l'espressione
((a > b) && c)
restituisce un valore diverso da 0 se a è maggiore di b e, contemporaneamente, c è diversa da 0. Invece,
l'espressione
((a > b) & c)
restituisce un valore diverso da 0 se a è maggiore di b e, contemporaneamente, c è dispari. Infatti
un'espressione vera restituisce 1, e tutti i valori dispari hanno il bit meno significativo ad 1, pertanto il
prodotto logico ha un bit ad 1 (quello meno significativo, ed è dunque diverso da 0) solo se entrambe le
condizioni sono vere.
L'operatore di or su bit è invece utilizzato per calcolare quella che viene comunemente indicata
come somma logica di due valori. Quando due bit vengono posti in OR, il risultato è sempre 1, tranne il
caso in cui entrambi i bit sono a 0. Il comportamento dell'operatore di somma logica è riassunto nella
tabella. Si noti che il concetto di maschera può essere validamente applicato anche alle operazioni di OR
tra due valori, in particolare quando si voglia assegnare il valore 1 ad uno o più bit di una variabile. Infatti
la presenza di un 1 nella maschera porta ad 1 il corrispondente bit del risultato, mentre uno 0 nella
maschera lascia inalterato il bit del valore originario (questo comportamento è l'esatto opposto di quello
dell'operatore "&").
L'operazione di OR sui bit dei valori 2350 e 255 (FFh) è rappresentabile come segue:
0000100100101110 |
0000000011111111 =
0000100111111111
AND 0 1
e restituisce 2599. Il simbolo dell'operatore di or su bit è "|", e non va
0 0 0 confuso con quello dell'operatore di or logico ("||", pag. 70); del resto tra i
due operatori esistono differenze di significato del tutto analoghe a quelle
1 0 1 accennate poco fa circa gli operatori di and su bit e di and logico.
Esiste un terzo operatore logico su
bit: l'operatore di xor su bit, detto anche "or esclusivo". Il suo simbolo è un XOR 0 1
accento circonflesso ("^"). Un'operazione di XOR tra due bit fornisce OR 0 1
risultato 0 quando i due bit hanno uguale valore (cioè sono entrambi 1 o 0 0 1
entrambi 0), mentre restituisce 1 quando i bit hanno valori opposti (il 0 0 1
primo 1 ed il secondo 0, o viceversa): la tabella evidenzia quanto 1 1 0
affermato. Se ne trae che la presenza di un 1 in una maschera utilizzata in 1 1 1
XOR, dunque, inverte il bit corrispondente del valore originario.
Rispolverando ancora una volta (con la solenne promessa che sarà l'ultima) l'esempio del valore 2350
mascherato con un 255, si ha:
0000100100101110 ^
0000000011111111 =
0000100111010001
Gli operatori - 73
Il risultato è 2513.
O P E R A T O R E C O N D I Z I O N A L E
L'operatore condizionale, detto talvolta operatore ternario in quanto lavora su tre operandi65, ha
simbolo "? :" e può essere paragonato ad una forma abbreviata della struttura di controllo
if....else (pag. 75). La sua espressione generale è:
espressione1 ? espressione2 : espressione3
la quale significa: "se espressione1 è vera (cioè il suo valore è diverso da 0) restituisci
espressione2, altrimenti restituisci espressione3".
Ad esempio, l'istruzione
printf("%c\n",(carat >= ' ') ? carat : '.');
visualizza il valore di carat come carattere solo se questo segue, nella codifica ASCII, lo spazio o è
uguale a questo. Negli altri casi è visualizzato un punto.
L'operatore condizionale consente di scrivere codice più compatto ed efficiente di quanto sia
possibile fare con la if....else, penalizzando però la leggibilità del codice.
A S S E G N A M E N T O
L'operatore di assegnamento per eccellenza è l'uguale ("="), che assegna alla variabile alla
propria sinistra il risultato dell'espressione alla propria destra. Data l'intuitività del suo significato ed
utilizzo, non è il caso di dilungarsi su di esso: vale piuttosto la pena di considerarne l'utilizzo combinato
con operatori aritmetici.
In tutti i casi in cui vi sia un'espressione del tipo
a = a + b;
in cui, cioè, la variabile a sinistra dell'uguale compaia anche nell'espressione che gli sta a destra, è
possibile utilizzare una forma abbreviata che si esprime "componendo" l'operatore di assegnamento con
l'uguale e l'operatore dell'espressione. Si parla allora di operatori di assegnamento composti, in
contrapposizione all'operatore di assegnamento semplice (il segno di uguale). Come al solito un esempio
è più chiaro di qualunque spiegazione; l'espressione riportata poco sopra diventa:
a += b;
Formalizzando il tutto, un assegnamento del tipo
variabile = variabile operatore espressione
può essere scritta (ma non si è obbligati a farlo)
variabile operatore = espressione
Ecco l'elenco di tutti gli operatori di assegnamento composti:
65 E' l'unico operatore C a presentare tale modalità di utilizzo.
74 - Tricky C
+= -= *= /= %= >>= <<= &= ^= |=
Essi consentono di ottenere espressioni forse un po' criptiche, ma sicuramente assai concise.
S E P A R A T O R E D I E S P R E S S I O N I
In una sola istruzione C è possibile raggruppare più espressioni, non collegate tra loro da
operatori logici, ma semplicemente elencate in sequenza per rendere più compatto (ma meno leggibile) il
codice. Esempio:
int i, j, k;
i = 0, j = 2, k =6;
La riga che inizializza le tre variabili è equivalente alle tre inizializzazioni eseguite in tre diverse
righe. La virgola (",") agisce da separatore di espressioni e fa sì che queste siano eseguite in sequenza da
sinistra a destra. Consideriamo ora l'istruzione che segue:
printf("%d\n",i = 5, j = 4, k = 8);
Che cosa visualizza printf()? Inutile tirare a indovinare, esiste una regola ben precisa.
L'operatore "virgola" restituisce sempre il risultato dell'ultima espressione valutata; in questo caso il
valore 8, che è passato a printf() come parametro.
L'operatore di separazione di espressioni viene spesso utilizzato quando sia necessario
inizializzare più contatori in entrata ad un ciclo.
Il flusso elaborativo - 75
I L F L U S S O E L A B O R A T I V O
Qualsiasi programma può venire codificato in un linguaggio di programmazione usando tre sole
modalità di controllo del flusso elaborativo: l'esecuzione sequenziale, l'esecuzione condizionale e i cicli.
L'esecuzione sequenziale è la più semplice delle tre e spesso non viene pensata come una vera e
propria modalità di controllo; infatti è logico attendersi che, in assenza di ogni altra specifica, la prossima
istruzione ad essere eseguita sia quella che nella codifica segue quella attuale.
Le altre due strutture di controllo richiedono invece qualche approfondimento.
L E I S T R U Z I O N I D I C O N T R O L L O C O N D I Z I O N A L E
Il linguaggio C dispone di due diversi strumenti per condizionare il flusso di esecuzione dei
programmi. Vale la pena di analizzarli compiutamente.
i f . . . e l s e
L'esecuzione condizionale nella forma più semplice è specificata tramite la parola chiave if, la
quale indica al compilatore che l'istruzione seguente deve essere eseguita se la condizione, sempre
specificata tra parentesi, è vera. Se la condizione non è verificata, allora l'istruzione non è eseguita e il
flusso elaborativo salta all'istruzione successiva. L'istruzione da eseguire al verificarsi della condizione
può essere una sola linea di codice, chiusa dal punto e virgola, oppure un blocco di linee di codice,
ciascuna conclusa dal punto e virgola e tutte quante comprese tra parentesi graffe. Esempietto:
if(a == b)
printf("a è maggiore di b\n");
if(a == c) {
printf("a è maggiore di c\n");
a = c;
}
Nel codice riportato, se il valore contenuto in a è uguale a quello contenuto in b viene
visualizzata la stringa "a è maggiore di b"; in caso contrario la chiamata a printf() non è
eseguita e l'elaborazione prosegue con la successiva istruzione, che è ancora una if. Questa volta, se a è
uguale a c viene eseguito il blocco di istruzioni comprese tra le parentesi graffe, altrimenti esso è saltato
"a pié pari" e il programma prosegue con la prima istruzione che segue la graffa chiusa.
Come regola generale, una condizione viene espressa tramite uno degli operatori logici del C
(vedere pag. 70) ed è sempre racchiusa tra parentesi tonde.
La if è completata dalla parola chiave else, che viene utilizzata quando si devono definire
due possibilità alternative; inoltre più strutture if...else possono essere annidate qualora serva
effettuare test su più "livelli" in cascata:
if(a == b)
printf("a è maggiore di b\n");
else {
printf("a è minore o uguale a b\n")
if(a < b)
printf("a è proprio minore di b\n");
else
printf("a è proprio uguale a b\n");
}
76 - Tricky C
Quando è presente la else, se la condizione è vera viene eseguito solo ciò che sta tra la if e la
else; in caso contrario è eseguito solo il codice che segue la else stessa. L'esecuzione dei due blocchi
di codice è, in altre parole, alternativa.
E' estremamente importante ricordare che ogni else viene dal compilatore riferita all'ultima if
incontrata: quando si annidano costruzioni if...else bisogna quindi fare attenzione alla costruzione
logica delle alternative. Cerchiamo di chiarire il concetto con un esempio.
Supponiamo di voler codificare in C il seguente algoritmo: se a è uguale a b allora si controlla
se a è maggiore di c. Se anche questa condizione è vera, si visualizza un messaggio. Se invece la prima
delle due condizioni è falsa, cioè a non è uguale a b, allora si assegna a c il valore di b. Vediamo ora
un'ipotesi di codifica:
if(a == b)
if(a > c)
printf("a è maggiore di c\n");
else
c = b;
I rientri dal margine sinistro delle diverse righe evidenziano che le intenzioni sono buone: è
immediato collegare, da un punto di vista visivo, la else alla prima if. Peccato che il compilatore non
si interessi affatto alle indentazioni: esso collega la else alla seconda if, cioè all'ultima if incontrata.
Bisogna correre ai ripari:
if(a == b)
if(a > c)
printf("a è maggiore di c\n");
else;
else
c = b;
Quella appena vista è una possibilità. Introducendo una else "vuota" si raggiunge lo scopo,
perché questa è collegata all'ultima if incontrata, cioè la seconda. Quando il compilatore incontra la
seconda else, l'ultima if non ancora "completa", risalendo a ritroso nel codice, è la prima delle due. I
conti tornano... ma c'è un modo più elegante.
if(a == b) {
if(a > c)
printf("a è maggiore di c\n");
}
else
c = b;
In questo caso le parentesi graffe indicano chiaramente al compilatore qual è la parte di codice
che dipende direttamente dalla prima if e non vi è il rischio che la else sia collegata alla seconda, dal
momento che questa è interamente compresa nel blocco tra le graffe e quindi è sicuramente "completa".
Come si vede, salvo alcune particolarità, nulla diversifica la logica della if del C da quella
delle if (o equivalenti parole chiave) disponibili in altri linguaggi di programmazione66.
66 Tra l'altro, in C la if non è mai seguita da una parola chiave tipo "then", o simili. Può sembrare banale
sottolinearlo, ma chi viene ad esempio dalla programmazione in Basic sembra convincersene con qualche difficoltà.
Il flusso elaborativo - 77
s w i t c h
La if gestisce ottimamente quelle situazioni in cui, a seguito della valutazione di una
condizione, si presentano due sole possibilità alternative. Quando le alternative siano più di due, si è
costretti a utilizzare più istruzioni if nidificate, il che può ingarbugliare non poco la struttura logica del
codice e menomarne la leggibilità.
Quando la condizione da valutare sia esprimibile mediante un'espressione restituente un int o
un char, il C rende disponibile l'istruzione switch, che consente di valutare un numero qualsiasi di
alternative per il risultato di detta espressione. Diamo subito un'occhiata ad un caso pratico:
#define EOF -1
#define LF 10
#define CR 13
#define BLANK ' '
....
char c;
long ln = 0L, cCount = 0L;
....
switch(c = fgetc(inFile)) {
case EOF:
return;
case LF:
if(++ln == MaxLineNum)
return;
case BLANK:
cCount++;
case NULL:
case CR:
break;
default:
*ptr++ = c;
}
Il frammento di codice riportato fa parte di una funzione che legge il contenuto di un file
carattere per carattere ed esegue azioni diverse a seconda del carattere letto: in particolare, la funzione
fgetc() legge un carattere dal file associato al descrittore67 inFile e lo restituisce. Tale carattere è
memorizzato nella variabile c, dichiarata di tipo char. L'operazione di assegnamento è, in C,
un'espressione che restituisce il valore assegnato, pertanto il valore memorizzato nella variabile c è
valutato dalla switch, che esegue una delle possibili alternative definite. Se si tratta del valore definito
dalla costante manifesta EOF la funzione termina; se si tratta del carattere definito come LF viene valutato
quante righe sono già state scandite per decidere se terminare o no; se si tratta di un LF o di un BLANK è
incrementato un contatore; i caratteri definiti come CR e NULL (il solito zero binario) vengono
semplicemente ignorati; qualsiasi altro carattere è copiato in un buffer il cui puntatore è incrementato di
conseguenza.
E' meglio scendere in maggiori dettagli. Per prima cosa va osservato che l'espressione da
valutare deve trovarsi tra parentesi tonde. Inoltre il corpo della switch, cioè l'insieme delle alternative, è
racchiuso tra parentesi graffe. Ogni singola alternativa è definita dalla parola chiave case, seguita da una
costante (non sono ammesse variabili o espressioni non costanti) intera (o char), a sua volta seguita dai
due punti (":"). Tutto ciò che segue i due punti è il codice che viene eseguito qualora l'espressione
67 In C, uno dei modi per manipolare il contenuto di un file consiste nell'aprire uno stream, cioè un "canale di
flusso" col file stesso mediante un'apposita funzione, che restituisce il puntatore ad una struttura i cui campi sono
utilizzati poi da altre funzioni, tra cui la fgetc(), per compiere operazioni sul file stesso. Tale puntatore è detto
"descrittore" del file: vedere pag. 116.
78 - Tricky C
valutata assuma proprio il valore della costante tra la case e i due punti, fino alla prima istruzione
break incontrata (se incontrata!), la quale determina l'uscita dalla switch, cioè un salto alla prima
istruzione che segue la graffa chiusa. La parola chiave default seguita dai due punti introduce la
sezione di codice da eseguire qualora l'espressione non assuma nessuno dei valori specificati dalle diverse
case. Ma non finisce qui.
Tra le parentesi graffe deve essere specificata almeno una condizione: significa che la switch
potrebbe essere seguita anche da una sola case o dalla default, e che quindi possono esistere delle
switch prive di default o di case. La default, comunque, se presente è unica. Complicato? Più a
parole che nei fatti...
Torniamo all'esempio: cosa accade se c vale EOF? viene eseguito tutto ciò che segue i due
punti, cioè l'istruzione return. Questa ci "catapulta" addirittura fuori dalla funzione eseguita in quel
momento, quindi della switch non siparla proprio più...
Se invece c vale LF, l'esecuzione salta alla if che segue immediatamente la seconda case. Se
la condizione valutata dalla if è vera... addio funzione; altrimenti l'esecuzione prosegue con l'istruzione
immediatamente successiva. E' molto importante sottolineare che, a differenza di quanto si potrebbe
pensare, la presenza di altre case non arresta l'esecuzione e non produce l'uscita dalla switch: viene
quindi incrementata la variabile cCount. Solo a questo punto l'istruzione break determina l'uscita dalla
switch.L'incremento della cCount è invece la prima istruzione eseguita se c vale BLANK, ed è
anche... l'ultima perché subito dopo si incontra la break. Se c vale CR o NULL si incontra
immediatamente la break, e quindi si esce subito dalla switch. Da ciò si vede che quando in una
switch è necessario trattare due possibili casi in modo identico è sufficiente accodare le due case.
Infine, se in c non vi è nessuno dei caratteri esaminati, viene eseguito ciò che segue la default.
E' forse superfluo precisare che le break, se necessario, possono essere più di una e possono
dipendere da altre condizioni valutate all'interno di una case, ad esempio mediante una if. Inoltre una
case può contenere un'intera switch, nella quale ne può essere annidata una terza... tutto sta a non
perdere il filo logico dei controlli. Esempio veloce:
switch(a) {
case 0:
switch(b) {
case 25:
....
break;
case 30:
case 31:
....
case 40:
....
break;
default:
....
}
....
break;
case 1:
....
break;
case 2:
....
}
Se a è uguale a 0 viene eseguita la seconda switch, al termine della quale si rientra nella
prima (e sempre nella parte di codice dipendente dalla case per 0). La prima switch, inoltre, non ha la
Il flusso elaborativo - 79
default: se a non vale 0, né 1, né 2 l'esecuzione salta direttamente alla prima istruzione che segue la
graffa che la chiude.
I blocchi di istruzioni dipendenti da una case, negli esempi visti, non sono mai compresi tra
graffe. In effetti esse non sono necessarie (ma lo sono, ripetiamolo, per aprire e chiudere la switch),
però, se presenti, non guastano. In una parola: sono facoltative.
g o t o
Il C supporta un'istruzione che ha il formato generale:
goto etichetta;
....
etichetta:
oppure:
etichetta:
....
goto etichetta;
L'etichetta può essere un qualsiasi nome (sì, anche Pippo o PLUTO) ed è seguita dai due
punti (":"). L'istruzione goto è detta "di salto incondizionato", perché quando viene eseguita il controllo
passa immediatamente alla prima istruzione che segue i due punti che chiudono l'etichetta. E' però
possibile saltare ad una etichetta solo se si trova all'interno della stessa funzione in cui si trova la goto;
non sono consentiti salti interfunzione.
Per favore, non usate mai la goto. Può rendere meno chiaro il flusso elaborativo alla lettura del
listato ed è comunque sempre68 possibile ottenere lo stesso risultato utilizzando un'altra struttura di
controllo tra quelle disponibili, anche se talvolta è meno comodo.
La giustificazione più usuale all'uso di goto in un programma C è relativa alla possibilità di
uscire immediatamente da cicli annidati al verificarsi di una data condizione, ma anche in questi casi è
preferibile utilizzare metodi alternativi.
I C I C L I
Il linguaggio C dispone anche di istruzioni per il controllo dei cicli: con esse è possibile forzare
l'iterazione su blocchi di codice più o meno ampi.
w h i l e
Mediante l'istruzione while è possibile definire un ciclo ripetuto finché una data condizione
risulta vera. Vediamo subito un esempio:
while(a < b) {
printf("a = %d\n",a);
++a;
}
68 Sempre vuol dire... proprio sempre!
80 - Tricky C
Le due righe comprese tra le graffe sono eseguite finché la variabile a, incremento dopo
incremento, diventa uguale a b. A questo punto l'esecuzione prosegue con la prima istruzione che segue la
graffa chiusa.
Vale la pena di addentrarsi un poco nell'algoritmo, esaminando con maggiore dettaglio ciò che
accade. Come prima operazione viene valutato se a è minore di b (la condizione deve essere espressa tra
parentesi tonde). Se essa risulta vera vengono eseguiti la printf() e l'autoincremento di a, per
ritornare poi al confronto tra a e b. Se la condizione è vera il ciclo è ripetuto, altrimenti si prosegue, come
già accennato, con quanto segue la parentesi graffa chiusa.
Se ne trae, innanzitutto, che se al primo test la condizione non è vera, il ciclo non viene eseguito
neppure una volta. Inoltre è indispensabile che all'interno delle graffe accada qualcosa che determini le
condizioni necessarie per l'uscita dal ciclo: in questo caso i successivi incrementi di a rendono falsa,
prima o poi, la condizione da cui tutto il ciclo while dipende.
Esiste però un altro metodo per abbandonare un ciclo al verificarsi di una certa condizione: si
tratta dell'istruzione break69. Esempio:
while(a < b) {
printf("a = %d\n",a);
if(++a == 100)
break;
--c;
}
In questo caso a è incrementata e poi confrontata con il valore 100: se uguale, il ciclo è
interrotto, altrimenti esso prosegue con il decremento di c. E' anche possibile escludere dall'esecuzione
una parte del ciclo e forzare il ritorno al test:
while(a < b) {
if(a++ < c)
continue;
printf("a = %d\n",a);
if(++a == 100)
break;
--c;
}
Nell'ultimo esempio presentato, a viene confrontata con c ed incrementata. Se, prima
dell'incremento essa è minore di c il flusso elaborativo ritorna al test dell'istruzione while; la
responsabile del salto forzato è l'istruzione continue, che consente di iniziare da capo una nuova
iterazione. In caso contrario viene chiamata printf() e, successivamente, viene effettuato il nuovo test
con eventuale uscita dal ciclo.
I cicli while possono essere annidati:
while(a < b) {
if(a++ < c)
continue;
printf("a = %d\n",a);
while(c < x)
++c;
if(++a == 100)
break;
69 L'istruzione break, se usata in una struttura di controllo switch (pag. 77), determina l'uscita dalla stessa. Si
può dire che la break, laddove lecita, ha sempre lo scopo di interrompere la fase elaborativa corrente per
proseguire con il normale flusso del programma: essa esercita infatti la medesima funzione nei cicli do...while
(vedere di seguito) e for (pag. 81).
Il flusso elaborativo - 81
--c;
}
All'interno del ciclo per (a > b) ve n'è un secondo, per (c < x). Già nella prima iterazione
del ciclo "esterno", se la condizione (c < x) è vera si entra in quello "interno", che viene interamente
elaborato (cioè c è incrementata finché assume valore pari ad x) prima che venga eseguita la successiva
istruzione del ciclo esterno. In pratica, ad ogni iterazione del ciclo esterno avviene una serie completa di
iterazioni nel ciclo interno.
Va sottolineato che eventuali istruzioni break o continue presenti nel ciclo interno sono
relative esclusivamente a quest'ultimo: una break produrrebbe l'uscita dal ciclo interno e una
continue il ritorno al test, sempre del ciclo interno.
Si può ancora notare, infine, che il ciclo per (c < x) si compone di una sola istruzione:
proprio per questo motivo è stato possibile omettere le parentesi graffe.
d o . . . w h i l e
I cicli di tipo do...while sono, come si può immaginare, "parenti stretti" dei cicli di tipo
while. Vediamone subito uno:
do {
if(a++ < c)
continue;
printf("a = %d\n",a);
while(c < x)
++c;
if(++a == 100)
break;
--c;
} while(a < b);
Non a caso è stato riportato qui uno degli esempi utilizzati poco sopra con riferimento
all'istruzione while: in effetti i due cicli sono identici in tutto e per tutto, tranne che per un particolare.
Nei cicli di tipo do...while il test sulla condizione è effettuato al termine dell'iterazione, e non
all'inizio: ciò ha due conseguenze importanti.
In primo luogo un ciclo do...while è eseguito sempre almeno una volta, infatti il flusso
elaborativo deve percorrere tutto il blocco di codice del ciclo prima di giungere a valutare per la prima
volta la condizione. Se questa è falsa il ciclo non viene ripetuto e l'elaborazione prosegue con la prima
istruzione che segue la while, ma resta evidente che, comunque, il ciclo è già stato compiuto una volta.
In secondo luogo l'istruzione continue non determina un salto a ritroso, bensì in avanti. Essa
infatti forza in ogni tipo di ciclo un nuovo controllo della condizione; nei cicli while la condizione è
all'inizio del blocco di codice, e quindi per poterla raggiungere da un punto intermedio di questo è
necessario un salto all'indietro, mentre nei cicli do...while il test è a fine codice, e viene raggiunto,
ovviamente, con un salto in avanti.
Per ogni altro aspetto del comportamento dei cicli do...while, in particolare l'istruzione
break, valgono le medesime considerazioni effettuate circa quelli di tipo while.
f o r
Tra le istruzioni C di controllo dei ciclo, la for è sicuramente la più versatile ed efficiente. La
for è presente in tutti (o quasi) i linguaggi, ma in nessuno ha la potenza di cui dispone in C. Infatti, in
generale, i cicli di tipo while e derivati sono utilizzati nelle situazioni in cui non è possibile conoscere a
82 - Tricky C
priori il numero esatto di iterazioni, mentre la for, grazie alla sua logica "punto di partenza; limite;
passo d'incremento", si presta proprio ai casi in cui si può determinare in partenza il numero di cicli da
compiere.Nella for del C è ancora valida la logica a tre coordinate, ma, a differenza della quasi totalità
dei linguaggi di programmazione, esse sono reciprocamente svincolate e non necessarie. Ciò significa
che, se in Basic70 la for agisce su un'unica variabile, che viene inizializzata e incrementata (o
decrementata) sino al raggiungimento di un limite prestabilito, in C essa può manipolare, ad esempio, tre
diverse variabili (o meglio, tre espressioni di diverso tipo); inoltre nessuna delle tre espressioni deve
necessariamente essere specificata: è perfettamente lecita una for priva di condizioni di iterazione.
A questo punto, tanto vale esaurire le banalità formali, per concentrarsi poi sulle possibili
modalità di definizione delle tre condizioni che pilotano il ciclo. Sia subito detto, dunque, che anche la
for vuole che le condizioni siano specificate tra parentesi tonde e che se il blocco di codice del ciclo
comprende più di una istruzione sono necessarie le solite graffe, aperta e chiusa. Anche nei cicli for
possiamo utilizzare le istruzioni break e continue: la prima per "saltar fuori" dal ciclo; la seconda per
tornare "a bomba" alla valutazione del test. Anche i cicli for possono essere annidati, e va tenuto
presente che il ciclo più interno compie una serie completa di iterazioni ad ogni iterazione di quello che
immediatamente lo contiene.
E vediamo, finalmente, qualche ciclo for dal vivo: nella sua forma banale, quasi "Basic-istica",
può assumere il seguente aspetto:
for(i = 1; i < k; i++) {
....
}
Nulla di particolare. Prima di effettuare la prima iterazione, la variabile i è inizializzata a 1. Se
essa risulta minore della variabile k il ciclo è eseguito una prima volta. Al termine di ogni iterazione essa
è incrementata e successivamente confrontata con la k; se risulta minore di quest'ultima il ciclo è ripetuto.
Vale la pena di evidenziare che le tre coordinate logiche stanno tutte quante all'interno delle
parentesi tonde e sono separate tra loro dal punto e virgola (";"); solo la sequenza (;;) deve
obbligatoriamente essere presente in un ciclo for.
In effetti possiamo avere una for come la seguente:
for( ; ; ) {
....
}
Qual è il suo significato? Nulla è inizializzato. Non viene effettuato alcun test. Non viene
modificato nulla. Il segreto consiste nel fatto che l'assenza di test equivale a condizione sempre verificata:
la for dell'esempio definisce quindi un'iterazione infinita. Il programma rimane intrappolato nel ciclo
finché si verifica una condizione che gli consenta di abbandonarlo in altro modo, ad esempio con l'aiuto
di una break.
Ma si può fare di meglio...
for(i = 0; string[i]; )
++i;
Il ciclo dell'esempio calcola la lunghezza della stringa (terminatore nullo escluso). Infatti i è
inizializzata a 0 e viene valutato se il carattere ad offset 0 in string è nullo; se non lo è viene eseguita
l'unica istruzione del ciclo, che consiste nell'incrementare i. A questo punto è valutato se è nullo il byte
70 Un linguaggio a caso? No... il Basic lo conoscono (quasi) tutti...
Il flusso elaborativo - 83
ad offset 1 in string, e così iterando finché string[i] non è proprio il NULL finale. L'esempio appena
presentato è del tutto equivalente a
for(i = 0; string[i]; i++);
Il punto e virgola che segue la parentesi tonda indica che non vi sono istruzioni nel ciclo. Le
sole cose da fare sono, perciò, la valutazione della condizione e l'incremento di i finché, come nel caso
precedente, string[i] non punta al NULL che chiude la stringa. Se poi volessimo includere nel calcolo
anche il NULL, ecco come fare:
for(i = 0; string[i++]; );
Sissignori, tutto qui. Anche questo ciclo non contiene alcuna istruzione; tuttavia, in questo caso,
l'incremento di i fa parte della condizione e (trattandosi di un postincremento; vedere pag. 64) viene
effettuato dopo la valutazione, quindi anche (per l'ultima volta) quando string[i] punta al NULL. E
che dire della prossima?
for( ; *string++; ) {
....
}
Nulla di particolare, in fondo: viene verificato se *string è un byte non nullo e string è
incrementato. Se la verifica dà esito positivo viene eseguito il codice del ciclo. Viene poi nuovamente
effettuata la verifica, seguita a ruota dall'incremento, e così via. Quanti si sono accorti che questo ciclo
for è assolutamente equivalente a un ciclo while? Eccolo:
while(*string++) {
....
}
In effetti si potrebbe dire che l'istruzione while, in C, è assolutamente inutile, in quanto può
essere sempre sostituita dalla for, la quale, anzi, consente generalmente di ottenere una codifica più
compatta ed efficiente dell'algoritmo. La maggiore compattezza deriva dalla possibilità di utilizzare
contestualmente alla condizione, se necessario, anche un'istruzione di inizializzazione ed una di
variazione. La maggiore efficienza invece dipende dal comportamento tecnico del compilatore, il quale,
se possibile, gestisce automaticamente i contatori dei cicli for come variabili register (vedere
pag. 36). Gli esempi potrebbero continuare all'infinito, ma quelli presentati dovrebbero essere sufficienti
per evidenziare, almeno a grandi linee, le caratteristiche salienti dei cicli definiti mediante l'istruzione
for. E' forse il caso di sottolineare ancora una volta che il contenuto delle parentesi tonde dipende
fortemente dal ciclo che si vuole eseguire e dall'assetto elaborativo che gli si vuole dare, ma l'uso dei due
punto e virgola è obbligatorio. Il primo e l'ultimo parametro non devono essere necessariamente
inizializzare ed incrementare (o decrementare) il contatore (o il medesimo contatore), così come il
parametro intermedio non deve per forza essere una condizione da valutare. Ciascuno di questi parametri
può essere una qualunque istruzione C o può venire omesso. Il compilatore, però, interpreta sempre il
parametro di mezzo come una condizione da verificare, indipendentemente da ciò che è in realtà: detto
parametro è quindi sempre valutato come vero o falso71, e da esso dipendono l'ingresso nel ciclo e le
successive iterazioni.
71 E' bene ricordare che per il compilatore C è falso lo zero binario e vero qualunque altro valore.
Le funzioni - 85
L E F U N Z I O N I
La funzione è l'unità elaborativa fondamentale dei programmi C. Dal punto di vista tecnico essa
è un blocco di codice a sé stante, isolato dal resto del programma, in grado di eseguire un particolare
compito. Essa riceve dati e fornisce un risultato: ciò che avviene al suo interno è sconosciuto alla
rimanente parte del programma, con la quale non vi è mai alcuna interazione.
Ogni programma C si articola per funzioni: esso è, in altre parole, un insieme di funzioni.
Tuttavia, nonostante l'importanza che le funzioni hanno all'interno di un qualunque programma C, l'unica
regola relativa al loro numero e al loro nome è che deve essere presente almeno una funzione ed almeno
una delle funzioni deve chiamarsi main() (vedere pag. 8). L'esecuzione del programma inizia proprio
con la prima istruzione contenuta nella funzione main(); questa può chiamare altre funzioni, che a loro
volta ne possono chiamare altre ancora. L'unico limite è rappresentato dalla quantità di memoria
disponibile.
Tutte le funzioni sono reciprocamente indipendenti e si collocano al medesimo livello
gerarchico, nel senso che non vi sono funzioni più importanti di altre o dotate, in qualche modo, di diritti
di precedenza: la sola eccezione a questa regola è rappresentata proprio da main(), in quanto essa deve
obbligatoriamente esistere ed è sempre chiamata per prima.
Quando una funzione ne chiama un'altra, il controllo dell'esecuzione passa a quest'ultima che, al
termine del proprio codice, o in corrispondenza dell'istruzione return lo restituisce alla chiamante.
Ogni funzione può chiamare anche se stessa, secondo una tecnica detta ricorsione: approfondiremo a
dovere l'argomento a pag. 100.
In generale, è utile suddividere l'algoritmo in parti bene definite, e codificare ciascuna di esse
mediante una funzione dedicata; ciò può rivelarsi particolarmente opportuno soprattutto per quelle parti di
elaborazione che devono essere ripetute più volte, magari su dati differenti. La ripetitività non è però
l'unico criterio che conduce ad individuare porzioni di codice atte ad essere racchiuse in funzioni:
l'importante, come si è accennato, è isolare compiti logicamente indipendenti dal resto del programma; è
infatti usuale, in C, definire funzioni che nel corso dell'esecuzione vegono chiamate una volta sola.
Vediamo più da vicino una chiamata a funzione:
#include
void main(void);
void main(void)
{
printf("Esempio di chiamata.\n");
}
Nel programma di esempio abbiamo una chiamata alla funzione di libreria printf()72. Ogni
compilatore C è accompagnato da uno o più file, detti librerie, contenenti funzioni già compilate e pronte
all'uso, che è possibile chiamare dall'interno dei programmi: printf() è una di queste. In un
programma è comunque possibile definire, cioè scrivere, un numero illimitato di funzioni, che potranno
72 E dov'è la chiamata a main()? Non c'è proprio! E' il compilatore che provvede a generare il codice
eseguibile necessario a chiamarla automaticamente alla partenza del programma. Ciò non vieta, tuttavia, di chiamare
main(), se necessario, dall'interno di qualche altra funzione o persino dall'interno di se stessa.
86 - Tricky C
essere chiamate da funzioni dello stesso programma73. L'elemento che caratterizza una chiamata a
funzione è la presenza delle parentesi tonde aperta e chiusa alla destra del suo nome. Per il compilatore C,
un nome seguito da una coppia di parentesi tonde è sempre una chiamata a funzione. Tra le parentesi
vengono indicati i dati su cui la funzione lavora: è evidente che se la funzione chiamata non necessita
ricevere dati dalla chiamante, tra le parentesi non viene specificato alcun parametro:
#include
#include
void main(void);
void main(void)
{
char ch;
printf("Premere un tasto:\n");
ch = getch();
printf("E' stato premuto %c\n",ch);
}
Nell'esempio è utilizzata la funzione getch(), che sospende l'esecuzione del programma ed
attende la pressione di un tasto: come si vede essa è chiamata senza specificare alcun parametro tra le
parentesi.Inoltre getch() restituisce il codice ASCII del tasto premuto alla funzione chiamante: tale
valore è memorizzato in ch mediante una normale operazione di assegnamento. In generale, una funzione
può restituire un valore alla chiamante; in tal caso la chiamata a funzione è trattata come una qualsiasi
espressione che restituisca un valore di un certo tipo: nell'esempio appena visto, infatti, la chiamata a
getch() potrebbe essere passata direttamente a printf() come parametro.
#include
#include
void main(void);
void main(void)
{
printf("Premere un tasto:\n");
printf("E' stato premuto %c\n",getch());
}
Dal momento che in C la valutazione di espressioni nidificate avviene sempre dall'interno verso
l'esterno, in questo caso dapprima è chiamata getch() e il valore da essa restituito è poi passato a
printf(), che viene perciò chiamata solo al ritorno da getch().
Dal punto di vista elaborativo la chiamata ad una funzione è il trasferimento dell'esecuzione al
blocco di codice che la costituisce. Della funzione chiamante, la funzione chiamata conosce
esclusivamente i parametri che quella le passa; a sua volta, la funzione chiamante conosce, della funzione
chiamata, esclusivamente il tipo di parametri che essa si aspetta e riceve, se previsto, un valore (uno ed
uno solo) di ritorno. Tale valore può essere considerato il risultato di un'espressione e come tale, lo si è
visto, passato ad un altra funzione o memorizzato in una variabile, ma può anche essere ignorato:
73 In realtà è possibile definire anche funzioni che non verranno utilizzate da quel programma. Il caso tipico è
quello dei programmi TSR (Terminate and Stay Resident), il cui scopo è caricare in memoria e rendere residente un
insieme di routine che verranno chiamate da altri programmi o da eventi di sistema. Di TSR si parla e straparla a
pag. 275 e seguenti.
Le funzioni - 87
printf() restituisce il numero di caratteri visualizzati, ma negli esempi precedenti tale valore è stato
ignorato (semplicemente non utilizzandolo in alcun modo) poiché non risultava utile nell'elaborazione
effettuata.Sotto l'aspetto formale, dunque, è lecito attendersi che ogni funzione richieda un certo numero
di parametri, di tipo noto, e restituisca o no un valore, anch'esso di tipo conosciuto a priori. In effetti le
cose stanno proprio così: numero e tipo di parametri e tipo del valore di ritorno sono stabiliti nella
definizione della funzione.
D E F I N I Z I O N E , P A R A M E T R I E V A L O R I R E S T I T U I T I
La definizione di una funzione coincide, in pratica, con il codice che la costituisce. Ogni
funzione, per poter essere utilizzata, deve essere definita: in termini un po' brutali potremmo dire che essa
deve esistere, nello stesso sorgente in cui è chiamata oppure altrove (ad esempio in un altro sorgente o in
una libreria, sotto forma di codice oggetto). Quando il compilatore incontra una chiamata a funzione non
ha infatti alcuna necessità di conoscerne il corpo elaborativo: tutto ciò che gli serve sapere sono le regole
di interfacciamento tra funzione chiamata e funzione chiamante, per essere in grado di verificare la
correttezza formale della chiamata. Dette "regole" altro non sono che tipo e numero dei parametri richiesti
dalla funzione chiamata e il tipo del valore restituito. Essi devono perciò essere specificati con precisione
nella dichiarazione di ogni funzione. Vediamo:
#include
#include
int conferma(char *domanda, char si, char no)
{
char risposta;
do {
printf("%s?",domanda);
risposta = getch();
while(risposta != si && risposta != no);
if(risposta == si)
return(1);
return(0);
}
Quella dell'esempio è una normale definizione di funzione. Riprendiamo i concetti già accennati
a pagina 8 con maggiore dettaglio: la definizione si apre con la dichiarazione del tipo di dato restituito
dalla funzione. Se la funzione non restituisce nulla, il tipo specificato deve essere void.
Immediatamente dopo è specificato il nome della funzione: ogni chiamata deve rispettare
scrupolosamente il modo in cui il nome è scritto qui, anche per quanto riguarda l'eventuale presenza di
caratteri maiuscoli. La lunghezza massima del nome di una funzione varia da compilatore a compilatore;
in genere è almeno pari a 32 caratteri. Il nome deve iniziare con un carattere alfabetico o con un
underscore ("_") e può contenere caratteri, underscore e numeri (insomma, le regole sono analoghe a
quelle già discusse circa i nomi delle variabili: vedere pag. 15).
Il nome è seguito dalle parentesi tonde aperta e chiusa, tra le quali devono essere elencati i
parametri che la funzione riceve dalla chiamante. Per ogni parametro deve essere indicato il tipo ed il
nome con cui è referenziato all'interno della funzione: se i parametri sono più di uno occorre separarli con
virgole; se la funzione non riceve alcun parametro, tra le parentesi deve essere scritta la parola chiave
void. Questo è l'elenco dei cosiddetti parametri formali; le variabili, costanti o espressioni passate alla
funzione nelle chiamate sono invece indicate come parametri attuali74.
74 L'aggettivo attuali è di uso comune, ma deriva da una pessima traduzione dell'inglese actual, che significa
vero, reale.
88 - Tricky C
Si noti che dopo la parentesi tonda chiusa non vi è alcun punto e virgola (";"): essa è seguita
(nella riga sottostante per maggiore leggibilità) da una graffa aperta, la quale indica il punto di partenza
del codice eseguibile che compone la funzione stessa. Questo è concluso dalla graffa chiusa, ed è
solitamente indicato come corpo della funzione.
Il corpo di una funzione è una normale sequenza di dichiarazioni di variabili, di istruzioni, di
chiamate a funzione: l'unica cosa che esso non può contenere è un'altra definizione di funzione: proprio
perché tutte le funzioni hanno pari livello gerarchico, non possono essere nidifcate, cioè definite l'una
all'interno di un'altra.
L'esecuzione della funzione termina quando è incontrata l'ultima istruzione presente nel corpo
oppure l'istruzione return: in entrambi i casi l'esecuzione ritorna alla funzione chiamante. Occorre però
soffermarsi brevemente sull'istruzione return.
Se la funzione non è dichiarata void è obbligatorio utilizzare la return per uscire dalla
funzione (anche quando ciò avvenga al termine del corpo), in quanto essa rappresenta l'unico strumento
che consente di restituire un valore alla funzione chiamante. Detto valore deve essere indicato,
opzionalmente tra parentesi tonde, alla destra della return e può essere una costante, una variabile o, in
generale, un'espressione (anche una chiamata a funzione). E' ovvio che il tipo del valore specificato deve
essere il medesimo restituito dalla funzione.
Se invece la funzione è dichiarata void, e quindi non restituisce alcun valore, l'uso
dell'istruzione return è necessario solo se l'uscita deve avvenire (ad esempio in dipendenza dal
verificarsi di certe condizioni) prima della fine del corpo (tuttavia non è vietato che l'utima istruzione
della funzione sia proprio una return). A destra della return non deve essere specificato alcun
valore, bensì direttamente il solito punto e virgola.
Perché una funzione possa essere chiamata, il compilatore deve conoscerne, come si è
accennato, le regole di chiamata (parametri e valore restituito): è necessario, perciò, che essa sia definita
prima della riga di codice che la richiama. In alternativa, può essere inserito nel sorgente il solo prototipo
della funzione stessa: con tale termine si indica la prima riga della definizione, chiusa però dal punto e
virgola. Nel caso dell'esempio, il prototipo di conferma() è il seguente:
int conferma(char *domanda, char si, char no);
Si vede facilmente che esso è sufficiente al compilatore per verificare che le chiamate a
conferma() siano eseguite correttamente75.
I prototipi sono inoltre l'unico strumento disponibile per consentire al compilatore di "fare
conoscenza" con le funzioni di libreria richiamate nei sorgenti: infatti, essendo disponibili sotto forma di
codice oggetto precompilato, esse non vengono mai definite. Le due direttive #include (pag. 8) in testa
al codice dell'esempio presentato, che determinano l'inclusione nel sorgente dei file STDIO.H e
CONIO.H, hanno proprio la finalità di rendere disponibili al compilatore i prototipi delle funzioni di
libreria printf() e getch().
E' forse più difficile elencare ed enunciare in modo chiaro e completo tutte le regole relative alla
definizione delle funzioni e alla dichiarazione dei prototipi, di quanto lo sia seguirle nella pratica reale di
programmazione. Innanzitutto non bisogna dimenticare che definire una funzione significa "scriverla" e
che scrivere funzioni significa, a sua volta, scrivere un programma C: l'abitudine alle regole descritte si
acquisisce in poco tempo. Inoltre, come al solito, il compilatore è piuttosto elastico e non si cura più di
tanto di certi particolari: ad esempio, se una funzione restituisce un int, la dichiarazione del tipo
restituito può essere omessa. Ancora: l'elenco dei parametri formali può ridursi all'elenco dei soli tipi, a
patto di dichiarare i parametri stessi prima della graffa aperta, quasi come se fossero variabili qualunque.
Infine, molti compilatori si fidano ciecamente del programmatore e non si turbano affatto se incontrano
75 Vi sono però anche ragioni tecniche, e non solo formali, che rendono opportuni tali controlli da parte del
compilatore: esse sono legate soprattutto alla gestione dello stack, l'area di memoria attraverso la quale i parametri
sono resi disponibili alla funzione.
Le funzioni - 89
una chiamata ad una funzione del tutto sconosciuta, cioè non (ancora) definita né prototipizzata. Le regole
descritte, però, sono quelle che meglio garantiscono una buona leggibilità del codice ed il massimo livello
di controllo sintattico in fase di compilazione. Esse sono, tra l'altro, quasi tutte obbligatorie nella
programmazione in C++, linguaggio che, pur derivando in maniera immediata dal C, è caratterizzato dallo
strong type checking, cioè da regole di rigoroso controllo sulla coerenza dei tipi di dato.
Abbiamo detto che le funzioni di un programma sono tutte indipendenti tra loro e che ogni
funzione non conosce ciò che accade nelle altre. In effetti le sole caratteristiche di una funzione note al
resto del programma sono proprio i parametri richiesti ed il valore restituito; essi sono, altresì, l'unico
modo possibile per uno scambio di dati tra funzioni.
E' però estremamente importante ricordare che una funzione non può mai modificare i parametri
attuali che le sono passati, in quanto ciò che essa riceve è in realtà una copia dei medesimi. In altre parole,
il passaggio dei parametri alle funzioni avviene per valore e non per riferimento. Il nome di una variabile
identifica un'area di memoria: ebbene, quando si passa ad una funzione una variabile, non viene passato il
riferimento a questa, cioè il suo indirizzo, bensì il suo valore, cioè una copia della variabile stessa. La
funzione chiamata, perciò, non accede all'area di memoria associata alla variabile, ma a quella associata
alla copia: essa può dunque modificare a piacere i parametri ricevuti senza il rischio di mescolare le carte
in tavola alla funzione chiamante. Le copie dei parametri attuali sono, inoltre, locali alla funzione
medesima e si comportano pertanto come qualsiasi variabile automatica (pag. 34).
L'impossibilità, per ciascuna funzione, di accedere a dati non locali ne accentua l'indipendenza
da ogni altra parte del programma. Una eccezione è rappresentata dalle variabili globali (pag. 39), visibili
per tutta la durata del programma e accessibili in qualsiasi funzione.
Vi è poi una seconda eccezione: i puntatori. A dire il vero essi sono un'eccezione solo in
apparenza, ma di fatto consentono comportamenti contrari alla regola, appena enunciata, di inaccessibilità
a dati non locali. Quando un puntatore è parametro formale di una funzione, il parametro attuale
corrispondente rappresenta l'indirizzo di un'area di memoria: coerentemente con quanto affermato, alla
funzione chiamata è passata una copia del puntatore, salvaguardando il parametro attuale, ma tramite
l'indirizzo contenuto nel puntatore la funzione può accedere all'area di memoria "originale", in quanto, è
bene sottolinearlo, solo il puntatore viene duplicato, e non l'area di RAM referenziata. E' proprio tramite
questa apparente incongruenza che le funzioni possono modificare le stringhe di cui ricevano, quale
parametro, l'indirizzo (o meglio, il puntatore).
#include
#define MAX_STR 20 // max. lung. della stringa incluso il NULL finale
void main(void);
char *setstring(char *string,char ch,int n);
void main(void)
{
char string[MAX_STR];
printf("[%s]\n",setstring(string,'X',MAX_STR));
}
char *setstring(char *string,char ch,int n)
{
string[--n] = NULL;
while(n)
string[--n] = ch;
return(string);
}
Nel programma di esempio è definita la funzione setstring(), che richiede tre parametri
formali: nell'ordine, un puntatore a carattere, un carattere ed un intero. La prima istruzione di
setstring() decrementa l'intero e poi lo utilizza come offset rispetto all'indirizzo contenuto nel
90 - Tricky C
puntatore per inserire un NULL in quella posizione. Il ciclo while percorre a ritroso lo spazio assegnato
al puntatore copiando, ad ogni iterazione, ch in un byte dopo avere decrementato n. Quando n è zero,
tutto lo spazio allocato al puntatore è stato percorso e la funzione termina restituendo il medesimo
indirizzo ricevuto come parametro. Ciò consente a main() di passarla come parametro a printf(),
che visualizza, tra parentesi quadre, la stringa inizializzata da setstring(). Si nota facilmente che
questa ha modificato il contenuto dell'area di memoria allocata in main().
Un'altra caratteristica interessante della gestione dei parametri attuali in C è il fatto che essi sono
passati alla funzione chiamata a partire dall'ultimo, cioè da destra a sinistra. Tale comportamento, nella
maggior parte delle situazioni, è trasparente per il programmatore, ma possono verificarsi casi in cui è
facile essere tratti in inganno:
#include
void main(void);
long square(void);
long number = 8;
void main(void)
{
extern long number;
printf("%ld squared = %ld\n",number,square());
}
long square(void)
{
number *= number;
return(number);
}
Il codice riportato non è certo un esempio di buona programmazione, ma evidenzia con efficacia
che printf() riceve i parametri in ordine inverso a quello in cui sono elencati nella chiamata.
Eseguendo il programma, infatti l'output ottenuto è
64 squared = 64
laddove ci si aspetterebbe un 8 al posto del primo 64, ma se si tiene conto della modalità di passaggio dei
parametri, i conti tornano (beh... almeno dal punto di vista tecnico!). Il primo parametro che printf()
riceve è il valore restituito da square(). Questa agisce direttamente sulla variabile globale number,
sostituendone il valore con il risultato dell'elevamento al quadrato, e la restituisce. Successivamente
printf() riceve la copia della stessa variabile, che però è già stata modificata da square().
L'esempio evidenzia, tra l'altro, la pericolosità intrinseca nelle variabili definite a livello globale. Vediamo
ora un altro caso, più realistico.
#include
#include
#include
....
int h1, h2;
....
printf("dup2() restituisce %d; errore DOS %d\n",dup2(h1,h2),errno);
La funzione dup2(), il cui prototitpo è in IO.H, effettua un'operazione di redirezione di file
(non interessa, ai fini dell'esempio, entrare in dettaglio) e restituisce 0 in caso di successo, oppure -1
qualora si verifichi un errore. Il codice di errore restituito dal sistema operativo è disponibile nella
Le funzioni - 91
variabile globale errno, dichiarata in ERRNO.H76. Lo scopo della printf() è, evidentemente, quello
di visualizzare il valore restituito da dup2() e il codice di errore DOS corrispondente allo stato
dell'operazione, ma il risultato ottenuto è invece che, accanto al valore di ritorno di dup2() sia
visualizzato il valore che errno conteneva prima della chiamata alla dup2() stessa: infatti, essendo i
parametri passati a printf() a partire dall'ultimo, la copia di errno è generata prima che si realizzi
effettivamente la chiamata a dup2().
Questa strana tecnica di passaggio "a ritroso" dei parametri ha uno scopo estremamente
importante: consentire la definizione di funzioni in grado di accettare un numero variabile di parametri.
Abbiamo sottomano un esempio pratico: la funzione di libreria printf(). Ai più attenti non
dovrebbe essere sfuggito che, negli esempi sin qui presentati, essa riceve talvolta un solo parametro (la
stringa di formato), mentre in altri casi le sono passati, oltre a detta stringa (sempre presente), altri
parametri (i dati da visualizzare) di differente tipo.
Il carattere introduttivo di queste note rende inutile un approfondimento eccessivo
dell'argomento77: è però interessante sottolineare che, in generale, quando una funzione accetta un
numero variabile di parametri, è dichiarata con uno o più parametri formali "fissi" (i primi della lista),
almeno uno dei quali contiene le informazioni che servono alla funzione per stabilire quanti parametri
attuali le siano effettivamente passati ed a quale tipo appartengano. Nel caso di printf() il parametro
fisso è la stringa di formato (o meglio, il puntatore alla stringa); questa contiene, se nella chiamata sono
passati altri parametri, un indicatore di formato per ogni parametro addizionale (i vari "%d", "%s", e così
via). Analizzando la stringa, printf() può scoprire quanti altri parametri ha ricevuto dalla funzione
chiamante, e il loro tipo.
D'accordo, ma per fare questo era proprio necessario implementare il passaggio a ritroso dei
parametri? La risposta è sì, ma per capirlo occorre scendere un poco in dettagli di carattere tecnico. Il
passaggio dei parametri avviene attraverso lo stack, un'area di memoria gestita in base al principo LIFO
(Last In, First Out; cioè: l'ultimo che entra è il primo ad uscire): ciò significa che l'ultimo dato scritto
nello stack è sempre il primo ad esserne estratto. Tornando alla nostra printf(), a questo punto è
chiaro che preparandone una chiamata, il compilatore copia nello stack in ultima posizione proprio il
puntatore alla stringa di formato, ma questo è anche il primo dato a cui il codice di printf() può
accedere. In altre parole, la funzione conosce con certezza la posizione nello stack del primo parametro
attuale, in quanto esso vi è stato copiato per ultimo: analizzandolo può sapere quanti altri, in sequenza, ne
deve estrarre dallo stack.
Ecco il prototipo standard di printf():
int printf(const char *format, ...);
Come si vede, è utilizzata l'ellissi ("...", tre punti) per indicare che da quel parametro in poi il
numero ed il tipo dei parametri formali non è noto a priori. In questi casi, il compilatore, nell'analizzare la
congruenza tra parametri formali ed attuali nelle chiamate, è costretto ad accettare quel che "passa" il
convento (...è il caso di dirlo).
In C è comunque possibile definire funzioni per le quali il passaggio dei parametri è effettuato
"in avanti", cioè dal primo all'ultimo, nel medesimo ordine della dichiarazione: è sufficiente anteporre al
nome della funzione la parola chiave pascal78.
76 Molte funzioni C utilizzano questo sistema per gestire situazioni di errore in operazioni basate su chiamate al
DOS.
77 Esistono funzioni di libreria specializzate nella gestione di parametri in numero variabile, che possono essere
richiamate dalle funzioni definite dal programmatore per conoscere quanti parametri attuali sono stati passati, e così
via. Si tratta del gruppo di funzioni va_start(), va_arg(), va_end().
78 La parola chiave è stata scelta per analogia con il linguaggio Pascal, in cui il passaggio dei parametri avviene
sempre da sinistra a destra, cioè "in avanti".
92 - Tricky C
char *pascal funz_1(char *s1,char *s2); // funz. che restituisce un ptr a char
void pascal funz_2(int a); // funzione void
int far pascal funz_3(void); // funz. far che restit. un int
char far * far pascal funz_4(char c,int a); // funz. far che restit. un far ptr
L'esempio riporta alcuni prototipi di funzioni dichiarate pascal: l'analogia con i "normali"
prototipi di funzioni è evidente, dal momento che l'unica differenza è proprio rappresentata dalla presenza
della nuova parola chiave. Come si vede, anche le funzioni che non prendono parametri possono essere
dichiarate pascal; tuttavia una funzione pascal non può mai essere dichiarata con un numero
variabile di parametri. A questo limite si contrappone il vantaggio di una sequenza di istruzioni assembler
di chiamata un po' più efficiente 79. In pratica, tutte le funzioni con un numero fisso di parametri possono
essere tranquillamente dichiarate pascal, sebbene ciò, è ovvio, non sia del tutto coerente con la filosofia
del linguaggio C. Per un esempio notevole di funzione di libreria dichiarata pascal vedere pag. 499; si
osservi inoltre che in ambiente Microsoft Windows quasi tutte le funzioni sono dichiarate pascal.
Per complicare le cose, aggiungiamo che molti compilatori accettano una opzione di command
line per generare chiamate pascal come default (per il compilatore Borland essa è -p):
bcc -p pippo.c
Con il comando dell'esempio, tutte le funzioni dichiarate in PIPPO.C e nei file .H da esso
inclusi sono chiamate in modalità pascal, eccetto main() (che è sempre chiamata in modalità C) e le
funzioni dichiarate cdecl. Quest'ultima parola chiave ha scopo esattamente opposto a quello di pascal,
imponendo che la funzione sia chiamata in modalità C (cioè col passaggio in ordine inverso dei
parametri) anche se la compilazione avviene con l'opzione di modalità pascal per default.
char *cdecl funz_1(char *s1,char *s2); // funz. che restituisce un ptr a char
void cdecl funz_2(int a); // funzione void
int far cdecl funz_3(void); // funz. far che restit. un int
char far * far cdecl funz_4(char c,...); // funz. far che restit. un far ptr
L'esempio riprende i prototipi esaminati poco fa, introducendo però una modifica all'ultimo di
essi: la funzione funz_4() accetta un numero variabile di parametri. E' opportuno dichiarare
esplicitamente cdecl tutte le funzioni con numero di parametri variabile, onde consentirne l'utilizzo
anche in programmi compilati in modalità pascal.
P U N T A T O R I A F U N Z I O N I
Credevate di esservene liberati? Ebbene no! Rieccoci a parlare di puntatori... Sin qui li abbiamo
presentati come variabili un po' particolari, che contengono l'indirizzo di un dato piuttosto che un dato
vero e proprio. E' giunto il momento di rivedere tale concetto, di ampliarlo, in quanto possono essere
dichiarati puntatori destinati a contenere l'indirizzo di una funzione.
Un puntatore a funzione è dunque un puntatore che non contiene l'indirizzo di un intero, o di un
carattere, o di un qualsiasi altro tipo di dato, bensì l'indirizzo del primo byte del codice di una funzione.
Vediamone la dichiarazione:
int (*funcPtr)(char *string);
79 Per la chiamata di una funzione "normale", il compilatore genera delle istruzioni PUSH per i parametri da
passare, una istruzione CALL e le istruzioni POP necessarie a rimuovere dallo stack i parametri passati. La funzione
si chiude con una RET. Se la medesima funzione è dichiarata pascal, il compilatore genera ancora le PUSH e la
CALL, ma non le POP, in quanto la funzione, essendo sempre fisso il numero di parametri, può provvedere da sé alla
pulizia dello stack terminando con una RET n, dove n esprime il numero di byte da eliminare dallo stack.
Le funzioni - 93
Nell'esempio funcPtr è un puntatore ad una funzione che restituisce un int e accetta quale
parametro un puntatore a char. La sintassi può apparire complessa, ma un esame più approfondito rivela
la sostanziale analogia con i puntatori che già conosciamo. Innanzitutto, l'asterisco che precede il nome
funcPtr ne rivela inequivocabilmente la natura di puntatore. Anche la parola chiave int ha un ruolo
noto: indica che l'indirezione del puntatore restituisce un intero. Trattandosi di un puntatore a funzione,
funcPtr è seguito dalle parentesi tonde contenenti la lista dei parametri della funzione. Sono proprio
queste parentesi a indicare che funcPtr è puntatore a funzione. Restano da spiegare le parentesi che
racchiudono *funcPtr: esse sono indispensabili per distinguere la dichiarazione di un puntatore a
funzione da un prototipo di funzione. Se riscriviamo la dichiarazione dell'esempio omettendo la prima
coppia di parentesi, otteniamo
int *funcPtr(char *string);
cioè il prototipo di una funzione che restituisce un puntatore ad intero e prende come parametro un
puntatore a carattere.
Poco fa si è detto che l'indirezione di funcPtr restituisce un intero. Che significato ha
l'indirezione di un puntatore a funzione? Quando si ha a che fare con puntatori a "dati", il concetto è
piuttosto semplice: l'indirezione rappresenta il dato che si trova all'indirizzo contenuto nel puntatore
stesso. Ma all'indirizzo contenuto in un puntatore a funzione si trova una parte del programma, cioè vero e
proprio codice eseguibile: allora ha senso parlare di indirezione di un puntatore a funzione solo con
riferimento al dato restituito dalla funzione che esso indirizza. Ma perché una funzione possa restituire
qualcosa deve essere eseguita: e proprio qui sta il bello, dal momento che l'indirezione di un puntatore a
funzione rappresenta una chiamata alla funzione indirizzata. Vediamo funcPtr all'opera:
#include
...
int iVar;
char *cBuffer;
....
funcPtr = strlen;
....
iVar = (*funcPtr)(cBuffer);
....
Nell'esempio, a funcPtr è assegnato l'indirizzo della funzione di libreria strlen(), il cui
prototipo si trova in STRING.H, che accetta quale parametro un puntatore a stringa e ne restituisce la
lunghezza (sotto forma di intero). Se ne traggono alcune interessanti indicazioni: per assegnare ad un
puntatore a funzione l'indirizzo di una funzione basta assegnargli il nome di quest'ultima. Si noti che il
simbolo strlen non è seguito dalle parentesi, poiché in questo caso non intendiamo chiamare
strlen() e assegnare a funcPtr il valore che essa restituisce, bensì assegnare a funcPtr l'indirizzo
a cui strlen() si trova80. Inoltre, il tipo di dato restituito dalla funzione e la lista dei parametri devono
corrispondere a quelli dichiarati col puntatore: tale condizione, in questo caso, è soddisfatta.
Infine, nell'esempio compare anche la famigerata indirezione del puntatore: come si vede, al
parametro formale della dichiarazione è stato sostituito il parametro attuale (come in qualsiasi chiamata a
funzione) e al posto dell'indicatore del tipo restituito troviamo, da destra a sinistra, l'operatore di
assegnamento e la variabile che memorizza quel valore.
Va sottolineato che l'indirezione è perfettamente equivalente alla chiamata alla funzione
indirizzata dal puntatore: in questo caso a
80 Ma allora... il nome di una funzione è puntatore alla funzione stessa! Ricordate il caso degli array? Chi ha
poca memoria può sbirciare a pagina 29.
94 - Tricky C
iVar = strlen(cBuffer);
Allora perché complicarsi la vita con i puntatori? I motivi sono molteplici. A volte è
indispensabile conoscere gli indirizzi di alcune routine per poterle gestire correttamente81. In altri casi
l'utilizzo di puntatori a funzione consente di scrivere codice più efficiente: si consdieri l'esempio che
segue.
if(a > b)
for(i = 0; i < 1000; i++)
funz_A(i);
else
for(i = 0; i < 1000; i++)
funz_B(i);
Il frammento di codice può essere razionalizzato mediante l'uso di un puntatore a funzione,
evitando di scrivere due cicli for quasi identici:
void (*fptr)(int i);
....
if(a > b)
fptr = funz_A;
else
fptr = funz_B;
for(i = 0; i < 1000; i++)
(*fptr)(i);
Più in generale, l'uso dei puntatori a funzione si rivela di grande utilità quando, nello sviluppare
l'algoritmo, non si può determinare a priori quale funzione deve essere chiamata in una certa situazione,
ma è possibile farlo solo al momento dell'esecuzione, dall'esame dei dati elaborati. Un esempio può essere
costituito dalla cosiddetta programmazione per flussi guidati da tabelle, nella quale i dati in input
consentono di individuare un elemento di una tabella contenente i puntatori alle funzioni richiamabili in
quel contesto.
Per studiare nel concreto una applicazione del concetto appena espresso si può pensare ad una
programma in grado di visualizzare un sorgente C eliminando tutti i commenti introdotti dalla doppia
barra ("//", vedere pag. 14). In pratica si tratta di passare alla riga di codice successiva quando si
incontra tale sequenza di caratteri: analizzando il testo carattere per carattere, bisogna visualizzare tutti i
caratteri letti fino a che si incontra una barra. In questo caso, per decidere che cosa fare, occorre
esaminare il carattere successivo: se è anch'esso una barra si passa alla riga successiva e si riprendono a
visualizzare i caratteri; se non lo è, invece, deve essere visualizzato, ma preceduto da una barra, e
l'elaborazione prosegue visualizzando i caratteri incontrati.
I possibili stati del flusso elaborativo, dunque, sono due: elaborazione normale, che prevede la
visualizzazione del carattere, e attesa, indotto dall'individuazione di una barra. La situazione complessiva
delle azioni da intraprendere può essere riassunta in una tabella, ogni casella della quale rappresenta le
azioni da intraprendere quando si verifichi una data combinazione tra stato elaborativo attuale e carattere
incontrato.
81 E' il caso dei programmi che incorporano funzioni per la gestione degli interrupt di sistema. Essi devono
memorizzare l'indirizzo degli interrupt ai quali sostituiscono le proprie routine, al fine di poterli utilizzare in caso di
necessità e per riattivarli al termine della propria esecuzione. Non sembra però il caso di approfondire ulteriormente
l'argomento, almeno per ora. Ma lo si farà a pag. 251 e seguenti.
Le funzioni - 95
AZIONI DA Carattere incontrato
INTRAPRENDERE
Stato elaborativo Barra "/" Altro carattere
Elaborazione normale Non visualizza il carattere Visualizza il carattere
Legge il carattere successivo Legge il carattere successivo
Passa in stato "Attesa" Resta in stato "Normale"
Attesa carattere successivo Non visualizza il carattere Visualizza "/" e il carattere
Legge la riga successiva Legge il carattere successivo
Passa in stato "Normale" Passa in stato "Normale"
Circa il trattamento del carattere, le possibili situazioni sono tre: visualizzazione, non
visualizzazione, e visualizzazione del carattere stesso preceduto da una barra. La scansione del file può
proseguire in due modi diversi: carattere successivo o riga successiva. Infine, si può avere il passaggio
dallo stato normale a quello di attesa, il viceversa, o il permanere nello stato normale. Si tratta di una
situazione un po' intricata, ma facilmente trasformabile in algoritmo utilizzando proprio i puntatori a
funzione. Quello che ci occorre è, in primo luogo, un ciclo di controllo del flusso elaborativo: il guscio
esterno del programma consiste nella lettura del file riga per riga e nell'analisi della riga letta carattere per
carattere.
#include
#define MAXLIN 256
void main(void);
void main(void)
{
char line[MAXLIN], *ptr;
while(gets(line)) {
for(ptr = line; *ptr; ) {
....
}
printf("\n");
}
}
Ecco fatto. La funzione di libreria gets() legge una riga dallo standard input82 e la memorizza
nell'array di caratteri il cui indirizzo le è passato quale parametro. Dal momento che essa restituisce NULL
se non vi è nulla da leggere, il ciclo while() è iterato sino alla lettura dell'ultima riga del file. Il ciclo
for() scandisce la riga carattere per carattere e procede sino a quando è incontrato il NULL che chiude
82 Lo standard input (stdin) è un "file" particolare, che il DOS identifica normalmente con la tastiera. Esso può
però essere rediretto ad un file qualunque mediante il simbolo "<". Supponendo di chiamare il nostro programma
NOCOMENT, è sufficiente lanciare il comando
nocoment < pippo.c
per visualizzarne il contenuto privo di commenti. Vedere pag. 116.
96 - Tricky C
la riga. E' compito del codice all'interno del ciclo incrementare opportunamente ptr. All'uscita dal ciclo
for() si va a capo83.
A questo punto entrano trionfalmente in scena i puntatori a funzione. Per elaborare
correttamente una singola riga ci occorrono quattro diverse funzioni, ciascuna in grado di manipolare un
dato carattere come descritto in una delle quattro caselle della nostra tabella. Vediamole:
#include
#include
#define NORMAL 0
#define WAIT 1
char *hideLetterInc(char *ptr) // non visualizza il carattere e restituisce
{ // il puntatore incrementato (tabella[0][0])
extern int nextStatus;
nextStatus = WAIT;
return(ptr+1);
}
char *sayLetterInc(char *ptr) // visualizza il carattere e restituisce il
{ // puntatore incrementato (tabella[0][1])
extern int nextStatus;
nextStatus = NORMAL;
printf("%c",*ptr);
return(ptr+1);
}
char *hideLetterNextLine(char *ptr) // non visualizza il carattere e
{ // restituisce l'indirizzo del NULL
extern int nextStatus; // terminator (tabella[1][0])
nextStatus = NORMAL;
return(ptr+(strlen(ptr));
}
char *sayBarLetterInc(char *ptr) // visualizza il carattere preceduto da una
{ // barra e restituisce il puntatore
extern int nextStatus; // incrementato (tabella[1][1])
nextStatus = NORMAL;
printf("/%c",*ptr);
return(ptr+1);
}
Come si vede, il codice delle funzioni è estremamente semplice. Tuttavia, ciascuna esaurisce il
compito descritto in una singola cella della tabella, compresa la "decisione" circa lo stato ("normale" o
"attesa") che vale per il successivo carattere da esaminare: non ci resta che creare una tabella analoga a
quella presentata poco fa, ma contenente i puntatori alle funzioni.
83 La gets() sostituisce l'a capo ("\n")di fine riga letto dal file con un null terminator. Ciò rende necessario
andare a capo esplicitamente.
Le funzioni - 97
FUNZIONI DA CHIAMARE Carattere incontrato
Stato elaborativo Barra "/" Altro carattere
Elaborazione normale hideLetterInc() sayLetterInc()
Attesa carattere successivo hideLetterNextLine() sayBarLetterInc()
Ed ecco la codifica C della tabella di puntatori a funzione:
char *hideLetterInc(char *ptr);
char *sayLetterInc(char *ptr);
char *hideLetterNextLine(char *ptr);
char *sayBarLetterInc(char *ptr);
char *(*funcs[2][2])(char *ptr) = {
{hideLetterInc, sayLetterInc},
{hideLetterNextLine, sayBarLetterInc}
};
Lo stato di elaborazione è, per default, "Normale" e viene individuato dalle funzioni ad ogni
carattere trattato, il quale è la seconda coordinata necessaria per individuare il puntatore a funzione
opportuno all'interno della tabella. Ora siamo finalmente in grado di presentare il listato completo del
programma.
#include // per printf() e gets()
#include // per strlen()
#define MAXLIN 256
#define NORMAL 0
#define WAIT 1
#define BAR 0
#define NON_BAR 1
void main(void);
char *hideLetterInc(char *ptr);
char *sayLetterInc(char *ptr);
char *hideLetterNextLine(char *ptr);
char *sayBarLetterInc(char *ptr);
extern int nextStatus = NORMAL;
void main(void)
{
static char *(*funcs[2][2])(char *ptr) = { // e' static perche' e'
{hideLetterInc, sayLetterInc}, // dichiarato ed inizializzato
{hideLetterNextLine, sayBarLetterInc} // in una funzione
};
char line[MAXLIN], *ptr;
int letterType;
while(gets(line)) {
for(ptr = line; *ptr; ) {
switch(*ptr) {
case '/':
letterType = BAR;
break;
default:
letterType = NON_BAR;
}
98 - Tricky C
ptr = (*funcs[nextStatus][letterType])(ptr);
}
printf("\n");
}
}
char *hideLetterInc(char *ptr) // non visualizza il carattere e restituisce
{ // il puntatore incrementato (tabella[0][0])
extern int nextStatus;
nextStatus = WAIT;
return(ptr+1);
}
char *sayLetterInc(char *ptr) // visualizza il carattere e restituisce il
{ // puntatore incrementato (tabella[0][1])
extern int nextStatus;
nextStatus = NORMAL;
printf("%c",*ptr);
return(ptr+1);
}
char *hideLetterNextLine(char *ptr) // non visualizza il carattere e
{ // restituisce l'indirizzo del NULL
extern int nextStatus; // terminator (tabella[1][0])
nextStatus = NORMAL;
return(ptr+(strlen(ptr)));
}
char *sayBarLetterInc(char *ptr) // visualizza il carattere preceduto da una
{ // barra e restituisce il puntatore
extern int nextStatus; // incrementato (tabella[1][1])
nextStatus = NORMAL;
printf("/%c",*ptr);
return(ptr+1);
}
Il contenuto del ciclo for() è sorprendentemente semplice84. Ma il cuore di tutto il
programma è la riga
ptr = (*funcs[nextStatus][letterType])(ptr);
in cui possiamo ammirare il risultato di tutti i nostri sforzi elucubrativi: una sola chiamata a funzione,
realizzata attraverso un puntatore, a sua volta individuato nella tabella tramite le "coordinate"
nextStatus e letterType, evita una serie di if nidificate e, di conseguenza, una codifica
dell'algoritmo sicuramente meno essenziale ed efficiente.
L'esempio evidenzia inoltre quale sia la sintassi della dichiarazione e dell'utilizzo di un array di
puntatori a funzione.
Forse può apparire non del tutto chiaro come sia forzata la lettura della riga successiva quando è
individuato un commento: il test del ciclo for() determina l'uscita dal medesimo quando l'indirezione di
84 E avrebbe potuto esserlo ancora di più, utilizzando una if....else in luogo della switch. Quest'ultima,
però, rende più agevoli eventuali modifiche future al codice, qualora, ed esempio, si dovessero implementare
elaborazioni diverse in corrispondenza di altri caratteri.
Le funzioni - 99
ptr è un byte nullo, e questa è proprio la situazione indotta dalla funzione hideLetterNextLine(),
che restituisce un puntatore al null terminator della stringa contenuta in line.
Va ancora sottolineato che nextStatus è dichiarata come variabile globale per... pigrizia:
dichiararla all'interno di main() avrebbe reso necessario passarne l'indirizzo alle funzioni richiamate
mediante il puntatore, perché queste possano modificarne il valore. Nulla di difficile, ma non era il caso di
complicare troppo l'esempio.
Infine, è meglio non montarsi la testa: quello presentato è un programma tutt'altro che privo di
limiti. Infatti non è in grado di riconoscere una coppia di barre inserita all'interno di una stringa, e la
considera erroneamente l'inizio di un commento; inoltre visualizza comunque tutti gli spazi compresi tra
l'ultimo carattere valido di una riga e l'inizio del commento. L'ingrato compito di modificare il sorgente
tenendo conto di queste ulteriori finezze è lasciato, come nei migliori testi, alla buona volontà del
lettore85. Tanto per complicare un po' le cose, anche i puntatori a funzione possono essere near o far.
Per chiarire che cosa ciò significhi, occorre ancora una volta addentrarsi in alcuni dettagli tecnici. I
processori Intel seguono il flusso elaborativo, istruzione per istruzione, mediante due registri, detti CS e
IP (Code Segment e Instruction Pointer): i due nomi ne svelano di per sé le rispettive funzioni. Il primo
fissa un'origine ad un certo indirizzo, mentre il secondo esprime l'offset, a partire da quell'indirizzo, della
prossima istruzione da eseguire. Se il primo byte di una funzione dista dall'origine meno di 65535 byte è
sufficiente, per indirizzarla, un puntatore near, cioè a 16 bit, associato ad IP. In programmi molto
grandi è normale che una funzione si trovi in un segmento di memoria diverso da quello corrente86: il suo
indirizzo deve perciò essere espresso con un valore a 32 bit (un puntatore far, la cui word più
significativa è associata a CS e quella meno significativa ad IP).
Bisogna sottolineare che le funzioni stesse possono essere dichiarate near o far.
Naturalmente, dichiarare far una funzione non significa forzare il compilatore a creare un programma
enorme per poterla posizionare "lontano": esso genera semplicemente un differente algoritmo di
chiamata. Tutte le funzioni far sono chiamate salvando sullo stack sia CS che IP (l'indirizzo di rientro
dalla funzione), indipendentemente dal fatto che il contenuto di CS debba essere effettivamente
modificato. Nelle chiamate di tipo near, invece, viene salvato (e modificato) solo IP. In uscita dalla
funzione i valori di CS ed IP sono estratti dallo stack e ripristinati, così da poter riprendere l'esecuzione
dall'istruzione successiva alla chiamata a funzione. E' evidente che una chiamata di tipo far può eseguire
qualunque funzione, ovunque essa si trovi, mentre una chiamata near può eseguire solo quelle che si
trovano effettivamente all'interno del segmento definito da CS. Spesso si dichiara far una funzione
proprio per renderla indipendente dalle dimensioni del programma, o meglio dal modello di memoria
scelto per compilare il programma. L'argomento è sviluppato a pagina 146 con particolare riferimento alle
chiamate intersegmento; per ora è sufficiente precisare che proprio dal modello di memoria dipende il
tipo di chiamata che il compilatore genera per una funzione non dichiarata near o far in modo
esplicito. In altre parole, una definizione come
int funzione(char *buf)
{
....
}
85 Un suggerimento circa le stringhe? Eccolo: il carattere virgolette ("), gestito con una terza colonna nella
tabella, potrebbe determinare un terzo stato elaborativo (la terza riga della tabella), che determina la normale
visualizzazione di tutto ciò che si incontra e l'avanzamento del puntatore di una posizione soltanto. Anche le barre
vengono visualizzate come se nulla fosse. Quando si incontra nuovamente il carattere virgolette si ritorna nello stato
"Normale".
86 Cioè oltre il fatidico limite dei 64 Kb che iniziano all'indirizzo contenuto in CS. La logica è del tutto analoga a
quella descritta circa i puntatori "a dati" (pag. 16).
100 - Tricky C
origina una funzione near o far a seconda del modello di memoria scelto. Analoghe considerazioni
valgono per i puntatori: è ancora una volta il modello di memoria a stabilire se un puntatore dichiarato
come segue
int (*fptr)(char *buf);
è near o far. Qualora si intenda dichiarare esplicitamente una funzione o un puntatore far, la sintassi
è ovvia:
int far funzione(char *buf)
{
....
}
per la funzione, e
int (far *fptr)(char *buf);
per il puntatore. Dichiarazioni near esplicite sono assolutamente analoghe a quelle appena presentate.
Infine, le funzioni possono essere definite static:
static int funzione(char *buf)
{
....
}
per renderle accessibili (cioè "richiamabili") solo all'interno del sorgente in cui sono definite. Non è però
possibile, nella dichiarazione di un puntatore a funzione, indicare che questa è static: la riga
static int (*fptr)(char *buf);
dichiara un puntatore static a funzione. Ciò appare comprensibile se si considera che, riferita ad una
funzione, la parola chiave static ne modifica unicamente la visibilità, e non il tipo di dato restituito
(vedere anche pag. 25 e pag. 41).
L A R I C O R S I O N E
Abbiamo già accennato (pag. 85) che la ricorsione è realizzata da una funzione che richiama se
stessa: si tratta di una tecnica di programmazione che può fornire soluzioni eleganti ed efficienti a
problemi che, talvolta, possono essere affrontati anche mediante la semplice iterazione. Ogni funzione,
main() compresa, può richiamare se stessa, ma è evidente che deve essere strutturata in maniera
opportuna: non esistono, peraltro, strumenti appositi; occorre progettare attentamente l'algortimo.
Un esempio di problema risolvibile sia iterativamente che ricorsivamente è il calcolo del
fattoriale di un numero. Il fattoriale di un numero intero positivo n (simbolo n!) è espresso come una
serie di moltiplicazioni ripetute a partire da
n * (n - 1)
Il risultato di ogni moltiplicazione è quindi moltiplicato per un fattore di una unità inferiore
rispetto a quello del moltiplicatore dell'operazione precedente. La formula di calcolo del fattoriale di n è
pertanto:
n! = n * (n - 1) * (n - 2) * ... * 2 * 1
Le funzioni - 101
Inoltre, per definizione, 1! = 1 e 0! = 1. Raggruppando tutti i fattori che, nella formula
precedente, precedono n, si osserva che
(n - 1)! = (n - 1) * (n - 2) * ... * 2 * 1
e pertanto il fattoriale di un numero intero può essere anche espresso come il prodotto del medesimo per il
fattoriale dell'intero che lo precede:
n! = n * (n - 1)!
I due esempi che seguono implementano il calcolo del fattoriale con due approcci radicalmente
differenti: delle due definizioni, o meglio "rappresentazioni" di n! date poco sopra, la soluzione iterativa
è fondata sulla prima, mentre la ricorsione traduce in concreto la seconda.
Un ciclo in grado di calcolare il fattoriale di un intero è il seguente:
int n;
long nfatt;
....
for(nfatt = 1L; n > 1; n--)
nfatt *= n;
Al termine delle iterazioni nfatt vale n!.
Vediamo ora la soluzione ricorsiva:
long fattoriale(long n)
{
return((n < 2) ? 1 : n * fattoriale(n - 1));
}
La funzione fattoriale() restituisce 1 se il parametro ricevuto è minore di 2 (cioè vale 0
o 1), mentre in caso contrario il valore restituito è il prodotto di n per il fattoriale di n-1, cioè n!: si noti
che fattoriale() calcola il valore da restituire chiamando se stessa e "passandosi" quale parametro il
parametro appena ricevuto, ma diminuito di uno.
Il termine "passandosi" è una semplificazione: in realtà fattoriale() non passa il
parametro a se stessa, ma ad una ulteriore istanza di sé. Che significa? Nell'esecuzione del programma
ogni chiamata a fattoriale() utilizza in memoria, per i dati87, una differente area di lavoro, in
quanto anche questo meccanismo utilizza lo stack per operare. Se una funzione definisce variabili locali
ed effettua una ricorsione, la nuova istanza alloca le proprie variabili locali, senza conoscere l'esistenza di
quelle dell'istanza ricorrente. E' evidente che se una istanza di una ricorsione potesse accedere a tutte le
variabili, incluse quelle locali, definite in ogni altra istanza, la funzione non avrebbe un proprio spazio
"riservato" in cui operare: ogni modifica a quasiasi variabile si rifletterebbe in tutte le istanze, e ciascuna
di esse potrebbe quindi scompaginare il valore delle altre.
A volte, però, può essere utile che una istanza conosca qualcosa delle altre: ad esempio un
contatore, che consenta di sapere in qualunque istanza quanto in profondità si sia spinta la ricorsione. Tale
esigenza è soddisfatta dalle variabili static, in quanto esse sono locali alla funzione in cui sono
definite, ma comuni a tutte le sue istanze. L'affermazione risulta del tutto comprensibile se si tiene conto
che le variabili statiche sono accessibili solo alla funzione in cui sono definite, ma esistono e conservano
il loro valore per tutta la durata del programma. Quando una funzione è chiamata per la prima volta ed
assegna un valore ad una variabile statica, questa mantiene il proprio valore anche in una seconda istanza
(e in tutte le successive) della stessa funzione; mentre delle variabili automatic è generata una nuova
copia in ogni istanza, una variabile static è unica in tutte le istanze e poiché essa esiste e mantiene il
87 E' ovvio che il codice eseguito è fisicamente il medesimo.
102 - Tricky C
proprio valore anche in uscita dalla funzione, ogni istanza può conoscere non solo il valore che tale
variabile aveva nell'istanza precedente, ma anche nell'istanza successiva (ovviamente dopo il termine di
questa). Le variabili globali, infine, sono accessibili a tutte le istanze ma, a differenza di quelle statiche,
lo sono anche alle altre funzioni: in fondo non si tratta di una novità.
Si noti che la funzione fattoriale() deve essere chiamata una sola volta per ottenere il
risultato ricercato:
printf("10! = %ld\n",fattoriale(10));
Non serve alcuna iterazione, perché la ricorsione implementata internamente dalla funzione è
sufficiente al calcolo del risultato.
Vediamo un altro esempio: la funzione scanDirectory() ricerca un file nell'albero delle
directory, percorrendo tutte le sottodirectory di quella specificata come punto di partenza:
/*******************************************************
SCANDIR.C - Barninga Z! - 1994
void cdecl scanDirectory(char *path,char *file);
char *path; path di partenza per la ricerca del file. Deve terminare con una
backslash ("\").
char *file; nome del file da ricercare in path ed in tutte le sue subdir. Puo'
contenere le wildcards "?" e "*".
Visualizza i pathnames (a partire dal punto indicato da path) dei files trovati.
Compilato con Borland C++ 3.1:
bcc -c -mx scandir.c
dove x specifica il modello di memoria e puo' essere: t, s, m, c, l, h.
********************************************************/
#include
#include
#include
#include
#define ALL_ATTR (FA_ARCH+FA_HIDDEN+FA_SYSTEM+FA_RDONLY)// cerca ogni tipo di file
void cdecl scanDirectory(char *path,char *file)
{
struct ffblk ff;
// Considera tutto quello che c'e' nella directory (*.*)
strcat(path,"*.*");
// Qui inizia il loop di scansione della directory in cerca di eventuali subdir.
// In pratica ricerca tutti i tipi di file compresi quelli il cui attributo indica
// che si tratta di una directory.
if(!findfirst(path,&ff,FA_DIREC+ALL_ATTR)) { // cerca le subdir
do {
// Se il file trovato e' proprio una directory, e non e' "." o ".." (cioe' la
// directory stessa o la directory di cui essa e' subdir) allora viene concatenato
// il nome della dir trovata al pathname di lavoro...
Le funzioni - 103
if((ff.ff_attrib & FA_DIREC) && (*ff.ff_name != '.')) {
strcpy(strrchr(path,'\\')+1,ff.ff_name);
strcat(path,"\\");
// ...e si effettua la ricorsione: scanDirectory() richiama se stessa passando alla
// nuova istanza il nuovo path in cui ricercare le directory. Cio' si spiega col
// fatto che per ogni directory l'elaborazione da effettuare e' sempre la stessa;
// l'unica differenza e' che ci si addentra di un livello nell'albero gerarchico del
// disco.
scanDirectory(path,file);
}
} while(!findnext(&ff)); // procede finche' trova files o subdirs
}
// Quando tutti gli elementi della directory sono stati scanditi ci troviamo nella
// subdir piu' "profonda" e si puo' cominciare a considerare i files: viene
// concatenato il template di file al path attuale e si inizia un secondo ciclo
// findfirst()/findnext().
strcpy(strrchr(path,'\\')+1,file);
if(!findfirst(path,&ff,ALL_ATTR)) { // cerca i files
do {
// Per ogni file trovato e' visualizzato il pathname a partire da quello di origine.
strcpy(strrchr(path,'\\')+1,ff.ff_name);
printf("%s\n",path);
} while(!findnext(&ff)); // procede finche' trova files
}
// Quando anche i files della directory sono stati analizati tutti, scanDirectory()
// elimina dalla stringa il nome dell'ultimo file trovato...
*(strrchr(path,'\\')) = NULL;
// ...e quello dell'ultima directory scandita: si "risale" cosi' di un livello
// nell'albero.
*(strrchr(path,'\\')+1) = NULL;
// A questo punto, se l'attuale istanza di scanDirectory() e' una ricorsione (siamo
// cioe' in una subdirectory) l'esecuzione del programma prosegue con la precedente
// istanza di scanDirectory(): sono cercate altre subdirectory, e, in assenza di
// queste, i files; se invece la presente istanza di scanDirectory() e' la prima
// invocata (non c'e' stata ricorsione o sono gia' state analizzate tutte le subdir
// nonche' la directory di partenza), allora il controllo e' restituito alla
// funzione chiamante originaria: il lavoro di ricerca e' terminato.
}
La funzione scanDirectory() riceve due parametri: il primo è una stringa che rappresenta
il "punto di partenza", cioè la directory all'interno della quale ricercare il file; la ricerca è estesa a tutte le
subdirectory in essa presenti. Il secondo parametro è una stringa esprimente il nome (e la estensione) del
file da individuare e può contenere le wildcard "*" e "?", che sono risolte dal servizio DOS sottostante
alle funzioni di libreria findfirst() e findnext(). Quando, nel "territorio di caccia", è individuato
un file il cui nome soddisfa il template fornito dal secondo parametro, ne viene visualizzato il pathname
completo (a partire dalla directory di origine). La scanDirectory() può essere sperimentata con
l'aiuto di una semplice main() che riceva dalla riga di comando (vedere pag. 105) il path di partenza ed
il template di file:
104 - Tricky C
#include
#include
#include
void main(int argc,char ** argv);
void scanDirectory(char *path,char *file);
void main(int argc,char **argv)
{
char path[MAXPATH];
if(argc != 3)
printf("Specificare un path di partenza e un template di file\n");
else {
strcpy(path,argv[1]); // copia il path di partenza nel buffer...
strupr(path); // ...e lo converte tutto in maiuscole
if(path[strlen(path)-1] != '\\') // se non c'e' una backslash in fondo...
strcat(path,"\\"); // ...la aggiunge
scanDirectory(path,argv[2]);
}
}
Per un ulteriore esempio di utilizzo della funzione di libreria findfirst() si veda pag. 468.
Il punto debole dell'approccio ricorsivo alla definizione di un algoritmo consiste in un utilizzo
dello stack più pesante rispetto alla soluzione iterativa: ogni variabile locale definita in una funzione
ricorsiva è duplicata nello stack per ogni istanza attiva. E' perciò necessario, onde evitare disastrosi
problemi in fase di esecuzione88, contenere il numero delle variabili locali (soprattutto se "ingombranti"),
o richiedere al compilatore la generazione di uno stack di maggiori dimensioni89. E' decisamente
sconsigliabile definire array nelle funzioni ricorsive: ad essi può essere sostituito un puntatore, assai più
parco in termini di stack, gestito mediante l'allocazione dinamica della memoria (vedere pag. 109). Anche
l'allocazione dinamica può influenzare lo spazio disponibile nello stack: uno sguardo all'organizzazione di
stack e heap nei diversi modelli di memoria (pag. 143) servirà a chiarire le idee.
Inoltre, per ragioni di efficienza, è a volte opportuno dichiarare esplicitamente near le funzioni
ricorsive, infatti esse possono essere eseguite più e più volte (come tutte le funzioni all'interno di un ciclo,
ma nel caso della ricorsione è la funzione che chiama se stessa): una chiamata near è più veloce e
impegna meno stack di una chiamata far. Dichiarare esplicitamente near le funzioni ricorsive assicura
che sia generata una chiamata near anche quando il modello di memoria utilizzato in compilazione
preveda per default chiamate far. Lo svantaggio di questo approccio è che una funzione dichiarata near
può essere chiamata esclusivamente da quelle funzioni il cui codice eseguibile sia compreso nel
88 L'allocazione di variabili locali e il passaggio dei parametri avvengono modificando i valori di alcuni regsitri
della CPU dedicati proprio alla gestione dello stack. Se il programma utilizza più spazio di quanto il compilatore ha
assegnato allo stack, è molto probabile che vengano sovrascritti i dati memorizzati ai suoi "confini".
89 Il metodo per richiedere più stack del default varia da compilatore a compilatore. Alcune implementazioni
del C definiscono una variabile globale intera senza segno, _stklen, il cui valore può essere impostato al numero
di byte richiesti come area di stack per il programma. Il valore di default è spesso 4 kb. Si noti che la funzione
fattoriale() non pone problemi di stack: ogni istanza richiede unicamente 4 byte (per il long passato come
parametro) oltre ai 2 o 4 byte necessari per l'indirizzo di ritorno della chiamata near o, rispettivamente, far. E'
anche possibile richiedere al compilatore di inserire automaticamente una routine di controllo, in entrata ad ogni
funzione, il cui scopo è verificare se nello stack vi sia spazio sufficiente per tutte le variabili locali ed interrompere il
programma in caso contrario. Tale opzione risulta utile in fase di sviluppo; è tuttavia opportuno non utilizzarla nel
compilare la versione di programma per il rilascio finale, in quanto essa ne diminuisce leggermente l'efficienza.
Le funzioni - 105
medesimo segmento90: è un aspetto da valutare attentamente in fase di scrittura del codice, dal momento
che se non si è sicuri di poter soddisfare tale condizione occorre rinunciare alla dichiarazione near.
m a i n ( ) : P A R A M E T R I E V A L O R E R E S T I T U I T O
La funzione main() è presente in tutti i programmi C ed è sempre eseguita per prima, tuttavia
non è necessario chiamarla dall'interno del programma91. La chiamata a main() è contenuta in un object
file, fornito con il compilatore, che il linker collega automaticamente in testa al modulo oggetto prodotto
dalla compilazione del sorgente. Si tratta dello startup module (o startup code)92: è questa, in realtà, la
parte di codice eseguita per prima; lo startup module effettua alcune operazioni preliminari ed al termine
di queste chiama main() dopo avere copiato sullo stack tre parametri, che essa può, opzionalmente,
referenziare.
La tabella che segue elenca e descrive detti parametri, indicandone anche il nome
convenzionalmente loro attribuito93:
PARAMETRI DI main()
NOME TIPO DESCRIZIONE
argc int Numero degli argomenti della riga di comando, compreso il nome del
programma.
argv char ** Indirizzo dell'array di stringhe rappresentanti ciascuna un parametro
della riga di comando. La prima stringa è il nome del programma
completo di pathname se l'esecuzione avviene in una versione di DOS
uguale o successiva alla 3.0, altrimenti contiene la stringa "C".
L'ultimo elemento dell'array è un puntatore nullo.
envp char ** Indirizzo dell'array di stringhe copiate dall'environment (variabili
d'ambiente) che il DOS ha reso disponibile al programma. L'ultimo
elemento dell'array è un puntatore nullo.
90 Lo sono sicuramente le funzioni definite nel medesimo sorgente, dal momento che ogni modulo .OBJ non
può superare i 64Kb.
91 Del resto se main() è eseguita per prima, da quale punto del programma la si potrebbe chiamare?
92 Il modulo di startup altro non è che un file .OBJ, collegato dal linker in testa al (o ai) file .OBJ generati a
partire dal sorgente (o sorgenti) del programma, avente lo scopo di svolgere le operazioni preliminari all'invocazione
di main(), tra le quali vi è il controllo della versione di DOS, la chiamata a _setargv__() e _setenvp__()
(vedere pag. 476), etc.; lo startup module relativo al modello di memoria tiny (pag. 143 e seguenti) include la
direttiva assembler ORG 100, che permette di ottenere un file .COM dall'operazione di linking. Il sorgente dello
startup module, scritto solitamente in assembler, è generalmente fornito insieme al compilatore, per consentirne
personalizzazioni. Un esempio di startup module (adatto però ai device driver) è presentato a pag. 386.
93 L'ordine in cui sono elencati è quello in cui main() li referenzia. E' ovvio che essi sono copiati sullo stack in
ordine inverso, come normalmente avviene nelle chiamate a funzione. I nomi ad essi attribuiti in tabella sono quelli
convenzionalmente utilizzati dai programmatori C. Nulla vieta, se non il buon senso, si utilizzare nomi differenti nei
propri programmi.
106 - Tricky C
La funzione main() può referenziare tutti i tre argomenti o solo alcuni di essi; tuttavia deve
referenziare tutti i parametri che precedono l'ultimo nell'ordine in cui sono elencati nella tabella.
Vediamo:
void main(void);
Quello appena presentato è il prototipo di una main() che non referenzia alcuno dei tre
parametri. Perché main() li possa referenziare tutti, il prototipo deve essere:
void main(int argc,char **argv,char **envp);
Se, ad esempio, nel programma è necessario accedere solo alle stringhe dell'environment
attraverso l'array envp, devono essere comunque dichiarati nel prototipo anche argc e argv.
La forma di main() più comunemente utilizzata è quella che referenzia argv al fine di
accedere ai parametri della riga di comando94. Perché possa essere utilizzato argv deve essere
referenziato anche argc (il quale, da solo, in genere non è di grande utilità):
void main(int argc,char **argv);
Ecco una semplice applicazione pratica:
#include
void main(int argc,char **argv);
void main(int argc,char **argv)
{
register i;
printf("%s ha ricevuto %d argomenti:\n",argv[0],argc-1);
for(i = 1; argv[i]; i++)
printf("%d) %s\n",i,argv[i]);
}
Se il programma eseguibile si chiama PRINTARG.EXE, si trova nella directory
C:\PROVE\EXEC e viene lanciato al prompt del DOS con la seguente riga di comando:
printarg Pippo Pluto & Paperino "Nonna Papera" 33 21
l'output prodotto è:
C:\PROVE\EXEC\PRINTARG.EXE ha ricevuto 7 argomenti:
Pippo
Pluto
&
Paperino
Nonna Papera
33
21
E' facile notare che viene isolata come parametro ogni sequenza di caratteri compresa tra spazi;
le due parole Nonna Papera sono considerate un unico parametro in quanto racchiuse tra virgolette.
94 A proposito della riga di comando, a pag. 475 si dicono alcune cosette piuttosto utili.
Le funzioni - 107
Anche i numeri 33 e 21 sono referenziati come stringhe: per poterli utilizzare come interi è necessario
convertire le stringhe in numeri, mediante le apposite funzioni di libreria95.
Come ogni altra funzione, inoltre, main() può restituire un valore tramite l'istruzione return
(vedere pag. 88); in deroga, però, alla regola generale, per la quale è possibile la restituzione di un valore
di qualsiasi tipo, main() può restituire unicamente un valore di tipo int.
Vediamo, con riferimento all'esempio precedente, quali sono i cambiamenti necessari perché
main() possa restituire il numero di argomenti ricevuti dal programma:
#include
int main(int argc,char **argv);
int main(int argc,char **argv)
{
register i;
printf("%s ha ricevuto %d argomenti:\n",argv[0],argc-1);
for(i = 1; argv[i]; i++)
printf("%d) %s\n",i,argv[i]);
return(argc-1);
}
E' stato sufficiente modificare la definizione ed il prototipo di main(), sostituendo il
dichiaratore di tipo void con int ed inserire un'istruzione return, seguita dall'espressione che
produce il valore da restituire.
E' cosa arcinota, ormai, che l'esecuzione di un programma C ha inizio con la prima istruzione di
main(); è, del resto, facilmente intuibile che l'esecuzione del programma, dopo avere eseguito l'ultima
istruzione di main(), ha termine96. Ma allora, quale significato ha la restituzione di un valore da parte di
main(), dal momento che nessuna altra funzione del programma lo può conoscere? In quale modo lo si
può utilizzare? La risposta è semplice: il valore viene restituito direttamente al DOS, che lo rende
disponibile attraverso il registro ERRORLEVEL. L'utilizzo più comune è rappresentato dall'effettuazione
di opportuni tests all'interno di programmi batch che sono così in grado di condizionare il flusso esecutivo
in dipendenza dal valore restituito proprio da main(). Di seguito è presentato un esempio di programma
batch utilizzante il valore restituito dalla seconda versione di PRINTARG:
@echo off
printarg %1 %2 %3 %4 %5 %6 %7 %8 %9
if errorlevel 2 goto Molti
if errorlevel 1 goto Uno
echo PRINTARG lanciato senza argomenti (ERRORLEVEL = 0)
goto Fine
:Molti
echo PRINTARG lanciato con 2 o piu' argomenti (ERRORLEVEL >= 2)
goto Fine
:Uno
95 La funzione atoi(), ad esempio, richiede quale parametro una stringa e restituisce come int il valore
numerico che essa esprime.
96 Attenzione: sostenere che dopo avere eseguito l'ultima istruzione di main() il programma termina è diverso
dal dire che il programma termina dopo avere eseguito l'ultima istruzione di main(), perché un programma può
terminare anche in altri modi, e al di fuori di main(). Molto utilizzata è, allo scopo, la funzione di libreria
exit(), che richiede quale parametro un intero e lo utilizza per "restituirlo" come se venisse eseguita una normale
return in main(), e ciò anche se questa è definita void.
108 - Tricky C
echo PRINTARG lanciato con un solo argomento (ERRORLEVEL = 1)
:Fine
Occorre prestare attenzione ad un particolare: il valore restituito da main() è un int (16 bit) e
poiché, per contro, il registro ERRORLEVEL dispone di soli 8 bit (equivale ad un unsigned char) ed
il valore in esso contenuto può variare da 0 a 255, gli 8 bit più significativi del valore restituito da
main() sono ignorati. Ciò significa, in altre parole, che l'istruzione
return(256);
in main() restituisce, in realtà, 0 (la rappresentazione binaria di 256 è, infatti, 0000000100000000),
mentre
return(257);
restituisce 1 (257 in binario è 0000000100000001).
Va ancora precisato che le regole del C standard richiedono che main() sia sempre dichiarata
int e precisano che una main() dichiarata void determina un undefined behaviour: non è cioè
possibile a priori prevedere quale sarà il comportamento del programma. Del resto, numerosi esperimenti
condotti non solo in ambiente DOS consentono di affermare che dichiarare main() con return type
void non comporta alcun problema (ecco perché, per semplicità, detto tipo di dichiarazione ricorre più
volte nel testo): ovviamente non è possibile utilizzare il valore restituito dal programma, perché questo è
sicuramente indefinito (non si può cioè prevedere a priori quale valore contiene ERRORLEVEL in uscita
dal programma). Qualora si intenda utilizzare il sorgente in ambienti o con compilatori diversi, può essere
prudente dichiarare main() secondo le regole canoniche o verificare che il return type void non sia
causa di problemi.
Se utilizzata con accortezza, la descritta tecnica di utilizzo dei parametri della riga di comando e
di restituzione di valori al DOS consente di realizzare, con piccolo sforzo, procedure in grado di lavorare
senza alcuna interazione con l'utilizzatore, cioè in modo completamente automatizzato.
Vale infine la pena di ricordare che dichiarare il parametro envp di main() non è l'unico
modo per accedere alle stringhe dell'environment: allo scopo possono essere utilizzate le funzione di
libreria getenv() e putenv(): la prima legge dall'environment il valore di una variabile, mentre la
seconda lo modifica.
Chi ama le cose complicate può accedere all'environment leggendone la parte segmento
dell'indirizzo nel PSP del programma, e costruendo un puntatore far con l'aiuto della macro MK_FP(),
definita in DOS.H (pag. 24). Circa il PSP vedere pag. 324.
Allocazione dinamica della memoria - 109
A L L O C A Z I O N E D I N A M I C A D E L L A M E M O R I A
Quando è dichiarata una variabile, il compilatore riserva la quantità di memoria ad essa
necessaria e le associa, ad uso dei riferimenti futuri, il nome scelto dal programmatore. Il compilatore
desume dal tipo della variabile, già al momento della dichiarazione, quanti byte devono essere allocati. La
stessa cosa avviene quando si dichiara un puntatore, in quanto anch'esso è una variabile, sebbene dal
significato particolare: il compilatore alloca 16 o 32 bit a seconda che si tratti di un puntatore near,
oppure far (pag. 21). Anche per quanto riguarda gli array (pag. 29 e seguenti) il discorso non cambia:
tipo di dato e numero degli elementi dicono al compilatore quanta memoria è necessaria, durante
l'esecuzione del programma, per gestire correttamente l'array; l'obbligo di indicare con una espressione
costante il numero di elementi o, alternativamente, di inizializzarli contestualmente alla dichiarazione,
conferma che in tutti i casi descritti la memoria è allocata in modo statico.
L'aggettivo "statico" rappresenta qui la traduzione della parola riservata static, introdotta a
pag. 37 (il cui significato è connesso alla visibilità e durata delle variabili), ma indica semplicemente che
quanto dichiarato in fase di programmazione non è modificabile durante l'esecuzione del programma
stesso; in altre parole essa è un evento compile-time e non run-time.
E' facile però individuare molte situazioni in cui tale metodo di gestione della memoria si rivela
inefficiente: se, per esempio, i dati da memorizzare in un array sono acquisiti durante l'esecuzione del
programma e il loro numero non è noto a priori, si è costretti a dichiarare un array di dimensioni
sovrabbondanti "per sicurezza": le conseguenze sono un probabile spreco di memoria e il perdurare del
rischio che il numero di elementi dichiarato possa, in qualche particolare situazione, rivelarsi comunque
insufficiente.
Le descritte difficoltà possono essere superate mediante l'allocazione dinamica della memoria,
tecnica consistente nel riservare durante l'esecuzione del programma la quantità di memoria necessaria a
contenere i dati elaborati, incrementandola o decrementandola quando necessario, e rilasciandola poi al
termine delle elaborazioni in corso al fine di renderla nuovamente disponibile per usi futuri.
Gli strumenti mediante i quali il C implementa la gestione dinamica della memoria sono, in
primo luogo, i puntatori (ancora loro!), unitamente ad un gruppo di funzioni di libreria dedicate, tra le
quali risultano di fondamentale importanza malloc(), realloc() e free(), dichiarate in
ALLOC.H (o MALLOC.H, a seconda del compilatore).
La funzione malloc() consente di allocare, cioè riservare ad uno specifico uso, una certa
quantità di memoria: essa si incarica di rintracciare (nell'insieme della RAM che il programma è in grado
di gestire) un'area sufficientemente ampia e ne restituisce l'indirizzo, cioè il puntatore al primo byte.
L'area così riservata non è più disponibile per successive allocazioni (successive chiamate a malloc()
la considereranno, da quel momento in poi, "occupata") fino al termine dell'esecuzione del programma o
fino a quando essa sia esplicitamente restituita all'insieme della memoria libera mediante la funzione
free(). La funzione realloc() consente di modificare le dimensioni di un'area precedentemente
allocata da malloc(): nel caso di una richiesta di ampliamento, essa provvede a copiarne altrove in
RAM il contenuto, qualora non sia possibile modificarne semplicemente il limite superiore. In altre
parole, se non può spostarne il confine, realloc() muove tutto il contenuto dell'area là dove trova
spazio sufficiente, riserva la nuova area e libera quella precedentemente occupata.
La logica del marchingegno apparirà più chiara dall'esame di un esempio. Supponiamo di volere
calcolare la somma di un certo numero di interi, introdotti a run-time dall'utilizzatore del programma:
dopo avere digitato l'intero si preme il tasto RETURN per memorizzarlo; al termine della sequenza di
interi è sufficiente premere CTRL-Z (in luogo di un intero) e RETURN ancora una volta perché tutti gli
interi immessi e la loro somma siano visualizzati. Di seguito è presentato il codice della funzione
sommainteri():
110 - Tricky C
#include // prototipi di malloc(), realloc() e free()
#include // prototipi di gets() e printf()
#include // prototipo di atoi()
int sommainteri(void)
{
register i, j;
int retcode = 0;
long sum = 0L;
char inBuf[10];
int *iPtr, *iPtrBackup;
if(!(iPtr = (int *)malloc(sizeof(int))))
return(-1);
for(i = 0; gets(inBuf); i++) {
iPtr[i] = atoi(inBuf);
sum += iPtr[i];
iPtrBackup = iPtr;
if(!(iPtr = (int *)realloc(iPtr,sizeof(int)*(i+2)))) {
retcode = -1;
iPtr = iPtrBackup;
break;
}
}
for(j = 0; j < i; j++)
printf("%d\n",iPtr[j]);
printf("La somma è: %ld\n",sum);
free(iPtr);
return(retcode);
}
La funzione sommainteri() restituisce -1 in caso di errore, 0 se tutte le operazioni sono
state compiute regolarmente.
La chiamata a malloc() in ingresso alla funzione alloca lo spazio necessario a contenere un
intero97 e ne assegna l'indirizzo al puntatore iPtr. Se il valore assegnato è nullo (uno 0 binario), la
malloc() ha fallito il proprio obiettivo, ad esempio perché non vi è più sufficiente memoria libera: in
tal caso sommainteri() restituisce -1. Si noti che iPtr non è dihiarato come array, proprio perché
non è possibile sapere a priori quanti interi dovranno essere memorizzati: esso è un normale puntatore,
che contiene l'indirizzo del primo byte dell'area di memoria individuata da malloc() come idonea a
contenere il numero di interi desiderati (per ora uno soltanto). Dunque, la malloc() riceve come
parametro un unsigned int, che esprime in byte la dimensione desiderata dell'area di memoria, e
restituisce un puntatore al pimo byte dell'area allocata: detto puntatore è di tipo void (pag. 34), pertanto
l'operatore di cast (pag. 65) evita ambiguità e messaggi di warning. Se non è possibile allocare un'area
della dimensione richiesta, malloc() restituisce NULL.
Si entra poi nel primo ciclo for, il quale è iterato sino a che gets() continua a restituire un
valore non nullo. La gets() è una funzione di libreria che memorizza in un buffer i tasti digitati e, alla
pressione del tasto RETURN, elimina il RETURN stesso sostituendolo con un NULL (e generando così una
vera e propria stringa C). La gets(), quando riceve una sequenza CTRL-Z (il carattere che per il DOS
significa EOF, End Of File) restituisce NULL, perciò, digitando CTRL-Z in luogo di un intero,
l'utilizzatore segnala alla funzione che l'input dei dati è terminato e che può esserne visualizzata la
somma. La stringa memorizzata da gets() in inBuf è convertita in intero dalla atoi(): questo
viene, a sua volta, memorizzato nell'i-esimo elemento dell'array indirizzato da iPtr. Poco importa se,
97 Nell'assunzione che un intero occupi 16 bit, l'uso dell'operatore sizeof() (pag. 68) appare ridondante, ma
consente una migliore portabilità del sorgente su macchine che gestiscano gli interi, ad esempio, in 32 bit.
Allocazione dinamica della memoria - 111
come si è detto, iPtr non è dichiarato come array: l'espressione iPtr[i] indica semplicemente l'intero
(perché iPtr è un puntatore ad intero) che ha un offset pari a i interi98 dall'indirizzo contenuto in iPtr.
Questo è il "trucco" che ci permette di lavorare con iPtr come se fosse un array. Alla prima iterazione i
vale 0, pertanto l'intero è memorizzato nel primo elemento dell'array; alla seconda iterazione i vale 1 e
l'intero è memorizzato nel secondo elemento, e via di seguito.
L'intero memorizzato nell'array è sommato alla variabile sum: dal momento che questa è stata
inizializzata a 0 contestualmente alla dichiarazione, al termine della fase di input essa contiene la somma
di tutti gli interi introdotti.
A questo punto occorre predisporsi ad un'ulteriore iterazione: bisogna "allungare" l'array, per
riservare spazio al prossimo intero in arrivo. A ciò provvede la realloc(), che richiede due parametri:
il primo è l'indirizzo dell'area da estendere (o contrarre), iPtr nel nostro caso, mentre il secondo è la
nuova dimensione, in byte, desiderata per l'area. Qui il risultato restituito dall'operatore sizeof() è
molitplicato per i+2: l'operazione è necessaria perché ad ogni iterazione l'array è già costituito di un
numero di elementi pari a i+1. Nella prima iterazione, infatti, i vale 0 e l'array contiene già l'elemento
allocato da malloc(). Alla realloc() bisogna quindi richiedere un'area di memoria ampia quanto
basta a contenere 2 elementi; alla terza iterazione i vale 1, e gli elementi desiderati sono 3, e via di
seguito. Come prevedibile, realloc() restituisce il nuovo indirizzo dell'area di memoria99, ma se non è
stato possibile ampliare quella precedentemente allocata neppure "spostandola" altrove, essa restituisce
NULL, proprio come malloc(). Ciò spiega perché, prima di chiamare realloc(), il valore di iPtr
è assegnato ad un altro puntatore (iPtrBackup): in tal modo, se realloc() fallisce è ancora
possibile visualizzare la somma di tutti gli interi immessi sino a quel momento, riassegnando a iPtr il
valore precedente alla chiamata. In questo caso, inoltre, sommainteri() deve comunque restituire -1
(tale valore è infatti assegnato a retcode) ed occorre forzare (break) l'uscita dal ciclo for.
In uscita dal ciclo, la variabile i contiene il numero di interi immessi ed è perciò pari all'indice,
aumentato di uno, dell'elemento di iPtr contenente l'ultimo di essi. Nel secondo ciclo for, pertanto, i
può essere utilizzata come estremo superiore (escluso) dei valori del contatore.
Dopo avere visualizzato tutti gli elementi dell'array e la loro somma, ma prima di terminare e
restituire alla funzione chiamante il valore opportuno, sommainteri() deve liberare la memoria
indirizzata da iPtr mediante una chiamata a free(), che riceve come parametro proprio l'indirizzo
dell'area da rilasciare (e non restituisce alcun valore). Se non venisse effettuata questa operazione, la
RAM indirizzata da iPtr non potrebbe più essere utilizzata per altre elaborazioni: i meccanismi C di
gestione dinamica della memoria utilizzano infatti una tabella, non visibile al programmatore, che tiene
traccia delle aree occupate tramite il loro indirizzo e la loro dimensione. Detta tabella è unica e globale
per l'intero programma: ciò significa che un'area allocata dinamicamente in una funzione resta allocata
anche dopo l'uscita da quella funzione; tuttavia essa può essere utilizzata da altre funzioni solo se queste
ne conoscono l'indirizzo. E' ancora il caso di sottolineare che l'area rimane allocata anche quando il
programma non ne conservi l'indirizzo: è proprio questo il caso di sommainteri(), perché iPtr è
una variabile automatica, e come tale cessa di esistere non appena la funzione restituisce il controllo alla
chiamante.Se ne trae un'indicazione tecnica di estrema importanza: la memoria allocata dinamicamente
non fa parte dello stack, ma di una porzione di RAM sottoposta a regole di utilizzo differenti, detta
heap100. L'allocazione dinamica rappresenta perciò un'eccellente soluzione ai problemi di consumo dello
98 E' importante sottolineare che l'offset è calcolato in termini di interi e non di byte. Chi avesse dubbi in
proposito farà bene a rivedere la chiacchierata sull'aritmetica dei puntatori (pag. 33).
99 E' lo stesso indirizzo passato come parametro se oltre il limite superiore dell'area attualmente allocata vi è
sufficiente memoria libera per ampliarla semplicemente spostandone il confine.
100 Se si alloca memoria per puntatori far, come si accennerà tra breve, si parla di far heap.
112 - Tricky C
stack che possono presentarsi nell'implementazione di algoritmi ricorsivi (pag. 100); si tenga tuttavia
presente che in alcuni modelli di memoria stack e heap condividono lo stesso spazio fisico, e quindi
utilizzare heap equivale a sottrarre spazio allo stack. La condivisione degli indirizzi è possibile perché lo
stack li utilizza dal maggiore verso il minore, mentre nello heap la memoria è sempre allocata a partire
dagli indirizzi liberi inferiori. Un'occhiata agli schemi di pagina 143 e seguenti può chiarire questi aspetti,
di carattere meramente tecnico.
Quando un'area di memoria allocata dinamicamente deve essere utilizzata al di fuori della
funzione che effettua l'allocazione, questa può restituirne l'indirizzo oppure può memorizzarlo in un
puntatore appartenente alla classe external (pag. 39)101. Ecco una nuova versione di sommainteri(),
che restituisce il puntatore all'area di memoria se l'allocazione è avvenuta correttamente e NULL se
malloc() o realloc() hanno determinato un errore:
#include // prototipi di malloc(), realloc() e free()
#include // prototipi di gets() e printf()
#include // prototipo di atoi()
int *sommainteri2(void)
{
register i, j;
long sum = 0L;
char inBuf[10];
int *iPtr, *iPtrBackup, *retPtr;
if(!(iPtr = (int *)malloc(sizeof(int))))
return(NULL);
for(i = 0; gets(inBuf); i++) {
iPtr[i] = atoi(inBuf);
sum += iPtr[i];
iPtrBackup = retPtr = iPtr;
if(!(iPtr = (int *)realloc(iPtr,sizeof(int)*(i+2)))) {
retPtr = NULL;
iPtr = iPtrBackup;
break;
}
}
for(j = 0; j < i; j++)
printf("%d\n",iPtr[j]);
printf("La somma è: %ld\n",sum);
return(retPtr);
}
Le modifiche di rilievo sono tre: innanzitutto, la funzione è dichiarata di tipo int *, in quanto
restituisce un puntatore ad interi e non più un intero; in secondo luogo, per lo stesso motivo, la variabile
intera retcode è stata sostituita con un terzo puntatore ad intero, retPtr.
Le terza e più rilevante modifica consiste nell'eliminazione della chiamata a free(): è
evidente, del resto, che non avrebbe senso liberare l'area allocata prima ancora di restituirne l'indirizzo. La
chiamata a free() può essere effettuata da qualunque altra funzione, purché conosca l'indirizzo
restituito da sommainteri2().
Quando sia necessario allocare dinamicamente memoria ed assegnarne l'indirizzo ad un
puntatore far o huge, occorre utilizzare farmalloc(), farrealloc() e farfree(), del tutto
101 Chi ama le cose difficili può dichiarare il puntatore nella funzione che chiama quella in cui avviene
l'allocazione, e passarne a questa, come parametro, l'indirizzo. Il valore restituito da malloc() deve allora essere
memorizzato nell'indirezione del puntatore ricevuto come parametro.
Allocazione dinamica della memoria - 113
analoghe a malloc(), realloc() e free() ma adatte a lavorare su puntatori a 32 bit102. Ancora
una volta bisogna accennare alla logica dei modelli di memoria: quando un programma è compilato in
modo tale che tutti i puntatori non esplicitamente dichiarati near siano considerati puntatori a 32 bit, non
è necessario utilizzare le funzioni del gruppo di farmalloc(), in quanto malloc(), realloc() e
free() lavorano esse stesse su puntatori far (vedere anche pag. 21).
102 Le funzioni farmalloc() e farrealloc() restituiscono comunque puntatori far: per trasformare
l'indirizzo restituito in un puntatore huge è necessaria un'operazione di cast:
double huge *hPtr;
....
hPtr = (double huge *)farmalloc(100*sizeof(double));
Il numero di byte occorrenti è calcolato moltiplicando il numero di double (100 nell'esempio) per la
dimensione del dato double (l'operatore sizeof() è descritto a pag. 68).
L'I/O e la gestione dei file - 115
L ' I / O E L A G E S T I O N E D E I F I L E
Per Input/Output (I/O) si intende l'insieme delle operazioni di ingresso ed uscita, cioè di
scambio di informazioni tra il programma e le unità periferiche del calcolatore (video, tastiera, dischi,
etc.). Dal punto di vista del supporto dato dal linguaggio di programmazione alla gestione dello I/O, va
sottolineato che il C non comprende alcuna istruzione rivolta alla lettura dalle periferiche né alla scrittura
su di esse. In C l'I/O è interamente implementato mediante funzioni di libreria, in coerenza con la filosofia
che sta alla base del C stesso, cioè di un linguaggio il più possibile svincolato dall'ambiente in cui il
programma deve operare, e pertanto portabile.
Ciononostante, la gestione delle operazioni di I/O, in C, è piuttosto standardizzata, in quanto
sono state sviluppate funzioni dedicate che, nel tempo, sono entrate a far parte della dotazione standard di
libreria che accompagna quasi tutti i compilatori103.
Le prime versioni di dette librerie sono state sviluppate, inizialmente, in ambiente Unix, sistema
operativo in cui le periferiche sono trattate, a livello software, come file. Il linguaggio C consente di
sfruttare tale impostazione, mediante il concetto di stream, cioè di flusso di byte da o verso una periferica.
Alla luce delle considerazioni espresse, sembra di poter azzardare che leggere dati da un file non sia
diverso che leggerli dalla tastiera e scrivere in un file sia del tutto analogo a scrivere sul video. Ebbene, in
effetti è proprio così: associando ad ogni periferica uno stream, esse possono essere gestite, ad alto livello,
nello stesso modo.
G L I S T R E A M
Dal punto di vista tecnico, uno stream è una implementazione software in grado di gestire le
informazioni relative all'interazione a basso livello con la periferica associata, in modo che il programma
possa trascurarne del tutto la natura. Lo stream rappresenta, per il programmatore, una interfaccia per la
lettura e l'invio di dati tra il software e la periferica: non riveste alcuna importanza come il collegamento
tra dati e periferiche sia realizzato; l'isolamento tra l'algoritmo e la "ferraglia" è forse il vantaggio più
interessante offerto dagli streams.
S t r e a m s t a n d a r d
Il DOS rende disponibili ad ogni programma 5 stream che possono essere utilizzati per leggere e
scrivere dalla o sulla periferica associata. Essi sono i cosiddetti streams standard: la tabella che segue li
elenca e li descrive.
103 Ciò non significa, purtroppo, che le implementazioni del C siano identiche in tutti gli ambienti. Le
caratteristiche di alcuni tipi di macchina, nonché quelle di certi sistemi operativi, possono rendere piuutosto difficile
realizzare ciò che in altri appare invece naturale. Ne consegue che, in ambienti diversi, non sempre la libreria
standard contiene le stesse funzioni; inoltre, una stessa funzione può avere in diverse librerie caratteristiche
lievemente differenti (vedere anche pag. 461 e seguenti).
116 - Tricky C
STREAM STANDARD
NOME NOME C PERIFERICA FLUSSO DESCRIZIONE
DOS ASSOCIATA PER
DEFAULT
CON: stdin tastiera In Standard Input. Consente di ricevere
input dalla tastiera. Può essere rediretto
su altre periferiche.
CON: stdout video Out Standard Output. Consente di scrivere sul
video della macchina. Può essere
rediretto su altre periferiche.
stderr video Out Standard Error. Consente di scrivere sul
video della macchina. Non può essere
rediretto. E' generalmente utilizzato per i
messaggi d'errore.
COM1: stdaux prima porta seriale In/Out Standard Auxiliary. Consente di inviare o
ricevere dati attraverso la porta di
comunicazione asincrona. Può essere
rediretto.
LPT1: stdprn prima porta parallela Out Standard Printer. Consente di inviare dati
attraverso la porta parallela. Può essere
rediretto. E' generalmente utilizzato per
gestire una stampante.
Per maggiori approfondimenti si rimanda alla documentazione che accompagna il sistema
operativo DOS. Qui preme sottolineare che ogni programma C ha la possibilità di sfruttare il supporto
offerto dal sistema attraverso l'implementazione degli streams offerta dal linguaggio; va tuttavia tenuto
presente che i nomi ad essi associati differiscono da quelli validi in DOS, come evidenziato dalla tabella.
G l i s t r e a m i n C
Un programma C può servirsi degli stream standard senza alcuna operazione preliminare: è
sufficiente che nel sorgente compaia la direttiva
#include
Di fatto, molte funzioni standard di libreria che gestiscono l'I/O li utilizzano in modo del tutto
trasparente: ad esempio printf() non scrive a video, ma sullo stream stdout. L'output di
L'I/O e la gestione dei file - 117
printf() compare perciò a video solo in assenza di operazioni di redirezione DOS104 dello stesso su
altre periferiche, o meglio su altri streams. La funzione fgetchar(), invece, legge un carattere dallo
standard input, cioè da stdin: con un'operazione di redirezione DOS è possibile forzarla a leggere il
carattere da un altro stream.
Esistono, in C, funzioni di libreria che richiedono di specificare esplicitamente qual è lo stream
su cui devono operare105. Si può citare, ad esempio, la fprintf(), che è del tutto analoga alla
printf() ma richiede un parametro aggiuntivo: prima del puntatore alla stringa di formato deve essere
indicato lo stream su cui effettuare l'output. Analogamente, la fgetc() può essere considerata analoga
alla getchar(), ma richiede che le sia passato come parametro lo stream dal quale effettuare la lettura
del carattere.
Vediamole al lavoro:
....
int var;
char *string;
printf("Stringa: %s\nIntero: %d\n",string,var);
fprintf(stdout,"Stringa: %s\nIntero: %d\n",string,var);
fprintf(stderr,"Stringa: %s\nIntero: %d\n",string,var);
....
Nell'esempio, la chiamata a printf() e la prima delle due chiamate a fprintf() sono
assolutamente equivalenti e producono outputs perfettamente identici sotto tutti i punti di vista106. La
seconda chiamata a fprintf(), invece, scrive ancora la medesima stringa, ma la scrive su stderr,
cioè sullo standard error: a prima vista può risultare un po' difficile cogliere la differenza, perché il DOS
associa al video sia stdout che stderr, perciò, per default, tutte le tre stringhe (identiche) sono scritte
a video. La diversità di comportamento degli stream appare però evidente quando sulla riga di comando si
effettui una redirezione dell'output su un altro stream, ad esempio un file: in esso è scritto l'ouptut
prodotto da printf() e dalla prima chiamata a fprintf(), mentre la stringa scritta dalla seconda
chiamata a fprintf() continua a comparire a video, in quanto, come si è detto poco fa, il DOS
consente la redirezione dello standard output, ma non quella dello standard error.
E' immediato trarre un'indicazione utile nella realizzazione di programmi che producono un
output destinato a successive post-elaborazioni: se esso è scritto su stdout, ad eccezione dei messaggi
di copyright, di errore o di controllo, inviati allo standard error, con una semplice redirezione sulla riga di
comando è possibile memorizzare in un file tutto e solo l'output destinato ad elaborazioni successive. Il
programma, inoltre, potrebbe leggere l'input da stdin per poterlo ricevere, anche in questo caso con
un'operazione di redirezione, da un file o da altre periferiche.
Il C non limita l'uso degli stream solamente in corrispondenza con quelli standard resi
disponibili dal DOS; al contrario, via stream può essere gestito qualunque file. Vediamo come:
#include
....
FILE *outStream;
char *string;
104 Con redirezione DOS si intende un'operazione effettuata al di fuori del codice del programma, direttamente
sulla riga di comando che lo lancia, con i simboli ">", ">>" o "<".
105 Si tenga presente che i prototipi di tutte le funzioni operanti su stream si trovano in STDIO.H.
106 Non è escluso che nelle librerie di qualche compilatore C la printf() sia implementata semplicemente
come un "guscio" che chiama fprintf() passandole tutti i parametri ricevuti, ma preceduti da stdout.
118 - Tricky C
int var;
....
if(!(outStream = fopen("C:\PROVE\PIPPO","wt")))
fprintf(stderr,"Errore nell'apertura del file.\n");
else {
if(fprintf(outStream,"Stringa: %s\nIntero: %d\n",string,var) == EOF)
fprintf(stderr,"Errore di scrittura nel file.\n");
fclose(outStream);
}
....
Quelle appena riportate sono righe di codice ricche di novità. In primo luogo, la dichiarazione
FILE *outStream;
appare piuttosto particolare. L'asterisco indica che outStream è un puntatore, ma a quale tipo
di dato? Il tipo FILE non esiste tra i tipi intrinseci... Ebbene, FILE è un tipo di dato generato mediante lo
specificatore typedef, che consente di creare sinonimi per i tipi di dato. Non pare il caso di
approfondirne sintassi e modalità di utilizzo; in questa sede basta sottolineare che quella presentata è una
semplice dichiarazione di stream. Infatti, il dichiaratore FILE cela una struct ed evita una
dichiarazione più complessa, del tipo struct...107; outStream è quindi, in realtà, un puntatore alla
struttura utilizzata per implementare il meccanismo dello stream, perciò possiamo riferirci direttamente ad
esso proprio come ad uno stream. Ora è tutto più chiaro (insomma...): la prima operazione da effettuare
per poter utilizzare uno stream è dichiararlo, con la sintassi che abbiamo appena descritto.
L'associazione dello stream al file avviene mediante la funzione di libreria fopen(), che
riceve quali parametri due stringhe, contenenti, rispettivamente, il nome del file (eventualmente completo
di path) e l'indicazione della modalità di apertura del medesimo. Aprire un file significa rendere
disponibile un "canale" di accesso al medesimo, attraverso il quale leggere e scrivere i dati; il nome del
file deve essere valido secondo le regole del sistema operativo (il DOS, nel nostro caso), mentre le
modalità possibili di apertura sono le seguenti:
107 Ecco la definizione del tipo FILE data da typedef:
typedef struct {
int level;
unsigned flags;
char fd;
unsigned char hold;
int bsize;
unsigned char *buffer;
unsigned char *curp;
unsigned istemp;
short token;
} FILE;
L'I/O e la gestione dei file - 119
MODALITÀ DI APERTURA DEL FILE CON fopen()
MODO SIGNIFICATO
"r" sul file sono possibili solo operazioni di lettura; il file deve esistere.
"w" sul file sono possibili solo operazioni di scrittura; il file, se non esistente, viene creato;
se esiste la sua lunghezza è troncata a 0 byte.
"a" sul file sono possibili solo operazioni di scrittura, ma a partire dalla fine del file (append
mode); in pratica il file può essere solo "allungato", ma non sovrascritto. Il file, se non
esistente, viene creato.
"r+" sul file sono possibili operazioni di lettura e di scrittura. Il file deve esistere.
"w+" sul file sono possibili operazioni di lettura e di scrittura. Il file, se non esistente, viene
creato; se esiste la sua lunghezza è troncata a 0 byte.
"a+" sul file sono possibili operazioni di lettura e di scrittura, queste ultime a partire dalla
fine del file (append mode); in pratica il file può essere solo "allungato", ma non
sovrascritto. Il file, se non esistente, viene creato.
La fopen() restituisce un valore che deve essere assegnato allo stream108, perché questo possa
essere in seguito utilizzato per le desiderate operazioni sul file; in caso di errore viene restituito NULL.
Abbiamo ora le conoscenze che servono per interpretare correttamente le righe di codice
if(!(outStream = fopen("C:\PROVE\PIPPO","wt")))
fprintf(stderr,"Errore nell'apertura del file.\n");
Con la chiamata a fopen() viene aperto il file PIPPO (se non esiste viene creato), per
operazioni di sola scrittura, con traslazione automatica CR/CR-LF. Il file aperto è associato allo stream
outStream; in caso di errore (fopen() restituisce NULL) viene visualizzato un opportuno messaggio
(scritto sullo standard error).
La scrittura nel file è effettuata da fprintf(), in modo del tutto analogo a quello già
sperimentato con stdout e stderr; la sola differenza è che questa volta lo stream si chiama
outStream. La fprintf() restituisce il numero di caratteri scritti; la restituzione del valore associato
alla costante manifesta EOF (definita in STDIO.H) significa che si è verificato un errore. In tal caso viene
ancora una volta usata fprintf() per scrivere un messaggio di avvertimento su standard error.
108 E' evidente che quel valore è l'indirizzo della struttura di tipo FILE: non ha molta importanza; per noi
rappresenta lo stream. Circa la fopen() va ancora precisato che ciascuna delle stringhe di indicazione della
modalità di apertura può essere modificata aggiungendo il carattere "b" o, in alternativa, "t". La "t" indica che ogni
'\n', prima di essere scritto in un file, deve essere trasformato in una coppia "\r\n" e che in lettura deve essere
effettuata la trasformazione opposta: tale impostazione si rivela comoda per molte operazioni su file ASCII. La "b"
invece indica che il file deve essere considerato "binario", e non deve essere effettuata alcuna trasformazione. La
modalità di default è, di norma, "t"; nel C Borland è definita la variabile external _fmode, che consente di
specificare il default desiderato per il programma.
120 - Tricky C
Al termine delle operazioni sul file è opportuno "chiuderlo", cioè rilasciare le risorse di sistema
che il DOS dedica alla sua gestione. La funzione fclose(), inoltre, rilascia anche lo stream
precedentemente allocato109 da fopen(), che non può più essere utilizzato, salvo, naturalmente, il caso
in cui gli sia assegnato un nuovo valore restituito da un'altra chiamata alla fopen().
Vi sono altre funzioni di libreria operanti su stream: ecco un esempio.
#include
....
int iArray[100], iBuffer[50];
FILE *stream;
....
if(!(fstream = fopen("C:\PROVE\PIPPO","w+b")))
fprintf(stderr,"Errore nell'apertura del file.\n");
....
if(fwrite(iArray,sizeof(int),50,fstream) < 50*sizeof(int))
fprintf(stderr,"Errore di scrittura nel file.\n");
....
if(fseek(fstream,-(long)(10*sizeof(int)),SEEK_END)
fprintf(stderr,"Errore di posizionamento nel file.\n");
....
if(fread(iBuffer,sizeof(int),10,fstream) < 10)
fprintf(stderr,"Errore di lettura dal file.\n");
....
if(fseek(fstream,0L,SEEK_CUR)
fprintf(stderr,"Errore di posizionamento nel file.\n");
....
if(fwrite(iArray+50,sizeof(int),50,fstream) < 50)
fprintf(stderr,"Errore di scrittura sul file.\n");
....
fclose(fstream);
....
Con la fopen() il file viene aperto (per lettura/scrittura in modalità binaria) ed associato allo
stream fstream: sin qui nulla di nuovo. Successivamente la fwrite() scrive su fstream 50 interi
"prelevandoli" da iArray: dal momento che la modalità di apertura "w" implica la distruzione del
contenuto del file se questo esiste, o la creazione di un nuovo file (se non esiste), i 100 byte costituiscono,
dopo l'operazione, l'intero contenuto del file. La fwrite(), in contrapposizione alla fprintf(), che
scrive sullo stream secondo le specifiche di una stringa di formato, è una funzione dedicata alla scrittura
di output non formattato e proprio per questa caratteristica essa è particolarmente utile alla gestione di dati
binari (come gli interi del nostro esempio). La sintassi è facilmente deducibile, ma vale la pena di dare
un'occhiata al prototipo della funzione:
int fwrite(void *buffer,int size,int count,FILE *stream);
Il primo parametro è il puntatore al buffer contenente i dati (o meglio, puntatore al primo dei
dati da scrivere). E' un puntatore void, in quanto in sede di definizione della funzione non ha senso
indicare a priori quale tipo di dato deve essere gestito: di fatto, in tal modo tutti i tipi sono ammissibili. Il
secondo parametro esprime la dimensione di ogni singolo dato, e si rende necessario per le medesime
ragioni poc'anzi espresse; infatti la fwrite() consente di scrivere direttamente ogni tipo di "oggetto",
anche strutture o unioni; è sufficiente specificarne la dimensione, magari con l'aiuto dell'operatore
109 La fclose() richiede che le sia passato come parametro lo stream da chiudere e non restituisce alcun
valore. Per chiudere tutti gli stream aperti dal programma è disponibile la fcloseall(), che non richiede alcun
parametro.
L'I/O e la gestione dei file - 121
sizeof(), come nell'esempio. Il terzo parametro è il numero di dati da scrivere: fwrite() calcola il
numero di byte che deve essere scritto con il prodotto di count per size. L'ultimo parametro,
evidentemente, è lo stream. La fwrite() restituisce il numero di oggetti (gruppi di byte di dimensione
pari al valore del secondo parametro) realmente scritti: tale valore risulta inferiore al terzo parametro solo
in caso di errore (disco pieno, etc.): ciò chiarisce il significato della if in cui sono collocate le chiamate
alla funzione.
La seconda novità dell'esempio è la fseek(), che consente di riposizionare il puntatore al file,
cioè di muoversi avanti e indietro lungo il medesimo per stabilire il nuovo punto di partenza delle
successive operazioni di lettura o scrittura.
Il primo parametro della fseek() è lo stream, mentre il secondo è un long che esprime il
numero di byte dello spostamento desiderato; il valore è negativo se lo spostamento procede dal punto di
partenza verso l'inizio del file, positivo se avviene in direzione opposta. Il punto di partenza è
rappresentato dal terzo parametro (un intero), per il quale è comodo utilizzare le tre costanti manifeste
appositamente definite in STDIO.H:
MODALITÀ OPERATIVE DI fseek()
COSTANTE SIGNIFICATO
SEEK_SET lo spostamento avviene a partire dall'inizio del file.
SEEK_CUR lo spostamento avviene a partire dall'attuale posizione.
SEEK_END lo spostamento avviene a partire dalla fine del file.
La fseek() restituisce 0 se l'operazione riesce; in caso di errore è restituito un valore diverso
da 0.
Il codice dell'esempio, pertanto, con la prima delle due chiamate ad fseek() sposta indietro
di 20 byte, a partire dalla fine del file, il puntatore allo stream, preparando il terreno alla fread(), che
legge gli ultimi 10 interi del file.
La fread() è evidentemente complementare alla fwrite(): legge da uno stream dati non
formattati. Anche i parametri omologhi delle due funzioni corrispondono nel tipo e nel significato, con la
sola differenza che buffer esprime l'indirizzo al quale i dati letti dal file vengono memorizzati. Il valore
restituito da fread(), ancora una volta di tipo int, esprime il numero di oggetti effettivamente letti,
minore del terzo parametro qualora si verifichi un errore.
L'esempio necessita ancora un chiarimento, cioè il ruolo della seconda chiamata a fseek(): il
secondo parametro, che come si è detto esprime "l'entità", cioè il numero di byte, dello spostamento, è
nullo. La conseguenza immediata è che, in questo caso, la fseek() non effettua alcun
riposizionamento; tuttavia la chiamata è indispensabile, in quanto, per caratteristiche strutturali del
sistema DOS, tra una operazione di lettura ed una di scrittura (o viceversa) su stream ne deve essere
effettuata una di seek, anche fittizia110.
Il frammento di codice riportato si chiude con una seconda chiamata a fwrite(), che scrive
altri 50 interi "allungando" il file (ogni operazione di lettura o di scrittura avviene, in assenza di chiamate
ad fseek(), a partire dalla posizione in cui è terminata l'operazione precedente).
Infine, il file è chiuso dalla fclose().
110 Ancora una particolarità su fseek(): uno spostamento di 0 byte è il solo affidabile su stream associati a file
aperti in modo text ("t"). Le funzioni di libreria dedicate agli stream non gestiscono correttamente il computo dei
caratteri scritti o letti quando alcuni di essi siano eliminati dal vero flusso di dati (o aggiunti ad esso).
122 - Tricky C
Vale ancora la pena di soffermarsi su un'altra funzione, che può essere considerata
complementare della fprintf(): si tratta della fscanf(), dedicata alla lettura da stream di input
formattato.Come fprintf(), anche fscanf() richiede che i primi due parametri siano,
rispettivamente, lo stream e una stringa di formato ed accetta un numero variabile di parametri. Tuttavia
vi è tra le due una sostanziale differenza: i parametri di fscanf() che seguono la stringa di formato
sono puntatori alle variabili che dovranno contenere i dati letti dallo stream. L'uso dei puntatori è
indispensabile, perché fscanf() deve restituire alla funzione chiamante un certo numero di valori, cioè
modificare il contenuto di un certo numero di variabili: dal momento che in C le funzioni possono
restituire un solo valore e, comunque, il passaggio dei parametri avviene mediante una copia del dato
originario (pag. 87), l'unico metodo possibile per modificare effettivamente quelle variabili è utilizzare
puntatori che le indirizzino.
E' ovvio che lo stream passato a fscanf() è quello da cui leggere i dati, e la stringa di
formato descrive l'aspetto di ciò che la funzione legge da quello stream. In particolare, per ogni carattere
diverso da spazio, tabulazione, a capo ("\n") e percentuale fscanf() si aspetta in arrivo dallo stream
proprio quel carattere; in corrispondenza di uno spazio, tabulazione o ritorno a capo la funzione continua
a leggere dallo stream in attesa del primo carattere diverso da uno dei tre e trascura tutti gli spazi,
tabulazioni e ritorni a capo; il carattere "%", invece, introduce una specifica di formato che indica a
fscanf() come convertire i dati provenienti dallo stream. E' evidente che deve esserci una
corrispondenza tra le direttive di formato e i puntatori passati alla funzione: ad esempio, ad una direttiva
"%d", che indica un intero, deve corrispondere un puntatore ad intero. Il carattere "*" posto tra il carattere
"%" e quello che indica il tipo di conversione indica a fscanf() di ignorare quel campo.
La fscanf() restituisce il numero di campi ai quali ha effettivamente assegnato un valore.
Ed ecco alcuni esempi:
#include
....
FILE *fstream;
int iVar;
char cVar, string[80];
float fVar;
....
fscanf(fstream,"%c %d %s %f",&cVar,&iVar,string,&fVar);
printf("%c %d %s %f\n",cVar,iVar,string,fVar);
....
La stringa di formato passata a fscanf() ne determina il seguente comportamento: il primo
carattere letto dallo stream è memorizzato nella variabile cVar; quindi sono ignorati tutti i caratteri
spazio, tabulazione, etc. (blank) incontrati, sino al primo carattere (cifra decimale) facente parte di un
intero, che viene memorizzato in iVar. Tutti gli spazi incontrati dopo l'intero sono trascurati e il primo
non-blank segna l'inizio della stringa da memorizzare in string, la quale è chiusa dal primo blank
incontrato successivamente. Ancora una volta, tutti i blank sono scartati fino al primo carattere (cifra
decimale) del numero in virgola mobile, memorizzato in fVar. Il primo blank successivamente letto
determina il ritorno di fscanf() alla funzione chiamante. E' importante notare che a fscanf() sono
passati gli indirizzi delle variabili mediante l'operatore "&" (pag. 17); esso non è necessario per la sola
string, in quanto il nome di un array ne rappresenta l'indirizzo (pag. 29 e seguenti).
E' importante sottolineare che per fscanf() ciò che proviene dallo stream è una sequenza
continua di caratteri, che viene interrotta solo dal terminatore (blank) che chiude l'ultimo campo
specificato nella stringa di formato. Se, ad esempio, il file contiene
x 123 ciao 456.789 1
L'I/O e la gestione dei file - 123
fscanf() assegna x a cVar, 123 a iVar, "ciao" a string e 456.789 a fVar, come del resto ci
si aspetta, e la cifra 1 non viene letta: può esserlo in una successiva operazione di input dal medesimo
stream. Ma se il contenuto del file è
x123ciao456.789 1
'x' è correttamente assegnato a cVar, poiché lo specificatore %c implica comunque la lettura di un solo
carattere. Anche il numero 123 è assegnato correttamente a iVar, perché fscanf() "capisce" che il
carattere 'c' non può far parte di un intero. Ma la mancanza di un blank tra ciao e 456.789 fa sì che
fscanf() assegni a string la sequenza "ciao456.789" e il numero 1.00000 a fVar. Inoltre, lo
specificatore %c considera i non-blanks equivalenti a qualsiasi altro carattere: se il file contiene la
sequenza
\n123 ciao 456.789 1
alla variabile cVar è comunque assegnato il primo carattere letto, cioè il '\n' (a capo). La fscanf(),
inoltre, riconosce comunque i blanks come separatori di campo, a meno che non le sia indicato
esplicitamente di leggerli: se la stringa di formato è "%c%d%s%f", il comportamento della funzione con i
dati degli esempi appena visti risulta invariato.
Vediamo ora un esempio relativo all'utilizzo del carattere di soppressione '*', che forza
fscanf() ad ignorare un campo: nella chiamata
fscanf(fstream,"%d %*d %f",&iVar,&fVar);
è immediato notare che i puntatori passati alla funzione sono due, benché la stringa di formato contenga
tre specificatori. Il carattere '*' inserito tra il '%' e la 'd' del secondo campo forza fscanf() ad
ignorare (e quindi a non assegnare alla variabile indirizzata da alcun puntatore) i dati corrispondenti a
quel campo. Perciò, se il file contiene
123 45 67.89
l'intero 123 è assegnato a iVar, l'intero 45 è ignorato e il numero in virgola mobile 67.89 è assegnato
a fVar. Con gli specificatori di formato è possibile indicare l'ampiezza di campo, quando questa è
costante111. Consideriamo la seguente chiamata:
fscanf(fstream,"%3d%*2d%5f",&iVar,&fVar);
Se i dati letti sono
1234567.89
il risultato è assolutamente identico a quello dell'esempio precedente: le costanti inserite nelle specifiche
di formato indicano a fscanf() di quanti caratteri si compone ogni campo e quindi essa è in grado di
operare correttamente anche in assenza di blank.
Vediamo ancora un esempio: supponendo di effettuare due volte la chiamata
fscanf(fstream,"%c%3d%*2d%5f",&cVar,&iVar,&fVar);
111 A dire il vero, ciò vale anche per printf() e fprintf(). L'analogia tra queste funzioni è tale da fa
pensare che esista anche una scanf()... ed è proprio così. La scanf() equivale ad una fscanf() chiamata
passandole stdin come parametro stream.
124 - Tricky C
senza operazioni di seek sullo stream e nell'ipotesi che i dati presenti nel file siano
01234567.89\n01234567.89
ci si aspetta, presumibilmente, di memorizzare in entrambi i casi, in cVar, iVar e fVar,
rispettivamente, '0', 123 e 67.89. Invece accade qualcosa di leggermente diverso: con la prima
chiamata il risultato è effettivamente quello atteso, mentre con la seconda i valori assunti da cVar, iVar
e fVar sono, nell'ordine, '\n', 12 e 567.8. Il motivo di tale comportamento, anomalo solo in
apparenza, è che, come accennato, lo stream è per fscanf() semplicemente una sequenza di caratteri in
ingresso, pertanto nessuno di essi, neppure il ritorno a capo, può essere scartato se ciò non è
esplicitamente richiesto dal programmatore. Per leggere correttamente il file è necessaria una stringa di
formato che scarti il carattere incontrato dopo il float, oppure indichi la presenza, dopo il medesimo, di
un blank: "%c%3d%*2d%5f%*c" e "%c%3d%2*d%5f " raggiungono entrambe l'obiettivo.
Le considerazioni espresse sin qui non esauriscono la gestione degli streams in C: le librerie
standard dispongono di altre funzioni dedicate; tuttavia quelle presentate sono di utilizzo comune. Tutti i
dettagli sintattici possono essere approfonditi sulla manualistica del compilatore utilizzato; inoltre,
un'occhiatina a STDIO.H è sicuramente fonte di notizie e particolari interessanti.
I L C A C H I N G
La gestione dei file implica la necessità di effettuare accessi, in lettura e scrittura, ai dischi, che,
come qualsiasi periferica hardware, hanno tempi di risposta più lenti della capacità elaborativa del
microprocessore112. L'efficienza delle operazioni di I/O su file può essere incrementata mediante l'utilizzo
di uno o più buffer, gestiti mediante algoritmi di lettura ridondante e scrittura ritardata, in modo da
limitare il numero di accessi fisici al disco113. La libreria C comprende alcune funzioni atte
all'implementazione di capacità di caching nei programmi: nonostante la massima efficienza sia
raggiungibile solo con algoritmi sofisicati114, vale la pena di citare la
int setvbuf(FILE *stream,char *buf,int mode,int size);
che consente di associare un buffer di caching ad uno stream. La gestione del buffer è automatica e
trasparente al programmatore, che deve unicamente preoccuparsi di chiamare setvbuf() dopo avere
aperto lo stream con la solita fopen(): del resto il primo parametro richiesto da setvbuf() è proprio
lo stream sul quale operare il caching. Il secondo parametro è il puntatore al buffer: è possibile passare
alla funzione l'indirizzo di un'area di memoria precedentemente allocata, la cui dimensione è indicata dal
quarto parametro, size (il cui massimo valore è limitato a 32767); tuttavia, se il secondo parametro
attuale è la costante manifesta NULL, setvbuf() provvede essa stessa ad allocare un buffer di
112 Si può affermare, anzi, che i dischi sono tra le periferiche più lente.
113 Proviamo a chiarire: per lettura ridondante (read forwarding) si intende la lettura dal file di una quantità di
byte superiore al richiesto e la loro memorizzazione in un buffer, nella "speranza" che eventuali successive
operazioni di lettura possano essere limitate alla ricerca dei dati nel buffer medesimo, senza effettuare ulteriori
accessi fisici al disco. La scrittura ritardata ( write staging) consiste nel copiare in un buffer i dati da scrivere di volta
in volta, per poi trasferirne sul disco la massima quantità possibile col minimo numero di accessi fisici.
114 Esistono, del resto, programmi dedicati al caching dei dischi, generalmente operanti a livello di sistema
operativo (ad esempio SMARTDRV.EXE, fornito come parte integrante del DOS). Inoltre non è raro il caso di dischi
incorporanti veri e propri sistemi di caching a livello hardware.
L'I/O e la gestione dei file - 125
dimensione size. Il terzo parametro indica la modalità di gestione del buffer: allo scopo sono definite (in
STDIO.H) alcune costanti manifeste:
MODALITÀ DI CACHING CON setvbuf()
COSTANTE SIGNIFICATO
_IOFBF Attiva il caching completo del file (full buffering): in input, qualora il buffer sia
vuoto la successiva operazione di lettura lo riempie (se il file ha dimensione
sufficiente); nelle operazioni di output i dati sono scritti nel file solo quando il buffer
è pieno.
_IOLBF Attiva il caching a livello di riga (line buffering): le operazioni di input sono gestite
come nel caso precedente, mentre in output i dati sono scritti nel file (con
conseguente svuotamento del buffer) ogni volta che nello stream transita un carattere
di fine riga.
_IONBF Disattiva il caching (no buffering).
La funzione setvbuf() restituisce 0 in assenza di errori, altrimenti è restituito un valore
diverso da 0.
Attenzione al listato che segue:
#include
FILE *fopenWithCache(char *name,char *mode)
{
FILE *stream;
char cbuf[1024];
if(!(stream = fopen(name,mode)))
return(NULL);
if(setvbuf(stream,cbuf,_IOFBF,1024)) {
fclose(stream);
return(NULL);
}
return(stream);
}
Dove si nasconde l'errore? L'array cbuf è allocato come variabile automatica e, pertanto, cessa
di esistere in uscita dalla funzione (vedere pag. 34); tuttavia fopenWithCache(), se non si è verificato
alcun errore, restituisce il puntatore allo stream aperto, dopo avervi associato proprio cbuf come buffer di
caching. E' evidente che tale comportamento è errato, perché forza tutte le operazioni di buffering a
svolgersi in un'area di memoria riutilizzata, assai probabilmente, per altri scopi. In casi analoghi a quello
descritto, è opportuno utilizzare malloc(); meglio ancora è, comunque, lasciare fare a setvbuf()
(passandole NULL quale puntatore al buffer): ciò comporta, tra l'altro, il vantaggio della sua deallocazione
automatica al momento della chiusura dello stream.
Per un esempio pratico di utilizzo di setvbuf() vedere pag. 587.
126 - Tricky C
A L T R I S T R U M E N T I D I G E S T I O N E D E I F I L E
Gli stream costituiscono un'implementazione software di alto livello, piuttosto distante dalla
reale tecnica di gestione dei file a livello di sistema operativo DOS, il quale, per identificare i file aperti,
si serve di proprie strutture interne di dati e, per quanto riguarda l'interfacciamento con i programmi, di
descrittori numerici detti handle. Questi altro non sono che numeri, ciascuno associato ad un file aperto,
che il programma utilizza per effettuare le operazioni di scrittura, lettura e posizionamento. Poiché il DOS
non possiede routine di manipolazione diretta degli stream, questi, internamente, sono a loro volta basati
sugli handle115, ma ne nascondono l'esistenza e mettono a disposizione funzionalità aggiuntive, quali la
possibilità di gestire input e output formattati nonché oggetti diversi dalla semplice sequenza di byte.
Le librerie standard del C includono funzioni di gestione dei file basate sugli handle, i cui
prototipi sono dichiarati in IO.H, tra le quali vale la pena di citare:
int open(char *path,int operation,unsigned mode);
int _open(char *path,int oflags);
int write(int handle,void *buffer,unsigned len);
int read(int handle,void *buffer,unsigned len);
int lseek(int handle,long offset,int origin);
int close(int handle);
L'analogia con fopen(), fwrite(), fread(), fseek() e fclose() è immediato: in
effetti le prime possono essere considerate le omolghe di queste. Non esistono, però, funzioni omologhe
di altre molto utili, quali la fprintf() e la fscanf().
Non sembra necessario dilungarsi sulla sintassi delle funzioni basate su handle: d'altra parte
qualsiasi file può sempre essere manipolato via stream (ed è questa, tra l'altro, l'implementazione
grandemente curata e sviluppata dal C++); è forse il caso di commentare brevemente la funzione
open().Il parametro path equivale al primo parametro della fopen() ed indica il file che si desidera
aprire.
Il secondo parametro (operation) è un intero che specifica la modalità di apertura del file (ed
ha significato analogo al secondo parametro di fopen()), il cui valore risulta da un'operazione di or su
bit (vedere pag. 72) tra le costanti manifeste elencate di seguito, definite in FCNTL.H.
MODALITÀ DI APERTURA DEL FILE CON open(): PARTE 1
COSTANTE SIGNIFICATO
O_RDONLY Apre il file in sola lettura.
O_WRONLY Apre il file in sola scrittura.
O_RDWR Apre il file il lettura e scrittura.
Le tre costanti sopra elencate sono reciprocamente esclusive. Per specificare tutte le
caratteristiche desiderate per la modalità di apertura del file, la costante prescelta tra esse può essere posta
in or su bit con una o più delle seguenti:
115 Lo dimostra il fatto che uno dei campi della struttura di tipo FILE è un intero contenente proprio lo handle
associato al file aperto. Detto campo (che nell'implementazione C della Borland ha nome fd) può essere utilizzato
come handle del file con tutte le funzioni che richiedono proprio lo handle quale parametro in luogo dello stream.
L'I/O e la gestione dei file - 127
MODALITÀ DI APERTURA DEL FILE CON open(): PARTE 2
COSTANTE SIGNIFICATO
O_APPEND Le operazioni dn scrittura sul file possono esclusivamente aggiungere byte al
medesimo (modo append).
O_CREAT Se il file non esiste viene creato e i permessi di accesso al medesimo sono impostati
in base al terzo parametro di open(), mode. Se il file non esiste, O_CREAT è
ignorata.
O_TRUNC Se il file esiste, la sua lunghezza è troncata a 0.
O_EXCL E' utilizzato solo con O_CREAT: se il file esiste, open() fallisce e restituisce un
errore.
O_BINARY Richiede l'apertura del file in modo binario (è alternativa a O_TEXT).
O_TEXT Richiede l'apertura del file in modo testo (è alternativa a O_BINARY).
Se né O_BINARY né O_TEXT sono specificate, il file è aperto nella modalità impostata dalla
variabile globale _fmode, come del resto avviene con fopen() in assenza degli specificatori "t" e "b".
Il terzo parametro di open(), mode, è un intero senza segno che può assumere uno dei valori
seguenti (le costanti manifeste utilizzate sono definite in SYS\STAT.H):
PERMESSI DI ACCESSO AL FILE CON open()
COSTANTE SIGNIFICATO
S_IWRITE Permesso di accesso al file in scrittura.
S_IREAD Permesso di accesso al file in sola lettura.
S_IREAD|S_IWRITE Permesso di accesso al file in lettura e scrittura.
La libreria Borland comprende una variante di open() particolarmente adatta alla gestione
della condivisione di file nel networking116: si tratta della
116 Quando più personal computer sono collegati in rete (net), alcuni di essi mettono le proprie risorse (dischi,
stampanti, etc.) a disposizione degli altri. Ciò consente di utilizzare in comune, cioè in modo condiviso, periferiche,
dati e programmi (che in assenza della rete dovrebbero essere duplicati su ogni macchina interessata). In questi casi
è possibile, per non dire probabile, che siano effettuati accessi concorrenti, da più parti, ai file memorizzati sui dischi
condivisi tra computer: è evidente che si tratta di situazioni delicate, che possono facilmente causare, se non gestite
in modo opportuno, problemi di una certa gravità. Si pensi, tanto per fare un semplice esempio, ad un database
condiviso: un primo programma accede in lettura ad un record del medesimo; mentre i dati sono visualizzati, un
secondo programma accede al medesimo record per modificarne il contenuto determinando così una palese
incongruenza tra il risultato dell'interrogazione della base dati e la reale consistenza della medesima. E' evidente che
occorre stabilire regole di accesso alle risorse condivise tali da evitare il rischio di conflitti analoghi a quello
descritto.
128 - Tricky C
int _open(char *path,int oflags);
Il secondo parametro, oflags, determina la modalità di apertura ed accesso condiviso al file,
secondo il valore risultante da un'operazione di or su bit di alcune costanti manifeste. In particolare, deve
essere utilizzata una sola tra le costanti O_RDONLY, O_WRONLY, O_RDWR (proprio come in open());
possono poi essere usate, a partire dalla versione 3.0 del DOS, le seguenti:
MODALITÀ DI CONDIVISIONE DEL FILE CON _open()
COSTANTE SIGNIFICATO DEFINITA IN
O_NOINHERIT Il file non è accessibile ai child process. FCNTL.H
SH_COMPAT Il file può essere aperto in condivisione da altre applicazioni SHARE.H
solo se anche queste specificano SH_COMPAT nella modalità
di apertura.
SH_DENYRW Il file non può essere aperto in condivisione da altre SHARE.H
applicazioni.
SH_DENYWR Il file può essere aperto in condivisione da altre applicazioni, SHARE.H
ma solo per operazioni di lettura.
SH_DENYRD Il file può essere aperto in condivisione da altre applicazioni, SHARE.H
ma solo per operazioni di scrittura.
SH_DENYNO Il file può essere aperto in condivisione da altre applicazioni SHARE.H
per lettura e scrittura, purché esse non specifichino la modalità
SH_COMPAT.
Sia open() che _open() restituiscono un intero positivo che rappresenta lo handle del file
(da utilizzare con write(), read(), close(), etc.); in caso di errore è restituito -1.
In particolare, la _open() sfrutta a fondo le funzionalità offerte dal servizio 3Dh dell'int 21h,
descritto a pag. 320.
Lanciare programmi - 129
L A N C I A R E P R O G R A M M I
Si tratta, ovviamente, di lanciare programmi dall'interno di altri programmi. E' una possibilità la
cui utilità dipende largamente non solo dagli scopi del programma stesso, ma anche e soprattutto dalle
caratteristiche del sistema operativo. E' facile intuire che un sistema in grado di dare supporto
all'elaborazione multitasking (il riferimento a Unix, ancora una volta, è voluto e non casuale) offre
interessanti possibilità al riguardo (si pensi, ad esempio, ad un gruppo di programmi elaborati
contemporaneamente, tutti attivati e controllati da un unico programma gestore); tuttavia, anche in
ambienti meno evoluti si può fare ricorso a tale tecnica (per un esempio, anche se non esaustivo, vedere
pag. 507).Per brevità, adottando la terminologia Unix, il programma chiamante si indica d'ora in poi con
il termine parent, mentre child è il programma chiamato.
L A L I B R E R I A C
La libreria C fornisce supporto al lancio di programmi esterni mediante un certo numero di
funzioni, che possono essere considerate standard entro certi limiti (più precisamente, lo sono in ambiente
DOS); per approfondimenti circa la portabilità dei sorgenti che ne fanno uso vedere pag. 136.
Come al solito, per i dettagli relativi alla sintassi, si rimanda alla manualistica specifica del
compilatore utilizzato; qui si intende semplicemente mettere in luce alcune interessanti caratteristiche di
dette funzioni e i loro possibili ambiti di utilizzo.
s y s t e m ( )
La funzione system() costituisce forse il mezzo più semplice per raggiungere lo scopo: essa
deve infatti essere invocata passandole come unico parametro una stringa contenente, né più né meno, il
comando che si intende eseguire. Ad esempio, il codice:
#include
#include // per fprintf()
#include // per errno
...
if(system("comando param1 param2") == -1)
fprintf(stderr,"errore %d in system()\n", errno);
lancia il programma comando passandogli i parametri param1 e param2. Dal momento che,
nell'esempio, per comando non è specificato un path, il sistema utilizza la variabile di environment
PATH117 (non è necessario specificare l'estensione). Dall'esempio si intuisce che system()
117 Se viene fornito un path, tutte le backslash presenti nella stringa devono essere raddoppiate, onde evitare che
il compilatore le interpreti come parte di sequenze di escape. Ad esempio, la stringa
"c:\dos\tree"
non viene gestita correttamente, mentre
"c:\\dos\\tree"
funziona come desiderato.
130 - Tricky C
restituisce -1 in caso di errore; tuttavia va sottolineato che la restituzione di 0 non implica che comando
sia stato effettivamente eseguito secondo le intenzioni del programmatore. Infatti system() esegue il
comando ricevuto come parametro attraverso l'interprete dei comandi: in altre parole, essa non fa altro
che lanciare una copia dell'interprete stesso e scaricargli il barile, proprio come se fosse stata digitata la
riga
command -c "comando param1 param2"
Ne segue che system() si limita a restituire 0 nel caso in cui sia riuscita a lanciare
correttamente l'interprete, e non si preoccupa di come questo se la cavi poi con il comando specificato:
pertanto, non solo non è possibile conoscere il valore restituito al sistema dal child, ma non è neppure
possibile sapere se questo sia stato effettivamente eseguito.
Se, da una parte, ciò appare come un pesante limite, dall'altra la system() consente di gestire
anche comandi interni DOS, proprio perché in realtà è l'interprete a farsene carico. Ad esempio è
possibile richiedere
system("dir /p");
e system() restituisce -1 solo se non è stato possibile lanciare l'interprete dei comandi. Inoltre, è
possibile eseguire i file batch. Ancora,
system("command");
esegue un'istanza dell'interprete, mettendo il prompt del DOS a disposizione dell'utilizzatore: digitando
exit
al prompt la shell viene chiusa e l'elaborazione del programma parent riprende118.
Infine, system() può essere utilizzata semplicemente per verificare se l'interprete dei
comandi è disponibile:
system(NULL);
restituisce un valore diverso da 0 se è possibile lanciare l'interprete dei comandi.
E' superfluo (speriamo!) chiarire che l'argomento di system() non deve necessariamente
essere una costante stringa, come si è assunto per comodità negli esempi precedenti, ma è sufficiente che
esso sia di tipo char *: ciò consente la costruzione dinamica della riga di comando, ad esempio
mediante l'utilizzo di funzioni atte ad operare sulle stringhe119 (strcpy(), strcat(), sprintf(),
etc.).
118 A dire il vero anche le altre funzioni (spawn...(), exec...() possono eseguire un'istanza
dell'interprete dei comandi. Bisogna però fare attenzione a non cacciarsi nei guai: una chiamata come
system("command /p");
è lecita e viene tranquillamente eseguita, ma l'effetto dell'opzione /p su command.com è di renderne permanente
in memoria la nuova istanza: in tal caso il comando exit non ha alcun effetto, e non è più possibile riprendere
l'esecuzione del parent. Per ragioni analoghe, l'esecuzione di un programma TSR (vedere pag. 275) attraverso la
system() potrebbe avere conseguenze distruttive.
119 Vedere pag. 13 e seguenti.
Lanciare programmi - 131
s p a w n . . . ( )
Come la system(), anche le funzioni della famiglia spawn...() consentono di lanciare
programmi esterni come se fossero subroutine del parent; tuttavia esse non fanno ricorso all'interprete dei
comandi, in quanto si basano sul servizio 4Bh dell'int 21h120: di conseguenza, non è possibile utilizzarle
per invocare comandi interni DOS né file batch, tuttavia si ha un controllo più ravvicinato sull'esito
dell'operazione. Esse infatti restituiscono -1 se l'esecuzione del child non è riuscita; in caso contrario
restituiscono il valore che il programma child ha restituito a sua volta.
Tutte le funzioni spawn...() richiedono come primo parametro un intero, di solito dichiarato
nei prototipi con il nome mode, che indica la modalità di esecuzione del programma child: in
PROCESS.H sono definite le costanti manifeste P_WAIT (il child è eseguito come una subroutine) e
P_OVERLAY (il child è eseguito sostituendo in memoria il parent, proprio come se fosse chiamata la
corrispondente funzione della famiglia exec...()). Come osservato riguardo system() (vedere
pag. 130), anche le funzioni spawn...() non possono essere utilizzate per lanciare shell permanenti o
programmi TSR (vedere pag. 275); tuttavia l'utilizzo del valore P_OVERLAY per il parametro mode
consente un'eccezione, in quanto il parent scompare senza lasciare traccia di sé e, in uscita dal child, la
sua esecuzione non può mai riprendere.
Il secondo parametro, di tipo char *, è invece il nome del programma da eseguire: esso,
diversamente da quanto visto circa la system(), deve essere completo di estensione; inoltre, se non è
specificato il path, solo le funzioni spawnlp(), spawnlpe(), spawnvp() e spawnvpe()
utilizzano la variabile di environment PATH (la lettera "p" presente nel suffisso finale dei nomi delle
funzioni indica proprio detta caratteristica).
Funzioni del gruppo "l"
Le funzioni del gruppo "l" si distinguono grazie alla presenza, nel suffisso finale del loro nome,
della lettera "l", la quale indica che gli argomenti della riga di comando del child sono accettati dalla
funzione spawnl...() come una lista di parametri, di tipo char *, conclusa da un puntatore nullo.
Ad esempio, per eseguire il comando
myutil -a -b 5 arg1 arg2
si può utilizzare la funzione spawnl():
#include
...
spawnl(P_WAIT,"myutil.exe","myutil","-a","-b","5","arg1","arg2",NULL);
Si noti che il nome del programma è passato due volte a spawnl(): la prima stringa indica il
programma da eseguire, mentre la seconda rappresenta il primo parametro ricevuto dal programma child:
essa deve essere comunque passata alla funzone spawnl...() e, per convenzione, è uguale al nome
del programma stesso (il valore di argv[0], se questo è stato a sua volta scritto in linguaggio C: vedere
pag. 105 e seguenti). Il programma myutil è ricercato solo nella directory corrente; la funzione
spawnlp(), la cui sintassi è identica a quella di spawnl(), effettua la ricerca in tutte le directory
specificate dalla variabile di environment PATH.
120 Detto servizio utilizza il valore presente nel registro macchina AL per stabilire il tipo di azione da
intraprendere: in particolare, AL = 0 richiede il caricamento e l'esecuzione del programma (funzioni
spawn...() se il primo parametro è P_WAIT), mentre AL = 3 richiede il caricamento e l'esecuzione del child
nella memoria riservata al parent (overlay), il quale viene a tutti gli effetti sostituito dal nuovo programma (funzioni
spawn...() se il primo parametro è P_OVERLAY, e funzioni exec...()).
132 - Tricky C
Il processo child eredita l'ambiente del parent: in altre parole, le variabili di environment del
child sono una copia di quelle del programma chiamante. I due environment sono pertanto identici,
tuttavia il child non può accedere a quello del parent, né tantomeno modificarlo. Se il parent ha la
necessità di passare al child un environment diverso dal proprio, può farlo mediante le funzioni
spawnle() e spawnlpe(), che, pur essendo analoghe alle precedenti, accettano un ulteriore
parametro dopo il puntatore nullo che chiude la lista degli argomenti:
static char *newenv[] = {"USER=Pippo","PATH=C:\\DOS",NULL);
...
spawnle(P_WAIT,"myutil","myutil","-a","-b","5","arg1","arg2",NULL,newenv);
lancia myutil in un environment che comprende le sole121 variabili USER e PATH, valorizzate come
evidente nella dichiarazione dell'array di stringhe (o meglio, di puntatori a stringa, o, meglio ancora, di
puntatori a puntatori a carattere) newenv. Il processo parent, qualora abbia necessità di passare al child
una copia modificata del proprio environment, deve arrangiarsi a costruirla utilizzando le funzioni di
libreria getenv() e putenv() e la variabile globale environ122, dichiarate in DOS.H.
Funzioni del gruppo "v"
Le funzioni del gruppo "v" si distinguono grazie alla presenza, nel suffisso finale del loro nome,
della lettera "v" (in luogo della lettera "l"), la quale indica che gli argomenti della riga di comando del
child sono accettati dalla funzione spawnv...() come un puntatore ad un array di stringhe, il cui
ultimo elemento deve essere un puntatore nullo.
Riprendendo l'esempio precedente, il comando
myutil -a -b 5 arg1 arg2
viene gestito mediante la funzione spawnv() come segue:
#include
...
char *childArgv[] = {"myutil","-a","-b","5","arg1","arg2",NULL};
...
spawnv(P_WAIT,"myutil.exe",childArgv);
Si intuisce facilmente che la spawnvp() cerca il comando da eseguire in tutte le directory
definite nella variabile di ambiente PATH (qualora il suo path non sia specificato esplicitamente), mentre
spawnv() lo ricerca solo nella directory corrente.
121 E' immediato verificarlo con il codice seguente:
static char *newenv[] = {"USER=Pippo","PATH=C:\\DOS",NULL);
...
spawnlpe(P_WAIT,"command.com","command.com",NULL,newenv);
che esegue una istanza dell'interprete dei comandi; digitando il comando SET al prompt viene visualizzato
l'environment corrente. Il comando EXIT consente di chiudere la shell e restituire il controllo al parent.
122 La variabile environ contiene l'indirizzo dell'array di stringhe (ciascuna avente formato NOME=VAL, dove
NOME rappresenta il nome della variabile e VAL il suo valore) rappresentanti l'environemnt del programma. Se si
utilizza putenv() per modificare il valore di una variabile o per inserirne una nuova, il valore di environ viene
automaticamente aggiornato qualora sia necessario rilocare l'array. Dichiarando main() con tre parametri (vedere
pag. 105) il terzo rappresenta il puntatore all'array delle stringhe di environment ed inizialmente ha lo stesso valore
di environ, ma non viene modificato da putenv().
Lanciare programmi - 133
Si noti che il primo elemento dell'array childArgv[] punta, per convenzione, al nome del
child medesimo (del resto il nome scelto per l'array nell'esempio dovrebbe suggerire che esso viene
ricevuto dal child come parametro argv di main(): vedere pag. 105).
Infine, le funzioni spawnve() e spawnvpe(), analogamente a spawnle() e
spawnlpe(), accettano come ultimo parametro un puntatore ad un array di stringhe, che costituiranno
l'environment del child.
e x e c . . . ( )
Le funzioni della famiglia exec...(), a differenza delle spawn...(), non trattano il child
come una subroutine del parent: esso, al contrario, viene caricato in memoria ed eseguito in luogo del
parent, sostituendovisi a tutti gli effetti.
I nomi e la sintassi delle funzioni exec...() sono strettamente analoghi a quelli delle
spawn...(): esistono otto funzioni exec...(), ciascuna delle quali può essere posta in
corrispondenza biunivoca con una spawn...(): a seconda della presenza delle lettere "l", "v", "p" ed
"e" il comportamento di ciascuna exec...() è assolutamente identico a quello della corrispondente
spawn...() chiamata con il parametro mode uguale a P_OVERLAY (le funzioni exec...() non
accettano il parametro mode; il loro primo parametro è sempre il nome del programma da eseguire).
Se si desidera che il solito comando degli esempi precedenti sostituisca in memoria il parent e
sia eseguito in luogo di questo, è del tutto equivalente utilizzare
spawnv(P_OVERLAY,"myutil.exe",childArgv);
oppure
execv("myutil.exe",childArgv);
ad eccezione di quanto specificato in tema di portabilità (pag. 136).
T a b e l l a s i n o t t i c a
Di seguito si presenta una tabella sinottica delle funzioni spawn...() ed exec...().
SINTASSI E CARATTERISTICHE DELLE FUNZIONI spawn...() E exec...()
MODO NOME DEL ARGOMENTI DEL ENVIRONMENT
CHILD CHILD DEL CHILD
spawnl() int: char * lista di char *
P_WAIT, il primo è = child
P_OVERLAY l'ultimo è NULL
spawnlp() int: char * lista di char *
P_WAIT, (utilizza PATH) il primo è = child
P_OVERLAY l'ultimo è NULL
spawnle() int: char * lista di char * char **Env
P_WAIT, il primo è = child
134 - Tricky C
P_OVERLAY l'ultimo è NULL
spawnlpe() int: char * lista di char * char **Env
P_WAIT, (utilizza PATH) il primo è = child
P_OVERLAY l'ultimo è NULL
spawnv() int: char * char **Argv
P_WAIT, Argv[0] = child
P_OVERLAY Argv[ultimo] = NULL
spawnvp() int: char * char **Argv
P_WAIT, (utilizza PATH) Argv[0] = child
P_OVERLAY Argv[ultimo] = NULL
spawnve() int: char * char **Argv char **Env
P_WAIT, Argv[0] = child
P_OVERLAY Argv[ultimo] = NULL
spawnvpe() int: char * char **Argv char **Env
P_WAIT, (utilizza PATH) Argv[0] = child
P_OVERLAY Argv[ultimo] = NULL
execl() char * lista di char *
il primo è = child
l'ultimo è NULL
execlp() char * lista di char *
(utilizza PATH) il primo è = child
l'ultimo è NULL
execle() char * lista di char * char **Env
il primo è = child
l'ultimo è NULL
execlpe() char * lista di char * char **Env
(utilizza PATH) il primo è = child
l'ultimo è NULL
execv() char * char **Argv
Argv[0] = child
Argv[ultimo] = NULL
execp() char * char **Argv
(utilizza PATH) Argv[0] = child
Argv[ultimo] = NULL
execve() char * char **Argv char **Env
Argv[0] = child
Argv[ultimo] = NULL
Lanciare programmi - 135
execvpe() char * char **Argv char **Env
(utilizza PATH) Argv[0] = child
Argv[ultimo] = NULL
C o n d i v i s i o n e d e i f i l e
I processi child lanciati con spawn...() e exec...() condividono i file aperti dal parent.
In altre parole, entrambi i processi possono accedere ai file aperti dal parent, per ciascuno dei quali il
sistema operativo mantiene un unico puntatore: ciò significa che le operazioni effettuate da uno dei
processi (spostamento lungo il file, lettura, scrittura) influenzano l'altro processo; tuttavia se il child
chiude il file, questo rimane aperto per il parent. Vediamo un esempio:
Il seguente frammento di codice, che si ipotizza appartenere al parent, apre il file
C:\AUTOEXEC.BAT, effettua un'operazione di lettura e lancia il child, passandogli il puntatore allo
stream (vedere pag. 116).
...
#define MAX 128
...
char sPrtStr[10], line[MAX];
FILE *inP;
...
inP = fopen("C:\\AUTOEXEC.BAT","r");
printf(fgets(line,MAX,inP));
sprintf(sPtrStr,"%p",inP);
spawnl(P_WAIT,"child","child",sPtrStr,NULL);
printf(fgets(line,MAX,inP));
...
Se si eccettua la mancanza del pur necessario codice per la gestione degli eventuali errori,
tralasciato per brevità, il listato appare piuttosto banale: l'unica particolarità è rappresentata dalla
chiamata alla funzione sprintf(), con la quale si converte in stringa il valore contenuto nella variabile
inP (l'indirizzo della struttura che descrive lo stream aperto dalla fopen()). Come si può vedere, il
parent passa al child proprio detta stringa (è noto che i parametri ricevuti da un programma sulla riga di
comando sono necessariamente stringhe), alla quale esso può accedere attraverso il proprio argv[1].
Ecco un frammento del child:
...
#define MAX 128
...
int main(int argc,char **argv)
{
...
FILE *inC;
...
sscanf(argv[1],"%p",&inC);
printf(fgets(line,MAX,inC));
fclose(inC);
....
}
Il child memorizza in inC l'indirizzo della struttura che descrive lo stream aperto dal parent
ricavandolo da argv[1] mediante la sscanf(), effettua un'operazione di lettura e chiude lo stream;
tuttavia, il parent è ancora in grado di effettuare operazioni di lettura dopo il rientro dalla spawnl():
136 - Tricky C
l'effetto congiunto dei due programmi consiste nel visualizzare le prime tre righe del file
C:\AUTOEXEC.BAT.
Va sottolineato che è necessario compilare entrambi i programmi per un modello di memoria
che gestisca i dati con puntatori a 32 bit (medium, large, huge: vedere pag. 143 e seguenti): è infatti molto
verosimile (per non dire scontato) che il child non condivida il segmento dati del parent, nel quale è
allocata la struttura associata allo stream: l'utilizzo di indirizzi a 16 bit, che esprimono esclusivamente
offset rispetto all'indirizzo del segmento dati stesso, condurrebbe inevitabilmente il child a utilizzare quel
medesimo offset rispetto al proprio data segment, accedendo così ad una locazione di memoria ben
diversa da quella desiderata.
P O R T A B I L I T À
Date le differenti caratteristiche del supporto fornito dai diversi sistemi operativi (DOS e Unix
in particolare), sono necessarie alcune precisazioni relative alla portabilità del codice tra i due ambienti.
La funzione system() può essere considerata portabile: essa è infatti implementata nelle
librerie standard dei compilatori in entrambi i sistemi.
Analoghe considerazioni valgono per le funzioni exec...(), ma con prudenza: in ambiente
Unix, solitamente, non sono implementate le funzioni execlpe() e execvpe(). Inoltre, le funzioni
execlp() e execvp() in versione Unix sono in grado di eseguire anche shell script (analoghi ai file
batch del DOS). Tutte le funzioni exec...() in Unix, infine, accettano come nome del child il nome di
un file ASCII che a sua volta, con una particolare sintassi, specifica qual è il programma da eseguire (ed
eseguono quest'ultimo).
Le funzioni spawn...() non sono implementate in ambiente Unix. La modalità di gestione
dei child, in questo caso, si differenzia profondamente proprio perché Unix è in grado di eseguire più
processi contemporaneamente: pertanto un child non è necessariamente una subroutine del parent; i due
programmi possono essere eseguiti in parallelo. Un modo per emulare le spawn...() consiste nell'uso
congiunto delle funzioni fork() (assente nelle librerie C in DOS) ed exec...(): la fork() crea una
seconda istanza del parent; di conseguenza, essa fa sì che coesistano in memoria due processi identici,
l'esecuzione di entrambi i quali riprende in uscita dalla fork() stessa.. Dall'esame del valore restituito
dalla fork() è possibile distinguere l'istanza parent dall'istanza child, in quanto fork() restituisce 0
al child, mentre al parent restituisce il PID123 del child stesso. L'istanza child può, a questo punto,
utilizzare una delle exec...() per eseguire il programma desiderato, mentre il parent, tramite la
funzione waitpid() (anch'essa non implementata nel C in DOS) può attendere la terminazione del
child e esaminarne il valore restituito mediante la macro WEXITSTATUS(). A puro titolo di esempio si
riporta di seguito un programma, compilabile in ambiente Unix, che utilizza la tecnica descritta.
#include /* printf(), puts(), fprintf(), stderr */
#include /* fork(), execlp(), pid_t */
#include /* errno */
#include /* waitpid(), WEXITSTATUS() */
int main(void);
void child(void);
void parent(pid_t pid);
int main(void)
{
pid_t pid;
123 Process IDentifier. E' un intero positivo che identifica univocamente un processo tra tutti quelli in esecuzione
in un dato momento. Si tratta di un concetto sconosciuto in DOS.
Lanciare programmi - 137
puts("Il child elenchera' i files presenti nella directory /etc.");
switch(pid = fork()) {
case 0:
child();
case -1:
fprintf(stderr,"Errore %d in fork().\n",errno);
exit(errno);
default:
parent(pid);
}
return(0);
}
void child(void)
{
if(execlp("ls","ls","-la","/etc",NULL) == -1) {
fprintf(stderr,"Errore %d in execlp().\n",errno);
exit(errno);
}
}
void parent(int pid)
{
int status;
if(waitpid(pid,&status,0) <= 0) {
printf("Errore %d in waitpid().\n");
exit(errno);
}
printf("Il child ha restituito %d.\n",WEXITSTATUS(status));
}
In uscita dalla fork() entrambe le istanze del programma effettuano il test sul valore da questa
restituito, e solo in base al risultato del test medesimo esse si differenziano, eseguendo parent()
oppure child(). E' ovvio che l'istanza child non deve necessariamente eseguire una exec...() e
annullarsi: essa può eseguire qualunque tipo di operazione (comprese ulteriori chiamate a fork()),
come del resto l'istanza parent non ha l'obbligo di attendere la terminazione del child, ma, al contrario,
può eseguire altre elaborazioni in parallelo a quello e verificarne lo stato solo in un secondo tempo.
La libreria C in ambiente Unix implementa altre funzioni (assenti sotto DOS) per il controllo dei
processi child: ad esempio la popen(), che, con una sintassi del tutto analoga alla fopen() (vedere
pag. 116 e seguenti), consente di lanciare un programma e al tempo stesso rende disponibile uno stream di
comunicazione, detto pipe, mediante il quale il parent può leggere dallo standard output o scrivere sullo
standard input del child. Ancora, la pipe() apre una pipe (questa volta non collegata a standard input e
standard output) che può essere utilizzata come un file virtuale in condivisione tra processi parent e child.
Come strumento di comunicazione inter-process, in DOS si può ricorrere alla condivisione dei
file, come descritto a pag. 135. Trattandosi di file reali, il metodo è certo meno efficiente della pipe, ma
ha il vantaggio di risultare portabile tra i due sistemi. Per utilizzare in DOS aree di memoria in
condivisione (tecnica in qualche modo paragonabile alla shared memory supportata da Unix) si può
ricorrere, rinunciando alla portabilità, allo stratagemma illustrato a pag. 550.
Per approfondimenti circa le problematiche di portabilità dipendenti dai sistemi operativi si veda
pag. 465.
Gli interrupt: utilizzo - 139
G L I I N T E R R U P T : U T I L I Z Z O
Gli interrupt sono routine, normalmente operanti a livello di ROM-BIOS o DOS, in grado di
svolgere compiti a "basso livello", cioè a stretto contatto con lo hardware. Esse evitano al programmatore
la fatica di riscrivere per ogni programma il codice (necessariamente in assembler) per accedere ai dischi
o al video, per inviare caratteri alla stampante, e così via. Le routine di interrupt, inoltre, rendono i
programmi indipendenti (almeno in larga parte) dallo hardware e dal sistema operativo; si può pensare ad
esse come ad una libreria alla quale il programma accede per svolgere alcune particolari attività. Tutto ciò
nei linguaggi di alto livello avviene in modo trasparente: è infatti il compilatore che si occupa di generare
le opportune chiamate ad interrupt in corrispondenza delle istruzioni peculiari di quel linguaggio. Nei
linguaggi di basso livello (assembler in particolare) esistono istruzioni specifiche per invocare gli
interrupt: è proprio in questi casi che il programmatore ne può sfruttare al massimo le potenzialità e
utilizzarli in modo consapevole proprio come una libreria di routine. Il C mette a disposizione diverse
funzioni che consentono l'accesso diretto124 agli interrupt: cerchiamo di approfondire un poco125.
R O M - B I O S E D O S , H A R D W A R E E S O F T W A R E
Le routine di interrupt sono dette ROM-BIOS quando il loro codice fa parte, appunto, del BIOS
della macchina; sono dette, invece, DOS, se implementate nel sistema operativo. Gli interrupt BIOS
possono poi essere suddivisi, a loro volta, in due gruppi: hardware, se progettati per essere invocati da un
evento hardware126, esterno al programma; software, se progettati per essere esplicitamente chiamati da
programma127, mediante un'apposita istruzione (INT per l'assembler). Gli interrupt DOS sono tutti
software, e rappresentano spesso una controparte, di livello superiore128, delle routine BIOS, parte delle
quali costituisce il gruppo degli interrupt hardware. Si comprende facilmente che si tratta di caratteristiche
specifiche dell'ambiente DOS su personal computer con processore Intel: un concetto di interrupt analogo
a quello DOS è sconosciuto, ad esempio, in Unix.
Le funzioni della libreria C consentono l'accesso esclusivamente agli interrupt software: del
resto, in base alla definizione appena data di interrupt hardware, non sarebbe pensabile attivare questi
ultimi come subroutine di un programma
124 Per accesso diretto si intende la possibilità di effettuare una chiamata ad interrupt. In tal senso vi è differenza
con le funzioni di libreria che usano internamente gli interrupt per svolgere il loro lavoro.
125 Per indicazioni circa i metodi e gli artifici utilizzabili per scrivere funzioni in grado di sostituirsi esse stesse
agli interrupt (interrupt handler), vedere pag. 251 e seguenti.
126 Ad esempio: la pressione ed il rilascio di un tasto generano una chiamata all'int 09h.
127 Ad esempio: l'int 13h, che gestisce i servizi di basso livello dedicati ai dischi (formattazione, lettura o
scrittura di settori, etc.).
128 Ad esempio: gli int 25h e 26h leggono e, rispettivamente, scrivono settori dei dischi, ma con criteri meno
legati alle caratteristiche hardware della macchina rispetto all'int 13h. Per essere espliciti: il BIOS individua un
settore mediante numero di testina (lato), numero di cilindro (traccia) e posizione del settore nella traccia; il DOS
invece numera progressivamente i settori del disco a partire dal boot sector (settore 0), ma non è in grado,
contrariamente al BIOS, di accedere alla traccia (presente solo negli hard disk) che precede il boot sector e contiene
la tavola delle partizioni.
140 - Tricky C
L A L I B R E R I A C
Gli interrupt si interfacciano al sistema mediante i registri della CPU. Il concetto è leggermente
diverso da quello dei parametri di funzione, perché i registri possono essere considerati variabili globali a
tutti i software attivi sulla macchina (in effetti, anche per tale motivo, le routine di interrupt non sono
rientranti129: vedere pag. 295 e dintorni). Scopo delle funzioni è facilitare il passaggio dei dati mediante i
registri della CPU e il recupero dei valori in essi restituiti (un interrupt può restituire più valori
semplicemente modificando il contenuto dei registri stessi).
Vi è un gruppo di funzioni di libreria che consente l'utilizzo di qualsiasi interrupt: di esso fanno
parte, ad esempio, la int86() e la int86x(). Vediamo subito un esempio di utilizzo della seconda: la
lettura di un settore di disco via int 13h (BIOS).
INT 13H, SERV. 02H: LEGGE SETTORI IN UN BUFFER
Input AH 02h
AL numero di settori da leggere
CH numero della traccia di partenza (10 bit130)
CL numero del settore di partenza
DH numero della testina (cioè del lato)
DL numero del drive (0 = A:)
ES:BX indirizzo (seg:off) del buffer in cui vengono memorizzati i settori letti
#include // prototipo di int86x() e variabile _doserrno
#include // prototipo printf()
....
struct SREGS segRegs;
union REGS inRegs, outRegs;
char buffer[512];
int interruptAX;
segread(&segRegs);
segRegs.es = segRegs.ss; // segmento di buffer
inRegs.x.bx = (unsigned)buffer; // offset di buffer
inRegs.h.ah = 2; // BIOS function number
inRegs.h.al = 1; // # of sectors to read
inRegs.h.ch = 0; // track # of boot sector
inRegs.h.cl = 1; // sector # of boot sector
inRegs.h.dh = 0; // disk side number
inRegs.h.dl = 0; // drive number = A:
interruptAX = int86x(0x13, &inRegs, &outRegs, &segRegs);
129 Non possono essere usate in modo ricorsivo.
130 La traccia di partenza è indicata mediante un numero esadecimale a 10 bit. Dal momento che CH è un registro
a 8 bit, i bit 7 e 8 di CL ne rappresentano i 2 bit più significativi. In questo caso essi sono entrambi zero, pertanto il
numero della traccia di partenza è deducibile dal solo valore in CH.
Gli interrupt: utilizzo - 141
if(outRegs.x.cflag)
printf("Errore n. %d\n",_doserrno);
....
Procediamo con calma. La int86x() richiede 4 parametri: un int che esprime il numero
dell'interrupt da chiamare, due puntatori a union tipo REGS e un puntatore a struct di tipo SREGS.
La union REGS rende disponibili campi che vengono utilizzati dalla int86x() per caricare i registri
della CPU o memorizzare i valori in essi contenuti. In pratica essa consente di accedere a due strutture,
indicate con x e con h: i campi della prima sono interi che corrispondono ai registri macchina a 16 bit,
mentre quelli della seconda sono tutti di tipo unsigned char e corrispondono alla parte alta e bassa di
ogni registro131. Tramite la x sono disponibili i campi ax, bx, cx, dx, si, di, cflag, flags (i campi
cflags e flags corrispondono, rispettivamente, al Carry Flag e al registro dei Flag); tramite la h sono
disponibili i campi al, ah, bl, bh, cl, ch, dl, dh. Caricare valori nei campi di una union REGS non
significa assolutamente caricarli direttamente nei registri: a ciò provvede la int86x(), prelevandoli
dalla union il cui indirizzo le è passato come secondo parametro, prima di chiamare l'interrupt.
L'esempio chiama l'int 13h per leggere un settore del disco: il numero del servizio dell'interrupt
(2 = lettura di settori) deve essere caricato in AH: perciò
inRegs.h.ah = 2;
Con tecnica analoga si provvede al caricamento di tutti i campi come necessario. Dopo la
chiamata all'interrupt, la int86x() provvede a copiare nei campi dell'apposita union REGS (il cui
puntatore è il terzo parametro della funzione) i valori che quello restituisce nei registri. Nell'esempio sono
dichiarate due union, perché sia possibile conservare sia i valori in ingresso che quelli in uscita; è ovvio
che alla int86x() può essere passato il puntatore ad una medesima union sia come secondo che come
terzo parametro, ma va tenuto presente che in questo caso i valori dei registri di ritorno dall'interrupt sono
sovrascritti, negli omologhi campi della struttura, a quelli in entrata, che vengono persi.
E veniamo al resto... Il servizio 2 dell'int 13h memorizza i settori letti dal disco in un buffer il
cui indirizzo deve essere caricato nella coppia ES:BX, ma la union REGS non dispone di campi
corrispondenti ai registri di segmento ES, CS, SS e DS. Occorre perciò servirsi di una struct SREGS,
che contiene, appunto, i campi es, cs, ss e ds (unsigned int). La funzione segread() copia nei
campi della struct SREGS il cui indirizzo riceve come parametro i valori presenti nei registri di
segmento al momento della chiamata.
Tornando al nostro esempio, se ipotizziamo di compilarlo per lo small memory model (pag. 143
e seguenti), buffer è un puntatore near: occorre ricavare comunque la parte segmento per caricare
correttamente l'indirizzo a 32 bit in ES:BX. Più semplice di quanto sembri: buffer è una variabile
locale, e pertanto è allocata nello stack. La parte segmento del suo indirizzo a 32 bit è perciò, senz'altro,
SS132; ciò spiega l'assegnazione
segRegs.es = segRegs.ss;
131 Ad esempio, il registro a 16 bit AX può essere considerato suddiviso in due metà di 8 bit ciascuna: AH (la
parte alta, cioè gli 8 bit più significativi) e AL (la parte bassa). Così BX è accessibile come BH e BL, CX come CH e
CL, DX come DH e DL. Gli altri registri sono accessibili solamente come word di 16 bit.
132 Si noti che questa regola vale in tutti i modelli di memoria; tuttavia se buffer fosse un puntatore far
(perché dichiarato tale o a causa del modello di memoria) sarebbe più semplice ricavarne la parte segmento e la
parte offset con le macro FP_SEG() e FP_OFF(), definite in DOS.H. In effetti, dette macro possono essere
utilizzate anche con puntatori a 16 bit, purché siano effettuate le necessarie operazioni di cast:
segRegs.es = FP_SEG((void far *)buffer);
segRegs.bx = FP_OFF((void far *)buffer);
142 - Tricky C
Sappiamo che il nome di un array è puntatore all'array stesso e che un puntatore near esprime
in realtà un offset, pertanto per caricare in inRegs.x.bx la parte offset dell'indirizzo di buffer è
sufficiente la semplice assegnazione che compare nell'esempio: il cast ha lo scopo di evitare un messaggio
di warning, perché il campo bx è dichiarato come intero e non come puntatore.
L'indirizzo della struct SREGS è il quarto parametro passato a int86x(): i campi di
segRegs sono utilizzati, come prevedibile, per inizializzare correttamente i registri di segmento prima di
chiamare l'interrupt.
La int86x() restituisce il valore assunto da AX al rientro dall'interrupt. Inoltre, se il campo
outRegs.x.cflag è diverso da 0, l'interrupt ha restituito una condizione di errore e la variabile
globale _doserrno (vedere pag. 499) ne contiene il codice numerico.
Non tutti gli interrupt richiedono in ingresso valori particolari nei registri di segmento: in tali
casi è possibile validamente utilizzare la int86(), analoga alla int86x(), ma priva del quarto
parametro (l'indirizzo della struct SREGS), evitando chiamate a segread() e strane macchinazioni
circa il significato dei puntatori.
Vi è poi la intr(), che accetta come parametri: un intero, esprimente il numero dell'interrupt
da chiamare, e un puntatore a struct REGPACK; questa contiene 10 campi, tutti unsigned int,
ciascuno dei quali rappresenta una registro a 16 bit: r_ax, r_bx, r_cx, r_dx, r_bp, r_si, r_di,
r_ds, r_es, r_flags. I valori contenuti nei campi della struct REGPACK sono copiati nei registri
corrispondenti prima della chiamata ad interrupt, mentre al ritorno è eseguita l'operazione inversa. La
intr() non restituisce nulla (è dichiarata void): lo stato dell'operazione può essere conosciuto
analizzando direttamente i valori contenuti nei campi della struttura (è evidente che i valori in ingresso
sono persi). Per un esempio di utilizzo della intr() vedere pag. 202 e seguenti.
Il secondo gruppo include funzioni specifiche per l'interfacciamento con le routine
dell'int 21h133: due di esse, intdosx() e intdos(), sono analoghe a int86x() e int86()
rispettivamente, ma non richiedono il numero dell'interrupt come parametro, in quanto questo è
sempre 21h. Alla intdosx() è quindi necessario passare due puntatori a union REGS e uno a
struct SREGS, mentre la intdos() richiede solamente i due puntatori a union REGS.
Le rimanenti due funzioni che consentono di chiamare direttamente l'int 21h sono bdos() e
bdosptr(). La prima richiede che le siano passati, nell'ordine: un intero esprimente il numero del
servizio richiesto all'int 21h, un intero il cui valore viene caricato in DX prima della chiamata e un terzo
intero i cui 8 bit meno significativi sono caricati in AL (in pratica come terzo parametro si può utilizzare
un unsigned char).
Nella bdosptr() il secondo parametro è un puntatore (nel prototipo è dichiarato void *,
perciò può puntare a qualsiasi tipo di dato). Va sottolineato che se il programma è compilato con modello
di memoria tiny, small o medium detto puntatore è a 16 bit e il suo valore è caricato in DX prima della
chiamata all'interrupt; con i modelli compact, large e huge, invece, esso è un puntatore a 32 bit e viene
utilizzato per inizializzare la coppia DS:DX.
La scelta della funzione da utilizzare di volta in volta, tra tutte quelle presentate, dipende
essenzialmente dalle caratteristiche dell'interrupt che si intende chiamare; va tuattavia osservato che la
int86x() è l'unica funzione che consenta di chiamare qualsiasi interrupt DOS o BIOS, senza
limitazioni di sorta134.
133 L'int 21h rende disponibile la quasi totalità dei servizi DOS: gestione files, I/O, etc..
134 Infatti se l'interrupt non richiede il caricamento di particolari valori nei registri di segmento, è sufficiente
inizializzare una struct SREGS mediante una chiamata a segread() e passarne l'indirizzo alla int86x()
senza effettuare altre operazioni.
I modelli di memoria - 143
I M O D E L L I D I M E M O R I A
L'architettura hardware dei processori Intel 80x86, ed in particolare i registri a 16 bit,
implementati anche dai processori 80386 e superiori per compatibilità con quelli di categoria inferiore,
impongono che la memoria sia gestita in modo segmentato, esprimendo, cioè, un indirizzo a 20 bit
mediante 2 registri a 16 bit, detti registro di segmento e registro di offset (vedere, per i particolari,
pag. 16). Secondo tale schema sono indirizzati il codice eseguibile (CS:IP), lo stack (SS:SP o SS:BP)
e i dati (DS o ES per esprimere il segmento; l'offset può essere contenuto in diversi registri, tra cui BX,
DX, SI e DI). L'inizializzazione dei registri della CPU al fine di una corretta esecuzione dei programmi è
effettuata dal DOS quando il programma è caricato in memoria per essere eseguito, con regole differenti
per i file .EXE e .COM.
Questi ultimi sono eseguiti sempre a partire dal primo byte del file e la loro dimensione non può
superare i 64 Kb, all'interno dei quali, peraltro, devono trovare posto anche il PSP, i dati e lo stack135. Ne
segue che un programma .COM occupa un solo segmento di memoria, e quindi tutti i registri di segmento
assumono identico valore. Dette limitazioni136 sono superate dal formato .EXE, di successiva
introduzione, che, grazie ad una tabella posta all'inizio del file (la relocation table) sono in grado di dare
istruzioni al DOS circa l'inizializzazione dei registri e quindi, in definitiva, sul modo di gestire gli
indirizzamenti di codice, stack e dati137.
La notevole flessibiltà strutturale consentita dalla tipologia .EXE può essere sfruttata al meglio
dichiarando in modo opportuno puntatori e funzioni138, in modo da lavorare con indirizzi a 16 o 32 bit, a
seconda delle necessità. I compilatori C (o almeno la maggior parte di essi) sono in grado, se richiesto
tramite apposite opzioni di compilazione, di generare programmi strutturati secondo differenti default di
indirizzamento della memoria, "mescolando" secondo diverse modalità gli indirizzamenti a 32 e a 16 bit
per codice, dati e stack: ciascuna modalità rappresenta un modello di memoria, cioè un modello standard
di indirizzamento della RAM, che viene solitamente individuato dal programmatore in base alle
caratteristiche desiderate per il programma.
Date le differenti modalità di gestione degli indrizzi di codice e dati implementate nei diversi
modelli di memoria, a ciascuno di questi corrisponde una specifica versione di libreria di funzioni; in altre
parole, ogni compilatore è accompagnato da una versione di libreria per ogni modello di memoria
supportato. Fa eccezione soltanto il modello tiny, che utilizza la libreria del modello small: in entrambi i
modelli, infatti, la gestione degli indirizzamenti è implementata mediante puntatori near tanto per il
codice, quanto per i dati139. Ne segue che la realizzazione di una libreria di funzioni implica la
135 Inoltre, il DOS copia nello stack dei .COM l'indirizzo di ritorno (li chiama "quasi come" se fossero un
funzione C); perciò un programma .COM può terminare con una RET, mentre un .EXE deve sempre ricorrere
all'int 21h.
136 Il formato di programma descritto (.COM) è il primo nato sui personal computer e deriva le proprie
caratteristiche da quelle degli eseguibili per macchine con 64 Kb di RAM totali.
137 In realtà la relocation table contiene anche una serie di parametri tra cui quelli tramite i quali il DOS può
modificare (cioè rilocare) gli indirizzi delle chiamate far a funzioni contenute dell'eseguibile, in relazione
all'indirizzo al quale il file è caricato per poter essere eseguito. Tutto ciò non è però fondamentale ai fini della
discussione dei modelli di memoria di un compilatore C.
138 I puntatori, lo ripetiamo, possono essere near, far o huge; le funzioni near o far.
139 La differenza tra modello tiny e modello small è implementata nei rispettivi moduli di startup (vedere
pag. 105).
144 - Tricky C
costruzione di più file .LIB e quindi la compilazione dei sorgenti e l'inserimento dei moduli oggetto
nella libreria devono essere effettuate separatamente per ogni modello di memoria: ciò non è richiesto
solo per i modelli tiny e small, che possono condividere un'unica libreria (vedere pag. 149 e seguenti).
Di seguito descriviamo brevemente i modelli di memoria generalmente supportati dai
compilatori.
T I N Y M O D E L
E' il modello che consente la creazione di file .COM (oltre ai .EXE). Tutti i registri di segmento
(CS, SS, DS ed ES) contengono lo stesso indirizzo, quello del Program Segment Prefix (pag. 324) del
programma. Quando il programma è un .COM, il registro IP è sempre inizializzato a 100h (256 decimale)
e, dal momento che il PSP occupa proprio 256 byte, l'entry point del programma coincide col primo byte
del file: i conti tornano.
Fig. 1: Segmentazione della memoria nel modello TINY.
Tanto nei file .COM che nei file .EXE, codice, dati e stack non possono superare i 64 Kb e tutti
i puntatori sono, per default, near. La memoria è dunque gestita secondo una "mappa" analoga a quella
presentata nella figura 1.
Chi non ricordasse che cosa è lo heap e in che cosa si differenzia dallo stack rilegga pagina 111.
Qui vale la pena di sottolineare che dati globali e statici, stack e heap condividono il medesimo segmento
di memoria: un utilizzo "pesante" dell'allocazione dinamica della memoria riduce quindi lo spazio
disponibile per le variabili locali e per i dati globali, e viceversa.
L'opzione del compilatore Borland che richiede la generazione del modello tiny è -mt; se sulla
riga di comando del compilatore è presente anche l'opzione -lt viene prodotto un file .COM.
I modelli di memoria - 145
S M A L L M O D E L
Nel modello small il segmento del codice è separato da quello per i dati. I programmi generati
con l'opzione -ms (del compilatore Borland, per il quale essa è il default) possono avere fino a 64 Kb di
codice eseguibile, ed altri 64 Kb condivisi tra dati statici e globali, heap e stack.
Fig. 2: Segmentazione della memoria nel modello SMALL.
Come si vede dalla figura 2, anche nei programmi compilati in modalità small lo spazio
utilizzato dai dati globali riduce heap e stack, e viceversa, ma il valore iniziale di DS ed SS non coincide
con quello di CS, in quanto viene stabilito in base ai parametri presenti nella relocation table, generata dal
linker. E' inoltre disponibile il far heap, nel quale è possibile allocare memoria da gestire mediante
puntatori far.
M E D I U M M O D E L
Il modello medium è adatto ai programmi di grosse dimensioni che gestiscono piccole quantità
di dati: infatti, i puntatori per il codice sono tutti a 32 bit (le chiamate a funzione sono tutte far), mentre i
puntatori per i dati, per default, sono a 16 bit come nel modello small. Analogamente a quest'utlimo,
perciò, il modello medium gestisce un segmento di 64 Kb per dati statici e globali, heap e stack separato
dagli indirizzi del codice, che può invece raggiungere la dimensione (teorica) di 1 Mb.
Si noti che il codice eseguibile, qualora superi la dimensione di 64 Kb, deve essere "spezzato" in
più moduli .OBJ, ognuno dei quali deve essere di dimensioni non superiori ai 64 Kb. La generazione di
più moduli oggetto presuppone che il sorgente sia suddiviso in più file, ma è appena il caso di rimarcare
che la dimensione di ogni singolo sorgente non ha alcuna importanza: i limiti accennati valgono per il
codice già compilato. La figura 3 evidenzia che il registro CS è inizializzato per puntare ad uno dei
moduli oggetto.
146 - Tricky C
L'opzione del compilatore Borland che richiede la generazione del modello medium è -mm.
Fig. 3: Segmentazione della memoria nel modello MEDIUM.
Nel modello medium, le funzioni dichiarate esplicitamente near sono richiamabili solo
dall'interno dello stesso modulo oggetto nel quale esse sono definite, in quanto una chiamata near,
gestita con un indirizzo a soli 16 bit, non può gestire "salti" inter-segmento. L'effetto è analogo a quello
che si ottiene dichiarando static una funzione, con la differenza che in questo caso la chiamata è
ancora far, secondo il default del modello. Una dichiarazione near trae dunque motivazione da sottili
considerazioni di efficienza, mentre una static può rispondere esclusivamente a scelte di limitazione
logica di visibilità.
C O M P A C T M O D E L
Il modello compact può essere considerato il complementare del modello medium, in quanto
genera per default chiamate near per le funzioni e indirizzamenti far per i dati: in pratica esso si addice
a programmi piccoli, che gestiscono grandi moli di dati. Il codice non può superare i 64 Kb, come nel
modello small, mentre per i dati può essere utilizzato fino ad 1 Mb (tale limite è teorico, in quanto ogni
programma, in ambiente DOS, si scontra con l'infame "barriera" dei 640 Kb).
L'opzione (compilatore Borland) che richiede la generazione del programma secondo il modello
compact è -mc.
I modelli di memoria - 147
Fig. 4: Segmentazione della memoria nel modello COMPACT.
La figura 4 evidenzia che, a differenza di quanto avviene nei modelli tiny, small e medium, DS e
SS sono inizializzati con valori differenti: il programma ha perciò un segmento di 64 Kb dedicato ai dati
statici e globali, ed un altro, distinto, per la gestione dello stack. Lo heap (cioè l'area di RAM allocabile
dinamicamente) occupa tutta la rimanente memoria disponibile ed è indirizzato per default con puntatori
far. Proprio per questa caratteristica esso è definito heap e non far heap, come avviene invece nel
modello small, nel quale è necessario dichiarare esplicitamente far i puntatori al far heap e si deve
utilizzare farmalloc() per allocarvi memoria (vedere pag. 113).
L A R G E M O D E L
Il modello large genera per default indirizzamenti far sia al codice che ai dati e si rivela perciò
adatto a programmi di notevoli dimensioni che gestiscono grandi quantità di dati. Esso è, in pratica, un
ibrido tra i modelli medium (per quanto riguarda la gestione del codice) e compact (per l'indirizzamento
dei dati); codice e dati hanno quindi entrambi a disposizione (in teoria) 1 Mb.
L'opzione (compilatore Borland) per la generazione del modello large è -ml.
Il modello large, per le sue caratteristiche di indirizzamento (figura 5), è probabilmente il più
flessibile, anche se non il più efficiente. Le funzioni contenute in una libreria compilata per il modello
large140 possono essere utilizzate senza problemi anche da programmi compilati per altri modelli: è
sufficiente ricordarsi che tutti i puntatori parametri delle funzioni sono far e che le funzioni devono
essere prototipizzate anch'esse come far: se questi non sono i default del modello di memoria utilizzato
occorre agire di conseguenza. Esempio: abbiamo un sorgente, PIPPO.C, da compilare con il modello
small, nel quale deve essere inserita una chiamata a funzStr() (che accetta un puntatore a carattere
140 Ogni modello richiede una libreria contenente moduli oggetto di funzioni compilate in quel particolare
modello. Fa eccezione il modello tiny, che utilizza la medesima libreria del modello small (è però differente lo
startup code).
148 - Tricky C
Fig. 5: Segmentazione della memoria nel modello LARGE.
quale parametro e restituisce un puntatore a carattere) disponibile nella libreria LARGELIB.LIB,
predisposta per il modello large. Alla libreria è associato uno header file, LARGELIB.H, che contiene il
seguente prototipo di funzStr():
char *funz(char *string);
La funzione e i puntatori (il parametro e quello restituito) non sono dichiarati far, perché nel
modello large tutti i puntatori e tutte le funzioni lo sono per default. Se non si provvede ad informare il
compilatore che, pur essendo il modello di memoria small, funzStr(), i suoi parametri e il valore
restituito sono far, si verificano alcuni drammatici problemi: in primo luogo, lo stack è gestito come se
entrambi i puntatori fossero near. Ciò significa che a funzStr(), in luogo di un valore a 32 bit, ne
viene passato uno a 16; il codice di funzStr(), però, lavora comunque su 32 bit, prelevando dallo
stack 16 bit di "ignota provenienza" in luogo della vera parte segmento del puntatore. La funzStr(),
inoltre, restituisce un valore a 32 bit utilizzando la coppia di registri DX:AX, ma la funzione chiamante,
aspettandosi un puntatore a 16 bit, ne considera solo la parte in AX, cioè l'offset. Ma ancora non basta: la
chiamata a funzStr() generata dal compilatore è near, secondo il default del modello small, perciò, a
run-time, la CALL salva sullo stack solo il registro IP (e non la coppia CS:IP). Quando funzStr()
termina, la RETF (far return) estrae dello stack 32 bit e ricarica con essi la coppia CS:IP; anche in
questo caso, 16 di quei 32 bit sono di "ignota provenienza". Ce n'è quanto basta per bloccare la macchina
alla prima chiamata. E' indispensabile correre ai ripari, modificando come segue il prototipo in
LARGELIB.H
char far * far funzStr(char far *string);
e dichiarando esplicitamente far i puntatori coinvolti nella chiamata a funzStr():
I modelli di memoria - 149
....
char far *parmPtr, far *retPtr;
....
retPtr = funzStr(parmPtr);
....
A dire il vero, si può evitare di dichiarare parmPtr esplicitamente far, perché il compilatore,
dall'esame del prototipo, è in grado di stabilire quale tipo di puntatore occorre passare a funzStr() e
provvede da sé copiando sullo stack un puntatore far costruito come DS:parmPtr; la dichiarazione
far, comunque, non guasta, purché ci si ricordi di avere a che fare con un puntatore a 32 bit anche
Fig. 6: Segmentazione della memoria nel modello HUGE.
laddove ciò non è richiesto.
Per facilitare l'uso dei puntatori far nei modelli di memoria tiny, small e medium sono state di
recente aggiunte alle librerie standard nuove versioni (adatte a puntatori a 32 bit) di alcune funzioni molto
usate: accanto a strcpy() troviamo perciò _fstrcpy(), e così via.
H U G E M O D E L
Il modello huge consente di gestire (in teoria) sino ad 1 Mb di dati statici e globali, estendendo
ad essi la modalità di indirizzamento implementata dai modelli large e medium per il codice. E' l'unico
modello che estende ad 1 Mb il limite teorico sia per il codice che per tutti i tipi di dato.
L'opzione (Borland) per la compilazione secondo il modello huge è -mh.
150 - Tricky C
Dal momento che la dimensione di ogni singolo modulo oggetto di dati statici e globali non può
superare i 64 Kb, il superamento del limite dei 64 Kb è da intendersi per l'insieme dei dati stessi; non è
possibile avere un singolo dato static (ad esempio un array) di dimensioni maggiori di 64 Kb. Il
registro DS è inizializzato con l'indirizzo di uno dei moduli di dati statici e globali (figura 6).
Scrivere funzioni di libreria - 151
S C R I V E R E F U N Z I O N I D I L I B R E R I A
La scrittura di un programma C implica sempre la necessità di scrivere funzioni, in quanto
almeno main() deve essere definita. Spesso, però, le funzioni che fanno parte di uno specifico
programma sono scritte avendo quali linee guida la struttura e gli obiettivi di quello. Leggermente diverso
è il comportamento da tenere quando si scrivano funzioni destinate a far parte di una libreria e, come tali,
utilizzabili almeno in teoria da qualsiasi programma: in questo caso è opportuno osservare alcune regole,
parte delle quali derivano dal buon senso e dalla necessità di scrivere codice qualitativamente valido;
parte, invece, dettate dalle esigenze tecniche del linguaggio e dei compilatori.
A C C O R G I M E N T I G E N E R A L I
Nello scrivere funzioni di libreria va innanzitutto ricordato che il codice scritto può essere
utilizzato nelle situazioni più disparate: è pertanto indispensabile evitare, per quanto possibile, qualsiasi
assunzione circa le condizioni operative a runtime.
Supponiamo, ad esempio, di scrivere una funzione in grado di copiare in un buffer il contenuto
della memoria video: se il codice deve far parte di un programma, magari preparato per una specifica
macchina, è possibile che le modalità operative (tipo di monitor, pagina video attiva) siano note al
momento della compilazione e non pongano dunque problemi di sorta. Ma se la funzione deve essere
inserita in una libreria, non può ipotizzare nulla circa tali condizioni: è opportuno, allora, che esse siano
richieste quali parametri. In alternativa la funzione stessa può incorporare alcune routine atte a conoscere
tutti i parametri operativi necessari mediante le opportune chiamate al BIOS. Oppure, ancora, possono
essere predisposte una o più funzioni "complementari", da chiamare prima di quella in questione, che
memorizzino i dati necessari in variabili globali.
L'indipendenza del codice dalle condizioni operative del programma è anche detta parametricità,
e rappresenta un requisito essenziale delle funzioni di libreria.
Un'altra importante osservazione riguarda la coerenza delle regole di interfacciamento
funzioni/programma. Accade spesso di scrivere gruppi di funzioni le quali, nel loro insieme, permettono
di gestire in modo più o meno completo determinate situazioni o caratteristiche del sistema in cui opera il
programma che le utilizza. E' bene che le funzioni inserite in una libreria, ed in particolare quelle che
implementano funzionalità tra loro correlate, siano simili quanto a parametri, valori restituiti e modalità di
gestione degli errori. In altre parole, esse dovrebbero, per quanto possibile, somigliarsi reciprocamente.
Con riferimento ad un gruppo di funzioni che utilizzino servizi DOS per realizzare particolari
funzionalità, si può pensare ad una modalità standard di gestione degli errori, nella quale il valore
restituito è sempre il codice di stato a sua volta restituito dal DOS. In alternativa ci si può uniformare alla
modalità implementata da gran parte delle funzioni della libreria standard, che prevedono la restituzione
del valore -1 in caso di errore e la memorizzazione del codice di errore nella variabile globale errno: a
pag. 499 sono forniti la descrizione di come tale algoritmo sia realizzato nella libreria C ed un esempio di
utilizzo della funzione (non documentata)___IOerror().
Ancora, i nomi di variabili e funzioni dovrebbero essere il più possibile autoesplicativi: dalla
loro lettura dovrebbe cioè risultare evidente il significato della variabile o il compito della funzione. Al
proposito sono state sviluppate specifiche formali141 che descrivono un possibile metodo per uniformare i
nomi C basato, tra l'altro, sulle modalità di allocazione delle variabili e su un insieme di suffissi standard
per le funzioni. Se non si scrive codice a livello professionale, tali formalismi possono forse risultare
eccessivi; è bene comunque ricordarsi che le funzioni di libreria sono spesso utilizzate da terzi, i quali è
141 Si tratta della Notazione Ungherese, così detta dalla nazionalità del suo inventore C. Simonyi. E', tra l'altro, la
convenzione utilizzata per i simboli in ambiente Microsoft Windows.
152 - Tricky C
bene possano concentrarsi sul programma che stanno implementando piuttosto che essere costretti a
sforzarsi di decifrare significati e modalità di utilizzo di una interfaccia software criptica, disordinata e
disomogenea.
Analoghe considerazioni valgono per la documentazione delle funzioni. E' indispensabile che le
librerie siano accompagnate da una chiara e dettagliata descrizione, per ciascuna funzione, del tipo e del
significato di tutti i parametri richiesti e del valore eventualmente restituito. Del pari, è opportuno fornire
esaustiva documentazione delle strutture ed unioni definite, delle variabili globali e delle costanti
manifeste.
E S I G E N Z E T E C N I C H E
Alcune regole derivano invece dalle caratteristiche proprie del linguaggio C e dei compilatori.
Si è detto (pag. 87 e seguenti) che, per verificare la correttezza sintattica della chiamata a funzione e
gestirla nel modo opportuno, il compilatore deve conoscere le regole di interfacciamento tra la stessa
funzione e quella chiamante (cioè la coerenza tra i parametri formali e quelli attuali). Dal momento che
una funzione di libreria non è mai definita nel sorgente del programma che ne fa uso, è necessario
fornirne il prototipo. Allo scopo si rivelano particolarmente adatti gli header file (.H): è bene, pertanto,
che una libreria di funzioni sia sempre accompagnata da uno o più file .H contenenti tutti i prototipi delle
funzioni, la dichiarazione (come variabili external, pag. 39) di tutte le variabili globali, i template delle
strutture ed unioni, nonché le costanti manifeste eventualmente definite per comodità del programmatore.
Si ricordi, poi, che una libreria di funzioni non è che un file contenente uno o più object file
(.OBJ), generati dalla compilazione dei rispettivi sorgenti. Detti moduli oggetto possono derivare da
sorgenti scritti in linguaggi diversi dal C: è frequente, soprattutto per l'implementazione di rouine dei
basso livello, il ricorso al linguaggio Assembler. E' evidente che negli include file devono essere dati
anche i prototipi delle funzioni facenti parti di moduli assembler. Inoltre, dal momento che, per default, il
compilatore genera un underscore (il carattere "_") in testa ai nomi delle funzioni C, mentre ciò non viene
fatto dall'assemblatore, i nomi di tutte le funzioni definite in moduli assembler devono inziare con un
underscore, che viene ignorato nelle chiamate nel sorgente C. Se, ad esempio, la libreria contiene il
modulo oggetto relativo alla funzione assembler definita come segue:
....
_machineType proc near
....
_machineType endp
....
il prototipo fornito nello header file è:
int machineType(void); // senza undescore iniziale!!
e le chiamate nel sorgente C saranno analoghe alla seguente:
....
int cpu;
....
cpu = machineType(); // niente underscore neppure qui!
....
Va ancora sottolineato che, essendo il C un linguaggio case-sensitive, anche la compilazione dei
sorgenti assembler mediante l'assemblatore deve essere effettuata in modo che le maiuscole siano distinte
dalle minuscole, attivando le opportune opzioni142.
142 Dal momento che l'assembler è un linguaggio case-insensitive, è improbabile che tali opzioni siano attive per
default.
Scrivere funzioni di libreria - 153
Se le funzioni sono scritte in C ma incorporano parti di codice in assembler, è opportuno
prestare particolare attenzione alle istruzioni che referenziano i parametri formali (e soprattutto i
puntatori): per un esempio vedere pag. 196. Maggiori dettagli sull'interazione tra C ed assembler si
trovano a pagina 155 e seguenti.
Qualche raccomandazione in tema di variabili globali. Quando si scrive un gruppo di funzioni
che per lo scambio reciproco di informazioni utilizzano anche variabili globali, è opportuno che queste
siano dichiarate static se non devono essere referenziate dal programma che utilizza quelle funzioni:
in tal modo si accentua la coerenza logica del codice, impedendo la visibilità delle variabili "ad uso
riservato" all'esterno del modulo oggetto che contiene le funzioni. Esempio:
static int commonInfo; // visibile solo in f_a(), f_b() e f_c()
....
void f_a(int iParm)
{
extern int commonInfo;
....
}
int f_b(char *sParm)
{
.... // non referenzia commonInfo (ma potrebbe farlo)
}
int f_c(char *sParm,int iParm)
{
extern int commonInfo;
....
}
E' però indispensabile che tutte le funzioni che referenziano dette variabili siano definite nel
medesimo file sorgente in cui quelle sono dichiarate.
Considerazioni analoghe valgono anche per le funzioni: una funzione implementata unicamente
come subroutine di servizio per un'altra può essere dichiarata static (e resa invisibile all'esterno del
modulo oggetto) purché definita nel medesimo sorgente di questa.
Attenzione, però: se una variabile globale (o una funzione) deve essere referenziabile dal
programma che utilizza la libreria, essa non deve assolutamente essere dichiarata static.
Qualche precauzione è richiesta anche nella gestione dei puntatori. Non va dimenticato che i
puntatori non dichiarati esplicitamente near, far o huge (pag. 21) sono implementati dal compilatore
con 16 o 32 bit a seconda del modello di memoria (pag. 143) utilizzato; analoga regola si applica inoltre
alle funzioni (pag. 93). Ne segue che solo le funzioni dichiarate far, che accettano quali parametri e
restituiscono puntatori esplicitamente far possono essere utilizzate senza problemi in ogni programma,
indipendentemente dal modello di memoria con il quale esso è compilato.
Al proposito, è regola generale scrivere le funzioni senza tenere conto del modello di
memoria143 e generare diversi file di libreria, uno per ogni modello di memoria a cui si intende fornire
supporto (è necessario, come si vedrà tra breve, compilare più volte i sorgenti). Si noti che i compilatori C
sono accompagnati da una dotazione completa di librerie per ogni modello di memoria gestito.
Si è detto, poco fa, che una libreria è, dal punto di vista tecnico, un file contenente più moduli
oggetto, ciascuno originato dalla compilazione di un file sorgente. Durante la fase di linking vengono
individuati, all'interno della libreria, i moduli oggetto in cui si trovano le funzioni chiamate nel
programma e nell'eseguibile in fase di creazione è importata una copia di ciascuno di essi. Ciò significa
che se una funzione è chiamata più volte, il suo codice compilato compare una volta sola nel programma
143 Eccetto i casi in cui sia necessario implementare il codice in maniera dipendente proprio dal modello di
memoria, utilizzando la compilazione condizionale: ancora una volta si rimanda all'esempio di pagina 196, nonché a
pag. 44.
154 - Tricky C
eseguibile; tuttavia, se un modulo oggetto implementa più funzioni, queste sono importate in blocco
nell'eseguibile anche qualora una sola di esse sia effettivamente utilizzata nel programma. Appare
pertanto conveniente, a scopo di efficienza, definire in un unico sorgente più funzioni solo se, per le loro
caratteristiche strutturali, è molto probabile (se non certo) che esse siano sempre utilizzate tutte insieme.
Ad esempio, tutte le subroutine di servizio di una funzione dovrebbero essere definite nel medesimo
sorgente di questa: ciò minimizza il tempo di linking senza nulla sottrarre all'efficienza del programma in
termini di spazio occupato.
L A R E A L I Z Z A Z I O N E P R A T I C A
A complemento delle considerazioni teoriche sin qui esposte, vediamo quali sono le operazioni
necessarie per la costruzione di una libreria di funzioni.
In primo luogo occorre scrivere il codice ed effettuare il necessario debugging, ad esempio
aggiungendo al sorgente una main() che richiami le funzioni in modo da testare, nel modo più completo
possibile, tutte le caratteristiche implementate. Al termine della fase di prova bisogna assolutamente
ricordarsi di eliminare la main(), in quanto nessuna libreria C può includere una funzione con tale
nome.
Nell'ipotesi di avere realizzato un gruppo di sorgenti chiamati, rispettivamente, MYLIB_A.C,
MYLIB_B.C, MYLIB_C.C e MYLIB_D.C, accompagnati dallo header file MYLIB.H, si può procedere,
a questo punto, alla generazione dei moduli oggetto e della libreria; le operazioni descritte di seguito
dovranno essere ripetute per ogni modello di memoria (eccetto il modello tiny, che utilizza le medesime
librerie del modello small). Negli esempi che seguono si propone la costruzione della libreria per il
modello large.
Si parte sempre dalla compilazione dei sorgenti: dal momento che non si vuole generare un
programma eseguibile, ma solamente i moduli oggetto, è necessaria l'opzione -c sulla riga di comando
del compilatore144:
bcc -c -ml mylib_a.c mylib_b.c myliv_c.c mylib_d.c
L'opzione -ml richiede che la compilazione sia effettuata per il large memory model;
l'operazione produce, in assenza di errori, i moduli oggetto MYLIB_A.OBJ, MYLIB_B.OBJ,
MYLIB_C.OBJ e MYLIB_D.OBJ.
E' ora possibile generare il file di libreria mediante la utility TLIB (o LIB, a seconda del
compilatore utilizzato):
tlib mylibl /C +mylib_a +mylib_b +mylib_c +mylib_d
L'opzione /C richiede che la generazione della libreria avvenga in modalità case-sensitive. Il
nome file libreria è MYLIBL.LIB; se non esiste esso è creato e vi sono inseriti i quattro moduli oggetto
preceduto dall'operatore "+". Si noti che il nome del file deve essere differenziato per ogni modello di
memoria; è pratica comune indicare il modello supportato mediante una lettera aggiunta in coda al nome
(S per small e tiny, M per medium, C per compact, L per large, H per huge). L'estensione è, per default,
.LIB.
Il pacchetto di libreria completo è perciò costituito, in definitiva, dal file MYLIB.H, unico per
tutti i modelli di memoria, e dai file MYLIBS.LIB, MYLIBM.LIB, MYLIBC.LIB, MYLIBL.LIB e
MYLIBH.LIB. E' ovvio che la libreria può essere pienamente utilizzata da chi entri in possesso dei file
appena elencati (e della documentazione!), senza necessità alcuna di disporre anche dei file sorgenti.
144 La sintassi descritta negli esempi è quella del compilatore Borland. Per altri compilatori è opportuno
consultare la documentazione con essi fornita.
Scrivere funzioni di libreria - 155
Va infine sottolineato che la utility TLIB permette anche di effettuare operazioni di
manutenzione: se, ad esempio, a seguito di modifiche si rendesse necessario sostituire all'interno della
libreria il modulo mylib_a con una differente versione, il comando
tlib mylibl +- mylib_a
raggiunge lo scopo. Si noti che, nonostante l'operatore "+" sia specificato prima dell'operatore "-",
l'operazione di eliminazione è eseguita sempre prima di quella di inserimento. L'operatore "*" consente di
estrarre dalla libreria una copia di un modulo oggetto: il comando
tlib mylibl *mylib_a
genera il file MYLIB_A.OBJ, sovrascrivendo quello che eventualmente preesiste nella directory.
Per una descrizione completa della utility di manutenzione delle librerie si rimanda comunque
alla documentazione fornita con il compilatore.
Interazione tra C e Assembler - 157
I N T E R A Z I O N E T R A C E A S S E M B L E R
Il C, pur rientrando tra i linguaggi di alto livello, rende disponibili potenti funzionalità di
gestione dello hardware: nelle librerie di tutti (o quasi) i compilatori oggi in commercio sono incluse
funzioni progettate appositamente per controllare "da vicino" e pilotare il comportamento del BIOS e
delle porte. A questo va aggiunta la notevole efficienza del codice compilato, una delle caratteristiche di
maggior pregio dei programmi scritti in C.
Ciononostante, il controllo totale del sistema nel modo più efficiente possibile è ottenibile solo
tramite la programmazione in linguaggio assembler, in quanto esso costituisce la traduzione letterale, in
termini umani, del linguaggio macchina, cioè dell'insieme di istruzioni in codice binario che il processore
installato sul computer è in grado di eseguire 145. In altre parole, ogni istruzione assembler corrisponde (in
prima approssimazione) ad una delle operazioni elementari eseguibili dalla CPU.
Si comprende perciò come il realizzare parte di un programma in C ricorrendo direttamente
all'assembler possa accentuarne la potenza e l'efficienza complessive.
In generale, si può affermare che esistono due differenti approcci metodologici alla
realizzazione di programmi parte in linguaggio C e parte in linguaggio assembler.
A S S E M B L E R
Il primo metodo consiste nello scrivere una o più routine interamente in linguaggio assembler: è
necessaria un'ottima padronanza del linguaggio, con particolare riferimento alla gestione dello stack e dei
segmenti di codice in relazione ai differenti modelli di memoria. Assemblando il sorgente si ottiene un
modulo oggetto (un file .OBJ) che deve essere collegato in fase di linking ai moduli oggetto generati dal
compilatore C; le routine così implementate possono essere richiamate nel sorgente C come una funzione
qualsiasi. Si tratta di un ottimo sistema per realizzare librerie di funzioni, ma, di solito, alla portata
unicamente dei più esperti. Ecco un semplice esempio di sorgente assembler per una funzione che stampa
sullo standard output il carattere passatole come parametro, facendolo seguire da un punto esclamativo, e
restituisce 1:
_TEXT segment byte public 'CODE'
_TEXT ends
DGROUP group _DATA,_BSS
assume cs:_TEXT,ds:DGROUP
_DATA segment word public 'DATA'
_p_escl label byte
db '!'
_DATA ends
_BSS segment word public 'BSS'
_BSS ends
_TEXT segment byte public 'CODE'
assume cs:_TEXT
_stampa proc near
push bp
mov bp,sp
145 Tant'è che ogni microprocessore ha il proprio linguaggio assembler. I personal computer generalmente
indicati come "IBM o compatibili" sono basati sulla famiglia di processori Intel 80x86: 8086, 80286, 80386,
80386SX, 80486 ed altri ancora. Esiste un vasto insieme di istruzioni comuni a tutti questi microprocessori: di qui la
possibilità concreta di scrivere programmi in grado di girare su macchine di tipo differente. Il programmatore che
intenda sfruttare le prestazioni più avanzate offerte da ciascuno di essi (in particolare dal tipo 80286 in poi) deve
però rinunciare alla compatibilità del proprio programma con i processori che non dispongono di tali caratteristiche.
158 - Tricky C
mov ah,2
mov dl,[bp+4]
int 21h
mov ah,2
mov dl,DGROUP:_p_escl
int 21h
mov ax,1
pop bp
ret
_stampa endp
_TEXT ends
public _p_escl
public _stampa
end
Un programma C può utilizzare la funzione del listato dopo averla dichiarata:
....
int stampa(char c);
....
Va osservato che il nome assembler della funzione è _stampa, mentre in C l'underscore non
compare. In effetti, per default, il compilatore modifica i nomi di tutte le funzioni aggiungendovi in testa
un underscore, perciò quando si scrive una funzione direttamente in assembler bisogna ricordarsi che il
nome deve iniziare con "_". Nelle chiamate alla funzione inserite nel sorgente C, invece, l'underscore
deve essere omesso.
Come si vede, in questo caso la maggior parte146 del listato assembler non è destinato a produrre
codice eseguibile, ma ad informare l'assemblatore sulla struttura dei segmenti di programma, sulla
presenza di simboli pubblici e sulla gestione dei registri di segmento. Per completezza presentiamo la
funzione stampa() realizzata in C:
char p_escl = '!';
int bdos(int dosfn,int dosdx,int dosal);
int stampa(char c)
{
(void)bdos(2,c,0);
(void)bdos(2,p_escl,0);
return(1);
}
La maggiore compattezza del listato C è evidente. Il lettore curioso che compili la versione C di
stampa() richiedendo al compilatore di produrre il corrispondente sorgente assembler147 ottiene un
listato strutturato come quello discusso poco sopra. Il file eseguibile generato a partire dalla funzione C è
però, verosimilmente, di dimensioni maggiori (a parità di altre condizioni), in quanto il linker collega ad
esso anche il modulo oggetto della funzione di libreria bdos().
Per sviluppare a fondo l'argomento sarebbe necessaria una approfondita digressione sul
linguaggio assembler, per la quale preferiamo rimandare alla vasta manualistica disponibile: chi desidera
ottimizzare, laddove necessario, i propri sorgenti C ricorrendo a un poco di assembler (e senza esserne un
vero esperto) non perda le speranze...
146 Data la banalità della funzione in sé medesima, si tratta, in fondo, di un caso limite.
147 Il compilatore C Borland accetta, allo scopo, l'opzione -S:
bcc -S stampa.c
Interazione tra C e Assembler - 159
I N L I N E A S S E M B L Y
Alcuni compilatori C148 supportano un secondo metodo di programmazione mista, consentendo
la compresenza di codice C e assembler nel medesimo sorgente: in altre parole essi permettono al
programmatore di assumere a basso livello il controllo del flusso di programma, senza richiedere una
conoscenza della sintassi relativa alla segmentazione del codice più approfondita di quella necessaria per
la programmazione in C "puro". La funzione stampa() può allora essere realizzata così:
#pragma inline // informa il compilatore: usato inline assembly
char p_escl = '!';
int stampa(char c)
{
asm mov ah,2;
asm mov dl,c;
asm int 21h;
asm mov ah,2;
asm mov dl,p_escl;
asm int 21h;
return(1);
}
Il compilatore C si occupa di generare il sorgente assembler inserendovi, senza modificarle149,
anche le righe precedute dalla direttiva asm150, invocando poi l'assemblatore (che effettua su di esse i
controlli sintattici del caso) per generare il modulo oggetto. Segmentazione e modelli di memoria sono
gestiti dal compilatore stesso come di norma, in modo del tutto trasparente al programmatore.
148 Ad esempio le più recenti versioni dei compilatori Microsoft e Borland. Il contenuto del presente capitolo fa
riferimento specifico alle possibilità offerte dal secondo.
149 Per la verità, le istruzioni inline assembly vengono modificate laddove contengano riferimenti a simboli C
(ad esempio nomi di variabili, come vedremo). Nella maggior parte dei casi ciò rappresenta un vantaggio, perché
consente di referenziare le variabili definite direttamente in C, come nell'istruzione
asm mov dl,p_escl;
ma in alcuni casi è fonte di grattacapi non da poco. Esempietto chiarificatore, tra i diversi possibili: se una istruzione
assembly contiene l'operatore DUP, che serve a inizializzare più byte ad un dato valore, e prima di tale istruzione è
incluso il file IO.H, contenente il prototipo della funzione C dup(), che duplica lo handle di un file, il compilatore
la scambia (orrore!) per una chiamata a detta funzione C, confondendo le idee all'assemblatore. La soluzione è una
sola: includere il file IO.H dopo tutte le righe assembly che fanno uso di DUP. Nel vostro programma non è
possibile? Peggio per voi: non vi rimane che copiare il file IO.H e modificare la copia eliminando la dichiarazione
del prototipo di dup(); è ovvio che nel sorgente C deve essere inclusa la copia così modificata.
150 In alternativa, la direttiva asm può introdurre un blocco di istruzioni racchiuso, come di consueto, tra
parentesi graffe:
asm {
mov ah,2;
....
int 21h;
}
160 - Tricky C
Calma, calma: non è questa la sede adatta a presentare le regole sintattiche relative all'uso dello
inline assembly nei sorgenti C: esse sono più o meno esaurientemente trattate nella documentazione di
corredo ai compilatori; inoltre il testo è ricco di esempi nei quali è frequente il ricorso alla
programmazione mista. In questa sede intendiamo soffermarci, piuttosto, su alcune questioni in apparenza
banali, ma sicura fonte di noiosi problemi per il programmatore che non le tenga nella dovuta
considerazione.
Non bisogna dimenticare, infatti, che una singola istruzione151 di un linguaggio di alto livello
(quale è il C) può corrispondere a più istruzioni di linguaggio macchina, e dunque di assembler. A ciò si
aggiunga che i compilatori, di norma, dispongono di opzioni di controllo delle ottimizzazioni152: non è
sempre agevole, dunque, prevedere con precisione quali registri della CPU vengono di volta in volta
impegnati e a quale scopo, o quale struttura assumono cicli e sequenze di salti condizionati.
Va ancora sottolineato che è buona norma inserire sempre la direttiva riservata
#pragma inline
in testa ai sorgenti in cui si faccia uso dello inline assembly, onde evitare strani messaggi di errore o di
warning da parte del compilatore, anche laddove tutto è in regola.
Qualche ulteriore approfondimento potrà servire.
L o s t a c k
Si consideri la seguente funzione:
void prova(char var1,int var2)
{
char result;
asm mov ah,2;
result = var1*var2;
asm mov dl,result;
asm int 21h;
asm ret;
}
e la si confronti con il corrispondente codice assember generato dal compilatore153:
....
_prova proc near
push bp ; gestione stack: salva l'ind. della base
mov bp,sp ; crea lo stack privato della funzione
dec sp ; riserva lo spazio per result (word)
dec sp
mov ah,2 ; carica AH per INT 21h, servizio 2
mov al,byte ptr [bp+4] ; carica AL con var1
151 Il termine va inteso in senso lato: in questo caso con "istruzione" si indicano anche le chiamate a funzione. Le
funzioni, a loro volta, possono essere considerate sequenze di istruzioni delle quali la routine chiamante conosce
esclusivamente le modalità di interfacciamento al programma (in altre parole la struttura dell'input e dell'output).
152 Essi sono cioè in grado, su richiesta, di compilare il codice sorgente in modo che il codice oggetto prodotto
sia il più compatto possibile, oppure il più veloce possibile, e così via.
153 Compilato con l'opzione -S sulla riga di comando. Il codice riportato è solo una parte di quello prodotto dal
compilatore: sono state eliminate tutte le parti relative alla segmentazione.
Interazione tra C e Assembler - 161
cbw ; "promuove" AL (var1) ad integer
imul word ptr [bp+6] ; moltiplica var1 * var2 (integer * integer)
mov byte ptr [bp-1],al ; carica result (un char) con il risultato
mov dl,[bp-1] ; carica DL con result
int 21h ; invoca servizio DOS
ret ; ritorna alla routine chiamante
mov sp,bp ; gestione stack
pop bp
ret ; ritorna alla routine chiamante
_prova endp
....
La funzione prova() dovrebbe caricare i registri AH e DL per invocare il servizio 2
dell'int 21h (scrittura del carattere in DL sullo standard output), ma, invocandola, si ottiene un crash di
sistema. Il motivo va ricercato nell'istruzione inline assembly RET: essa impedisce che siano eseguite le
istruzioni generate dal compilatore per gestire correttamente lo stack in uscita dalla funzione; infatti la
sequenza
MOV SP,BP
POP BP
rappresenta la controparte delle istruzioni
PUSH BP
MOV BP,SP
DEC SP
DEC SP
che si trovano in testa al codice. Se ne trae che è opportuno, salvo casi particolari, usare l'istruzione C
return in uscita dalle funzioni (tra parentesi, pur eliminando la RET il risultato non è ancora quello
voluto: chi sia curioso di consocerne il motivo, può vedere a pag. 161).
Lo stack è in sostanza utilizzato per il passaggio dei parametri alle funzioni e per l'allocazione
delle loro variabili locali. Senza entrare nel dettaglio, esso è gestito mediante alcuni registri dedicati: SS
(puntatore al segmento dello stack), SP (puntatore, nell'ambito del segmento individuato da SS,
all'indirizzo che ospita l'ultima word salvata sullo stack) e BP (puntatore base, per la gestione dello stack
locale delle funzioni).
Una chiamata a funzione richiede che siano copiati (PUSH) sullo stack tutti i parametri154: ad
ogni istruzione PUSH eseguita, SP viene decrementato di due (lo stack è gestito a word, procedendo a
ritroso dalla parte alta del suo segmento) per puntare all'indirizzo al quale memorizzare il parametro (o
una word del parametro stesso); soltanto quando tutti i parametri sono stati copiati nello stack viene
eseguita la CALL che trasferisce il controllo alla funzione (e modifica ancora una volta SP, salvando sullo
stack l'indirizzo155 al quale deve essere trasferita l'esecuzione in uscita alla funzione stessa). Ne segue che
154 Non bisogna dimenticare che il C garantisce che i parametri siano passati alle funzioni per valore: in altre
parole alla funzione è passata una copia di ogni parametro, ottenuta copiando il valore di questo nello stack, dal
quale la funzione lo preleva. Ciò implica che una funzione non può modificare il valore delle variabili che le sono
date quali parametri attuali. Vedere pag. 87 e seguenti.
155 Se la chiamata è near, cioè se il codice della funzione è compreso nello stesso segmento in cui appare la
CALL, viene salvato sullo stack solamente un offset (il valore che IP deve assumere perché sia eseguita la prima
istruzione che segue la CALL nella routine chiamante) e quindi SP è decrementato di 2. Se, al contrario, la chiamata
è di tipo far, vengono salvati sullo stack un segmento ed un offset, e pertanto SP è decrementato di 4.
162 - Tricky C
ogni funzione può recuperare i propri parametri ad offset positivi rispetto a SP156, ed allocare spazio nello
stack per le proprie variabili locali ad offset negativi (sempre rispetto a SP): infatti BP viene salvato sullo
stack (PUSH BP con ulteriore decremento di SP) e caricato con il valore di SP (MOV BP,SP); BP
costituisce, a questo punto, la base di riferimento per detti offset. Se sono definite variabili locali SP è
decrementato (DEC o SUB) per riservare loro lo spazio necessario157 nello stack. In uscita, la funzione
deve disallocare la parte di stack assegnata alle variabili locali (MOV SP,BP) ed eliminare BP dallo stack
medesimo (POP BP ): in tal modo la RET (o RETF) può estrarre, sempre dallo stack, il corretto indirizzo
a cui trasferire l'esecuzione. La restituzione di un valore alla funzione chiamante non coinvolge lo stack:
essa avviene, di norma, tramite il registro AX, o la coppia DX:AX se si tratta di un valore a 32 bit. Alla
routine chiamante spetta il compito di liberare lo stack dai parametri passati alla funzione invocata: lo
scopo è raggiunto incrementando opportunamente SP con una istruzione ADD (se i parametri sono pochi,
il compilatore tende ad ottimizzare il codice generando invece una o più PUSH di un registro libero, di
solito CX).La gestione della struttura dello stack è invisibile al programmatore C, in quanto il codice
necessario al mantenimento della cosiddetta standard stack frame è generato automaticamente dal
compilatore, ma un uso poco accorto dello inline assembly può interferire (distruttivamente!) con tali
delicate operazioni, come del resto gli esempi poco sopra riportati hanno evidenziato.
Consideriamo ora un caso particolare: le funzioni che non prendono parametri e non definiscono
variabili locali non fanno uso dello stack, quindi il compilatore può evitare di generare le istruzioni
necessarie alla standard stack frame. Chi utlizzi lo inline assembly deve documentarsi con molta
attenzione sulle caratteristiche del compilatore utilizzato, in quanto alcuni prodotti ottimizzano il codice
evitando di generare dette istruzioni, mentre altri le generano in ogni caso privilegiando la
standardizzazione del comportamento delle funzioni158.
Qualche cenno meritano infine le funzioni dichiarate interrupt159, dal momento che il
compilatore si occupa di gestire lo stack in un modo particolare: infatti una funzione interrupt,
normalmente, è destinata a sostituirsi ad un gestore di interrupt di sistema (o a modificarne il
comportamento) e dunque non viene invocata dal programma di cui è parte, ma dal sistema operativo o
dallo hardware. Si rendono pertanto necessarie alcune precauzioni, quali preservare lo stato dei registri al
momento della chiamata e ripristinare i flag in uscita. A questo pensa, automaticamente, il compilatore,
ma deve tenerne conto il programmatore che intenda servirsi dello inline assembly nel codice della
funzione (ed è un caso frequente): i registri sono, ovviamente, salvati sullo stack in testa alla funzione, e
devono esserne estratti prima di restituire il controllo al processo chiamante. Dunque attenzione, a scanso
156 Per essere più precisi: rispetto al valore che SP ha al momento dell'ingresso nella funzione, cioè dopo la
CALL. Per questo entra in gioco il registro BP.
157 In termini di word. Esempi: un int richiede una word; un long ne richiede due; tre char ne richiedono tre;
un array di nove char ne richiede cinque; due array di nove char ne richiedono cinque ciascuno. E' ovvio che in
assenza di variabili locali non vi sono istruzioni SUB SP,... o DEC SP in testa, né la MOV SP,BP in coda alla
funzione.
158 Tanto per fare un esempio: il compilatore Borland TURBO C 2.0 non mantiene la standard stack frame, e
quindi genera le istruzioni per la gestione dello stack solo nelle funzioni in cui sono indispensabili. Il compilatore
Borland C++, dalla versione 1.0 in poi, genera per default, in qualsiasi funzione, le istruzioni necessarie alla
standard stack frame, se sulla command line non è specificata l'opzione -k-. Si tornerà sull'argomento a pag. , con
riferimento alla gestione dei dati nel Code Segment.
159 La possibilità di dichiarare interrupt una funzione è offerta da molti compilatori C in commercio,
soprattutto nelle loro versioni recenti.
Interazione tra C e Assembler - 163
di disastri, ancora una volta alle IRET o RET selvagge160, e attenzione a quanto detto a pagina e seguenti
(forse è bene dare un'occhiata anche al capitolo sui TSR, pag. ).
U t i l i z z o d e i r e g i s t r i
Torniamo alla funzione prova() di pag. : si è detto che eliminare l'istruzione RET, causa di
problemi nella gestione dello stack, non è sufficiente per rimuovere ogni malfunzionamento: infatti il
registro AH, caricato con il numero del servizio richiesto all'int 21h, viene azzerato dall'istruzione CBW,
necessaria per "promuovere" var1 da char ad int, secondo le convenzioni C in materia di operazioni
algebriche tra dati di tipi diversi. L'esempio non solo evidenzia una delle molteplici situazioni in cui il
codice assembler generato dal compilatore nel tradurre le istruzioni C risulta in conflitto con lo inline
assembly, ma fornisce lo spunto per alcune precisazioni in materia di registri.
Il registro AX è spesso utilizzato come variabile di transito per risultati intermedi161 ed è quindi
prudente, ove possibile, caricarlo immediatamente prima dell'istruzione che ne utilizza il contenuto
(vedere anche pag. ). La funzione prova(), a scanso di problemi, può essere riscritta come segue:
char prova(char var1,int var2)
{
char result;
result = var1*var2;
asm mov dl,result;
asm mov ah,2;
asm int 21h;
}
Il registro AX non è il solo a richiedere qualche cautela: anche BX e CX sono spesso utilizzati in
particolari situazioni, mentre DX è forse, tra i registri della CPU, il più "tranquillo"162.
Qualche considerazione a parte meritano SI e DI163. Il compilatore garantisce che al ritorno da
una funzione C essi conservano il valore che avevano al momento della chiamata: per tale motivo detti
registri, se utilizzati nella funzione, vengono salvati sullo stack (PUSH) in testa al codice della funzione
ed estratti dallo stesso (POP) in uscita, anche qualora SI e DI siano referenziati esclusivamente
nell'ambito di righe inline assembly. Ecco un esempio:
void copia(char *dst,char *src,int count)
{
asm {
mov si,src;
mov di,dst;
mov cx,count;
160 Per la verità, le funzioni interrupt ritornano mediante l'istruzione IRET. La RET può essere utilizzata solo
nella forma RET 2, per eliminare la copia dei flag spinta sullo stack dalla chiamata ad interrupt.
161 D'altra parte la "A" di AX sta per "Accumulatore". Esso è anche usato in modo implicito da alcune istruzioni,
quali LODSB, LODSW, STOSB, STOSW.
162 Ad esempio, BX (Base) può essere usato nel calcolo degli offset per referenziare i membri delle strutture; CX
(Counter) agisce come contatore con l'istruzione LOOP e con quelle precedute da REP; DX (Data) è destinato a
generiche funzionalità di archivio dati.
163 Source Index e Destination Index. Utilizzati, tra l'altro, come indici ad incremento o decremento automatico
dalle istruzioni MOVSB, MOVSW, etc..
164 - Tricky C
}
REPEAT:
asm {
lodsb;
cmp al,0FFh;
jne DO_LOOP;
pop bp;
ret;
}
DO_LOOP:
asm {
stosb;
loop REPEAT;
}
}
La funzione presentata copia dall'array src all'array dst un numero di byte pari al valore della
variabile intera count; se è incontrato un ASCII 255 (FFh), esso non è copiato e il controllo è restituito
alla routine chiamante. Un rapido esame del codice assembler prodotto dal compilatore consente di
verificare la fondatezza di quanto affermato:
....
_copia proc near
push bp
mov bp,sp
push si
push di
mov si,[bp+6]
mov di,[bp+4]
mov cx,[bp+8]
@1@98:
lodsb
cmp al,0FFh
jne short @1@242
pop bp
ret
@1@242:
stosb
loop short @1@98
pop di
pop si
pop bp
ret
_copia endp_copia endp
....
E' facile immaginare i problemi164 che si verificano quando il byte letto da src è un
ASCII 255: il valore di BP all'uscita dalla funzione è, in realtà, quello che il registro DI presenta in
entrata165, mentre dovrebbe essere quello dello stesso BP in entrata.
Per ottenere il salvataggio automatico di SI e DI in ingresso alla funzione (ed il loro ripristino
in uscita) è sufficiente dichiarare due variabili register:
164 Coloro che sono privi di immaginazione sappiano che si tratta di problemi legati alla gestione dello stack, del
tutto analoghi a quelli discussi con riferimento alla funzione prova(). Nella copia() non compaiono le
istruzioni DEC SP e MOV SP,BP in quanto essa non fa uso di variabili locali.
165 Si ricordi che lo stack è sempre movimentato con un algoritmo del tipo LIFO (Last In First Out): l'ultima
word entrata con una PUSH è la prima ad esserne estratta con una POP.
Interazione tra C e Assembler - 165
#pragma warn -use
void function(void)
{
register dummy_SI, dummy_DI;
....
....
}
Il trucchetto è particolarmente utile quando il codice inline assembly può modificare il
contenuto di SI e DI in modo implicito, cioè senza memorizzare direttamente in essi alcun valore (ad
esempio con una chiamata ad un interrupt che utilzzi internamente detti registri).
Per quanto riguarda il registro di segmento DS166, è opportuno evitare di modificarlo, se non
quando si sappia molto bene ciò che si sta facendo, e dunque si conosca l'impatto che tale modifica ha sul
comportamento del codice: il problema può essere eliminato salvando sullo stack DS prima di modificarlo
e ripristinandolo prima che esso sia referenziato da altre istruzioni C. Un esempio:
....
char far *source, far *dest;
char stringa;
....
asm {
lds si,source;
les di,dest;
mov cx,05h;
rep movsw;
}
printf(stringa);
....
Nel frammento di codice presentato, source e dest sono puntatori far, mentre stringa è
un puntatore near (ipotizzando di compilare per uno dei modelli tiny, small o medium). Il compilatore lo
gestisce pertanto come un offset rispetto a DS: se il segmento del puntatore far source non è pari a DS
la printf() non stampa stringa, bensì ciò che si trova ad un offset pari a stringa nel segmento di
source. Il codice listato di seguito lavora correttamente:
char far *source, far *dest;
char stringa;
....
asm {
push ds;
lds si,source;
les di,dest;
mov cx,05h;
rep movsw;
pop ds;
}
printf(stringa);
....
Considerazioni analoghe valgono per il registro ES167, con la differenza che non è necessario
ripristinarne il valore in uscita alla funzione che lo ha modificato, in quanto il compilatore C,
contrariamente a quanto avviene per DS, non lo associa ad alcun utilizzo particolare.
166 Data Segment: usato normalmente come puntatore al segmento dati di default del C.
167 Extra Segment: il suo utilizzo è libero.
166 - Tricky C
V a r i a b i l i e i n d i r i z z i C
Le variabili C possono essere referenziate da istruzioni inline assembly, che hanno così modo di
accedere al loro contenuto: le istruzioni
int Cvar;
....
asm mov ax,Cvar;
caricano in AX il contenuto di Cvar. Analogamente:
char byteVar;
....
asm mov al,byteVar;
caricano in AL il contenuto di byteVar. Tutto fila liscio, in quanto il tipo di dato C (o meglio: le
dimensioni in bit dalle variabili C) sono coerenti con le dimensioni dei registri utilizzati; nel caso in cui
tale coerenza non vi sia occorre tenere in considerazione alcune cosette. Riprendendo gli esempi
precedenti, l'istruzione:
asm mov al,Cvar;
è perfettamente lecita. L'assemblatore conosce la dimensione di AL (ovvio!) e si regola di conseguenza,
caricandovi uno solo dei due byte di Cvar. Quale? Quello "basso". Il motivo è evidente: il nome di una
variabile può essere inteso, in assembler, come una sorta di puntatore168 all'indirizzo di memoria al quale
si trova il dato contenuto nella variabile stessa. Il nome Cvar, dunque, "punta" al primo byte (quello
meno significativo, appunto) di una zona di tanti byte quanti sono quelli richiesti dal tipo di dato definito
in C (si tratta di un integer, pertanto sono due169); in altre parole, l'istruzione commentata ha l'effetto di
caricare in un registro della CPU tanti byte quanti sono necessari per "riempire" il registro stesso, (in
questo caso C, dunque un solo byte) a partire dall'indirizzo della variabile C. Sorge il dubbio che, allora,
l'istruzione:
asm mov ax,byteVar;
carichi in AX due byte presi all'indirizzo di byteVar, anche se questa è definita char nel codice C.
Ebbene, è proprio così. In tali scomode situazioni occorre venire in aiuto all'assemblatore, che non
conosce le definizioni C:
asm mov al,byteVar;
asm cbw;
lavora correttamente, caricando il byte di byteVar in AL e azzerando AH170.
Le variabili a 32 bit (tipico esempio: i long integer e i puntatori far) devono essere considerate
una coppia di variabili a 16 bit171. Supponiamo, per esempio, che la coppia di registri DS:SI punti ad un
intero di nostro interesse; ecco come memorizzare detto indirizzo in un puntatore far:
168 In C un evidente esempio è rappresentato dai nomi degli array.
169 A dire il vero, i byte potrebbero essere quattro se il codice venisse compilato in modalità 80386 a 32 bit, ma
ciò sarebbe, in questo caso, ininfluente.
170 L'istruzione CBW (Convert Byte to Word) funziona solo con AX: la parte alta degli altri registri deve essere
azzerata esplicitamente (ad es.: XOR BH,BH o MOV BH,0).
Interazione tra C e Assembler - 167
char far *varptr;
....
asm mov varptr,si;
asm mov varptr+2,ds;
La prima istruzione MOV copia SI nei due byte meno significativi di varptr (è la parte offset
dell'indirizzo); la seconda copia DS nei due byte alti (la parte segment): non va dimenticato che i
processori 80x86 memorizzano le variabili numeriche con la tecnica backwords, in modo tale, cioè, che a
indirizzo di memoria inferiore corrisponda, byte per byte, la parte meno significativa della cifra. E se
volessimo copiare il dato (non il suo indirizzo) referenziato da DS:SI in una variabile? Nell'ipotesi che
DS:SI punti ad un long, la sequenza di istruzioni è la seguente:
long var32bits;
....
asm mov ax,ds:[si];
asm mov dx,ds:[si+2];
asm mov var32bits,ax;
asm mov var32bits+2,dx;
Si possono fare due osservazioni: in primo luogo, non è indispensabile usare due registri172 (qui
sono usati AX e DX) come "tramite", ma non è possibile muovere dati direttamente da un'indirizzo di
memoria ad un altro (in questo caso dall'indirizzo puntato da DS:SI all'indirizzo di var32bits);
inoltre non è stato necessario tenere conto del metodo backwords perché il dato a 32 bit è già in formato
backwords all'indirizzo DS:SI.
Abbiamo così accennato ai puntatori: il discorso merita qualche approfondimento. I puntatori C,
indipendentemente dal tipo di dato a cui puntano, si suddividono in due categorie: quelli near, che
esprimono un offset relativo ad un registro di segmento (un indirizzo a 16 bit), e quelli far, che
esprimono un indirizzo completo di segmento e offset (32 bit). I puntatori near, però, sono il default
solo nei modelli di memoria tiny, small e medium (che d'ora in avanti chiameremo "piccoli"): negli altri
modelli (compact, large e huge, d'ora in poi "grandi")173 tutti i puntatori a dati sono far, anche se non
dichiarati tali esplicitamente. La gestione dei puntatori C con lo inline assembly dipende dunque in modo
imprescindibile dal modello di memoria utilizzato in compilazione. Vediamo subito qualche esempio.
/*
modello "PICCOLO"
*/
....
int *s_pointer;
int *d_pointer;
....
/* s_pointer e d_pointer sono inizializzati, ad es. con malloc() */
....
asm mov si,s_pointer;
171 Eccetto il caso in cui il codice sia in grado di sfruttare le caratteristiche dell'assembler 80386: in tal caso sono
disponibili i registri estesi (EAX, EBX, etc.) a 32 bit.
172 Per la precisione, se ne può usare uno solo:
asm mov ax,ds:[si];
asm mov var32bits,ax;
asm mov ax,ds:[si+2];
asm mov var32bits+2,ax;
173 Per i dettagli sui modelli di memoria vedere pag. 143.
168 - Tricky C
asm mov di,d_pointer;
asm push ds;
asm pop es;
asm mov cx,4;
asm rep movsw;
....
Il frammento di codice riportato copia 8 byte da s_pointer a d_pointer: dal momento che
si è ipotizzato un modello di memoria "piccolo", questi sono entrambi puntatori near relativi a DS. In
pratica, il contenuto di s_pointer è l'offset dell'area di memoria da cui si vogliono copiare i byte, e il
contenuto di d_pointer è l'offset dell'area nella quale essi devono essere copiati: è necessario caricare
ES con il valore di DS perché la MOVSW lavori correttamente.
/*
modello "GRANDE"
*/
....
int *s_pointer;
int *d_pointer;
....
/* s_pointer e d_pointer sono inizializzati, ad es. con malloc() */
....
asm push ds;
asm lds si,s_pointer;
asm les di,d_pointer;
asm mov cx,4;
asm rep movsw;
asm pop ds;
....
Nei modelli "grandi" s_pointer e d_pointer sono, per default, puntatori far, pertanto è
possibile usare le istruzioni LDS e LES per caricare registri di segmento e di offset. Ciò vale anche per
puntatori dichiarati far nei modelli "piccoli":
/*
modello "PICCOLO"
*/
....
int far *s_pointer;
int far *d_pointer;
....
/* s_pointer e d_pointer sono inizializzati, ad es. con farmalloc() */
....
asm push ds;
asm lds si,s_pointer;
asm les di,d_pointer;
asm mov cx,4;
asm rep movsw;
asm pop ds;
....
A L T R I S T R U M E N T I D I P R O G R A M M A Z I O N E M I S T A
Molti compilatori offrono supporto a strumenti che consentono il controllo a basso livello delle
risorse del sistema senza il ricorso diretto al linguaggio assembler.
Interazione tra C e Assembler - 169
P s e u d o r e g i s t r i
Gli pseudoregistri sono identificatori che consentono di manipolare direttamente da istruzioni C
i registri della CPU (compreso il registro dei flag). Per quel che riguarda il compilatore C Borland, essi
sono implementati intrinsecamente: pertanto non è possibile portare il codice che li utilizza ad altri
compilatori che non li implementino in maniera analoga. Va precisato che gli pseudoregistri non sono
variabili, ma, come accennato, semplicemente identificatori che consentono al compilatore di generare le
opportune istruzioni assembler (essi non hanno dunque un indirizzo referenziabile da puntatori): ad
esempio le istruzioni C
_AX = 9;
_BX = _AX;
producono le istruzioni assembler
mov ax,9
mov bx,ax
come, del resto, ci si può attendere.
Non sempre, però, un'istruzione C contenente un riferimento ad uno pseudoregistro genera una
singola istruzione assembler: vediamo un esempio.
....
if(!_AH)
if(_AL == _BL)
_AL = _CL;
....
Il compilatore, a partire dal frammento di codice riportato, genera il seguente listato assembler:
....
mov al,ah
mov ah,0
or ax,ax
jne short @1@74
cmp al,bl
jne short @1@74
mov al,cl
@1@74:
....
Come si vede, il valore di AL viene modificato per effettuare il primo test, con la conseguenza
di invalidare i risultati del confronto successivo. Il ricorso allo inline assembly può evitare tali pasticci (e
consentire la scrittura di codice più efficiente):
....
asm {
or ah,ah;
jne NO_CHANGE;
cmp al,bl;
jne NO_CHANGE;
mov al,cl;
}
NO_CHANGE:
....
170 - Tricky C
Quando vengono assegnati valori ai registri di segmento il compilatore deve tenere conto dei
limiti alla libertà di azione imposti, in questi casi, dalle regole sintattiche del linguaggio assembler.
Vediamo un esempio:
_ES = 0xB800;
è tradotta in
mov ax,0B800h
mov es,ax
e anche
_DS = _ES;
produce due istruzioni assembler:
mov ax,es
mov ds,ax
che hanno, tra l'altro, l'effetto di modificare il contenuto di AX; programmando direttamente in assembler
(o con l'inline assembly) si può assegnare ES a DS, senza rischio alcuno di modificare AX, con le due
istruzioni seguenti:
push es
pop ds
Analoghe osservazioni sono valide per operazioni coinvolgenti lo pseudoregistro dei flag.
L'istruzione C
_FLAGS |= 1;
produce la sequenza di istruzioni assembler riportata di seguito:
pushf
pop ax
or ax,1
push ax
popf
Si noti che programmando direttamente in assembler (o inline assembly), sarebbe stato possibile
ottenere il risultato desiderato (CarryFlag = 1) con una sola istruzione174:
stc
Vale infine la pena di richiamare l'attenzione sul fatto che l'utilizzo degli pseudoregistri può
condurre ad un impiego "nascosto" di registri apparentemente non coinvolti nell'operazione: negli esempi
appena visti il registro AX viene usato all'insaputa del programmatore; sull'argomento si veda pag. .
174 Il compilatore ha generato una sequenza valida per ogni bit dei flag (non esiste una specifica istruzione
assembler per ciascuno di essi).
Interazione tra C e Assembler - 171
g e n i n t e r r u p t ( )
La geninterrupt() è una macro basata sulla funzione intrinseca __int__() (la
portabilità è perciò praticamente nulla) e definita in DOS.H. Essa invoca l'interrupt il cui numero le è
passato come argomento; in pratica ha un effetto equivalente a quello di una istruzione INT inserita nel
codice C tramite l'inline assembly. I registri devono essere gestiti tramite l'inline assembly medesimo o
mediante gli pseudoregistri.
_ _ e m i t _ _ ( )
La __emit__() è una funzione intrinseca del compilatore C Borland: ciò implica
l'impossibilità di portare ad altri compilatori che non la implementino i programmi che ne fanno uso.
Nella forma più semplice di utilizzo i suoi argomenti sono byte, che vengono inseriti dal compilatore
direttamente nel codice oggetto prodotto, senza che sia generato il codice relativo ad una reale chiamata a
funzione. Come si comprende facilmente, __emit__() va oltre lo inline assembly, consentendo una
vera e propria forma di programmazione in linguaggio macchina. Un esmpio:
#pragma option -k-
void boot(void)
{
__emit__(0xEA,(unsigned)0x00,0xFFFF);
}
La funzione boot(), quando eseguita, provoca un bootstrap175. Il codice macchina prodotto è
il seguente (byte esadecimali):
EA 00 00 FF FF C3
I primi quattro byte rappresentano l'istruzione JMP FAR seguita dall'indirizzo (standard;
FFFF:0000) al quale, nel BIOS, si trova l'istruzione di salto all'effettivo indirizzo della routine BIOS
dedicata al bootstrap. Il quinto byte è la RET (peraltro mai eseguita, in questo caso) che chiude la
funzione. La #pragma evita la gestione, evidentemente inutile, della standard stack frame (pag. ). Da
sottolineare: l'assemblatore non accetta l'istruzione
JMP FAR 0FFFFh:0h
ed emette un messaggio di errore del tipo "indirizzamento diretto illecito". La __emit__() permette, in
questo caso, di ottimizzare il codice evitando il ricorso ad un puntatore contenente l'indirizzo desiderato.
U N O S T R A T A G E M M A : D A T I N E L C O D E S E G M E N T
Lo scrivere programmi in una sorta di linguaggio misto "C/Assembler/codice macchina" mette a
disposizione possibilità realmente interessanti: vediamone una utile in diverse intricate situazioni.
Di norma, nei modelli di memoria "piccoli" (tiny, small, medium) lo spazio necessario alle
variabili globali è allocato ad offset relativi a DS: ciò significa che l'accesso ad ogni variabile globale
175 E' un cold bootstrap se prima di invocare la boot() il programma non scrive il numero 1234h all'indirizzo
RAM 0:0472.
172 - Tricky C
utilizza DS come punto di riferimento. Ciò avviene in maniera trasparente al programmatore, ma vi sono
casi in cui non è possibile fare affidamento su detto registro.
Una tipica situazione è quella dei gestori di interrupt (di cui si parla e straparla a pag. e
seguenti): questi entrano in azione in un contesto non conoscibile a priori, pertanto nulla garantisce (e
infatti raramente accade) che DS punti proprio al segmento dati del programma in cui il gestore è definito;
CS è l'unico registro che in entrata ad un interrupt assuma sempre il medesimo valore176. In casi come
quello descritto è pratica prudente ed utile, a scanso di problemi, allocare le variabili esterne alla funzione
ad indirizzi relativi a CS.
Un metodo per raggiungere lo scopo, benché un poco macchinoso (come al solito!), consiste nel
dichiarare, collocandola opportunamente nel sorgente, una funzione fittizia, il cui codice non rappresenti
istruzioni, bensì i dati (generalmente variabili globali) che dovranno essere referenziati mediante il
registro CS177.
Come fare? All'interno della funzione fittizia i dati non possono essere dichiarati come variabili
esterne, perché mancherebbe comunque la dichiarazione globale, né come variabili statiche, perché
subirebbero pressappoco la medesima sorte dei dati globali, né, tantomeno, come variabili automatiche,
perché esisterebbero (nello stack) solamente durante l'esecuzione della funzione fittizia, la quale, proprio
in quanto tale, non è mai eseguita (del resto, anche se venisse eseguita, non sarebbe comunque possibile
risolvere i problemi legati alla visibilità delle variabili locali). E' necessario ricorrere allo inline assembly,
che consente l'inserimento diretto di costanti numeriche nel codice oggetto in fase di compilazione; il
nome della funzione fittizia, grazie ad opportune operazioni di cast, può essere utilizzato in qualunque
parte del codice come puntatore ai dati in essa generati178.
Supponiamo, ad esempio, di voler definire un puntatore a funzione interrupt e un intero
senza segno:
void Jolly(void)
{
asm db 5 dup (0); // genera 5 bytes inizializzati a 0
}
#define OldIntVec ((void (interrupt *)())(*((long *)Jolly)))
#define UnsIntegr (*(((unsigned int *)Jolly)+2))
I dati da noi definiti occupano, complessivamente, 6 byte: tale deve essere l'ingombro minimo,
in termini di codice macchina, della funzione Jolly(). Con lo inline assembly è però sufficiente
definire un byte in meno dello spazio richiesto dai dati, in quanto il byte mancante è, in realtà,
rappresentato dall'opcode dell'istruzione RET (C3), generata dal compilatore in chiusura della funzione, il
quale può essere sovrascritto senza alcun problema: la Jolly() non viene mai eseguita179.
Le macro definite dalle direttive #define eliminano la necessità di effettuare complessi cast
quando si utilizzano, nel codice, i dati contenuti in Jolly(): si può fare riferimento ad essi come a
176 Infatti esso punta al code segment del gestore di interrupt; in altre parole esso è la parte segmento del vettore,
cioè dell'indirizzo, della routine.
177 Meglio non fidarsi dell'opportunità, offerta da alcuni compilatori, di definire nel sorgente variabili indirizzate
relativamente a CS: a differenza del metodo descritto in queste pagine, l'opzione citata non consente di controllare
dove, all'interno del code segment, tali variabili saranno allocate.
178 In realtà le funzioni potrebbero essere più di una, e ciascuna potrebbe contenere uno o più dati. Il
programmatore è naturalmente libero di scegliere l'approccio che gli è più congeniale.
179 Come si è anticipato, quello descritto è un trucco per memorizzare dati in locazioni relative a CS e non a DS,
contrariamente al default del compilatore.
Interazione tra C e Assembler - 173
variabili globali dichiarate nel modo tradizionale. Infatti OldIntVec rappresenta, a tutti gli effetti, un
puntatore a funzione di tipo interrupt: il nome della Jolly(), che è implicitamente puntatore alla
funzione medesima, viene forzato a puntatore a long (in pratica, puntatore a un dato a 32 bit), la cui
indirezione (il valore contenuto all'indirizzo CS:Jolly) è a sua volta forzata a puntatore a funzione
interrupt. La seconda macro impone al compilatore di considerare Jolly quale puntatore a intero
senza segno; sommandovi 2 si ottiene l'indirizzo CS:Jolly+4 (il compilatore somma in realtà quattro a
Jolly proprio perché si tratta, in seguito al cast, di puntatore ad intero), la cui indirezione è un unsigned
integer, rappresentato da UnsIntegr180.
Una precisazione, a scanso di problemi: può accadere di dover fare riferimento con istruzioni
inline assembly ai dati globali gestiti nella Jolly(). E' evidente che in tale caso le macro descritte non
sono utilizzabili, in quanto, espanse dal preprocessore, diverrebbero parti in C di istruzioni assembler, con
la conseguenza che l'assemblatore non sarebbe in grado di compilare l'istruzione così costruita. Ad
esempio:
#define integer1 (*((int *)Jolly))
#define integer2 (*(((int *)Jolly)+1))
#define new_handler ((void (interrupt *)())(*(((long *)Jolly)+1)))
void Jolly(void)
{
asm dw 0;
asm dw 1;
asm dd 0;
}
void interrupt new_handler(void)
{
....
asm {
pushf;
call dword ptr new_handler;
}
....
}
Il gestore di interrupt new_handler() utilizza il vettore del gestore originale per invocare
quest'ultimo181; il sorgente assembler risultante contiene le righe seguenti:
....
PUSHF
CALL DWORD PTR ((void (interrupt *)())(*(((long *)Jolly)+1)))
....
Sicuramente la CALL non è assemblabile: la macro new_handler può essere utilizzata solo
nell'ambito di istruzioni in linguaggio C. Con lo inline assembly è necessario fare riferimento al nome
della funzione fittizia sommandovi l'offset, in byte, del dato che si intende referenziare. Come in
precedenza, una macro può semplificare le operazioni:
#define integer1 (*((int *)Jolly))
#define integer2 (*(((int *)Jolly)+1))
180 Sembra incredibile, ma funziona.
181 Niente paura: simili follie sono analizzate in profondità con riferimento alla gestione degli interrupt
(pag. 251) ed ai TSR (pag. 275). Gli esempi qui riportati vanno esaminati semplicemente dal punto di vista della
sintassi.
174 - Tricky C
#define new_handler ((void (interrupt *)())(*(((long *)Jolly)+1)))
#define ASM_handler Jolly+4
void Jolly(void)
{
asm dw 0;
asm dw 1;
asm dd 0;
}
void interrupt new_handler(void)
{
....
asm {
pushf;
call dword ptr ASM_handler;
}
....
}
L'espansione della macro, questa volta, genera la riga seguente, che può essere validamente
compilata dall'assemblatore:
....
CALL DWORD PTR Jolly+4
....
Per evitare un proliferare incontrollato di direttive #define, si può definire una funzione
fittizia per ogni variabile da simulare:
void vectorPtr(void)
{
asm db 3 dup(0);
}
void unsigednVar(void)
{
asm db 0;
}
In tal modo le istruzioni assembly potranno contenere riferimenti diretti ai nomi delle funzioni
fittizie:
....
asm mov ax,word ptr unsignedVar;
asm pushf;
asm call dword ptr vectorPtr;
....
Sfortunatamente, le differenze esistenti tra versioni successive del compilatore introducono
alcune complicazioni: gli esempi riportati sono validi sia per TURBO C 2.0 che per TURBO C++ 1.0 e
successivi, ma occorrono alcune precisazioni.
Le versioni C++ 1.0 e successive del compilatore (a differenza di TURBO C 2.0) inseriscono
per default i tre opcode corrispondenti alle istruzioni PUSH BP e MOV BP,SP in testa al codice di ogni
funzione e, di conseguenza, quello dell'istruzione POP BP prima della RET finale, anche quando la
funzione stessa sia dichiarata void e priva di parametri formali, come nel caso della Jolly(): questo
significa che l'ingombro minimo di una funzione è 5 byte (55h,8Bh,ECh e 5Dh,C3h). Nel caso
Interazione tra C e Assembler - 175
esaminato è allora sufficiente definire un solo byte aggiuntivo per riservare tutto lo spazio necessario ai
dati utilizzati:
void Jolly(void)
{
asm db 0; // genera 1 byte inizializzato a 0
}
Si noti che almeno un byte deve essere comunque riservato mediante lo inline assembly, anche
qualora i 5 byte di ingombro minimo della funzione siano sufficienti a contenere tutti i dati necessari: in
caso contrario il compilatore non interpreta come desiderato il codice e gestisce l'offset rispetto a CS della
funzione fittizia come offset rispetto a DS, con la conseguenza di vanificare tutto l'artificio, ed il rischio di
obliterare selvaggiamente il segmento dati. Inoltre, se si desidera inizializzare i dati direttamente con le
istruzioni DB182, non è possibile sfruttare i byte di codice generati dal compilatore, e può essere necessario
inserire dei byte a "tappo" per semplificare la gestione dei cast. Per definire un long integer inizializzato
al valore 0x12345678 occorre regolarsi come segue:
void Jolly(void)
{
asm db 0; // tappo
asm dd 0x12345678;
}
#define LongVar (*(((long *)Jolly)+1))
Il byte tappo consente di sfruttare l'aritmetica dei puntatori: in sua assenza, la macro sarebbe
risultata necessariamente più complessa:
void Jolly(void)
{
asm dd 0x12345678;
}
#define LongVar (*((long *)(((char *)Jolly)+3)))
Solo i puntatori a dati di tipo char, infatti, ammettono un offset di un numero dispari di byte
rispetto all'indirizzo di base (si ricordi che TURBO C++ 1.0 e successivi generano tre opcode in testa alla
funzione).Va rilevato, infine, che il compilatore, quando si utilizza il modello di memoria huge, genera
un'istruzione PUSH DS subito dopo la MOV BP,SP e, di conseguenza, una POP DS immediatamente
prima della POP BP: di ciò bisogna ovviamente tenere conto.
Da quanto ora evidenziato derivano problemi di portabilità, che possono però essere risolti con
poco sforzo. Il compilatore definisce automaticamente alcune macro, una delle quali può essere utilizzata
per scrivere programmi che, pur utilizzando la tecnica di gestione dei dati globali sopra descritta, risultino
portabili tra le diverse versioni del compilatore stesso e possano quindi essere compilati senza necessità di
modifiche al sorgente.
La macro predefinita in questione è __TURBOC__: essa rappresenta una costante esadecimale
intera senza segno che corrisponde alla versione di compilatore utilizzata. Ad esempio, il programma
seguente visualizza numeri differenti se compilato con differenti versioni del compilatore:
#include
182 Oltre a DB (Define Byte) sono ammesse anche DW (Define Word) e DD (Define Doubleword), nonché
l'estensione DUP, circa la quale è meglio vedere pag. 157, in nota: programmatore avvisato...
176 - Tricky C
void main(void)
{
int Version, Revision;
Version = __TURBOC__ >> 8;
Revision = __TURBOC__ & 0xFF;
printf("Versione del Compilatore TURBO C: %02X.%02X\n",Version,Revision);
}
La tabella che segue è riportata per comodità.
VALORI DELLA MACRO __TURBOC__
VALORE MACRO VERSIONE REVISIONE COMPILATORE
0x0001 00 01 TURBO C 1.00
0x0200 02 00 TURBO C 2.00
0x0295 02 95 TURBO C++ 1.00
0x0296 02 96 TURBO C++ 1.01
0x0297 02 97 BORLAND C++ 2.00
0x0410 04 10 BORLAND C++ 3.1
Infine, riprendiamo uno dei precedenti esempi applicandovi la tecnica di compilazione
condizionale:
void Jolly(void)
{
#if __TURBOC__ >= 0x0295
asm db 0; // tappo
#endif
asm dd 0x12345678;
}
#if __TURBOC__ >= 0x0295
#define LongVar (*(((long *)Jolly)+1))
#else
#define LongVar (*((long *)Jolly))
#endif
Una seconda via, ancora più semplice, per aggirare l'ostacolo consiste nello specificare, quando
si compili con TURBO C++ 1.0 o successivi, l'opzione -k- sulla command line (o inserire la direttiva
#pragma option -k-) in testa al codice sorgente: essa evita la creazione di una struttura standard di
stack per tutte le funzioni (standard stack frame) e pertanto le funzioni void prive di parametri vengono
compilate come avviene per default con TURBO C 2.0 (e versioni precedenti).
Va ancora sottolineato che definire una funzione fittizia per ogni variabile (e attivare sempre
l'opzione -k-) consente di aggirare le difficoltà cui si è fatto cenno.
Per ulteriori approfondimenti in tema di funzioni fittizie utilizzate quali contenitori di dati si
vedano le pagg. , e .
C e Clipper - 177
C E C L I P P E R
Clipper è un linguaggio compilato, sintatticamente compatibile in larga misura con l'interprete
del dBase III, orientato al database management. Sin dalle prime versioni, Clipper ha implementato gli
strumenti necessari all'interfacciamento con il C per la realizzazione di funzioni non presenti nelle sue
librerie standard (soprattutto per la gestione della macchina a basso livello).
A tal fine è raccomandato l'utilizzo del Microsoft C (del resto le librerie Clipper sono scritte in
Microsoft C); in realtà tutti i compilatori C in grado di generare, per il large memory model, moduli
oggetto compatibili con l'architettura DOSSEG definita da Microsoft possono essere validamente
impiegati in molti casi183. Il Microsoft C è indispensabile, per motivi di compatibilità, solo nel caso in cui
si vogliano realizzare funzioni implementanti matematica in virgola mobile o routine grafiche184.
Le funzioni scritte in C devono quindi essere compilate per il modello di memoria large185
(pag. 143 e seguenti) e, se si utilizza il compilatore Microsoft, deve essere richiesta l'opzione "Floating
Point Alternate Library" (/FP); è inoltre molto comodo includere nel sorgente il file EXTEND.H, fornito
con il pacchetto Clipper, che definisce alcune macro e costanti manifeste e contiene i prototipi di tutte le
funzioni, facenti parte nella libreria Clipper, che consentono lo scambio di parametri e valori restituiti tra
le funzioni Clipper e quelle C. Il modulo oggetto risultante dalla compilazione può essere collegato
all'object file prodotto da Clipper, oppure può essere inserito in una libreria.
P A S S A G G I O D I P A R A M E T R I E R E S T I T U Z I O N E D I V A L O R I
Nello scrivere funzioni C richiamabili da programmi Clipper va tenuto sempre presente che non
ha senso, per esigenze di compatibilità tra i due linguaggi, parlare di parametri formali (pag. 87 e
seguenti). Le funzioni C possono accedere a tutti i parametri attuali della chiamata Clipper invocando le
funzioni _par...() (facenti parte della libreria Clipper e dichiarate in EXTEND.H) e devono pertanto
essere dichiarate prive di parametri formali (void). Vi sono numerose funzioni _par...(), ciascuna
dedicata ad un particolare tipo di parametro.
Anche l'eventuale restituzione di un valore alla routine Clipper deve avvenire mediante le
funzioni _ret...(), facenti parte della libreria Clipper e tra loro diversificate in base al tipo del valore
da restituire. Le funzioni _ret...() non restituiscono il controllo alla routine Clipper, ma si limitano a
predisporre la restituzione del valore; la funzione C cede il controllo solo al termine del proprio codice o
eseguendo un'istruzione return). Ne segue che le funzioni C devono essere dichiarate void; inoltre le
specifiche Clipper impongono che esse siano dichiarate anche pascal (pag. 92). Il file EXTEND.H
definisce la macro CLIPPER, che può essere usata per dichiarare le funzioni C ed equivale proprio a
void pascal.
183 I compilatori Borland e Zortech, ad esempio, soddisfano detto requisito, ma, in alcune situazioni, la struttura
delle librerie, ove differente da quella implementata da Microsoft, può essere causa di problemi.
184 Come al solito, occorre fare attenzione. E' vero che le librerie Clipper sono scritte in Microsoft C, ma va
precisato che si tratta della versione 5.1. Non è un particolare irrilevante, perché, pur utilizzando il compilatore
Microsoft per scrivere funzioni C da interfacciare a Clipper, possono sorgere strani problemi se la versione usata
non è, anch'essa, la 5.1. In alcuni casi è possibile utilizzare la GRAPHICS.LIB del Microsoft C 6.0 con la
LLIBCA.LIB del Microsoft C 5.1, ma si tratta comunque di un pasticcio pericoloso.
185 Con il Microsoft C viene perciò impiegata la libreria LLIBCA.LIB, mentre con il Borland la libreria usata è
la CL.LIB.
178 - Tricky C
Il prototipo di una funzione C richiamabile da Clipper è perciò analogo a186:
#include
....
CLIPPER funzPerClipper(void);
Nell'ipotesi che funzPerClipper() accetti 4 parametri, la chiamata in Clipper è:
RETVAL = FUNZPERCLIPPER(PAR_1,PAR_2,PAR_3,PAR_4)
Si tratta ora di analizzare brevemente le funzioni _par...() e _ret...(), per scoprire
come funzPerClipper() può accedere a PAR_1, PAR_2, PAR_3 e PAR_4 e restituire RETVAL.
La funzione
int _parinfo(int order);
restituisce il tipo del parametro che occupa la posizione order nella lista dei parametri attuali;
_parinfo(0) restituisce il numero di parametri passati alla funzione. Il tipo è identificato dalle
seguenti costanti manifeste, definite in EXTEND.H:
#define UNDEF 0
#define CHARACTER 1
#define NUMERIC 2
#define LOGICAL 4
#define DATE 8
#define MPTR 32 /* sommato al tipo effettivo se passato per reference */
#define MEMO 65
#define ARRAY 512
La costante MPTR ha un significato particolare: essa è sommata al tipo del parametro per
indicare che esso è stato passato come reference (preceduto, secondo la sintassi Clipper, da una @):
perciò, se _parinfo(1) restituisce 33, significa che il primo parametro attuale è una stringa passata
per reference.
La funzione
int _parinfa(int order,int index);
restituisce il tipo dell'elemento in posizione index nell'array che a sua volta è parametro attuale di
posizione order. Così, se _parinfa(2,5) restituisce 1, significa che il quinto elemento dell'array
ricevuto come secondo parametro attuale è una stringa187. La chiamata
_parinfa(order,0);
restituisce il numero di elementi dell'array che occupa la posizione order tra i parametri attuali. Il
secondo parametro (index) può essere omesso: in tal caso _parinfa() equivale a _parinfo()188.
186 Si presti però attenzione al fatto che Clipper è un linguaggio case-insensitive: ciò non pone problemi, a patto
di non differenziare mai nomi nei sorgenti C solamente in base alle maiuscole/minuscole.
187 In Clipper gli elementi dell'array sono numerati a partire da 1 e non da 0 come in C. Inoltre, ogni elemento di
un array può appartenere ad un tipo differente da quello degli altri.
188 L'extend system implementato dal Clipper 5 include alcune macro, dichiarate in EXTEND.H, utilizzabili, in
luogo di _parinfo() e _parinfa(), per il controllo dei parametri passati alla funzione: la macro
C e Clipper - 179
Vediamo ora una rapida rassegna delle altre principali funzioni _par...(). Per i dettagli
sintattici si rimanda alla documentazione del linguaggio Clipper; va detto, tuttavia, che nell'uso di tali
funzioni il secondo parametro, index, può essere omesso: in particolare, esso deve essere utilizzato solo
quando il parametro attuale la cui posizione è espressa dal primo parametro order sia un array. In tal
caso, index individua uno specifico elemento all'interno dell'array medesimo.
La funzione
int _parni(int order,int index);
"recupera" il parametro attuale di posizione order (se esso è un array è possibile specificarne un singolo
elemento con index; in caso contrario index può essere omesso) e lo restituisce sotto forma di intero:
ad esempio, la chiamata
#include
....
int parm_1;
....
parm_1 = _parni(1);
....
consente di accedere al primo parametro, un integer, passato dalla routine Clipper alla funzione C. Del
tutto analoghe alla _parni() sono le funzioni
long _parnl(int order,int index);
double _parnd(int order,int index);
int _parl(int order,int index);
char *_pards(int order,int index);
char *_parc(int order,int index);
Tutte, infatti, restituiscono il parametro attuale di posizione order (con la possibilità, se esso è
un array, di individuarne un elemento mediante index). La _parnl() restituisce un long e la
_parnd() un double, mentre la _parl() restituisce un intero che rappresenta un campo logico
Clipper (0 equivale a .F. e 1 a .T.).
PCOUNT
restituisce il numero di parametri che la funzione C ha ricevuto. La macro
ALENGTH(int parmno)
accetta il numero d'ordine del parametro ricevuto dalla funzione C e, se questo è un array, restituisce il numero di
elementi che lo costituiscono. Infine, le macro elencate di seguito sono concepite per controllare il tipo del
parametro la cui posizione è loro passata in input:
ISARRAY(int parmno); // restituisce non-zero se il parametro parmno e' un array
ISBYREF(int parmno);// restit. non-zero se parametro parmno e' passato per reference
ISCHAR(int parmno); // restituisce non-zero se il parametro parmno e' una stringa
ISDATE(int parmno); // restituisce non-zero se il parametro parmno e' una data
ISLOG(int parmno); // restituisce non-zero se il parametro parmno e' un campo logico
ISMEMO(int parmno); // restituisce non-zero se il parametro parmno e' un campo memo
ISNUM(int parmno); // restituisce non-zero se il parametro parmno e' un numerico
Il valore minimo che il parametro parmno può assumere è 1 e indica il primo parametro passato alla
funzione C.
180 - Tricky C
La _pards() restituisce una stringa derivata da un campo Clipper di tipo date; la data è
espressa nella forma "AAAAMMGG". E' opportuno copiare la stringa restituita in un buffer appositamente
allocato, in quanto il buffer gestito dalla funzione _pards() è statico e viene sovrascritto ad ogni
chiamata alla stessa. Ad esempio, nel codice
#include
#include
....
char *date_1, date_2;
....
date_1 = _pards(1);
date_2 = _pards(2);
printf("data 1 = %s\ndata 2 = %s\n",date_1,date_2);
la printf() visualizza due volte la data passata come secondo parametro, perché la seconda chiamata a
_pards() sovrascrive il buffer statico che essa utilizza internamente. Per ottenere un funzionamento
corretto è sufficiente apportare la modifica seguente:
....
#include
....
strcpy(date_1,_pards(1));
strcpy(date_2,_pards(2));
....
La funzione _parc() restituisce un puntatore a carattere. Va però ricordato che la gestione
delle stringhe in Clipper è differente da quella implementata in C: in particolare, le stringhe possono
contenere anche caratteri nulli (lo zero binario). Per conoscere la lunghezza effettiva di una stringa
Clipper può essere utilizzata la funzione
int _parclen(int order,int index);
che non include nel computo il NULL che chiude la stringa stessa, mentre la
int _parcsiz(int order,int index);
restituisce il numero di byte effettivamente allocati per contenere la stringa (o, più in generale, l'array di
caratteri), incluso l'eventuale NULL che la chiude. Se il parametro è una costante stringa, _parcsiz()
restituisce 0.
Passiamo ora ad un rapido esame delle funzioni _ret...(), che consentono alla funzione C
di restituire un valore alla routine Clipper, con la precisazione che, essendo possibile restituire un unico
valore, la funzione C può chiamare una sola volta una funzione _ret...() prima di terminare.
E' il caso di citare per prima una funzione leggermente particolare: si tratta della
void _ret(void);
che non restituisce a Clipper alcun valore (esattamente come se la funzione C terminasse con una
semplice return), ma gestisce lo stack in modo tale che la routine Clipper possa chiamare la funzione C
con un'istruzione DO (come se fosse, cioè, una procedure e non una function).
Vi è poi una _ret...() per ogni tipo di dato, analogamente a quanto visto per le funzioni
_par...():
void _retni(int ival);
void _retnl(long lval);
void _retnd(double dval);
C e Clipper - 181
void _retl(int bval);
void _retds(char *datestr);
void _retc(char *string);
La _retni() restituisce alla routine Clipper, sotto forma di campo numerico, l'intero che le è
passato come parametro. Del tutto analoghe sono la _retnl() e la _retnd(), che devono essere
utilizzate per restituire, rispettivamente, un long e un double.
La _retl() restituisce a Clipper, sotto forma di campo logico, l'intero che riceve come
parametro. Questo deve rappresentare un valore booleano, cioè deve essere 1 o 0, convertiti
rispettivamente in .T. e .F..
La _retds() restituisce sotto forma di campo date la stringa passatale come parametro, che
deve essere nella forma "AAAAMMGG".
La _retc() restituisce a Clipper il puntatore a carattere (stringa) che le è passato come
parametro. Alla _retc() si affianca la
void _retclen(char *buffer,int len);
che restituisce al Clipper, oltre all'indirizzo della stringa, anche la lunghezza della medesima. La
_retclen() si rivela utile nei casi in cui il puntatore a carattere indirizza un buffer contenente anche
byte nulli (zeri binari).
R E F E R E N C E E P U N T A T O R I
Con Clipper Summer '87 non esiste modo per passare ad una funzione C l'indirizzo di una
variabile Clipper (cioè il puntatore ad essa): ciò avviene, ma implicitamente, solo nel caso delle stringhe.
La libreria Clipper 5 include invece alcune funzioni, le _stor...(), che consentono al codice C di
accedere alle variabili ricevute per reference, cioè passate come parametri attuali anteponendo al nome il
carattere @, in modo analogo a quello realizzabile (in C puro) mediante il passaggio di puntatori. La
documentazione Clipper sottolinea che passare per reference una variabile ad una funzione C non
significa comunque passarne l'indirizzo: in realtà la gestione del passaggio di parametri è, in Clipper,
piuttosto complessa; tuttavia l'utilizzo dei reference comporta l'inserimento nello stack di informazioni
relative all'indirizzo della variabile, ed è proprio grazie a tali informazioni che le nuove funzioni cui si è
accennato consentono di "simulare" l'impiego di veri e propri puntatori.
La funzione
int _storni(int n,int order,int index);
memorizza l'intero n nella variabile Clipper passata via reference alla funzione C come parametro di
posto order; il terzo parametro è facoltativo e deve essere utilizzato solo nel caso in cui il parametro
ricevuto in posizione order sia un array: in tal caso index individua un preciso elemento al suo
interno. La funzione restituisce 0 in caso di errore, 1 altrimenti.
Analoghe alla _storni() sono le funzioni
int _stornd(double n,int order,int index);
int _stornl(long n,int order,int index);
int _storl(int logical,int order,int index);
int _stords(char *string,int order,int index);
int _storc(char *string,int order,int index);
La _stornd() è utilizzabile per memorizzare un valore come double, mentre la
_stornl() memorizza un long integer. La _storl() accetta come primo parametro un intero e lo
memorizza come valore logico (0 equivale a .F.; un valore diverso da 0 equivale a .T.); la
182 - Tricky C
_stords() memorizza come data la stringa string, che deve avere formato "AAAAMMGG". La
_storc() memorizza una stringa; in alternativa può essere utilizzata la
int _storclen(char *buffer,int length,int order,int index);
che consente di memorizzare un array di caratteri indicandone la lunghezza189.
A L L O C A Z I O N E D E L L A M E M O R I A
Le funzioni C destinate ad interfacciarsi con Clipper non possono gestire l'allocazione dinamica
della memoria mediante malloc() e le altre funzioni della libreria C allo scopo predisposte (pag. 109):
per esigenze di compatibilità è necessario utilizzare due funzioni che la libreria Clipper Summer '87 rende
disponibili, ancora una volta, tramite i prototipi dichiarati in EXTEND.H. In particolare, la funzione
unsigned char *_exmgrab(unsigned int size);
alloca in modo compatibile con Clipper un buffer ampio size byte e ne restituisce l'indirizzo sotto forma
di puntatore a unsigned char190. In caso di errore viene restituito NULL. L'analogia con malloc()
è evidente. La memoria allocata da _exmgrab() può essere gestita con le comuni tecniche C (puntatori,
indirezioni, etc.); tuttavia essa deve essere disallocata con l'apposita funzione Clipper:
void _exmback(unsigned char *pointer,unsigned int size);
che svolge un ruolo analogo a quello della funzione C free(); a differenza di questa, però,
_exmback() richiede che, oltre all'indirizzo dell'area di memoria da disallocare, le sia passato anche il
numero di byte da liberare. Se si intende disallocare l'intera area di RAM, il parametro size passato a
_exmback() deve essere identico a quello omologo passato a _exmgrab(). Vediamo un semplice
esempio:
#include
....
unsigned size = 1000;
unsigned char *buffer;
....
if(!(buffer = _exmgrab(size))) {
.... // gestione errore
}
.... // utilizzo del buffer
_exmback(buffer,size);
....
L'indirizzo di un buffer allocato da _exmgrab() può essere restituito a Clipper tramite la
_retclen(); con riferimento all'esempio precedente la chimata potrebbe essere
_retclen(buffer,size);
189 Utile quando non si tratti di una vera e propria stringa (terminata da NULL), ma di una sequenza di caratteri
qualsiasi, da gestire in modo binario.
190 Forse non guasta ricordare che si tratta per default di un puntatore far, dal momento che il modello di
memoria utilizzato è sempre il large model. Identica considerazione vale per tutti i puntatori a stringa (char *)
utilizzati da alcune delle funzioni _par...() e _ret...().
C e Clipper - 183
E' palese che il buffer non deve essere disallocato né prima né dopo la chiamata a
_retclen().
La libreria del più recente Clipper 5 comprende invece 3 funzioni per l'allocazione dinamica
della RAM, due delle quali sostituiscono quelle appena descritte. La
void *_xalloc(unsigned int size);
rimpiazza la _exmgrab(). Anche la _xalloc() restituisce NULL in caso di errore. Alla _xalloc()
si affianca una funzione di nuova concezione, la
void *_xgrab(unsigned int size);
alloca anch'essa size byte nello heap di Clipper ma, a differenza della _xalloc() genera un run-time
error in caso di errore. La _exmback() è stata sostituita dalla
void _xfree(void *mem);
Come si vede, la _xfree() accetta un unico parametro, rappresentante l'indirizzo dell'area di
memoria da liberare: non è più possibile, quindi, richiedere la disallocazione di una parte soltanto della
memoria in precedenza allocata.
A L C U N I E S E M P I
Presentiamo di seguito alcuni esempi di funzioni C richiamabili da programmi Clipper. La
prima permette di utilizzare alcuni servizi DOS da procedure Clipper.
/********************
BARNINGA_Z! - 1993
CL_BDOS.C - cl_bdos()
void pascal cl_bdos(void);
Sintassi per Clipper:
int cl_bdos(int dosfn,int dosdx,int dosal);
int dosfn numerico intero rappresentante il numero di servizio dell'int 21h
int dosdx numerico intero rappresentante il registro DX
int dosal numerico intero rappresentante il registro AL
Restituisce: il valore restituito dall'int 21h nel regsitro AX
COMPILABILE CON MICROSOFT C 5.1
CL /c /AL /Oalt /FPa /Gs /Zl cl_bdos.c
********************/
#include
#include
#define PNUM 3
#define ERROR -1
CLIPPER cl_bdos(void)
{
register i;
int fn, dx, al;
184 - Tricky C
if(_parinfo(0) != PNUM) { // la proc. Clipper chiamante passa 3 param.
_retni(ERROR);
return;
}
for(i = 1; i <= PNUM; i++)
if(_parinfo(i) != NUMERIC) {
_retni(ERROR);
return;
}
_retni(bdos(_parni(1),_parni(2),_parni(3)));
return;
}
Ed ecco un esempio di chiamata alla cl_bdos() in una routine Clipper:
DOS_FN = 12 && servizio 0Ch int 21h (vuota buffer tastiera e invoca altro servizio)
REG_AL = 7 && servizio da invocare in servizio 0Ch (7 = attende tasto)
RET_VAL = CL_BDOS(DOS_FN,0,REG_AL) // chiama interrupt 21h
IF RET_VAL = -1
@ 10,12 SAY "Errore!"
ELSE
RET_VAL = RET_VAL % 256 // calcola AL
.... // utilizza il valore restituito (tasto premuto)
ENDIF
Il frammento di codice Clipper presentato utilizza la cl_bdos() per invocare l'int 21h,
servizio 0Ch, con AL = 7: l'operazione che il servizio esegue consiste nel vuotare il buffer di tastiera e
interrompere l'esecuzione del programma in attesa della pressione di un tasto. La cl_bdos() restituisce
il valore di AX a sua volta restituito dall'int 21h: da questo viene poi "estratto" il valore di AL, cioè il
codice ASCII del tasto premuto191. La formule per ricavare il valore di un registro a 16 bit a partire dai
due sottoregistri a 8 bit che lo compongono è molto semplice:
RX = (RH * 256) + RL
dove RX indica un generico registro a 16 bit, mentre RH e RL rappresentano, rispettivamente, il
sottoregistro "alto" (gli 8 bit più significativi) e quello "basso" (gli 8 bit meno significativi). Inoltre sono
valide le seguenti:
RH = RX / 256
RL = RX % 256
Si può cioè affermare che gli 8 bit più significativi sono ottenibili dividendo il valore a 16 bit
per 256, senza considerare resto o decimali, mentre gli 8 bit meno significativi sono il resto della
precedente divisione.
Ed ora il secondo esempio. E' noto che in ogni programma C main() può essere dichiarata con
alcuni parametri formali (vedere pag. 105): il secondo di questi, solitamente chiamato argv, è un array di
puntatori a stringa (o, meglio, a carattere: char **argv), la prima delle quali (argv[0]) rappresenta
il nome del programma eseguibile, completo di pathname. In Clipper è possibile accedere ai parametri
della command line192, ma non si ha modo di conoscere, in modo quasi "automatico", come nei
programmi C, nome e pathname del programma stesso. L'ostacolo può essere aggirato con una
funzione C, il cui modulo oggetto deve essere collegato all'object file prodotto dal compilatore Clipper.
191 Una funzione C dedicata allo svuotamento del buffer di tastiera è presentata a pag. 527.
192 E' sufficiente dichiararli come parametri in testa al programma.
C e Clipper - 185
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
CL_EXENM.C - cl_exename()
void pascal cl_exename(void);
char *cl_exename();
Restituisce: il puntatore ad una stringa che rappresenta il nome del
programma eseguibile completo di pathname
COMPILABILE CON BORLAND C++ 3.1
tcc -O -d -c -ml cl_exenm.c
********************/
#include
#include
#include
CLIPPER cl_exename(void)
{
register i;
unsigned PSPseg;
char *ENVptr;
static char exeName[MAXPATH];
_AH = 0x62;
geninterrupt(0x21);
PSPseg = _BX;
ENVptr = MK_FP(*(unsigned far *)MK_FP(PSPseg,0x2C),0);
for(;;) {
if(!*ENVptr++)
if(!*ENVptr)
break;
}
for(; *ENVptr != 1;)
ENVptr++;
for(ENVptr += 2; *ENVptr; )
exeName[i++] = *ENVptr++;
exeName[i] = 0;
_retc(exeName);
}
La cl_exename() utilizza il servizio 62h dell'int 21h per conoscere l'indirizzo di segmento
del Program Segment Prefix del programma (vedere pag. 324) e lo utilizza per costruire un puntatore
all'environment, cioè alla prima delle variabili d'ambiente. Infatti, la word ad offset 2Ch nel PSP
rappresenta l'indirizzo di segmento dell'area allocata dal DOS all'environment. L'espressione
*(unsigned far *)MK_FP(PSPseg,0x2C)
restituisce detta word, pertanto l'espressione
MK_FP(*(unsigned far *)MK_FP(PSPseg,0x2C),0)
restituisce il puntatore (far) alla prima stringa dell'environment. Le stringhe rappresentanti variabili
d'ambiente sono memorizzate l'una di seguito all'altra; ogni stringa è terminata da un byte nullo, che in
questo caso funge anche da "separatore". L'ultima stringa nell'environment è conclusa da due byte nulli:
la sequenza 00h 00h, che indica anche la fine dell'environment, è ricercata dal primo ciclo for. Il
secondo ciclo cerca il byte 01h, che segnala la presenza della stringa contenente nome e path
186 - Tricky C
dell'eseguibile: il byte 01h è seguito da un byte nullo, dopo il quale inizia la stringa; la clausola di
inizializzazione
ENVptr += 2;
del terzo ciclo for "scavalca" la sequenza 01h 00h; l'istruzione che costituisce il corpo del ciclo stesso
può così copiare la stringa, un byte ad ogni iterazione, nel buffer statico exeName. La scelta
dell'allocazione statica evita il ricorso a _exmgrab(); del resto non sarebbe possibile dichiarare il
buffer come semplice variabile automatica in quanto l'area di memoria da esso occupata verrebbe
rilasciata in uscita dalla funzione.
La stringa è esplicitamente terminata da un byte nullo e il suo indirizzo è restituito a Clipper
mediante _retc().
La chiamata a cl_exename() in Clipper può essere effettuata come segue:
EXEPATH = ""
....
EXEPATH = CL_EXENAME()
@ 10,12 say "Questo programma è " + EXEPATH
....
Qualora il programma Clipper deallochi il proprio environment (eventualmente utilizzando una
funzione scritta in C), è indispensabile che la chiamata a cl_exename() avvenga prima di detta
operazione.
Va ancora sottolineato che il sorgente di cl_exename() può essere compilato con il
compilatore Borland: d'altra parte non referenzia alcuna funzione di libreria C.
Vediamo un ultimo esempio: una funzione in grado di suddividere un numero in virgola mobile
in parte intera e parte frazionaria, basata sulla funzione di libreria C modf().
/********************
BARNINGA_Z! - 1994
CL_MODF.C - cl_modf()
void pascal cl_modf(void);
Sintassi per Clipper:
double cl_modf(double n,double @ipart);
double n numerico in virgola mobile che si vuole suddividere in parte
intera e parte frazionaria
double @ipart reference a numerico in virgola mobile destinato a contenere
la parte intera
Restituisce: la parte frazionaria di n
COMPILABILE CON MICROSOFT C 5.1
CL /c /AL /Oalt /FPa /Gs /Zl cl_modf.c
********************/
#include
#include
#define PNUM 2
#define ERROR 0.0
CLIPPER cl_modf(void)
{
C e Clipper - 187
double ip, fp;
if(PCOUNT != PNUM) { // la proc. Clipper chiamante passa 2 param.
_retnd(ERROR);
return;
}
if(! ISNUM(1)) {
_retnd(ERROR);
return;
}
if(!(ISNUM(2) && ISBYREF(2))) {
_retnd(ERROR);
return;
}
fp = modf(_parnd(1),&ip);
if(!_storni(ip,2)) {
_retnd(ERROR);
return;
}
_retnd(fp);
return;
}
Segue esempio di chiamata alla cl_modf() in una routine Clipper:
DOUBLE_NUM = 12.5647
INT_PART = 0.0
FRAC_PART = CL_MODF(DOUBLE_NUM,@INT_PART)
@ 10,12 SAY "PARTE INTERA: "+STR(INT_PART)+" PARTE FRAZIONARIA: "+STR(FRAC_PART)
Il programma Clipper visualizza il numero 12 come parte intera e il numero 0.5647 come
parte frazionaria. La restituzione di due valori (parte intera e parte frazionaria di DOUBLE_NUM) alla
routine chiamante è resa possibile dal passaggio per reference della variabile INT_PART alla
CL_MODF(): questa, mediante la _stornd() è in grado di memorizzare all'indirizzo della INT_PART,
cioè nella INT_PART stessa, il valore che, a sua volta, la modf() ha scritto all'indirizzo di ip, cioè
nella ip medesima.
E' evidente che l'utilizzo delle macro PCOUNT, ISNUM() e ISBYREF(), nonché della
funzione _storni(), rende la CL_MODF() utilizzabile esclusivamente da programmi compilati da
Clipper 5.
Gestione a basso livello della memoria - 189
G E S T I O N E A B A S S O L I V E L L O D E L L A M E M O R I A
Il presente capitolo non ha la pretesa di analizzare dal punto di vista tecnico il comportamento
del DOS o delle funzioni di allocazione dinamica presenti nella libreria C: esso si propone, piuttosto, di
fornire qualche spunto su particolarità non sempre evidenti193. Alcuni cenni di carattere tecnico sono,
tuttavia, indispensabili.
I L C O M P I L A T O R E C
La libreria C comprende diverse funzioni dedicate all'allocazione dinamica della RAM: esse
possono essere suddivise, forse un poco grossolanamente, in due gruppi.
Da un lato vi sono quelle che gestiscono la memoria secondo modalità, per così dire, tipiche
della libreria C: malloc(), realloc(), free() e, in sostanza, tutte le funzioni dichiarate nel file
ALLOC.H (o MALLOC.H)194: se ne parla a pagina 109.
Dall'altro lato troviamo le funzioni basate sui servizi di allocazione della memoria resi
disponibili dall'int 21h195: allocmem(), setblock() e freemem(), dichiarate in DOS.H. Ecco la
descrizione dei servizi testè citati:
INT 21H, SERV. 48H: ALLOCA UN BLOCCO MEMORIA
Input AH 48h
BX Numero di paragrafi da allocare
Output AH Indirizzo di segmento dell'area allocata, oppure il codice di errore se
CarryFlag = 1. In questo caso BX contiene il massimo numero di
paragrafi disponibili per l'allocazione.
Note Se la funzione è eseguita con successo, AX:0000 punta all'area
allocata. Invocare la funzione con BX = FFFFh è un metodo per
conoscere la quantità di memoria libera.
193 Che cosa vi aspettavate? Questa non è una guida di riferimento tecnico per il sistema operativo, né un
supplemento alla manualistica dei compilatori C. Questa è... beh... chissà.
194 Il C Borland include ALLOC.H; il C Microsoft MALLOC.H.
195 Si noti che i servizi DOS gestiscono la memoria in unità minime di 16 byte, dette paragrafi. Inoltre, ogni
blocco allocato dal DOS si trova sempre ad un indirizzo allineato a paragrafo (divisibile, cioè, per 16), esprimibile
con un'espressione del tipo segmento:0000.
190 - Tricky C
INT 21H, SERV. 49H: DEALLOCA UN BLOCCO DI MEMORIA
Input AH 49h
ES Segmento dell'indirizzo dell'area da liberare
Output AX Codice di errore, se il CarryFlag = 1.
Note Questo servizio restituisce al DOS un'area allocata mediante il
servizio 48h. ES contiene il valore da questo restituito in AX.
INT 21H, SERV. 4AH: MODIFICA L'AMPIEZZA DEL BLOCCO DI MEMORIA ALLOCATO
Input AH 4Ah
BX Nuova dimensione in paragrafi del blocco
ES Segmento dell'indirizzo del blocco da modifcare
Output AX Codice di errore, se CarryFlag = 1. In questo caso, se il blocco
doveva essere espanso, BX contiene il massimo numero di paragrafi
disponibili.
Note Questa funzione è utilizzata per espandere o contrarre un blocco
precedentemente allocato via servizio 48h.
E' evidente che un programma il quale intenda interagire con il DOS nell'allocazione della RAM
deve necessariamente utilizzare le funzioni appartenenti al secondo gruppo oppure ricorrere direttamente
all'int 21h.
M E M O R I A C O N V E N Z I O N A L E
La memoria convenzionale è costituita dai primi 640 Kb (o meno di 640) di RAM installati sulla
macchina: essi sono compresi tra gli indirizzi 0000:0000 e 9FFF:000F196. Essi sono l'unica parte di
RAM che il DOS è in grado di utilizzare senza artifici per l'esecuzione di se stesso e dei programmi
applicativi. L'uso della memoria convenzionale è descritto graficamente in figura 7.
Il primo Kilobyte, dall'indirizzo 0000:0000 (origine) a 003F:000F, è occupato dalla tavola
dei vettori (vedere pag. ). I successivi 256 byte costituiscono un'area a disposizione del BIOS per la
gestione di dati come il modo video attuale, il timer, etc.; essi sono seguiti da un'area di 512 byte usata in
modo analogo dal DOS. A 0070:0000 è caricato, in fase di bootstrap, il primo dei due file nascosti di
sistema, di solito chiamato, a seconda della versione di DOS e del suo produttore, IBMBIO.COM o
MSDOS.SYS197. Tutti i restanti oggetti evidenziati in figura 7 (a partire dal secondo file nascosto,
196 Forse è opportuno ricordare che gli indirizzi segmento:offset sono una rappresentazione (coerente con i
registri a 16 bit della CPU) di un indirizzo a 20 bit; 9FFF:000F equivale a 9FFFF.
197 Tutte le versioni di DOS, inclusa la 6.2, sembrano caricare il primo file nascosto proprio
all'indirizzo 0070:0000.
Gestione a basso livello della memoria - 191
IBMDOS.COM o IO.SYS) sono caricati ad indirizzi variabili che dipendono dalla versione del sistema
operativo e dalla configurazione della macchina (dal tipo e dal numero di device driver caricati, per fare
un esempio). Il confine tra le aree
"Programmi Applicativi" e
"COMMAND.COM: parte transiente" è
tratteggiato, in quanto la parte transiente
dell'interprete dei comandi può essere
sovrascritta in qualsiasi momento dai
programmi di volta in volta eseguiti: essa è
caricata nella parte alta della memoria
convenzionale, ma lo spazio occupato non viene
considerato un'area protetta198. L'allocazione
della memoria per tutti gli oggetti caricati in
RAM successivamente a IO.SYS (o
IBMDOS.COM) è gestita mediante i Memory
Control Block (MCB): ciascuno di essi contiene
le informazioni necessarie alla gestione
dell'area di memoria della quale costituisce
l'intestazione199.
Facciamo un esempio: dopo il
bootstrap vi è una porzione (solitamente ampia)
di RAM libera, disponibile per l'esecuzione dei
programmi. In testa a tale area vi è un MCB.
Quando viene caricato ed eseguito un
programma, il DOS gli assegna due aree: la
Fig. 7: Utilizzo, da parte del DOS, della memoria convenzionale. prima, di norma piccola, contiene una copia
delle variabili d'ambiente (l'environment); la
seconda è riservata al programma stesso. L'area libera è stata così suddivisa in tre parti: le prime due
appartengono al programma, mentre la terza è libera. Ciascuna delle tre ha il proprio MCB: da ogni MCB
è possibile risalire al successivo, ricostruendo così tutta la catena (e quindi la mappa dell'utilizzo della
RAM). Supponiamo che il programma non utilizzi il proprio environment, e quindi restituisca al DOS la
memoria da quello occupata: le aree sono sempre tre, ma solo la seconda è allocata, mentre la prima e la
terza sono libere. Quando, infine, il programma termina, la RAM da esso occupata torna ad essere libera:
per evitare inutili frazionamenti della RAM il DOS riunisce tutte le aree libere contigue. Si ritorna perciò
alla situazione di partenza: un'unica area, libera, con un unico MCB.
A questo punto è indispensabile analizzare gli MCB con maggiore dettaglio: la figura 8 ne
descrive la struttura.
Come si vede, ciascuno di essi ha ampiezza pari a un paragrafo (16 byte) ed è suddiviso in
campi.
198 Il DOS non distingue le due aree: dopo il bootstrap, tutta la RAM al di sopra dell'environment di
COMMAND.COM è considerata un'unica area, libera, a disposizione dei programmi. La parte transiente di
COMMAND.COM, se sovrascritta, viene ricaricata da disco all'occorrenza.
199 In sostanza, il DOS gestisce la RAM per aree (che possono essere allocate ad un programma oppure libere),
in testa ad ognuna delle quali crea un MCB. Un po' di pazienza, tra breve analizzeremo i MCB in dettaglio.
192 - Tricky C
Fig. 8: La struttura dei Memory Control Block.
Il campo POS, di un solo byte, indica la posizione del MCB: se questo è l'ultimo (l'area di RAM
che esso controlla è quella che inizia al maggiore indirizzo) il campo contiene il carattere 'Z', altrimenti il
carattere 'M'200.
Il campo PSP, una word (unsigned int, dal punto di vista del C), indica l'indirizzo di
segmento del Program Segment Prefix del programma a cui appartiene l'area di memoria201. Nell'esempio
precedente, i campi PSP del MCB del programma e del suo environment hanno il medesimo contenuto. Il
campo PSP del MCB di un'area libera assume valore zero. I valori 6 e 8 indicano che l'area è riservata al
DOS; in particolare, 8 è il valore che assume il campo PSP del MCB dell'area allocata ai device driver.
Detto MCB è, tra l'altro, il primo della catena202.
Il campo DIM, una word, esprime la dimensione, in paragrafi, dell'area di memoria (escluso il
MCB medesimo). Incrementando di uno la somma tra l'indirizzo di segmento di un MCB e il suo campo
DIM si ottiene l'indirizzo di segmento del successivo MCB. Se il calcolo è effettuato con riferimento
all'ultimo MCB della catena, il valore ottenuto è il cosiddetto Top Of Memory (A000h nel caso di 640
Kb installati)203.
I 3 byte del campo RESERVED attualmente non sono utilizzati.
Il campo NAME, di 8 byte, a partire dal DOS 4.0 contiene il nome del programma204 a cui l'area
è assegnata (se questa contiene il Program Segment Prefix del programma: rifacendosi ancora all'esempio
riportato, il nome non appare nel MCB dell'environment). Se il nome non occupa tutti gli 8 byte
200 Questa è la regola generale. A partire dal DOS 4.0, però, l'area di RAM allocata ai device driver ha un MCB
regolare, recante la lettera 'M' nel campo POS, ma è a sua volta suddivisa in tante sub-aree quanti sono i driver
installati, ciascuna dotata, in testa, di un proprio MCB. In tali Memory Control Block il campo POS indica il tipo di
driver; il suo contenuto può essere: 'D' blocco device driver (installato dal comando DEVICE in CONFIG.SYS),
'F' blocco FILES, 'X' blocco FCBS, 'B' blocco BUFFERS, 'C' blocco buffer EMS, 'I' blocco IFS, 'L'
blocco LASTDRIVE, 'S' blocco STACKS, 'E' blocco device driver appendage.
201 Il PSP è un record di 256 byte che il DOS prepara in testa al codice del programma eseguito. Per ogni
programma caricato in memoria si ha dunque un MCB, immediatamente seguito dal PSP, a sua volta seguito dal
codice del programma stesso. L'indirizzo di segmento del PSP di un programma è pertanto pari a quello del suo
MCB, incrementato di uno.
202 In effetti, l'area dei device driver è quella che immediatamente segue la RAM riservata al secondo file
nascosto, come evidenziato in figura 1.
203 Tutte le aree di RAM gestite mediante servizi DOS hanno dimensione (in byte) divisibile per 16 (multiple per
paragrafi: non è più una novità). Anche il loro indirizzo è divisibile per 16 (cioè allineato a paragrafo) ed è
esprimibile mediante la sola parte segmento (seg:0000). Ne segue che anche i MCB sono allineati a paragrafo,
dal momento che occupano il paragrafo immediatamente precedente l'area allocata. Vale infine la pena di
sottolineare che i servizi 48h, 49h e 4Ah dell'int 21h restituiscono e/o richiedono in input l'indirizzo (sotto forma di
word, la sola parte segmento) dell'area e non quello del MCB (ricavabile decrementando di uno quello dell'area).
204 Le versioni di DOS anteriori alla 4.0 non utilizzano questo campo; con esse il solo metodo per conoscere il
nome del programma è andare a curiosare in coda all'environment di questo (vedere pag. 185 per un esempio di
metodo valido, comunque, anche con DOS 4 e successivi). Qui il nome è memorizzato completo di drive e
pathname; tuttavia esso scompare se la RAM allocata all'environment viene liberata.
Gestione a basso livello della memoria - 193
disponibili, quelli restanti sono riempiti con spazi (ASCII 32, esadecimale 20). Se l'area è riservata al
DOS, il nome, quando presente, è solitamente una stringa significativa per il solo DOS, e il carattere
tappo può essere l'ASCII 256 (FFh).
Qui giunti, conosciamo quanto basta (con un po' di ottimismo e di fortuna) per lavorare alla pari
con il DOS. Si tratta, ora, di illustrare alcuni metodi (gran parte dei quali non documentati ufficialmente)
per individuare gli indirizzi degli oggetti di cui abbiamo discusso.
Cominciamo dal secondo file nascosto. Il servizio 34h dell'int 21h restituisce l'indirizzo, nel
segmento di memoria allocato al DOS, dell'InDOS flag205:
INT 21H, SERV. 34H: INDIRIZZO DELL'INDOS FLAG
Input AH 34h
Output ES:BX Indirizzo (seg:off) dell'InDOS flag.
La parte segmento dell'indirizzo dell'InDOS flag (restituita in ES) è l'indirizzo di segmento
al quale è caricato il secondo file nascosto; esso si trova, in altri termini, a ES:0000. La funzione
getdosseg() è un esempio di come è possibile procedere per ottenere detto indirizzo.
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
DOSSEG.C - getdosseg()
unsigned cdecl getdosseg(void);
Restituisce: l'indirizzo di segmento di IO.SYS o IBMDOS.COM
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx dosseg.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#include
unsigned cdecl getdosseg(void)
{
union REGS regs;
struct SREGS sregs;
regs.h.ah = 0x34;
intdos(®s,®s);
segread(&sregs);
return(sregs.es);
}
Circa la parola chiave cdecl vedere pag. 92. Una versione più efficiente della getdosseg()
è listata di seguito:
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
205 Alcune interessanti particolarità relative all'InDOS Flag sono discusse alle pagine e seguenti.
194 - Tricky C
DOSSEG.C - getdosseg()
unsigned cdecl getdosseg(void);
Restituisce: l'indirizzo di segmento di IO.SYS o IBMDOS.COM
COMPILABILE CON BORLAND C++ 2.0
bcc -O -d -c -k- -mx dosaddr.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
#pragma option -k- // per maggiore efficienza
unsigned cdecl getdosseg(void)
{
_AX = 0x34;
asm int 21h;
return(_ES);
}
Passiamo ai Memory Control Block. Come si è detto, la prima area gestita tramite MCB è quella
dei device driver. Sfortunatamente, anche in questo caso non esistono metodi ufficiali per conoscerne
l'indirizzo. Esiste, però, un servizio non documentato dell'int 21h, la funzione 52h, detto
"GetDosListOfLists", che restituisce l'indirizzo di una tavola di parametri ad uso interno del sistema. La
word che precede questa tavola è l'indirizzo (segmento) del primo MCB.
INT 21H, SERV. 52H: INDIRIZZO DELLA LISTA DELLE LISTE
Input AH 52h
Output ES:BX Indirizzo (segmento:offset) della lista delle liste.
Di seguito riportiamo un esempio di funzione che restituisce l'indirizzo di segmento del primo
MCB.
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
FIRSTMCB.C - getfirstmcb()
unsigned cdecl getfirstmcb(void);
Restituisce: l'indirizzo di segmento del primo MCB
COMPILABILE CON BORLAND C++ 2.0
bcc -O -d -c -mx firstmcb.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#include
unsigned cdecl getfirstmcb(void)
{
union REGS regs;
Gestione a basso livello della memoria - 195
struct SREGS sregs;
regs.h.ah = 0x52;
intdos(®s,®s);
segread(&sregs);
return(*(unsigned far *)MK_FP(sregs.es,regs.x.bx-2));
}
La macro MK_FP() è descritta a pag. 24. Anche in questo caso riportiamo la versione basata
sullo inline assembly:
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
FIRSTMCB.C - getfirstmcb()
unsigned cdecl getfirstmcb(void);
Restituisce: l'indirizzo di segmento del primo MCB
COMPILABILE CON BORLAND C++ 2.0
bcc -O -d -c -k- -mx firstmcb.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
#pragma option -k- // per maggiore efficienza
unsigned cdecl getfirstmcb(void)
{
asm mov ah,52h;
asm int 21h;
asm mov ax,es:[bx-2];
return(_AX);
}
A scopo di chiarezza, ripetiamo che getfirstmcb() non restituisce l'indirizzo della prima
area di RAM controllata da MCB, bensì quello del primo MCB. L'indirizzo (di segmento) dell'area si
ottiene, ovviamente, sommando uno al valore restituito.
Ora che sappiamo dove trovarli, i MCB possono essere comodamente manipolati con l'aiuto di
una struttura:
struct MCB {
char pos;
unsigned psp;
unsigned dim;
char reserved[3];
char name[8];
};
Attenzione: il campo name della struttura di tipo MCB non è una vera e propria stringa, in
quanto privo del NULL finale. Ecco, ora, il listato di una funzione in grado di copiare un Memory Control
Block in un buffer appositamente predisposto.
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
196 - Tricky C
PARSEMCB.C - parsemcb()
unsigned cdecl parsemcb(struct MCB *mcb,unsigned mcbseg);
struct MCB *mcb; puntatore ad una struttura di tipo MCB: deve
essere gia' allocata
unsigned ncbseg; indirizzo (segmento) del MCB da copiare
Restituisce: l'indirizzo (segmento) dell'area di RAM controllata dal
MCB dopo avere copiato il contenuto del MCB nella
struttura mcb.
COMPILABILE CON BORLAND C++ 2.0
bcc -O -d -c -mx parsemcb.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
#include
unsigned cdecl parsemcb(struct MCB *mcb,unsigned mcbseg)
{
asm push ds;
#if defined(__TINY__) || defined(__SMALL__) || defined(__MEDIUM__)
asm push ds; // il compilatore assume che nei modelli "piccoli"
asm pop es; // SS e DS coincidano, percio' si puo' usare DS
asm mov di,mcb;
#else
asm les di,dword ptr mcb; // modello dati "grandi": mcb e' una doubleword
#endif
asm mov ds,mcbseg; // DS:SI punta al Memory Control Block
asm xor si,si; // ES:DI punta alla struttura mcb
asm mov cx,8; // copia 8 words (16 bytes)
asm cld;
asm cli;
asm rep movsw;
asm sti;
asm pop ds;
return(mcbseg+1);
}
Lo inline assembly rende il codice compatto e veloce206; la funzione potrebbe comunque essere
realizzata facilmente in C puro. La parsemcb() copia i dati di un MCB in una struttura di template
206 Il puntatore mcb non è dichiarato near né far (pag. 21): il suo tipo dipende perciò dal modello di memoria
scelto per la compilazione (pag. 143); esso, in particolare, è near nei modelli tiny, small e medium. All'interno
della funzione non è possibile sapere se la struttura a cui mcb punta è stata allocata nello heap con una chiamata a
malloc() (con indirizzo relativo a DS), nell'area dati statici e globali (indirizzo ancora relativo a DS) o nello stack
come variabile automatica (indirizzo relativo a SS). In tutti gli esempi di funzione presentati nel testo, in casi come
quello analizzato, si assume che nei modelli small e medium DS e SS coincidano (e si utilizza dunque DS per
ricavare la parte segmento dell'indirizzo), in quanto questo è il default di comportamento del compilatore. Solo con
particolari e pericolose opzioni della riga di comando è infatti possibile richiedere che DS e SS, in detti modelli di
memoria, non siano necessariamente uguali.
Gestione a basso livello della memoria - 197
MCB e restituisce l'indirizzo del Memory Control Block incrementato di uno, cioè l'indirizzo (segmento)
dell'area di memoria controllata da quel MCB.
Abbiamo tutto ciò che occorre per ricostruire la mappa della memoria convenzionale: basta
collegare i vari frammenti in modo opportuno.
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
MCBCHAIN.C - getmcbchain()
struct MCB * cdecl getmcbchain(unsigned basemcb);
unsigned basemcb; indirizzo (segmento) del primo MCB della catena.
Restituisce: un puntatore ad un array di strutture di tipo MCB.
COMPILABILE CON BORLAND C++ 2.0
bcc -O -d -c -mx mcbchain.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#include // per NULL
#include // per malloc() e realloc()
struct MCB * cdecl getmcbchain(unsigned basemcb)
{
register i;
unsigned mcbseg;
struct MCB *mcb;
if(!(mcb = (struct MCB *)malloc(sizeof(struct MCB))))
return(NULL);
mcbseg = parsemcb(mcb,basemcb);
mcbseg += mcb->dim; // segmento MCB + 1 + dimensione MCB = segmento
i = 1; // del MCB successivo
do {
if(!(mcb = (struct MCB *)realloc(mcb,(i+1)*sizeof(struct MCB))))
return(NULL);
mcbseg = parsemcb(mcb+i,mcbseg);
mcbseg += mcb[i].dim;
} while(mcb[i++].pos != 'Z'); // i e' incrementata dopo il confronto
return(mcb);
}
La getmcbchain() prende come parametro l'indirizzo di segmento del primo MCB della
catena, facilmente ottenibile mediante la getfirstmcb(): come si può vedere, nulla di complicato.
Per avere una mappa completa della memoria convenzionale basta ricavare l'indirizzo del secondo file
nascosto con una chiamata alla getdosseg(). La mappa può poi essere arricchita individuando la
strategia utilizzata dal DOS nell'allocazione della memoria, cioè l'algoritmo con il quale il DOS ricerca un
blocco libero di dimensioni sufficienti. Le strategie possibili sono tre: la prima, detta FirstFit, consiste nel
ricercare il blocco a partire dall'origine della RAM; la seconda, BestFit, nell'allocare il blocco nella
minore area libera disponibile; la terza, LastFit, si esplica nell'allocare la parte alta dell'ultimo blocco
libero. La strategia di allocazione è gestita dal servizio 58h dell'int 21h.
198 - Tricky C
INT 21H, SERV. 58H: GESTIONE DELLA STRATEGIA DI ALLOCAZIONE
Input AH 58h
AL 00h: ottiene la strategia di allocazione
01h: determina la strategia di allocazione
BX solo per AL = 01h (set strategy):
0 : FirstFit
1 : BestFit
>= 2 : LastFit
Output AX codice di errore se CarryFlag = 1; altrimenti:
solo per AL = 00h (get strategy):
0 : FirstFit
1 : BestFit
>= 2 : LastFit
/********************
BARNINGA_Z! - 1992
ALCSTRAT.C - getallocstrategy()
int cdecl getallocstrategy(void);
Restituisce: la strategia di allocazione DOS. In caso di errore
restituisce -1.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx alcstrat.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
#pragma option -k- // maggiore efficienza
int cdecl getallocstrategy(void)
{
_AX = 0x5800;
asm int 21h;
asm jnc EXITFUNC;
_AX = -1;
EXITFUNC:
return(_AX);
}
Per un esempio di modifica della strategia DOS di allocazione vedere pag. .
Gestione a basso livello della memoria - 199
U P P E R M E M O R Y
Il metodo di puntamento basato sulla coppia segmento:offset consente al DOS di indirizzare, su
macchine a 16 bit, un megabyte di RAM207. I 384 Kb compresi tra i primi 640 Kb e il Mb sono, di norma,
utilizzati come indirizzi per il ROM-BIOS o sue estensioni, per la gestione del video, etc.: uno schema è
riprodotto in figura 9.
Gli indirizzi compresi tra C000:0 e
EFFF:000F sono disponibili per le estensioni
ROM-BIOS: possono, cioè, essere utilizzati dalle
schede di supporto per il networking o per
particolari periferiche (fax, scanner, etc.). Ad
esempio, l'intervallo che si estende da
da C000:0 a C7FF:000F è di norma occupato
dal BIOS delle schede VGA; inoltre molti
calcolatori tipo notebook o laptop dispongono di
estensioni ROM-BIOS, spesso dedicate al
controllo del video LCD, nel range da E000:0
a EFFF:000F.
Gli indirizzi non occupati possono
essere impiegati per simulare l'esistenza di aree
di memoria che il DOS gestisce in modo analogo
a quelle presenti nella memoria convenzionale: a
tal fine è indispensabile un driver in grado di
rimappare gli indirizzi tra A000:0
e FFFF:000F alla memoria fisicamente
presente, in quanto a detti indirizzi non
corrisponde RAM installata. Tali driver
utilizzano, per effettuare il remapping, memoria
Fig. 9: Utilizzo degli indirizzi di memoria tra i 640 Kb e il megabyte. espansa: ne consegue la necessità che sulla
macchina ne sia installata una quantità sufficiente (almeno pari all'ampiezza totale delle aree da
simulare)208. Il DOS, a partire dalla versione 5.0, include il software necessario alla gestione, su
macchine 80386 e superiori, di aree di RAM tra i 640 Kb e il Mb, dette Upper Memory Block. Inoltre,
sono reperibili in commercio diversi prodotti mediante i quali è possibile ottenere prestazioni analoghe o
migliori (per efficienza e flessibilità) sia su macchine 80386/80486 che 80286, con o senza DOS 5.0.
La tecnica di gestione degli Upper Memory Block (UMB), analogamente a quanto avviene per
la memoria convenzionale, si basa sui Memory Control Block; sfortunatamente, i driver DOS e quelli di
produttori indipendenti definiscono le aree e comunicano con il sistema (programmi, etc.) mediante
tecniche differenti: insomma, il caos regna sovrano. Gli esempi che seguono intendono fornire gli
elementi minimi necessari a ricavare una mappa della Upper Memory: essi vanno comunque "presi con le
pinze", dal momento che si basano esclusivamente sui risultati di una ostinata sperimentazione.
Il DOS 5.0 crea (tramite HIMEM.SYS e EMM386.EXE) la catena di MCB per gli Upper
Memory Block restringendo l'ultima area di memoria convenzionale di 16 byte, nei quali definisce il
207 Per la precisione: un megabyte e 64 Kb meno 16 byte (FFFF:FFFF). I (circa) 64 Kb eccedenti il Mb sono
denominati HMA (High Memory Area; vedere pag. e seguenti). Le macchine a 32 bit (80386, 80486, etc.) possono
indirizzare linearmente grandi quantità di RAM, ma il limite descritto permane in ambiente DOS.
208 Quanto detto è vero per le macchine 80286. Le macchine basate su processore 80386 o 80486 (comprese le
versioni SX) possono utilizzare anche memoria estesa, se al bootstrap è installato un driver in grado di emulare la
memoria espansa attraverso quella estesa.
200 - Tricky C
primo MCB della nuova catena: nel caso di 640 Kb di RAM convenzionale, esso si trova a 9FFF:0. Il
suo campo POS contiene il carattere 'M'; il campo PSP è valorizzato a 8; il campo NAME contiene la
stringa "SC", seguita da sei NULL. Sommando il valore contenuto nel campo DIM all'indirizzo del MCB
si ottiene la parte segmento209 dell'indirizzo di un successivo MCB210, il cui campo NAME contiene la
stringa "UMB" seguita da 5 blanks. Il campo PSP è pari all'indirizzo del MCB stesso, incrementato di uno;
il campo DIM esprime la dimensione, in paragrafi, dell'Upper Memory Block. All'interno di questo vi
sono i MCB necessari per la definizione delle aree allocate e libere211. Il campo POS vale 'Z' se vi è
questo UMB soltanto, 'M' altrimenti: in questo caso, sommando il campo DIM incrementato di uno
all'indirizzo dell'attuale UMB si ottiene l'indirizzo del successivo MCB. Questo, a sua volta, potrebbe
avere lo scopo di "proteggere" un'area non rimappabile212. La catena continua sino ad esaurimento degli
indirizzi liberi.
Basandosi su queste caratteristiche (lo ripetiamo: individuate empiricamente) è possibile
realizzare una funzione in grado di determinare se nel sistema è disponibile Upper Memory gestita dal
DOS 5.0:
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
UMBDOS.C - testforDOS()
unsigned cdecl testforDOS(void);
Restituisce: l'indirizzo (segmento) del MCB corrispondente al primo
UMB (area di RAM sopra i 640 Kb). Restituisce NULL se
non riesce ad individuare la catena di UMB.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx umbdos.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#include // per NULL
#include // per strncmp()
unsigned cdecl testforDOS(void)
{
unsigned segbase, umbseg;
struct MCB umb; // struct MCB e parsemcb() sono gia' note
209 Forse vale la pena di ricordare che la parte segmento di un indirizzo equivale alla word più significativa di un
puntatore C far o huge.
210 Il primo MCB ha lo scopo di escludere dal remapping il buffer video EGA/VGA (A000:0-AFFF:000F).
La dimensione del MCB può variare a seconda delle opzioni presenti sulla riga di comando del driver che gestisce la
Upper Memory.
211 La logica è analoga a quella descritta circa il caricamento dei device driver in memoria convenzionale.
212 Riprendendo l'esempio precedente: a 9FFF:0 vi è il primo MCB dell'Upper Memory; la formula
indirizzo+DIM+1 fornisce B001h. Se sulla macchina è installato un video a colori, l'intervallo
B001:0-B7FF:0 costituisce il primo UMB (a B000:0 vi è il suo proprio MCB), che può contenere uno o più
MCB. A B7FF:0 si trova un MCB che ha lo scopo di proteggere l'intervallo B800:0-C7FF:000F (nell'ipotesi di
scheda VGA presente): la formula indirizzo+DIM+1 fornisce C801h. A C801:0 vi è un altro UMB (il suo
proprio MCB è a C000:0), che può contenere diversi MCB, e così via.
Gestione a basso livello della memoria - 201
segbase = ((*(unsigned far *)0x413)*64)-1;
parsemcb(&umb,segbase);
if((umb.pos == 'M') && (umb.psp == 0x0008)) {
parsemcb(&umb,umbseg = segbase+umb.dim);
if(((umb.pos == 'M') || (umb.pos == 'Z')) &&
(umb.psp == umbseg+1) && (!strncmp(umb.name,"UMB ",8)))
return(segbase);
}
return(NULL);
}
La testforDOS() ipotizza che gli utlimi 16 byte di memoria convenzionale213 siano un
MCB: se il presunto campo POS vale 'M' e il presunto PSP è 8, allora il controllo prosegue secondo le
linee indicate in precedenza. Se i 16 byte all'indirizzo segbase+umb.dim sono un MCB il cui campo
PSP è pari al proprio indirizzo incrementato di uno e il cui campo NAME contiene "UMB ", allora
testforDOS() presume che gli ultimi 16 byte di memoria convenzionale siano realmente il primo
MCB della catena che gestisce gli Upper Memory Block e ne restituisce l'indirizzo, altrimenti restituisce
NULL (a significare che non vi è Upper Memory disponibile, o non è stato possibile individuarne la
presenza). La mappa della Upper Memory può essere ottenuta semplicemente passando alla
getmcbchain() di pag. proprio l'indirizzo restituito dalla testforDOS().
Per quanto riguarda i driver reperibili in commercio (non facenti parte del pacchetto DOS)
l'esempio che segue fa riferimento al QEMM386.SYS, prodotto dalla Quarterdeck Office Systems, il
quale, su macchine dotate di processore 80386 o superiore, fornisce supporto per la memoria estesa ed
espansa, nonché per gli Upper Memory Block. Il metodo utilizzato per la loro gestione differisce
significativamente da quello implementato dal DOS. In primo luogo, non esistono UMB contenitori di
aree di RAM: ogni UMB rappresenta un'area a se stante, dotata di un proprio MCB, in modo del tutto
analogo alle aree definite entro i primi 640 Kb. Inoltre, il primo UMB si trova al primo indirizzo
disponibile sopra la memoria convezionale (e non negli ultimi 16 byte di questa); gli indirizzi non
disponibili sono protetti con un UMB il cui MCB presenta nel campo PSP il memdesimo valore del
campo PSP del MCB dell'area allocata, tra i device driver, a QEMM386.SYS214. Questo, infine, incorpora
un gestore per l'interrupt 2Fh, tramite il quale comunica con il sistema. Invocando l'int 2Fh dopo avere
caricato con opportuni valori i registri è possibile desumere, dai valori in essi restituiti, se
QEMM386.SYS è attivo e qual è l'indirizzo del primo UMB.
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
UMBQEMM.C - testforQEMM386()
unsigned cdecl testforQEMM386(void);
Restituisce: l'indirizzo (segmento) del MCB corrispondente al primo
UMB (area di RAM sopra i 640 Kb). Restituisce NULL se
non riesce ad individuare la catena di UMB.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
213 La word a 0:0413 contiene i Kb di memoria convenzionale installati.
214 Esempio: se sulla macchina è installato un video a colori, a B000:0 vi è il primo MCB dell'Upper Memory
(l'area UMB è a B001:0); la formula indirizzo+DIM+1 fornisce l'indirizzo del successivo MCB. A B7FF:0 si
trova un MCB che ha lo scopo di proteggere l'intervallo B800:0-C7FF:000F (nell'ipotesi di scheda VGA
presente): la formula indirizzo+DIM+1 fornisce C800h. Qui vi è un altro MCB (l'area UMB è a C001:0), per
il quale la formula indirizzo+DIM+1 fornisce l'indirizzo del successivo MCB, e così via.
202 - Tricky C
tcc -O -d -c -mx umbqemm.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
#pragma option -k- // non indispensabile, ma aggiunge efficienza
#include // per NULL
#include // per strncmp()
unsigned cdecl testforQEMM386(void)
{
asm {
mov ax,0D200h;
mov bx,05144h;
mov cx,04D45h;
mov dx,04D30h;
int 2Fh;
cmp ax,0D2FFh;
jne NOTQEMM386;
cmp bx,04D45h;
jne NOTQEMM386;
cmp cx,04D44h;
jne NOTQEMM386;
cmp dx,05652h;
jne NOTQEMM386;
mov ax,0D201h;
mov bx,04849h;
mov cx,05241h;
mov dx,04D30h;
int 0x2F;
cmp ax,0D201h;
jne NOTQEMM386;
cmp bx,04F4Bh;
jne NOTQEMM386;
jmp EXITFUNC;
}
NOTQEMM386:
asm xor cx,cx;
EXITFUNC:
return(_CX);
}
La testforQEMM386() invoca due volte l'int 2Fh. Nella prima richiede il servizio 0
(AL = 0; può essere una richiesta di conferma dell'avvenuta installazione): AH, BX, CX e DX contengono,
presumibilmente, valori aventi funzione di "parola d'ordine" (vedere, per alcuni dettagli circa l'int 2Fh,
pag. ). Se QEMM386.SYS è installato ed attivo AX, BX, CX e DX contengono valori prestabiliti,
controllati dalla funzione. La seconda chiamata all'int 2Fh richiede il servizio 1 (AL = 1; appare essere la
richiesta dell'indirizzo del primo MCB per UMB): anche in questo caso AH, BX, CX e DX sono caricati
con valori costanti. QEMM386.SYS restituisce in AX e BX ancora valori prestabiliti, ed in CX la parte
segmento dell'indirizzo del primo MCB di controllo per gli Upper Memory Block. La
testforQEMM386() restituisce NULL se non ha individuato la presenza di QEMM386.SYS. Anche in
questo caso il valore restituito, se diverso da NULL, può essere parametro attuale della getmcbchain()
per ricavare la mappa della Upper Memory.
Gestione a basso livello della memoria - 203
Gli UMB (pag. 226) sono definiti dalla XMS (eXtended Memory Services) Specification, a cui
si rimanda per la descrizione dei servizi che consentono la loro allocazione e deallocazione (pag. 246)215.
M E M O R I A E S P A N S A
La memoria espansa consiste in pagine216 di RAM che possono essere copiate dentro e fuori lo
spazio fisico di indirizzamento oltre il limite dei 640 Kb. E', in sostanza, un metodo per superare il limite
dei 640 Kb tramite un driver in grado di gestire lo scambio di dati tra la RAM direttamente indirizzabile
Fig. 10: Schema di mapping EMM tra pagine fisiche (EMM page frame) e pagine logiche. La figura ipotizza che la
Page Frame sia gestita nella Upper Memory.
dal DOS e la memoria presente oltre il primo megabyte, attraverso la page frame , un'area definita entro il
primo Mb stesso (memoria convenzionale o upper memory) e utilizzata come buffer di "transito".
Secondo le specifiche LIM 4.0217 la page frame ha dimensione pari a 64 Kb (4 pagine fisiche), e può
essere utilizzata per gestire fino a 32 Mb di RAM, suddivisa in pagine logiche (in genere di 16 Kb). Ad
ogni gruppo di pagine logiche è associato uno handle (concetto analogo ma non coincidente con quello di
pag. 126), che lo identifica in modo univoco: il driver si occupa di creare una corrispondenza trasparente
tra pagine fisiche e pagine logiche associate ad un certo handle (figura 10); il funzionamento del
meccanismo sarà sperimentato nel corso del paragrafo. Su macchine 80386 o superiori la memoria
espansa può essere emulata (mediante appositi driver) utilizzando la memoria estesa (vedere pag. ).
215 Gli esempi su allocazione e disallocazione degli UMB presumono la conoscenza della modalità di chiamata
dei servizi XMS, descritta proprio nel capitolo dedicato alla memoria estesa.
216 Una pagina equivale a 16 Kb.
217 Lo standard industriale di specifiche per la gestione della memoria espansa definito da Lotus, Intel e
Microsoft.
204 - Tricky C
Il driver che gestisce la memoria espansa (detta memoria EMS) installa un proprio gestore
dell'int 67h e rende disponibile un device che ha il nome convenzionale EMMXXXX0. Esso è detto EMM
(EMS Manager). Di seguito sono presentati i listati218 di alcune funzioni basate sui servizi dell'int 67h.
Prima di effettuare qualsiasi operazione mediante il driver EMS si deve stabilire se esso è
effettivamente installato. Il metodo raccomandato dalle specifiche LIM consiste nel tentare l'apertura del
device EMMXXXX0:
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
EMMTEST.C - testEMM()
int cdecl testEMM(void);
Restituisce: 1 se il driver EMM e' installato
0 altrimenti
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx emmtest.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma warn -pia
#include // per NULL
#include
#include
#include
int cdecl testEMM(void) /* uso della memoria espansa */
{
int handle, retcode;
struct REGPACK r;
if((handle = open("EMMXXXX0",O_RDONLY)) == -1) // apre handle
return(NULL);
retcode = NULL;
r.r_ax = 0x4400; // e' proprio un device?
r.r_bx = handle;
intr(0x21,&r);
if(!(r.r_flags & 1) && (r.r_dx & 0x80)) {
r.r_ax = 0x4407; // il device e' ready?
intr(0x21,&r);
if(!(r.r_flags & 1) && (r.r_ax & 0xFF))
retcode = 1;
}
close(handle);
return(retcode);
}
La testEMM() apre il device EMMXXXX0 (nome di default dell'Expanded Memory Manager)
e, mediante la subfunzione 0 del servizio 44h dell'int 21h controlla che esso sia effettivamente un device
(bit 7 di DX = 1) e non un file219. Tramite la subfunzione 7 del medesimo servizio, getEMMusage()
218 Parte delle funzioni è scritta in C puro, parte, a scopo esemplificativo, si basa sull'inline assembly.
219 Se il bit 7 di DX è 0, allora esiste nella directory corrente un file avente nome EMMXXXX0: la open() ha
aperto detto file (e non il device EMM). Quando si dice la sfortuna...
Gestione a basso livello della memoria - 205
controlla che il device sia in stato di ready (AL = FFh); in caso affermativo può essere comunicato
(retcode = 1) alla funzione chiamante che il driver è installato e pronto ad eseguire i servizi richiesti
via int 67h.
E' possibile utilizzare un metodo alternativo per controllare la presenza del driver EMM, basato
sulle specifiche Microsoft per la struttura dei device driver (vedere pag. 355). Vediamo una seconda
versione di testEMM(), più snella della precedente220.
#include
#include
#define EMMNAME "EMMXXXX0"
int cdecl testEMM2(void)
{
struct REGPACK r;
r.r_ax = 0x3567; // richiede il vettore dell'int 67h
intr(0x21,&r);
return(!_fstrncmp((char far *)MK_FP(r.r_es,10),EMMNAME,strlen(EMMNAME)));
}
La testEMM2() costruisce un puntatore far a carattere la cui parte segmento è data dalla
parte segmento del vettore dell'int 67h (ottenuto tramite il servizio 35h dell'int 21h) e la cui parte offset
equivale a 10 (ad offset 10 del blocco di memoria allocato ad un device driver si trova il nome dello
stesso); la funzione _fstrncmp() è utilizzata per vedere se la sequenza di caratteri che si trova a
quell'indirizzo è proprio EMMXXXX0. Se testEMM2() è compilata con uno dei modelli di memoria tiny,
small o medium (pag. 143) l'indirizzo della costante manifesta EMMNAME è near, ma il compilatore
provvede, in base al prototipo di _fstrncmp() dichiarato in STRING.H, a convertirlo opportunamente
in puntatore far. L'uso di _fstrncmp() in luogo di _fstrcmp() è imposto dal fatto che il nome dei
device driver non è gestito, nell'area di RAM loro allocata, come una stringa C (in altre parole, non è
seguito dal NULL). La _fstrncmp() restituisce 0 se le stringhe confrontate sono uguali, cioè nel caso
in cui il driver sia installato: l'operatore di not logico ("!"; vedere pag. 63) "capovolge" il risultato, perciò
anche questa versione di testEMM() restituisce un valore non nullo se il driver è presente e 0 se non lo
è (circa MK_FP() vedere pag. 24).
La versione del gestore EMM installato è ottenibile via int 67h, servizio 46h, sul quale si basa la
getEMMversion().
INT 67H, SERV. 46H: VERSIONE EMM
Input AH 46h
Output AH Stato dell'operazione (errore se != 0; vedere pag. 225).
AL Versione e revisione del gestore EMM. La versione è nei bit 4-7, la
revisione nei bit 0-3.
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
EMMVER.C - getEMMversion()
220 Tra l'altro questo algoritmo è facilmente implementabile anche all'interno di gestori di interrupt.
206 - Tricky C
unsigned cdecl getEMMversion(void);
Restituisce: la versione del driver EMM (versione nel byte meno
significativo, revisione nel byte piu' significativo:
4.0 e' restituito come 0x0004).
Se si e' verificato un errore restituisce un numero
negativo (il codice d'errore EMS cambiato di segno).
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx -k- emmver.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
#pragma option -k-
unsigned cdecl getEMMversion(void) /* ottiene la versione LIM */
{
asm {
mov ah,0x46;
int 0x67;
cmp ah,0;
je SETVER;
mov al,ah;
xor ah,ah;
neg ax;
jmp EXITFUNC;
}
SETVER:
asm {
mov cx,4;
mov ah,al;
shr al,cl;
and ax,0F0Fh;
}
EXITFUNC:
return(_AX);
}
La getEMMversion() restituisce un unsigned integer, il cui byte meno significativo
rappresenta la versione, e quello più significativo la revisione del gestore EMM221. In caso di errore è
restituito un valore negativo (il codice di errore cambiato di segno).
La funzione che segue, getEMMframeAddr(), restituisce l'indirizzo della page frame,
ottenuto invocando servizio 41h dell'int 67h.
INT 67H, SERV. 41H: INDIRIZZO DELLA PAGE FRAME
Input AH 41h
Output AH Stato dell'operazione (errore se != 0; pag. 225).
BX Indirizzo (segmento) della page frame.
221 Il valore restituito dall'int 67h è "risistemato" in modo coerente con il servizio 30h dell'int 21h, che restituisce
in AL la versione e in AH la revisione del DOS.
Gestione a basso livello della memoria - 207
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
EMMFRAME.C - getEMMframeAddr()
unsigned cdecl getEMMframeAddr(void);
Restituisce: l'indirizzo (segmento) della Page Frame.
Se si e' verificato un errore restituisce un numero
negativo (il codice d'errore EMS cambiato di segno).
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx -k- emmframe.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
#pragma option -k- /* non indispensabile; accresce l'efficienza */
unsigned cdecl getEMMframeAddr(void)
{
asm {
mov ah,0x41;
int 0x67;
cmp ah,0;
je EXITFUNC;
mov al,ah;
xor ah,ah;
neg ax;
mov bx,ax;
}
EXITFUNC:
return(_BX);
}
Ancora, attraverso i servizi dell'int 67h, è possibile conoscere lo stato della memoria espansa
(numero di pagine totali e libere, stato degli handle, etc.).
INT 67H, SERV. 42H: NUMERO DI PAGINE
Input AH 42h
Output AH Stato dell'operazione (errore se != 0; pag. 225).
BX Numero di pagine non allocate.
DX Numero totale di pagine EMS.
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
EMMTOTP.C - getEMMtotPages()
int cdecl getEMMtotPages(void);
Restituisce: il numero di pagine totali EMS
Se < 0 si e' verificato un errore; il valore cambiato di segno
e' il codice di errore EMS
208 - Tricky C
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx emmtotp.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#include
int cdecl getEMMtotPages(void)
{
struct REGPACK r;
r.r_ax = 0x4200;
intr(0x67,&r);
if(!(r.r_ax & 0xFF00))
return(r.r_dx);
return(-((r.r_ax >> 8) & 0xFF));
}
La getEMMtotPages() restituisce il numero di pagine logiche EMS disponibili nel sistema:
se il valore restituito è negativo rappresenta, cambiato di segno, il codice di errore EMS (l'operazione non
è stata eseguita correttamente); inoltre il dato restituito può evidenziare una quantità di memoria EMS
maggiore della quantità di memoria fisica installata sulla macchina, quando sia attivo un ambiente in
grado di creare memoria virtuale222. Analoghe considerazioni valgono per la getEMMfreePages(),
che restituisce il numero di pagine logiche EMS non ancora allocate (e quindi disponibili per i
programmi).
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
EMMFREEP.C - getEMMfreePages()
int cdecl getEMMfreePages(void);
Restituisce: il numero di pagine libere EMS
Se < 0 si e' verificato un errore; il valore cambiato di segno
e' il codice di errore EMS
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx emmfreep.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#include
int cdecl getEMMfreePages(void)
{
struct REGPACK r;
r.r_ax = 0x4200;
intr(0x67,&r);
if(!(r.r_ax & 0xFF00))
return(r.r_bx);
222 In grado, cioè, di utilizzare porzioni dello spazio libero su disco come RAM aggiuntiva. E' il caso, ad
esempio, di Microsoft Windows 3.x su macchine 80386 o superiori, se attivo in modalità "80386 Avanzata".
Gestione a basso livello della memoria - 209
return(-((r.r_ax >> 8) & 0xFF));
}
INT 67H, SERV. 4BH: NUMERO DI HANDLE EMM APERTI
Input AH 4Bh
Output AH Stato dell'operazione (errore se != 0; pag. 225).
BX Numero di handle aperti.
INT 67H, SERV. 4DH: PAGINE ALLOCATE AGLI HANDLE
Input AH 4Dh
ES:DI Buffer costituito da tante coppie di word quanti sono gli handle aperti.
Output AH Stato dell'operazione (errore se != 0; pag. 225).
BX Numero di handle attivi.
Le words dell'array in ES:DI sono riempite, alternativamente, con un
numero di handle e il numero delle pagine allocate a quello handle.
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
EMMOHNDL.C - getEMMopenHandles()
int cdecl getEMMopenHandles(void);
Restituisce: il numero di handles EMS aperti
Se < 0 si e' verificato un errore; il valore cambiato di segno
e' il codice di errore EMS
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx emmohndl.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#include
int cdecl getEMMopenHandles(void)
{
struct REGPACK r;
r.r_ax = 0x4B00;
intr(0x67,&r);
if(!(r.r_ax & 0xFF00))
return(r.r_bx);
return(-((r.r_ax >> 8) & 0xFF));
}
210 - Tricky C
Anche la getEMMopenHandles() in caso di errore restituisce il codice d'errore EMS
cambiato di segno (negativo); un valore maggiore o uguale a 0 esprime invece il numero di handle EMS
aperti, cioè utilizzati nel sistema. La getEMMpagesPerHandle() utilizza invece il servizio 4Dh
dell'int 67h per conoscere il numero di pagine allocate a ciascuno handle aperto e memorizza i dati
nell'array di strutture di tipo EMMhnd, il cui indirizzo le è passato come parametro.
struct EMMhnd { // struttura per i dati relativi agli handles
int handle; // n. dello handle per Expanded Memory
unsigned pages; // pagine assegnate allo handle
};
L'array di strutture deve essere allocato a cura del programmatore, ad esempio con una chiamata
a malloc():
struct EMMhnd *emmHnd;
unsigned oHnd;
....
if((oHnd = getEMMopenHandles()) < 0) {
.... // gestione dell'errore EMS
}
else
if(!(emmHnd = (struct EMMhnd *)malloc(oHnd*sizeof(struct EMMhnd)))) {
.... // gestione dell'errore di allocazione
}
In assenza di errori può essere invocata la getEMMpagesPerHandle(), listata di seguito,
passandole come parametro il puntatore emmHnd.
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
EMMPPH.C - getEMMpagesPerHandle()
int cdecl getEMMpagesPerHandle(struct EMMhnd *emmHnd);
struct EMMhnd *emmHnd; puntatore ad array di strutture EMMhnd, gia' allocato
con tanti elementi quanti sono gli handles aperti.
Restituisce: >= 0 se l'operazione e' stata eseguita correttamente. Il valore
rappresenta il numero di handles EMS attivi.
Se < 0 si e' verificato un errore; il valore cambiato di segno
e' il codice di errore EMS
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx emmpph.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma warn -pia
#include
#include
int cdecl getEMMpagesPerHandle(struct EMMhnd *emmHnd) // uso della memoria espansa
{
struct REGPACK r;
r.r_ax = 0x4D00;
#if defined(__TINY__) || defined(__SMALL__) || defined(__MEDIUM__)
Gestione a basso livello della memoria - 211
r.r_es = _DS;
r.r_di = (unsigned)emmHnd;
#else
r.r_es = FP_SEG(emmHnd);
r.r_di = FP_OFF(emmHnd);
#endif
intr(0x67,&r);
if(!(r.r_ax & 0xFF00))
return(r.r_bx);
return(-((r.r_ax >> 8) & 0xFF));
}
Circa l'uso di DS nella funzione vedere pag. 196; le macro FP_SEG() e FP_OFF() sono
descritte a pag. 24.
Ad ogni handle può essere associato un nome, mediante la subfunzione 1 del servizio 53h
dell'int 67h. I nomi associati agli handle aperti possono essere conosciuti tramite la subfunzione 0 del
medesimo servizio.
INT 67H, SERV. 53H: NOME DELLO HANDLE EMS
Input AH 53h
AL 00h: richiede il nome di uno handle
DX = Numero dello handle EMM.
ES:DI = Indirizzo di un buffer ampio almeno 8 byte, in cui è
copiato il nome dello handle.
01h: assegna il nome ad uno handle
DX = Numero dello handle EMM
DS:SI = Indirizzo di un buffer ampio almeno 8 byte, contenente
il nome da assegnare allo handle (ASCIIZ).
Output AH Stato dell'operazione (errore se != 0; pag. 225).
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
EMMGHNAM.C - getEMMhandleName()
int cdecl getEMMhandleName(unsigned handle,char *EMMhname);
int EMMhandle; handle EMM di cui si vuole conoscere il nome.
char *EMMhname; buffer di 9 bytes in cui memorizzare il nome.
Restituisce: lo stato dell'operazione. Se < 0, il valore, cambiato di segno,
e' il codice di errore EMS.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx emmghnam.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
#include
212 - Tricky C
int cdecl getEMMhandleName(int EMMhandle,char *EMMhname)
{
#if defined(__TINY__) || defined(__SMALL__) || defined(__MEDIUM__)
asm push ds;
asm pop es;
asm mov di,EMMhname;
#else
asm les di,dword ptr EMMhname;
#endif
asm mov dx,EMMhandle;
asm mov ax,0x5300;
asm int 0x67;
asm cmp ah,00h;
asm jne EXITERROR;
EMMhname[8] = NULL;
return(0);
EXITERROR:
asm mov al,ah;
asm xor ah,ah;
asm neg ax;
return(_AX);
}
La getEMMhandleName() utilizza il servizio descritto (subfunzione 0) per conoscere il
nome associato allo handle EMMhandle. Il buffer EMMhname deve comprendere 9 byte 223: nei primi 8 è
copiato il nome, mentre l'ultimo è valorizzato a NULL per costruire una normale stringa (circa l'uso di DS
vedere pag. 196). In caso di errore è restituito un valore negativo che, cambiato di segno, rappresenta il
codice dell'errore EMS: la funzione non potrebbe segnalare l'errore semplicemente copiando in
EMMhname una stringa vuota, dal momento che questa è un nome valido. La differente gestione dei
puntatori nei diversi modelli di memoria rende necessaria, come già in getEMMusage(), la
compilazione condizionale delle istruzioni relative al caricamento dei registri ES:DI con l'indirizzo del
buffer.
Del tutto analoga appare la setEMMhandleName(), che assegna un nome ad uno handle
tramite la subfunzione 1 del solito int 67h, servizio 53h.
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
EMMSHNAM.C - setEMMhandleName()
int cdecl setEMMhandleName(unsigned handle,char *EMMhname);
int EMMhandle; handle EMM a cui si vuole assegnare il nome.
char *EMMhname; buffer contenente il nome (stringa chiusa da NULL).
Restituisce: lo stato dell'operazione. Se < 0, il valore, cambiato di segno,
e' il codice di errore EMS. Se e' 0, l'operazione e' stata
eseguita correttamente.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx emmshnam.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
223 Se la sua dimensione supera i 9 byte, sono comunque utilizzati solamente i primi 9.
Gestione a basso livello della memoria - 213
#include
int cdecl setEMMhandleName(int EMMhandle,char *EMMhname)
{
#if defined(__TINY__) || defined(__SMALL__) || defined(__MEDIUM__)
asm mov si,EMMhname;
#else
asm push ds;
asm lds si,dword ptr EMMhname;
#endif
asm mov dx,EMMhandle;
asm mov ax,0x5301;
asm int 0x67;
asm mov al,ah;
asm cmp ax,00h;
asm je EXITFUNC;
asm xor ah,ah;
asm neg ax;
EXITFUNC:
#if defined(__COMPACT__) || defined(__LARGE__) || defined(__HUGE__)
asm pop ds;
#endif
return(_AX);
}
Le funzioni sin qui presentate (eccetto setEMMhandleName()) consentono esclusivamente
di analizzare l'attuale utilizzo della expanded memory: si tratta ora di definire (in breve!) un algoritmo di
utilizzo della medesima, per dotarci degli strumenti che ci consentano di sfruttarla attivamente nei nostri
programmi. In primo luogo è necessario allocare un certo numero di pagine logiche ad uno handle; in
altre parole dobbiamo stabilire quanta memoria espansa ci occorre, tenendo presente che essa è
solitamente allocata, per compatitbilità con le prime versioni delle specifiche LIM EMS, in blocchi
multipli di 16 Kb (le pagine). Così, se dobbiamo disporre di 40 Kb di expanded memory, è indispensabile
allocare 3 pagine logiche. Il driver EMM assegna al gruppo di pagine logiche allocate un numero
identificativo (lo handle) al quale è necessario riferirsi per tutte le operazione successivamente effettuate
su di esse.Allocare pagine logiche significa destinarle ad uso esclusivo del programma. L'area di memoria
espansa è quindi identificata da due "coordinate": lo handle e il numero di pagina logica all'interno
dell'area stessa224. L'allocazione delle pagine logiche è effettuata dal servizio 43h dell'int 67h:
INT 67H, SERV. 43H: ALLOCA PAGINE LOGICHE NELLA MEMORIA ESPANSA
Input AH 43h
BX numero di pagine logiche che si desidera allocare
Output AH Stato dell'operazione (errore se != 0; pag. 225).
DX Handle (se AX = 0)
224 Se, ad esempio, si richiede al driver di allocare un gruppo di 3 pagine logiche, queste saranno numerate da 0
a 2. Ciascuna di esse è identificabile univocamente mediante lo handle e il proprio numero. Nonostante il paragone
sia un po' azzardato, si può pensare ad un blocco di pagine logiche come ad un array: lo handle identifica l'array
stesso, ed ogni pagina ne è un elemento, che può essere referenziato tramite il proprio numero (l'indice).
214 - Tricky C
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
EMMALLOC.C - allocEMMpages()
int cdecl allocEMMpages(int pages);
int pages; numero di pagine da allocare.
Restituisce: un intero. Se e' maggiore di zero e' lo handle associato
alle pagine allocate. Se e' = zero si e' verificato un errore
non identificato. Se < 0, il valore, cambiato di segno,
e' il codice di errore EMS.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx emmalloc.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
int cdecl allocEMMpages(int pages)
{
asm mov ah,043h;
asm mov bx,pages;
asm int 067h;
asm cmp ah,00h;
asm je EXITFUNC;
asm mov dl,ah;
asm xor dh,dh;
asm neg dx;
EXITFUNC:
return(_DX);
}
La allocEMMpages() restituisce lo handle associato alle pagine allocate: si tratta di un
numero maggiore di 0. Se viene restituito un numero pari o inferiore a zero, si è verificato un errore e le
pagine non sono state allocate: il valore zero non è un codice di errore vero e proprio, ma indica una
situazione "strana", in quanto lo handle 0 è riservato al sistema operativo. Un valore minore di zero,
cambiato di segno, rappresenta invece un normale codice di errore EMS. Una tabella dei codici di errore è
presentata a pag. 225.
Come utilizzare le pagine disponibili? Il driver è in grado di effettuare un mapping trasparente
delle pagine logiche con le pagine fisiche. Ciò significa che tutte le operazioni effettuate su queste ultime
(definite all'interno del primo Mb, dunque indirizzabili mediante comuni puntatori di tipo far o huge)
vengono trasferite, senza che il programmatore debba preoccuparsene, sulle pagine logiche poste in
corrispondenza (cioè mappate) con esse. Effettuare il mapping di una pagina logica con una pagina fisica
significa, in pratica, porre la prima in corrispondenza biunivoca con la seconda: è il driver a riportare
nella pagina logica tutte le modifiche apportate dal programma al contenuto della pagina fisica. Vediamo
una possibile implementazione del servizio 44h dell'int 67h.
Gestione a basso livello della memoria - 215
INT 67H, SERV. 44H: EFFETTUA IL MAPPING DI PAGINE LOGICHE A PAGINE FISICHE
Input AH 44h
AL numero della pagina fisica su cui mappare la pagina logica
BX numero della pagina logica da mappare su quella fisica
DX handle associato alla pagina logica (o al gruppo di pagine logiche di cui
questa fa parte)
Output AH Stato dell'operazione (errore se != 0; pag. 225).
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
EMMPGMAP.C - mapEMMpages()
int cdecl mapEMMpages(int physicalPage,int logicalPage,int EMMhandle);
int physicalPage; numero della pag. fisica su cui mappare la pag. logica
int logicalPage; numero della pag. logica da mappare su quella fisica
int EMMhandle; handle associato alla pagina logica
Restituisce: 0 se l'operazione e' stata eseguita correttamente
Se < 0, il valore, cambiato di segno, e' il codice di errore EMS.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx emmpgmap.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
int cdecl mapEMMpages(int physicalPage,int logicalPage,int EMMhandle)
{
asm mov dx,EMMhandle;
asm mov bx,logicalPage;
asm mov al,byte ptr physicalPage;
asm mov ah,044h;
asm int 067h;
asm mov al,ah;
asm cmp ax,00h;
asm je EXITFUNC;
asm xor ah,ah;
asm neg ax;
EXITFUNC:
return(_AX);
}
Va ancora precisato che una medesima pagina fisica può essere utilizzata, senza difficoltà
operative, per effettuare il mapping di più pagine logiche, purché in momenti diversi. Per fare un esempio
concreto, possiamo mappare225 alla pagina fisica 0 la pagina logica 2 associata ad un certo handle e
memorizzare in quella pagina fisica i nostri dati, secondo necessità. Successivamente è possibile mappare
225 Mappare.... orrendo!
216 - Tricky C
alla stessa pagina fisica 0 un'altra pagina logica, associata o no al medesimo handle. I dati che erano
presenti nella pagina fisica 0 non vengono persi, perché il driver, in modo trasparente, riflette le
operazioni sulla pagina logica associata, e quindi essi sono memorizzati in quest'ultima. E' facile
constatare che effettuando nuovamente il mapping della prima pagina logica dell'esempio alla solita
pagina fisica 0 ritroviamo in quest'ultima i dati originariamente memorizzati.
Confusi? Niente paura, un programmino ci aiuterà a capire... tuttavia, dobbiamo ancora
discutere un dettaglio: la deallocazione della memoria espansa. E' importante ricordare che i programmi,
prima di terminare, devono sempre disallocare esplicitamente la memoria espansa allocata. Il DOS,
infatti, non si immischia affatto nella gestione EMS (e, del resto, il driver EMS e il sistema operativo non
interagiscono se non nella fase del caricamento del primo da parte del secondo durante bootstrap): tutta la
memoria espansa allocata da un programma e dal medesimo non rilasciata è inutilizzabile per tutti gli altri
programmi (e per il DOS medesimo) fino al successivo bootstrap della macchina.
INT 67H, SERV. 45H: DEALLOCA LE PAGINE ASSOCIATE AD UNO HANDLE
Input AH 45h
DX handle associato alla pagina logica (o gruppo di pagine logiche) da
deallocare (sono sempre disallocate tutte le pagine logiche associate allo
handle)
Output AH Stato dell'operazione (errore se != 0; pag. 225).
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
EMMFREEH.C - freeEMMhandle()
int cdecl freeEMMhandle(int EMMhandle);
int EMMhandle; handle associato alle pagine logiche da rilasciare.
Restituisce: 0 se l'operazione e' stata eseguita correttamente
Se < 0, il valore, cambiato di segno, e' il codice di errore EMS.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx emmfreeh.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
int cdecl freeEMMhandle(int EMMhandle)
{
asm mov ah,045h;
asm mov dx,EMMhandle;
asm int 067h;
asm mov al,ah;
asm cmp ax,00h;
asm je EXITFUNC;
asm xor ah,ah;
asm neg ax;
EXITFUNC:
return(_AX);
}
Gestione a basso livello della memoria - 217
Tutte la pagine associate allo handle passato a freeEMMhandle() sono disallocate e lo
handle rilasciato: questo non è più utilizzabile per alcuna operazione EMS. Anche la
freeEMMhandle() restituisce 0 se l'operazione è stata eseguita correttamente e, in caso di errore, un
valore minore di zero che, cambiato di segno, rappresenta il codice di errore.
E' tempo di affrontare la... realtà: di seguito è listato il programma che utilizza alcune delle
funzioni presentate sin qui per effettuare operazioni di allocazione, utilizzo e deallocazione della memoria
espansa.
/*******************************************************************************
EMS.C - Barninga Z! - 1994
Programma di test per alcune funzioni di servizio EMS.
Il sorgente non include i listati delle funzioni.
Compilato con Borland C++ 3.1
bcc ems.c
*******************************************************************************/
#pragma warn -pia
#include
#include
#include
int allocEMMpages(int pages);
int freeEMMhandle(int EMMhandle);
unsigned getEMMframeAddr(void);
int getEMMhandleName(int EMMhandle,char *EMMhname);
int mapEMMpages(int physicalPage,int logicalPage,int EMMhandle);
int setEMMhandleName(int EMMhandle,char *EMMhname);
void main(void)
{
register i, j;
int retcode;
unsigned frameSeg;
char far *physicalPage0;
char strBuf[80];
int EMMhandles[2];
static char *EMMhandleNames[] = {"Handle_1","Handle_2"};
frameSeg = getEMMframeAddr();
physicalPage0 = (char far *)MK_FP(frameSeg,0);
printf("Page Frame Address: %Fp\n",physicalPage0);
for(i = 0; i < 2; i++) {
if((EMMhandles[i] = allocEMMpages(2)) <= 0) {
printf("Error %X allocating 2 EMM pages.\n",-EMMhandles[i]);
break;
}
if(retcode = setEMMhandleName(EMMhandles[i],EMMhandleNames[i])) {
printf("Error %X setting name of handle %d.\n",-retcode,EMMhandles[i]);
break;
}
}
if(i < 2) {
for(j = 0; j < i; j++)
if(retcode = freeEMMhandle(EMMhandles[j]))
printf("Error %X deallocating EMM pages of handle %d.\n",-retcode,
EMMhandles[j]);
return;
218 - Tricky C
}
for(i = 0; i < 2; i++)
if(retcode = getEMMhandleName(EMMhandles[i],strBuf))
printf("Error %X getting name of handle %d.\n",-retcode,EMMhandles[i]);
else
printf("Handle %d name: %s\n",EMMhandles[i],buffer);
if(retcode = mapEMMpages(0,0,EMMhandles[0]))
printf("Error %X mapping Log. page %d of handle %d to Phys. page %d.\n",
-retcode,0,EMMhandles[0],0);
_fstrcpy(physicalPage0,"@@@ A String For Logical Page 0 @@@");
if(retcode = mapEMMpages(0,1,EMMhandles[1]))
printf("Error %X mapping Log. page %d of handle %d to Phys. page %d.\n",
-retcode,1,EMMhandles[1],0);
_fstrcpy(physicalPage0,"XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX");
if(retcode = mapEMMpages(0,0,EMMhandles[0]))
printf("Error %X mapping Log. page %d of handle %d to Phys. page %d.\n",
-retcode,0,EMMhandles[0],0);
_fstrcpy(strBuf,physicalPage0);
printf("Logical Page 0 content: %s\n",strBuf);
for(i = 0; i < 2; i++)
if(retcode = freeEMMhandle(EMMhandles[i]))
printf("Error %X deallocating EMM pages of handle %d.\n",-retcode,
EMMhandles[i]);
}
In testa al programma sono dichiarati i prototipi delle funzioni descritte in precedenza (si
presume che esse si trovino, già compilate, in un object file o una libreria da specificare in fase di
compilazione e linking). La prima operazione svolta da main() consiste nel chiamare la
getEMMframeAddr() per conoscere l'indirizzo di segmento della page frame. Dato che le quattro
pagine fisiche in cui essa è suddivisa sono numerate in ordine crescente a partire dalla sua "origine",
l'indirizzo della page frame coincide con quello della pagina fisica 0. Si tratta, ovviamente, di un indirizzo
del tipo seg:off (vedere pag. 189), che viene ottenuto "accostando", mediante la macro MK_FP() definita
in DOS.H (pag. 24), un offset pari a zero al segmento restituito da getEMMframeAddr().
Il ciclo for successivo gestisce l'allocazione di due blocchi di memoria espansa, ciascuno
costituito di 2 pagine logiche; 2 è infatti il parametro passato a allocEMMpages(), che, ad ogni
chiamata, restituisce lo handle associato al singolo blocco di pagine logiche. Gli handle sono memorizzati
negli elementi dell'array di interi EMMhandles. Se il valore restituito è minore o uguale a 0 si è
verificato un errore: viene visualizzato un apposito messaggio e il ciclo di allocazione è interrotto
(break). Nello stesso ciclo ad ogni handle allocato è assegnato un nome, mediante la
setEMMhandleName(): i nomi (normali stringhe) per gli handle sono contenuti nell'array
EMMhandleNames; anche in questo caso la restituzione di un codice di errore determina l'interruzione
del ciclo. Se in uscita dal ciclo i è minore di 2, significa che esso è stato interrotto (da un errore): il
programma termina, ma prima vengono rilasciati gli handle eventualmente allocati (di fatto, se vi è stato
un errore, gli handle allocati sono uno solo, o nessuno).
Il flusso elaborativo prosegue con un altro ciclo for, all'interno del quale sono visualizzati,
ricavandoli tramite la getEMMhandleNames(), i nomi precedentemente assegnati agli handle; va
inoltre precisato che non è affatto necessario assegnare un nome ad ogni handle per utilizzare le pagine
logiche ad esso associate. Il nostro programma non perde alcuna delle sue (strabilianti) funzionalità, pur
eliminando le chiamate a setEMMhandleNames() e getEMMhandleNames(). Va ancora precisato
che una chiamata a getEMMhandleNames() per richiedere il nome di uno handle che ne è privo non
determina un errore, ma semplicemente l'inizializzazione a stringa vuota del buffer il cui indirizzo le è
passato come parametro (EMMhname).
Siamo così giunti alla parte più interessante del listato, quella, cioè, in cui vengono finalmente
effettuati il mapping delle pagine logiche ed il loro utilizzo effettivo.
La prima chiamata a mapEMMpages() mappa la pagina logica 0 sulla pagina fisica 0. Da
questo momento tutte le operazioni effettuate sulla pagina fisica 0 (la prima delle quattro in cui è
Gestione a basso livello della memoria - 219
suddivisa la page frame) si riflettono automaticamente su quella pagina logica. Scopo del programma è
proprio verificare quanto appena affermato: si tratta di scrivere qualcosa nella pagina fisica 0, mappare ad
essa un'altra pagina logica, in cui scrivere altri dati, e poi mappare nuovamente la pagina logica
attualmente associata, per verificare se i dati originariamente scritti sono ancora lì. In effetti, quelle
descritte sono proprio le operazioni che il programma esegue.
La prima chiamata a _fstrcpy() copia nella pagina fisica 0 la stringa "@@@ A String
For Logical Page 0 @@@". Immediatamente dopo, la seconda chiamata a mapEMMpages()
mappa alla solita pagina fisica 0 la seconda (1) delle due (0 e 1) pagine logiche associate al secondo
handle (EMMhandles[1]) e la _fstrcpy() scrive nella pagina fisica 0 la stringa
"XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX", che viene in realtà scritta nella pagina logica appena mappata. Il
dubbio che questa operazione di scrittura possa sovrascrivere la stringa precedente (copiata allo stesso
indirizzo fisico, ma non allo stesso indirizzo logico) è fugato dalle operazioni immediatamente seguenti.
Il mapping effettuato dalla terza chiamata a mapEMMpages() associa nuovamente alla pagina
fisica 0 la prima pagina logica (0) delle due (0 e 1) allocate al primo handle (EMMhandles[0]). Questa
volta _fstrcpy() copia nel buffer strBuf, che è near, la stringa che si trova all'inizio della pagina
fisica 0. L'operazione è necessaria perché printf(), nell'ipotesi di compilare il programma con
modello di memoria tiny, small o medium (pag. 143) non può accettare come parametro l'indirizzo far
della page frame. Il momento della verità è giunto: printf() visualizza "@@@ A String For
Logical Page 0 @@@", proprio come previsto.
Il programma si chiude con un ciclo che chiama freeEMMhandle(), per rilasciare tutta la
memoria espansa allocata, al fine di renderla nuovamente disponibile ai processi eseguiti
successivamente.
Non crediate di cavarvela così facilmente: i guai, con la memoria EMS, non finiscono qui. Il
programma presentato poco fa lavora nella presunzione, peraltro fondata, che nessuno gli mescoli le carte
in tavola: in altre parole assume che la situazione di mapping non venga modificata da eventi esterni. In
realtà ciò può avvenire in almeno due situazioni: se il programma lancia un'altra applicazione che utilizza
memoria EMS oppure se è un TSR (pag. 275) a farne un uso poco corretto226. Va da sé che nel caso di un
TSR o un device driver "maleducato" c'è poco da fare, ma se sappiamo in partenza che un evento
generato dal nostro programma può modificare la mappatura delle pagine EMS è meglio correre ai ripari,
salvando lo stato della mappatura delle pagine logiche su quelle fisiche (page map). Niente di tremendo:
l'int 67h mette a disposizione un servizio progettato proprio per questo.
226 Alcune notizie relative all'utilizzo della memoria EMS nei TSR sono date a pag. 283.
220 - Tricky C
INT 67H, SERV. 4EH: SALVA E RIPRISTINA LA PAGE MAP
Input AH 4Eh
AL 00h salva la page map
ES:DI = punta a un buffer in cui salvare la page map
01h rispristina la page map
DS:SI = punta a un buffer da cui caricare la page map
02h salva page map e ne carica una salvata precedentemente
DS:SI = punta a un buffer da cui caricare la page map
ES:DI = punta a un buffer in cui salvare la page map
03h restituisce la dimensione del buffer per la page map
Output AH Stato dell'operazione (errore se != 0; pag. 225).
AL Solo per subfunzione 03h: dimensione in byte del buffer necessario a
contenere la page map
Ecco alcuni esempi di funzioni basate sul servizio 4Eh dell'int 67h:
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
EMMGPMD.C - getEMMpageMapDim()
int cdecl getEMMpageMapDim(void);
Restituisce: Se > 0 è la dimensione in bytes dell'array necessario a
contenere la page map
Se < 0, il valore, cambiato di segno, e' il codice di errore EMS.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx emmgpmd.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
int cdecl getEMMpageMapDim(void)
{
asm mov ax,04E03h;
asm int 067h;
asm mov bl,al;
asm mov al,ah;
asm xor ah,ah;
asm cmp ax,0;
asm je EXITFUNC;
asm neg ax;
return(_AX);
EXITFUNC:
Gestione a basso livello della memoria - 221
return(_BL);
}
La getEMMpageMapDim() deve essere chiamata per conoscere la dimensione del buffer che
deve contenere la page map; questo può essere allocato, ad esempio, tramite malloc(), prima di
chiamare la saveEMMpageMap(), listata di seguito (circa l'uso di DS vedere pag. 196).
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
EMMSPM.C - saveEMMpageMap(unsigned char *destBuf)
int cdecl saveEMMpageMap(unsigend char *destBuf);
unsigned char *destBuf; buffer che conterra' la page map.
Restituisce: Se 0 l'operazione è stata eseguita correttamente
Se < 0, il valore, cambiato di segno, e' il codice di errore EMS.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx emmspm.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
int cdecl saveEMMpageMap(unsigned char *destBuf)
{
#if defined(__TINY__) || defined(__SMALL__) || defined(__MEDIUM__)
asm push ds;
asm pop es;
asm mov di,destBuf;
#else
asm les di,dword ptr destBuf;
#endif
asm mov ax,04E00h;
asm int 067h;
asm mov al,ah;
asm cmp ax,00h;
asm je EXITFUNC;
asm xor ah,ah;
asm neg ax;
EXITFUNC:
return(_AX);
}
Dopo avere salvato la page map il programma può lanciare il child process, senza preoccuparsi
di come esso utilizza la memoria EMS. Al rientro è sufficiente chiamare la restoreEMMpageMap()
per riportare lo stato del driver alla situazione salvata.
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
EMMRPM.C - restoreEMMpageMap(unsigned char *sourceBuf)
int cdecl saveEMMpageMap(unsigned char *sourceBuf);
unsigned char *sourceBuf; buffer che contiene la page map da riattivare.
Restituisce: Se 0 l'operazione è stata eseguita correttamente
Se < 0, il valore, cambiato di segno, e' il codice di errore EMS.
222 - Tricky C
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx emmrpm.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
int cdecl restoreEMMpageMap(unsigned char *sourceBuf)
{
#if defined(__TINY__) || defined(__SMALL__) || defined(__MEDIUM__)
asm mov si,sourceBuf;
#else
asm push ds;
asm lds si,dword ptr sourceBuf;
#endif
asm mov ax,04E00h;
asm int 067h;
asm mov al,ah;
asm cmp ax,00h;
asm je EXITFUNC;
asm xor ah,ah;
asm neg ax;
EXITFUNC:
#if defined(__COMPACT__) || defined(__LARGE__) || defined(__HUGE__)
asm pop ds;
#endif
return(_AX);
}
Per un esempio di funzione basata sulla subfunzione 02h, vedere pag. 283.
Con la versione 4.0 dello standard LIM sono state introdotte interessanti funzionalità di
trasferimento dati tra memoria espansa e aree di memoria convenzionale, rendendo così possibile
"scavalcare" la page frame. Il servizio che implementa tale funzionalità è il 57h; la subfunzione 00h
consente di trasferire dati direttamente dalla memoria convenzionale alla memoria EMS e richiede che i
registri DS:SI siano caricati con l'indirizzo di un buffer contenente le informazioni necessarie per
effettuare il trasferimento. La subfunzione 01h del medesimo servizio permette invece di scambiare il
contenuto di due aree di memoria, che possono essere indifferentemente situate in memoria
convenzionale o espansa.
INT 67H, SERV. 57H: TRASFERISCE DA MEM. CONVENZ. A MEM. EMS E VICEVERSA
Input AH 57h
AL 00h trasferisce da memoria convenzionale a memoria EMS
DS:SI = punta al buffer di info per il trasferimento
01h scambia il contenuto di due aree di memoria
DS:SI = punta al buffer di info per lo scambio
Output AH Stato dell'operazione (errore se != 0; pag. 225).
Il formato del buffer richiesto dal servizio analizzato è il seguente:
Gestione a basso livello della memoria - 223
FORMATO DEL BUFFER UTILIZZATO DALL'INT 67H, SERV. 57H
OFFSET BYTE DESCRIZIONE
00h 4 Lunghezza in byte dell'area di memoria da trasferire
04h 1 Tipo della memoria sorgente (0 = convenzionale; 1 = EMS)
05h 2 Handle EMS sorgente (0 se memoria convenzionale)
07h 2 Offset dell'area sorgente (rispetto al segmento se memoria
convenzionale; rispetto alla pagina logica se memoria EMS)
09h 2 Segmento dell'area sorgente (se memoria convenzionale) o pagina
logica (se memoria EMS)
0Bh 1 Tipo della memoria destinazione (0 = convenzionale; 1 = EMS)
0Ch 2 Handle EMS destinazione (0 se memoria convenzionale)
0Eh 2 Offset dell'area destinazione (rispetto al segmento se memoria
convenzionale; rispetto alla pagina logica se memoria EMS)
10h 2 Segmento dell'area destinazione (se memoria convenzionale) o pagina
logica (se memoria EMS)
Il buffer può essere facilmente rappresentato con una struttura:
struct EMMmove {
unsigned long length;
unsigned char sourceType;
unsigned int sourceHandle;
unsigned int sourceOffset;
unsigned int sourceSegment;
unsigned char destType;
unsigned int destHandle;
unsigned int destOffset;
unsigned int destSegment;
};
L'esempio seguente copia direttamente 32 Kb dal buffer video colore (B800:0000) ad
offset 256 nella terza pagina del blocco EMS allocato allo handle 09h.
#include
....
struct REGPACK r;
struct EMMmove EMMinfoBuf;
....
EMMinfoBuf.length = 32*1024; // 32 Kb
EMMinfoBuf.sourceType = 0; // sorgente: memoria convenzionale
EMMinfoBuf.sourceHandle = 0; // handle sempre 0 per mem. convenz.
EMMinfoBuf.sourceOffset = 0; // segmento:offset
EMMinfoBuf.sourceSegment = 0xB800; // B800:0000
224 - Tricky C
EMMinfoBuf.destType = 1; // destinazione: memoria EMS
EMMinfoBuf.destHandle = 0x09; // handle (da int 67h, servizio 43h)
EMMinfoBuf.destOffset = 256; // offset all'interno della pag.logica
EMMinfoBuf.destSegment = 2; // terza pag.logica
r.r_ax = 0x5700;
r.r_ds = FP_SEG((struct EMMmove far *)&EMMinfoBuf);
r.r_si = (unsigned)&EMMinfoBuf;
intr(0x67,&r);
if(r.r_ax & 0xFF00) {
.... // Gestione dell'errore (AH != 0)
Per effettuare l'operazione inversa è sufficiente scambiare tra loro i valori dei campi
"source..." e "dest..." omologhi nella struttura EMMinfoBlock.
Vediamo un esempio di funzione basata sul servizio testè descritto.
/********************
BARNINGA_Z! - 1992
EMMMOVM.C - EMMmoveMem()
int EMMmoveMem(struct EMMmove *EMMbuffer,int operation);
struct EMMmove *EMMbuffer; puntatore al buffer che descrive l'operaz.
int operation; 0 = sposta il contenuto della memoria
1 = scambia il contenuto di due aree di
memoria
Restituisce: 0 se l'operazione e' stata eseguita correttamente.
-1 parametro operation errato
> 0 e' il codice di errore EMS.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx -k- emmmovm.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
int cdecl EMMmoveMem(struct EMMmove *EMMbuffer,int operation)
{
if((operation < 0) || (operation > 1))
return(-1);
_AL = (char)operation;
_AH = 0x57;
#if defined(__TINY__) || defined(__SMALL__) || defined(__MEDIUM__)
asm mov si,EMMbuffer;
#else
asm push ds;
asm lds si,dword ptr EMMbuffer;
#endif
asm int 067h;
#if defined(__COMAPCT__) || defined(__LARGE__) || defined(__HUGE__)
asm pop ds;
#endif
asm xor al,al;
asm cmp ah,0;
asm je EXITFUNC;
asm xchg ah,al;
EXITFUNC:
return(_AX);
}
Gestione a basso livello della memoria - 225
La EMMmoveMem() riceve due parametri: il primo è il puntatore alla struttura EMMmove; il
secondo è un intero che, a seconda del valore assunto, stabilisce se debba essere effettuata un'operazione
di spostamento del contenuto di un'area di memoria ( operation = 0) o di scambio del contenuto di due
aree (operation = 1). La funzione restituisce 0 se non si è verificato alcun errore, mentre è
restituito -1 se il parametro operation contiene un valore illecito; la restituzione di un valore
maggiore di 0 indica che si è verificato un errore EMS (del quale il valore stesso rappresenta il codice).
Le specifiche LIM 4.0 hanno introdotto un altro servizio degno di nota: il mapping di pagine
multiple. Il servizio 44h dell'int 67h, descritto poco sopra, si limita ad effettuare il mapping di una sola
pagina logica su una pagina fisica. Se il programma deve agire su una quantità di dati superiore ai 16 Kb è
necessario richiamare più volte il servizio stesso, ad esempio all'interno di un ciclo, per mappare tutte le
pagine necessarie (al massimo 4). La subfunzione 00h del servizio 50h supera detta limitazione e consente
di mappare in un'unica operazione fino a 4 pagine logiche, non necessariamente consecutive, su 4 diverse
pagine fisiche, anch'esse non consecutive. La subfunzione 01h consente di effettuare il mapping delle
pagine logiche direttamente su aree di memoria convenzionale, senza necessità di utilizzare la page frame
(pagine fisiche).
INT 67H, SERV. 50H: MAPPING MULTIPLO E SU MEMORIA CONVENZIONALE
Input AH 50h
AL 00h mapping di più pagine logiche su più pagine fisiche
DS:SI = punta al buffer di info per il mapping
01h mapping di più pagine logiche su memoria convenzionale
DS:SI = punta al buffer di info per il mapping
CX Numero di pagine da mappare
DX Handle delle pagine logiche
Output AH Stato dell'operazione (errore se != 0; pag. 225).
Il buffer di informazioni è una sequenza di 4 coppie di word (unsigned int). Per la
subfunzione 00h, in ogni coppia di word il primo unsigned rappresenta il numero della pagina logica
da mappare, mentre il secondo contiene quello della pagina fisica su cui deve avvenire il mapping.
Esempio:
#include
....
struct REGPACK r;
unsigned info[8];
....
info[0] = 4; // mappare la pag. logica 4
info[1] = 0; // sulla pag. fisica 0
info[2] = 6; // mappare la pag. logica 6
info[3] = 3; // sulla pag. fisica 3
info[4] = 7; // mappare la pag. logica 7
info[5] = 1; // sulla pag. fisica 1
r.r_ax = 0x5000; // servizio 50h, subfunzione 00h
r.r_cx = 3; // 3 pagine in tutto
r.r_dx = 09h; // handle delle pag. logiche (da serv. 43h)
r.r_ds = FP_SEG((int far *)info);
r.r_si = (unsigned)info;
226 - Tricky C
intr(0x67,&r);
if(r.r_ax & 0xFF00) {
.... // Gestione dell'errore (AH != 0)
Il codice dell'esempio richiede il mapping di tre pagine logiche (la 4, la 6 e la 7, associate allo
handle 09h) rispettivamente sulle pagine fisiche 0, 3 e 1. Gli utlimi due elementi dell'array info non
vengono inizializzati, in quanto il servizio conosce (attraverso r.r_cx) il numero di pagine da mappare.
Per la subfunzione 01h varia leggermente il significato dei valori contenuti nel buffer: la
seconda word di ogni coppia contiene l'indirizzo di segmento a cui mappare la pagina logica specificata
nella prima. Il limite evidente è che il mapping multiplo di pagine logiche EMS su memoria
convenzionale può essere effetuato solo ad indirizzi il cui offset (implicito) è 0.
A completamento di queste note sulla memoria espansa e la sua gestione in C vale la pena di
elencare i codici restituiti in AH dall'int 67h in uscita dai diversi servizi che esso implementa. La tabella
contiene solamente i codici relativi ai servizi descritti.
CODICI DI ERRORE EMS
AH SIGNIFICATO DEL CODICE
00h Operazione eseguita correttamente
80h Errore interno
81h Errore hardware
82h EMM già installato
83h Handle non valido
84h Funzione non supportata
85h Nessuno handle disponibile (allocazione fallita)
86h Errore nella gestione del mapping
87h Pagine EMS insufficienti (allocazione fallita)
88h Pagine EMS libere insufficienti (allocazione fallita)
89h Richiesta l'allocazione di 0 pagine (allocazione fallita)
8Ah Numero di pagina logica fuori dall'intervallo valido per lo handle
8Bh Numero di pagina fisica fuori dall'intervallo valido (0-3)
8Ch Memoria insufficiente per gestire il mapping
8Dh Errore nella gestione dei dati di mapping (in fase di salvataggio)
8Eh Errore nella gestione dei dati di mapping (in fase di ripristino)
Gestione a basso livello della memoria - 227
8Fh Subfunzione non supportata
92h Trasferimento avvenuto; parte della regione sorgente è stata sovrascritta
93h E' stato richiesto il trasferimento di un'area di dimensioni maggiori della memoria allocata
94h L'area di memoria convenzionale e l'area di memoria espansa si sovrappongono
95h L'offset indicato è fuori dall'intervallo valido
96h La lunghezza indicata è maggiore di un Mb
97h Trasferimento non avvenuto: le aree sorgente e destinazione si sovrappongono
98h Il tipo di memoria specificato non è valido (deve essere 0 o 1)
A2h L'indirizzo di memoria iniziale sommato alla lunghezza supera il Mb
A3h Puntatore non valido o contenuto dell'array sorgente corrotto
M E M O R I A E S T E S A , H I G H M E M O R Y A R E A E U M B
E' detta memoria estesa la RAM oltre il primo megabyte: essa è indirizzabile linearmente dai
programmi solo se operanti in modalità protetta227; in modalità reale l'accesso alla memoria estesa è
possibile, grazie a un driver XMM (eXpanded Memory Manager) in grado di fornire i servizi XMS228. I
primi 64 Kb (meno 16 byte) di memoria estesa costituiscono la High Memory Area (HMA), che occupa
gli indirizzi FFFF:0010-FFFF:FFFF229; questa è indirizzabile da una coppia di registri a 16 bit,
quando la A20 Line è abilitata230.
227 I programmi DOS possono operare in modo protetto solo su macchine dotate di processore 80286 o
superiore. La modalità standard di lavoro in ambiente DOS, possibile su tutte le macchine, è la cosiddetta reale (real
mode).
228 XMS è acronimo di eXtended Memory Specification, standard industriale per la gestione della memoria
estesa. La XMS include anche regole per la gestione degli UMB.
229 Ne segue che la memoria estesa in senso stretto si trova oltre i primi 1088 Kb (FFFF:FFFF).
230 Forse è il caso di spendere due parole di chiarimento circa la HMA. Questa è l'unica parte di memoria estesa
indirizzabile da un processore 80286 o superiore senza necessità di lavorare in modalità protetta. Infatti
l'indirizzo F000:FFFF punta all'ultimo byte di memoria entro il primo Mb: detto indirizzo è normalizzato
in FFFF:000F. Incrementandolo di uno si ottiene FFFF:0010, cioè l'indirizzo del primo byte di memoria estesa,
equivalente all'indirizzo lineare 100000h, esprimibile mediante 21 bit. Le macchine 8086 dispongono di sole 20
linee di indirizzamento della RAM e possono quindi gestire indirizzi "contenuti" in 20 bit. Per questo motivo
l'indirizzo FFFF:0010 subisce su di esse il cosiddetto address wrapping e diviene 0000:0000. Al contrario, le
macchine 80286 dispongono di 24 bit per l'indirizzamento della memoria; quelle basate sul chip 80386 ne hanno 32.
La A20 line è la linea hardware (sono convenzionalmente indicate con A0...A31) di indirizzamento della RAM
corrispondente al ventunesimo bit: essa consente, se attiva (i servizi XMS lo consentono anche in modalità reale), di
indirizzare i primi FFF0h byte (65520) al di là del primo Mb, che rappresentano, appunto, la HMA. Per ulteriori
notizie circa l'indirizzamento della RAM vedere pag. 16.
228 - Tricky C
I s e r v i z i X M S p e r l a m e m o r i a e s t e s a
Per utilizzare i servizi XMS occorre innanzitutto determinare, mediante l'int 2Fh, se un driver
XMM è installato e, in caso affermativo, individuare l'indirizzo (entry point) della routine di servizio
driver.
INT 2FH: PRESENZA DEL DRIVER XMM
Input AX 4300h
Output AL 80h se il driver è installato.
Note Non si tratta di un servizio XMS.
INT 2FH: ENTRY POINT DEL DRIVER XMM
Input AX 4310h
Output ES:BX Indirizzo (seg:off) del driver XMM.
Note L'indirizzo restituito in ES:BX è l'entry point del driver, cioè l'indirizzo
al quale il programma che richiede un servizio XMS deve trasferire il
controllo.
Ecco un esempio di utilizzo delle chiamate descritte.
/********************
BARNINGA_Z! - 1992
XMMADDR.C - getXMMaddress()
void (far *cdecl getXMMaddress(void))(void);
Restituisce: l'entry point del driver XMM. Se non è installato alcun
driver XMM restituisce NULL.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx -k- xmmaddr.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
#pragma option -k-
#include /* per NULL */
void (far *cdecl getXMMaddress(void))(void)
{
_AX = 0x4300;
asm int 2Fh;
if(_AL != 0x80)
return((void(far *)(void))NULL);
_AX = 0x4310;
Gestione a basso livello della memoria - 229
asm int 2Fh;
return((void _es *)_BX);
}
La getXMMaddress() restituisce un puntatore a funzione void, che rappresenta l'entry
point del driver XMM.
A differenza dei servizi EMM, gestiti tramite un interrupt (l'int 67h), quelli resi disponibili dal
driver XMM sono accessibili invocando direttamente la routine che si trova all'entry point del driver,
dopo avere opportunamente caricato i registri. In termini di assembler si tratta di eseguire una CALL; chi
preferisce il C può utilizzare l'indirezione del puntatore all'entry point stesso. Alcuni esempi serviranno a
chiarire le idee.
SERVIZIO XMS 00H: VERSIONE DEL DRIVER XMM E ESISTENZA DELLA HMA
Input AH 00h
Output AH Versione XMS supportata.
AL Revisione XMS supportata.
BH Versione del driver XMM.
BL Revisione del driver XMM.
DX 1 se esiste HMA, 0 altrimenti
Note Se in uscita AX = 0, si è verificato un errore. In tal caso BL contiene il
numero di errore XMS (vedere pag. 248).
/********************
BARNINGA_Z! - 1992
XMMVERS.C - getXMMversion()
int cdecl getXMMversion(void (far *XMMdriver)(void));
void (far *XMMdriver)(void); puntatore all'entry point del driver.
Restituisce: un intero il cui byte meno significativo rappresenta la versione
XMS supportata e quello piu' significativo la revisione;
Se < 0 e' il codice di errore XMS cambiato di segno.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx -k- xmmvers.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
int cdecl getXMMversion(void (far *XMMdriver)(void))
{
_AH = 0;
(*XMMdriver)();
asm cmp ax,0;
asm jne EXITFUNC;
asm xor bh,bh;
230 - Tricky C
asm neg bx;
return(_BX);
EXITFUNC:
asm xchg ah,al;
return(_AX);
}
La getXMMversion() restituisce un unsigned integer, il cui byte meno significativo
rappresenta la versione, e quello più significativo la revisione231 della specifica XMS supportata. Se il
valore restituito è minore di 0 si è verificato un errore: detto valore è il codice di errore XMS cambiato di
segno. L'indirezione del puntatore all'entry point del driver trasferisce ad esso il controllo: dal momento
che il parametro XMMdriver rappresenta proprio quell'indirizzo, l'istruzione C
(*XMMdriver)();
è equivalente allo inline assembly
asm call dword ptr XMMdriver;
Circa i puntatori a funzione vedere pag. 93.
/********************
BARNINGA_Z! - 1992
XMMDVERS.C - getXMMdrvVersion()
int cdecl getXMMdrvVersion(void (far *XMMdriver)(void));
void (far *XMMdriver)(void); puntatore all'entry point del driver.
Restituisce: un intero il cui byte meno significativo rappresenta la versione
del driver XMM e quello piu' significativo la revisione;
Se < 0 e' il codice di errore XMS cambiato di segno.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx -k- xmmdvers.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
int cdecl getXMMdrvVersion(void (far *XMMdriver)(void))
{
_AH = 0;
(*XMMdriver)();
asm cmp ax,0;
asm jne EXITFUNC;
asm xor bh,bh;
asm neg bx;
return(_BX);
EXITFUNC:
asm xchg bh,bl;
return(_BX);
}
231 Il valore restituito dall'int 67h è "risistemato" in modo coerente con il servizio 30h dell'int 21h, che restituisce
in AL la versione e in AH la revisione del DOS.
Gestione a basso livello della memoria - 231
Anche la getXMMdrvVersion() restituisce un unsigned int, il cui byte meno
significativo rappresenta la versione, e quello più significativo la revisione232 del gestore XMM. Se il
valore restituito è minore di 0 si è verificato un errore: detto valore è il codice di errore XMS cambiato di
segno.
Il servizio XMS 08h consente di conoscere la quantità di memoria XMS libera.
SERVIZIO XMS 08H: QUANTITÀ DI MEMORIA XMS DISPONIBILE
Input AH 08h
Output AX La dimensione in Kb del maggiore blocco libero.
DX La quantità totale, in Kb, di memoria XMS libera.
Note In caso di fallimento, AX è 0 e BL contiene il codice di errore (vedere
pag. 248).
La quantità di memoria XMS libera non include mai la HMA, neppure
nel caso in cui questa non sia allocata.
/********************
BARNINGA_Z! - 1992
XMSFREEM.C - getXMSfreeMem()
long getXMSfreeMem(void (far *XMMdriver)(void));
void (far *XMMdriver)(void); puntatore all'entry point del driver XMM.
Restituisce: La quantità di memoria XMS libera, in Kilobytes.
Se < 0 e' il codice di errore XMS.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx -k- xmsfreem.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
long cdecl getXMSfreeMem(void (far *XMMdriver)(void))
{
_AH = 8;
(*XMMdriver)();
asm cmp ax,0;
asm jne EXITFUNC;
asm xor bh,bh;
asm neg bx;
asm mov dx,bx;
EXITFUNC:
return((long)_DX);
}
232 Il valore restituito dall'int 67h è "risistemato" in modo coerente con il servizio 30h dell'int 21h, che restituisce
in AL la versione e in AH la revisione del DOS.
232 - Tricky C
/********************
BARNINGA_Z! - 1992
XMSFREEB.C - getXMSfreeBlock()
long getXMSfreeBlock(void (far *XMMdriver)(void));
void (far *XMMdriver)(void); puntatore all'entry point del driver XMM.
Restituisce: la dimensione in Kb del maggiore blocco XMS disponibile;
Se < 0 e' il codice di errore XMS.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx -k- xmsfreeb.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
long cdecl getXMSfreeBlock(void (far *XMMdriver)(void))
{
_AH = 8;
(*XMMdriver)();
asm cmp ax,0;
asm jne EXITFUNC;
asm xor bh,bh;
asm neg bx;
asm mov ax,bx;
EXITFUNC:
return((long)_AX);
}
Non esiste un servizio XMS per determinare la quantità totale di memoria estesa installata sulla
macchina; essa è sempre almeno pari ai Kb liberi ai quali vanno sommati, se la HMA esiste, altri 64 Kb.
La dimensione della memoria XMS può essere maggiore di quella fisicamente presente sulla macchina
nel caso in cui sia attivo un ambiente in grado di creare memoria virtuale (vedere pag. ).
La quantità di memoria estesa fisica (la memoria realmente installata sulla macchina) è la word
memorizzata nel CMOS233 ad offset 17h: ecco un suggerimento per conoscerla.
/********************
BARNINGA_Z! - 1992
EXTINST.C - getEXTinstalled()
unsigned getEXTinstalled(void);
Restituisce: il numero di Kb di memoria estesa fisica installati.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx -k- extinst.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
unsigned cdecl getEXTinstalled(void)
233 Del CMOS si parla, con maggiore dettaglio, a pagina .
Gestione a basso livello della memoria - 233
{
asm {
mov al,17h;
out 70h,al; // prepara lettura CMOS offset 17h
jmp $+2; // introduce ritardo
in al,71h; // legge CMOS, byte ad offset 17h
mov ah,al; // salva byte letto
mov al,18h; // ripete procedura per byte ad offset 18h
out 70h,al;
jmp $+2;
in al,71h;
xchg ah,al; // ricostruisce la word (backwords)
}
return(_AX);
}
La quantità di memoria estesa installata e non gestita da un driver XMM è conoscibile
attraverso l'int 15h234.
INT 15H, SERV. 88H: MEMORIA ESTESA (NON XMS) DISPONIBILE
Input AH 88h
Output AX La quantità in Kb di memoria estesa installata non gestita da un driver
XMM.
Note In caso di errore CarryFlag = 1; il valore in AX non è significativo.
/********************
BARNINGA_Z! - 1992
EXTFREE.C - getEXTfree()
unsigned getEXTfree(void);
Restituisce: il numero di Kb di memoria estesa installati e attualmente
non sotto il controllo di un driver XMM.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx -k- extfree.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
234 L'uso dell'int 15h rappresenta uno standard (precedente al rilascio delle specifiche XMS) in base al quale il
programma che intende allocare memoria estesa chiama l'int 15h e memorizza la quantità di memoria estesa
esistente: tale valore rappresenta anche l'indirizzo dell'ultimo byte di memoria fisicamente installata. Il programma
stesso deve poi installare un proprio gestore dell'int 15h, che restituisce al successivo chiamante un valore inferiore:
la differenza rappresenta proprio la quantità di memoria estesa che il programma intende riservare a sé. Un altro
standard, anch'esso precedente a quello XMS, è il cosiddetto sistema "VDISK", dal nome del driver Microsoft per
ram-disk che lo implementò per primo. L'algoritmo è analogo a quello dell'int 15h, ma la memoria estesa è allocata
al programma a partire "dal basso", cioè dall'indirizzo 100000h (con lo standard dell'int 15h la memoria è,
evidentemente, allocata a partire dall'alto). I tre sistemi (int 15h, VDISK e XMS) sono beatamente incompatibili tra
loro... c'era da dubitarne?
234 - Tricky C
#pragma inline
unsigned cdecl getEXTfree(void)
{
_AH = 0x88;
asm int 15h;
return(_AX);
}
Il valore restituito da getEXTfree() è sempre minore o uguale di quello restituito da
getEXTinstalled(), salvo il caso in cui il sistema utilizzi memoria virtuale.
Quando si conosca la quantità di memoria XMS libera, l'operazione preliminare al suo utilizzo è
l'allocazione di un Extended Memory Block (EMB), il quale altro non è che un'area di memoria XMS,
della dimensione desiderata, alla quale il driver associa uno handle di riferimento: l'analogia con i servizi
EMS (pag. 212) è evidente.
SERVIZIO XMS 09H: ALLOCA UN BLOCCO DI MEMORIA XMS
Input AH 09h
DX La dimensione del blocco, in Kilobyte
Output AX 1 se l'allocazione è riuscita correttamente.
DX Lo handle associato al blocco.
Note In caso di fallimento, AX è 0 e BL contiene il codice di errore (vedere
pag. 248).
Vediamo un esempio di funzione basata sul servizio 09h.
/********************
BARNINGA_Z! - 1992
EMBALLOC.C - allocEMB()
int allocEMB(void (far *XMMdriver)(void),unsigned EMBkb);
void (far *XMMdriver)(void); puntatore all'entry point del driver XMM.
unsigned EMBkb; dimensione in Kb del blocco richiesto.
Restituisce: Lo handle associato al blocco allocato.
Se < 0 e' il codice di errore XMS.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx -k- emballoc.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
int cdecl allocEMB(void (far *XMMdriver)(void),unsigned EMBkb)
{
_DX = EMBkb;
_AH = 9;
(*XMMdriver)();
asm cmp ax,0;
Gestione a basso livello della memoria - 235
asm jne EXITFUNC;
asm xor bh,bh;
asm neg bx;
asm mov dx,bx;
EXITFUNC:
return(_DX);
}
La allocEMB() tenta di allocare un Extended Memory Block della dimensione (in Kb)
specificata con il parametro EMBkb. Se l'operazione riesce viene restituito lo handle che il driver XMS ha
associato al blocco, altrimenti il valore restituito, cambiato di segno, è il codice di errore XMS.
Per copiare dati dalla memoria convenzionale ad un EMB o viceversa è disponibile il servizio
XMS 0Bh, che può essere utilizzato anche per copiare dati da un EMB ad un secondo EMB, nonché tra
due indirizzi in memoria convenzionale: l'operazione desiderata è infatti descritta al driver tramite un
buffer composto di 5 campi, il primo dei quali indica la lunghezza in byte dell'area da copiare; i campi
successivi possono essere suddivisi in due coppie (una per l'area sorgente ed una per l'area destinazione),
in ciascuna delle quali il significato del secondo campo dipende dal valore contenuto nel primo. In
particolare, se il primo campo contiene un valore diverso da 0, questo è interpretato come handle di un
EMB, e dunque il secondo campo della coppia indica l'offset lineare a 32 bit all'interno dell'EMB. Se, al
contrario, il primo campo è 0, allora il secondo è interpretato come un normale indirizzo far a 32 bit in
memoria convenzionale. Valorizzando opportunamente i campi è possibile richiedere operazioni di copia
in qualsiasi direzione.
SERVIZIO XMS 0BH: COPIA TRA AREE DI MEMORIA CONVENZIONALE O XMS
Input AH 0Bh
DS:SI Buffer descrittivo dell'operazione (vedere tabella seguente)
Output AX 1 se l'operazione di copia è riuscita correttamente.
Note In caso di fallimento, AX è 0 e BL contiene il codice di errore (vedere
pag. 248).
Il formato del buffer richiesto dal servizio è il seguente:
236 - Tricky C
FORMATO DEL BUFFER UTILIZZATO DAL SERVIZIO XMS 0BH
OFFSET BYTE DESCRIZIONE
00h 4 Lunghezza in byte dell'area di memoria da trasferire (deve essere un
numero pari)
04h 2 Handle XMS sorgente (0 se memoria convenzionale)
06h 4 Se il campo precedente è 0 questo campo è un puntatore far ad un'area
di memoria convenzionale; se invece il campo predecente è diverso
da 0, questo campo rappresenta un offset lineare a 32 bit nel blocco di
memoria estesa associato allo handle. In entrambi i casi l'indirizzo è
inteso come sorgente.
0Ah 2 Handle XMS destinazione (0 se memoria convenzionale)
0Ch 4 Se il campo precedente è 0 questo campo è un puntatore far ad un'area
di memoria convenzionale; se invece il campo predecente è diverso
da 0, questo campo rappresenta un offset lineare a 32 bit nel blocco di
memoria estesa associato allo handle. In entrambi i casi l'indirizzo è
inteso come destinazione.
Il buffer può essere rappresentato da una struttura:
struct EMBmove {
unsigned long length; // lunghezza in bytes dell'area
unsigned srcHandle; // handle EMB sorgente (0 se mem. convenzionale)
long srcOffset; // offset nell'EMB sorgente o far pointer a mem. convenzionale
unsigned dstHandle; // handle EMB destinaz. (0 se mem. convenzionale)
long dstOffset; // offset nell'EMB destinaz. o far pointer a mem. convenzionale
};
La struttura EMBmove è il secondo parametro della funzione XMSmoveMem():
/********************
BARNINGA_Z! - 1992
XMSMOVM.C - XMSmoveMem()
int XMSmoveMem(void (far *XMMdriver)(void),struct EMBmove *EMBbuffer);
void (far *XMMdriver)(void); puntatore all'entry point del driver XMM.
struct EMBmove *EMBbuffer; puntatore al buffer che descrive l'operazione.
Restituisce: 0 se l'operazione e' stata eseguita correttamente.
Se < 0 e' il codice di errore XMS.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx -k- xmsmovm.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
Gestione a basso livello della memoria - 237
int cdecl XMSmoveMem(void (far *XMMdriver)(void),struct EMBmove *EMBbuffer)
{
#if defined(__TINY__) || defined(__SMALL__) || defined(__MEDIUM__)
asm mov si,EMBbuffer;
#else
asm push ds;
asm lds si,dword ptr EMBbuffer;
#endif
_AH = 0x0B;
(*XMMdriver)();
#if defined(__COMAPCT__) || defined(__LARGE__) || defined(__HUGE__)
asm pop ds;
#endif
asm cmp ax,0;
asm je EXITFUNC;
return(0);
EXITFUNC:
asm xor bh,bh;
asm neg bx;
return(_BX);
}
L'esempio che segue utilizza la XMSmoveMem() per copiare 96 Kb da memoria convenzionale
a memoria estesa. I dati sono copiati ad offset 10000h nell'EMB.
....
unsigned char far *convMemPtr;
void (far *XMMdriver)(void); // puntatore all'entry point del driver XMM
struct EMBmove EMBbuffer;
unsigned EMBhandle;
....
EMBbuffer.length = 96 * 1024; // lunghezza in bytes dell'area da copiare
EMBbuffer.srcHandle = 0; // sorgente memoria convenzionale
EMBbuffer.srcOffset = (long)convMemPtr; // indirizzo sorgente in mem. conv.
EMBbuffer.dstHandle = EMBhandle; // restituito da allocEMB()
EMBbuffer.dstOffset = 0x10000; // offset nell'EMB associato a EMBhandle
if(XMSmoveMem(XMMdriver,&EMBbuffer) < 0)
.... // gestione errore XMS
Si tenga presente che il servizio XMS 0Bh non garantisce che la copia sia effettuata
correttamente se l'area sorgente e l'area destinazione si sovrappongono anche parzialmente e l'indirizzo
della prima è maggiore dell'indirizzo della seconda. Inoltre non è necessario abilitare la A20 line per
utilizzare il servizio.
Prima di terminare i programmi devono esplicitamente liberare gli EMB eventualmente allocati
e la HMA se utilizzata, al fine di renderli nuovamente disponibili agli altri processi. Il DOS non
interagisce con il driver XMM nella gestione della memoria estesa, pertanto in uscita dai programmi non
effettua alcuna operazione di cleanup riguardante gli EMB e la HMA: se non rilasciati dal processo che
termina, questi risultano inutilizzabili da qualsiasi altro programma sino al reset della macchina (la
situazione è analoga a quella descritta con riferimento ai servizi EMS: vedere pag. 215).
238 - Tricky C
SERVIZIO XMS 0AH: DEALLOCA UNO HANDLE XMS
Input AH 0Ah
DX Handle XMS da deallocare
Output AX 1 se la disallocazione è riuscita correttamente. Tutta la memoria estesa a
cui è associato lo handle è liberata.
Note In caso di fallimento, AX è 0 e BL contiene il codice di errore (vedere
pag. 248).
Segue, come sempre, un esempio di funzione basata sul servizio appena descritto.
/********************
BARNINGA_Z! - 1992
EMBFREE.C - freeEMB()
int freeEMB(void (far *XMMdriver)(void),unsigned EMBhandle);
void (far *XMMdriver)(void); puntatore all'entry point del driver XMM.
unsigned EMBhandle; handle EMB da deallocare.
Restituisce: 0 se l'operazione è stata eseguita con successo.
Se < 0 e' il codice di errore XMS.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx -k- embfree.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
int cdecl freeEMB(void (far *XMMdriver)(void),unsigned EMBhandle)
{
_DX = EMBhandle;
_AH = 0x0A;
(*XMMdriver)();
asm cmp ax,0;
asm je EXITFUNC;
return(0);
EXITFUNC:
asm xor bh,bh;
asm neg bx;
return(_BX);
}
Anche in questo caso è restituito 0 se l'operazione è stata eseguita correttamente, mentre un
valore minore di 0 segnala che si è verificato un errore XMS e ne rappresenta, al tempo stesso, il codice
cambiato di segno.
Vale ancora la pena di aggiungere che è possibile richiedere la modifica della dimensione di un
EMB mediante il servizio XMS 0Fh:
Gestione a basso livello della memoria - 239
SERVIZIO XMS 0FH: MODIFICA LA DIMENSIONE DI UN EMB
Input AH 0Fh
BX Nuova dimensione richiesta in Kilobyte
DX Handle XMS associato all'EMB
Output AX 1 se la disallocazione è riuscita correttamente. Tutta la memoria estesa a
cui è associato lo handle è liberata.
Note In caso di fallimento, AX è 0 e BL contiene il codice di errore (vedere
pag. 248).
Segue esempio:
/********************
BARNINGA_Z! - 1992
EMBRESIZ.C - resizeEMB()
int resizeEMB(void (far *XMMdriver)(void),unsigned EMBhandle,unsigned newKb);
void (far *XMMdriver)(void); puntatore all'entry point del driver XMM.
unsigned EMBhandle; handle XMS associato all'EMB da modificare.
unsigned newKb; nuova dimensione desiderata, in Kilobytes.
Restituisce: 0 se l'operazione è stata eseguita con successo.
Se < 0 e' il codice di errore XMS.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx -k- embresiz.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
int cdecl resizeEMB(void (far *XMMdriver)(void),unsigned EMBhandle,unsigned newKb)
{
_DX = EMBhandle;
_BX = newKb;
_AH = 0x0F;
(*XMMdriver)();
asm cmp ax,0;
asm je EXITFUNC;
return(0);
EXITFUNC:
asm xor bh,bh;
asm neg bx;
return(_BX);
}
La resizeEMB() restituisce un valore secondo criteri coerenti con quelli adottati dalle
funzioni sopra listate235.
235 Non è davvero il caso di ripetere sempre la medesima litania.
240 - Tricky C
I s e r v i z i X M S p e r l a H M A
Una parte dei servizi XMS è implementa la gestione della High Memory Area. Vediamo i listati
di alcune funzioni.
/********************
BARNINGA_Z! - 1992
XMMISHMA.C - isHMA()
int cdecl isHMA(void (far *XMMdriver)(void));
void (far *XMMdriver)(void); puntatore all'entry point del driver.
Restituisce: 1 HMA esistente
0 HMA non esistente
Se < 0 e' il codice di errore XMS cambiato di segno.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx -k- xmmishma.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
int cdecl isHMA(void (far *XMMdriver)(void))
{
_AH = 0;
(*XMMdriver)();
asm cmp ax,0;
asm jne EXITFUNC;
asm xor bh,bh;
asm neg bx;
return(_BX);
EXITFUNC:
return(_DX);
}
La isHMA() restituisce 1 se la HMA è presente, 0 in caso contrario. Un valore minore di 0
rappresenta il codice di errore XMS.
In caso di esistenza della HMA è possibile determinare se essa è allocata o libera tentando di
allocarla: se l'operazione ha successo la HMA era disponibile (occorre allora disallocarla per ripristinare
la situazione iniziale).
Gestione a basso livello della memoria - 241
SERVIZIO XMS 01H: ALLOCA LA HMA (SE DISPONIBILE)
Input AH 01h
DX Byte necessari al programma nella HMA (valori possibili 0-FFF0).
Output AX 1 se la HMA è stata allocata con successo. In caso di fallimento, AX è 0
e BL contiene il codice di errore: se BL = 91h, la HMA è già allocata
BL (vedere pag. 248).
Note Il numero di byte specificato in DX viene confrontato con il valore
attribuito al parametro /HMAMIN sulla riga di comando del driver
XMM: se è inferiore a quest'ultimo la HMA non viene allocata neppure
se libera, in caso contrario è allocata tutta la HMA.
Circa il servizio XMS 01h, va precisato che, secondo la documentazione ufficiale, non è
possibile dividere la HMA in subaree: essa è allocata interamente, anche se sono richiesti meno di 64Kb.
Esiste però un servizio non documentato236 dell'int 2Fh, supportato dal driver HIMEM.SYS del DOS, che
dispone di due subfunzioni utili per allocare la parte libera di HMA quando questa sia già allocata:
INT 2FH, SERV. 4AH: GESTISCE LA PORZIONE LIBERA DI UNA HMA GIÀ ALLOCATA
Input AH 4Ah
AL 01h richiede quanti byte sono ancora liberi nella HMA
02h alloca spazio nella HMA
BX numero di byte richiesti
Output ES:DI Indirizzo del primo byte libero nella HMA (FFFF:FFFF in caso di
errore).
BX Numero di byte liberi in HMA (solo subfunzione 01h).
Note Questo servizio è disponibile solo se il DOS è caricato in HMA: in caso
contrario viene restituito 0 in BX e FFFF:FFFF in ES:DI.
236 E, pertanto, pericoloso. Non sembrano inoltre essere disponibili servizi per la disallocazione delle porzioni di
HMA allocate mediante la subfunzione 02h del servizio 4Ah.
242 - Tricky C
SERVIZIO XMS 02H: DEALLOCA LA HMA
Input AH 02h
Output AX 1 se la HMA è stata liberata con successo. In caso di fallimento, AX è 0
e BL contiene il codice di errore (vedere pag. 248).
codice di errore
BL
Note Il programma che alloca la HMA deve disallocarla prima di restituire il
controllo al sistema; in caso contrario la HMA rimane inutilizzabile fino
al primo bootstrap.
/********************
BARNINGA_Z! - 1992
ISHMAFRE.C - isHMAfree()
int isHMAfree(void (far *XMMdriver)(void));
void (far *XMMdriver)(void); puntatore all'entry point del driver XMM.
Restituisce: 1 se la HMA e' libera;
0 se gia' allocata;
Se < 0 e' il codice di errore XMS cambiato di segno.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx -k- ishmafre.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
int cdecl isHMAfree(void (far *XMMdriver)(void))
{
_AH = 1;
_DX = 0xFFF0;
(*XMMdriver)();
asm cmp ax,0;
asm jne DEALLOC;
asm cmp bl,091h;
asm jne ERROR;
return(0); // HMA gia' allocata
ERROR:
asm xor bh,bh;
asm neg bx;
return(_BX);
DEALLOC:
_AH = 2;
(*XMMdriver)();
asm cmp ax,0;
asm jne EXITFUNC;
asm jmp ERROR;
EXITFUNC:
return(1);
}
Gestione a basso livello della memoria - 243
La isHMAfree() restituisce 0 se la HMA è già allocata o, al contrario, 1 se è libera. In caso
di errore è restituito un valore negativo che rappresenta, cambiato di segno, il codice di errore XMS.
E' facile, "spezzando" la isHMAfree(), realizzare due funzioni in grado di allocare la HMA
(HMAalloc()) e, rispettivamente, disallocarla (HMAdealloc()).
/********************
BARNINGA_Z! - 1992
HMAALLOC.C - HMAalloc()
int *HMAalloc(void (far *XMMdriver)(void),unsigned nBytes);
void (far *XMMdriver)(void); puntatore all'entry point del driver XMM.
unsigned nBytes; numero di bytes da allocare.
Restituisce: 0 se l'allocazione e' stata effettuata con successo;
Se < 0 e' il codice di errore XMS
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx -k- hmaalloc.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
int cdecl HMAalloc(void (far *XMMdriver)(void),unsigned nBytes)
{
_DX = nBytes;
_AH = 1;
(*XMMdriver)();
asm cmp ax,0;
asm jne EXITFUNC;
asm xor bh,bh;
asm neg bx;
return(_BX); // HMA gia' allocata o errore
EXITFUNC:
return(0);
}
/********************
BARNINGA_Z! - 1992
HMADEALL.C - HMAdealloc()
int HMAdealloc(void (far *XMMdriver)(void));
void (far *XMMdriver)(void); puntatore all'entry point del driver XMM.
Restituisce: 0 se la HMA e' stata deallocata con successo;
Se < 0 e' il codice di errore XMS cambiato di segno.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx -k- hmadeall.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
int cdecl HMAdealloc(void (far *XMMdriver)(void))
244 - Tricky C
{
_AH = 2;
(*XMMdriver)();
asm cmp ax,0;
asm jne EXITFUNC;
asm xor bh,bh;
asm neg bx;
return(_BX);
EXITFUNC:
return(0);
}
Lo stato della A20 Line, attraverso la quale è possibile indirizzare la HMA, può essere indagato
tramite il servizio 07h del driver XMM.
SERVIZIO XMS 07H: STATO DELLA A20 LINE
Input AH 07h
Output AX 1 se la A20 Line è abilitata, 0 se non lo è (in questo caso anche
BL = 0). In caso di fallimento, AX è 0 e BL contiene il codice di errore
(vedere pag. 248).
BL codice di errore
/********************
BARNINGA_Z! - 1992
ISA20ON.C - isA20enabled()
int cdecl isA20enabled(void (far *XMMdriver)(void));
void (far *XMMdriver)(void); puntatore all'entry point del driver XMM.
Restituisce: 1 se la A20 line e' abilitata;
0 se la A20 line e' disabilitata;
Se < 0 e' il codice di errore XMS.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx -k- isa20on.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
int cdecl isA20enabled(void (far *XMMdriver)(void))
{
_AH = 7;
(*XMMdriver)();
asm cmp ax,0;
asm jne EXITFUNC;
asm cmp bl,0;
asm je EXITFUNC;
asm xor bh,bh;
asm neg bx;
asm mov ax,bx;
EXITFUNC:
return(_AX);
}
Gestione a basso livello della memoria - 245
La isA20enabled() restituisce 1 se la A20 line è abilitata, 0 se non lo è. In caso di errore è
restituito un valore negativo che, cambiato di segno rappresenta il codice di errore XMS.
Per utilizzare la HMA occorre che la linea A20 sia abilitata; i servizi XMS 03h e 04h la
abilitano e disabilitano specificamente per consentire l'accesso alla HMA237.
SERVIZIO XMS 03H: ABILITA LA A20 LINE
Input AH 03h
Output AX 1 se la A20 Line è stata attivata correttamente.
Note In caso di fallimento, AX è 0 e BL contiene il codice di errore (vedere
pag. 248).
Questo servizio deve essere utilizzato solo se il programma ha allocato
con successo la HMA mediante il servizio 01h.
SERVIZIO XMS 04H: DISABILITA LA A20 LINE
Input AH 04h
Output AX 1 se la A20 Line è stata disattivata correttamente.
Note In caso di fallimento, AX è 0 e BL contiene il codice di errore (vedere
pag. 248).
Questo servizio deve essere utilizzato solo se il programma ha allocato
con successo la HMA mediante il servizio 01h.
I due esempi di funzione che seguono utilizzano i servizi testè descritti.
/********************
BARNINGA_Z! - 1992
237 Quando la A20 line è attiva, una coppia di registri a 16 bit può esprimere indirizzi lineari a 21 bit, fino
a FFFF:FFFF (non è più una novità). Ne segue che è possibile referenziare direttamente indirizzi all'interno della
HMA tramite normali puntatori far o huge (pag. 21). Ad esempio l'istruzione
#include // per MK_FP()
....
register i;
unsigned char *cPtr;
for(i = 0x10; i < 0x20; i++)
*(unsigned char far *)MK_FP(0xFFFF,i) = *cPtr++;
copia 16 byte da un indirizzo in memoria convenzionale (referenziato da un puntatore near) all'inizio della HMA. I
servizi XMS 05h e 06h, del tutto analoghi ai servizi 03h e 04h, consentono di attivare e, rispettivamente, disattivare
la A20 line per indirizzare direttamente, mediante puntatori lineari a 32 bit, circa 1 Mb di memoria estesa (al di fuori
della HMA).
246 - Tricky C
A20ENABL.C - enableA20()
int cdecl enableA20(void (far *XMMdriver)(void));
void (far *XMMdriver)(void); puntatore all'entry point del driver XMM.
Restituisce: 0 se la A20 line e' stata abilitata con successo;
Se < 0 e' il codice di errore XMS.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx -k- a20enabl.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
int cdecl enableA20(void (far *XMMdriver)(void))
{
_AH = 3;
(*XMMdriver)();
asm cmp ax,0;
asm je EXITFUNC;
return(0);
EXITFUNC:
asm xor bh,bh;
asm neg bx;
return(_BX);
}
/********************
BARNINGA_Z! - 1992
A20DISAB.C - disableA20()
int cdecl disableA20(void (far *XMMdriver)(void));
void (far *XMMdriver)(void); puntatore all'entry point del driver XMM.
Restituisce: 0 se la A20 line e' stata disabilitata con successo;
Se < 0 e' il codice di errore XMS.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx -k- a20disab.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
int cdecl disableA20(void (far *XMMdriver)(void))
{
_AH = 4;
(*XMMdriver)();
asm cmp ax,0;
asm je EXITFUNC;
return(0);
EXITFUNC:
asm xor bh,bh;
asm neg bx;
return(_BX);
}
Gestione a basso livello della memoria - 247
Le funzioni enableA20() e disableA20() restituiscono 0 se hanno eseguito
correttamente il loro compito; in caso di errore è restituito un valore negativo che rappresenta, cambiato
di segno, il codice di errore XMS.
I s e r v i z i X M S p e r g l i U M B
Riportiamo la descrizione dei servizi XMS (e gli esempi relativi) che consentono di allocare e
deallocare gli Upper Memory Block. Per ulteriori e più approfonditi particolari circa gli UMB vedere
pag. 198 e seguenti.
SERVIZIO XMS 0FH: ALLOCA UN UMB
Input AH 10h
DX Dimensione richiesta in paragrafi (blocchi di 16 byte)
Output AX 1 se la disallocazione è riuscita correttamente.
BX Indirizzo di segmento dell'UMB allocato
DX Dimensione reale in paragrafi
Note In caso di fallimento, AX è 0 e BL contiene il codice di errore (vedere
pag. 248), mentre DX contiene la dimensione in paragrafi del massimo
UMB disponibile.
Segue esempio:
/********************
BARNINGA_Z! - 1992
UMBALLOC.C - allocUMB()
int allocUMB(void (far *XMMdriver)(void),unsigned UMBKb,unsigned *UMBseg);
void (far *XMMdriver)(void); puntatore all'entry point del driver XMM.
unsigned UMBKb; dimensione desiderata, in paragrafi.
unsigned *UMBseg; usata per restituire l'indirizzo di segmento
dell'UMB allocato. In caso di errore contiene la
dimensione del massimo UMB disponibile.
Restituisce: 0 se l'operazione e' stata eseguita con successo. All'indirizzo
UMBseg e' memorizzato l'indirizzo di segmento dell'UMB allocato;
Se < 0 e' il codice di errore XMS; All'indirizzo UMBseg e'
memorizzata la dimensione del massimo UMB disponibile.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx -k- umballoc.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
int cdecl allocUMB(void (far *XMMdriver)(void),unsigned UMBkb,unsigned *UMBseg)
248 - Tricky C
{
_DX = UMBkb;
_AH = 0x10;
(*XMMdriver)();
#if defined(__TINY__) || defined(__SMALL__) || defined(__MEDIUM__)
asm mov si,UMBseg;
#else
asm push ds;
asm lds si,dword ptr UMBseg;
#endif
asm cmp ax,0;
asm je EXITFUNC;
asm mov [si],bx;
#if defined(__COMPACT__) || defined(__LARGE__) || defined(__HUGE__)
asm pop ds;
#endif
return(0);
EXITFUNC:
asm mov [si],dx;
asm xor bh,bh;
asm neg bx;
#if defined(__COMPACT__) || defined(__LARGE__) || defined(__HUGE__)
asm pop ds;
#endif
return(_BX);
}
SERVIZIO XMS 11H: DEALLOCA UN UN UMB
Input AH 11h
DX Indirizzo di segmento dell'UMB
Output AX 1 se la disallocazione è riuscita correttamente. L'UMB è nuovamente
libero
Note In caso di fallimento, AX è 0 e BL contiene il codice di errore (vedere
pag. 248).
Segue esempio:
/********************
BARNINGA_Z! - 1992
UMBFREE.C - freeUMB()
int freeUMB(void (far *XMMdriver)(void),unsigned UMBseg);
void (far *XMMdriver)(void); puntatore all'entry point del driver XMM.
unsigned UMBseg; indirizzo di segmento dell'UMB da liberare.
Restituisce: 0 se l'operazione è stata eseguita con successo.
Se < 0 e' il codice di errore XMS.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -mx -k- umbfree.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
Gestione a basso livello della memoria - 249
********************/
#pragma inline
int cdecl freeUMB(void (far *XMMdriver)(void),unsigned UMBseg)
{
_DX = UMBseg;
_AH = 0x11;
(*XMMdriver)();
asm cmp ax,0;
asm je EXITFUNC;
return(0);
EXITFUNC:
asm xor bh,bh;
asm neg bx;
return(_BX);
}
Un UMB allocato con allocUMB() può essere referenziato mediante un puntatore far o
huge, costruito con la macro MK_FP() (pag. 24):
#include // per MK_FP()
....
unsigned umbSeg;
char far *umbPtr;
....
if(allocUMB(XMMdriver,10000,&umbSeg) < 0) {
.... // gestione errore XMS
}
else {
umbPtr = (char far *)MK_FP(umbSeg,0);
.... // utilizzo UMB
if(freeUMB(umbSeg) < 0) {
.... // gestione errore XMS
}
}
La tabella che segue riporta i codici di errore XMS.
CODICI DI ERRORE XMS
CODICE DESCRIZIONE
80h Funzione non valida
81h E' installato VDISK
82h Errore nella A20 line
8Eh Errore interno al driver
8Fh Errore irrecuperabile del driver
90h La HMA non esiste
91h La HMA è già in uso
250 - Tricky C
92h Richiesta allocazione in HMA di un numero di byte minore del parametro associato a
/HMAMIN sulla riga di comando del driver XMM
93h La HMA è libera
94h Non è stato possibile disattivare la A20 line
A0h Tutta la memoria estesa è già allocata
A1h Tutti gli handles disponibili per la memoria estesa sono già utilizzati
A2h Handle non valido
A3h Handle sorgente non valido
A4h Offset sorgente non valido
A5h Handle destinazione non valido
A6h Offset destinazione non valido
A7h La lunghezza del blocco non è valida
A8h Le aree sorgente e destinazione si sovrappongono
A9h Errore di parità
AAh Il blocco non è locked
ABh Il blocco è locked
ACh Overflow nel conteggio dei lock del blocco
ADh Operazione di lock fallita
B0h E' disponibile un UMB di dimensione minore a quella richiesta
B1h Non sono disponibili UMB
B2h Segmento UMB non valido
Gli interrupt: gestione - 251
G L I I N T E R R U P T : G E S T I O N E
A pag. 115 e seguenti abbiamo visto come un programma C può sfruttare gli interrupt,
richiamandoli attraverso le funzioni di libreria dedicate allo scopo. Ora si tratta di entrare nel difficile,
cioè raccogliere le idee su come scrivere interrupt, o meglio funzioni C in grado di sostituirsi o affiancarsi
alle routine DOS e al BIOS nello svolgimento dei loro compiti.
Si tratta di una tecnica indispensabile a tutti i programmi TSR (Terminate and Stay Resident,
vedere pag. ) e sicuramente utile ai programmi che debbano gestire il sistema in profondità (ad es.:
ridefinire la tastiera, schedulare operazioni tramite il timer della macchina, etc.).
L A T A V O L A D E I V E T T O R I
Gli indirizzi (o vettori) degli interrupt si trovano nei primi 1024 byte della RAM; vi sono 256
vettori, pertanto ogni indirizzo occupa 4 byte: dal punto di vista del C si tratta di puntatori far, o meglio,
di puntatori a funzioni interrupt, per quei compilatori che definiscono tale tipo di dato238.
Per conoscere l'indirizzo di un interrupt si può utilizzare la funzione di libreria getvect(),
che accetta, quale parametro, il numero dell'interrupt239 stesso e ne restituisce l'indirizzo. La sua
"controparte" setvect() consente di modificare l'indirizzo di un interrupt, prendendo quali parametri il
numero dell'interrupt ed il suo nuovo indirizzo (un puntatore a funzione interrupt). Un'azione
combinata getvect()/setvect() consente dunque di memorizzare l'indirizzo originale di un
interrupt e sostituirgli, nella tavola dei vettori, quello di una funzione user-defined. L'effetto è che gli
eventi hardware o software che determinano l'attivazione di quell'interrupt chiamano invece la nostra
funzione. Una successiva chiamata a setvect() consente di ripristinare l'indirizzo originale nella
tavola dei vettori quando si intenda "rimettere le cose a posto".
Fin qui nulla di particolarmente complicato; se l'utilità di getvect() e setvect() appare
tuttavia poco evidente non c'è da preoccuparsi: tutto si chiarirà strada facendo. Uno sguardo più attento
alla suddetta tavola consente di notare che, se ogni vettore occupa 4 byte, l'offset di un dato vettore
rispetto all'inizio della tavola è ottenibile moltiplicando per quattro il numero del vettore stesso (cioè
dell'interrupt corrispondente): ad esempio, il vettore dell'int 09h si trova ad offset 36 rispetto all'inizio
della tavola (il primo byte della tavola ha, ovviamente, offset 0). Dal momento che la tavola si trova
all'inizio della RAM, l'indirizzo del vettore dell'int 09h è 0000:0024 (24h = 36). Attenzione:
l'indirizzo di un vettore non è l'indirizzo dell'interrupt, bensì l'indirizzo del puntatore all'interrupt. Inoltre,
i primi due byte (nell'esempio quelli ad offset 36 e 37) rappresentano l'offset del vettore, i due successivi
(offset 38 e 39) il segmento, coerentemente con la tecnica backwords.
Queste considerazioni suggeriscono un metodo alternativo per la manipolazione della tavola dei
vettori. Ad esempio, per ricavare l'indirizzo di un interrupt si può moltiplicarne il numero per quattro e
leggere i quattro byte a quell'offset rispetto all'inizio della RAM:
int intr_num;
int ptr;
void(interrupt *intr_pointer)();
....
intr_num = 9;
238 Se non è zuppa, è pan bagnato. Sempre di puntatori a 32 bit si tratta. Del resto, un puntatore a 32 bit non è
che una tipizzazione particolare di un long int.
239 Ogni interrupt è identificato da un numero, solitamente espresso in notazione esadecimale, da 0 a FFh (255).
252 - Tricky C
ptr = intr_num*4;
intr_pointer = (void(interrupt *)())*(long far *)ptr;
....
L'integer ptr, che vale 36, è forzato a puntatore far a long: far perché la tavola dei vettori
deve essere referenziata con un segmento:offset, in cui segmento è sempre 0; long perché 0:ptr deve
puntare ad un dato a 32 bit. L'indirezione di (long far *)ptr è il vettore (in questo caso
dell'int 09h); il cast a puntatore ad interrupt rende la gestione del dato coerente con i tipi del C. Tale
metodo comporta un vantaggio: produce codice compatto ed evita il ricorso a funzioni di libreria
(parlando di TSR vedremo che, in quel genere di programmi, il loro utilizzo può essere fonte di problemi:
pag. ). Manco a dirlo, però, comporta anche uno svantaggio: l'istruzione
intr_pointer = (void(interrupt *)())*(long far *)ptr;
è risolta dal compilatore in una breve sequenza di istruzioni assembler. L'esecuzione di detta sequenza
potrebbe essere interrotta da un interrupt, il quale avrebbe la possibilità di modificare il vettore che il
programma sta copiando nella variabile intr_pointer, con la conseguenza che segmento e offset del
valore copiato potrebbero risultare parti di due indirizzi diversi. Una soluzione del tipo
asm cli;
intr_pointer = (void(interrupt *)())*(long far *)ptr;
asm sti;
non elimina del tutto il pericolo, perche cli240 non blocca tutti gli interrupt: esiste sempre, seppure molto
piccola, la possibilità che qualcuno si intrometta a rompere le uova nel paniere.
In effetti, l'unico metodo documentato da Microsoft per leggere e scrivere la tavola dei vettori è
costituito dai servizi 25h e 35h dell'int 21h, sui quali si basano, peraltro, setvect() e getvect().
INT 21H, SERV. 25H: SCRIVE UN INDIRIZZO NELLA TAVOLA DEI VETTORI
Input AH 25h
AL numero dell'interrupt
DS:DX nuovo indirizzo dell'interrupt
INT 21H, SERV. 35H: LEGGE UN INDIRIZZO NELLA TAVOLA DEI VETTORI
Input AH 35h
AL numero dell'interrupt
Output ES:BX indirizzo dell'interrupt
Una copia della tavola dei vettori può essere facilmente creata così:
....
register i;
240 CLI, CLear Interrupts, inibisce gli interrupts hardware; STI, STart Interrupts, li riabilita (l'assembler non
distingue tra maiuscole e minuscole).
Gli interrupt: gestione - 253
void(interrupt *inttable[256])();
for(i = 0; i < 256; i++)
inttable[i] = getvect(i);
....
Chi ama il rischio può scegliere un algoritmo più efficiente:
....
void(interrupt *inttable[256])();
asm {
push ds; // salva DS
push ds;
pop es;
lea di,inttable; // ES:DI punta a inttable
push 0;
pop ds;
xor si,si; // DS:SI punta alla tavola dei vettori
mov cx,512;
cli;
rep movsw; // copia 512 words (1024 bytes)
sti;
pop ds;
}
....
Una copia della tavola dei vettori può sempre far comodo, soprattutto a quei TSR che
implementino la capacità di disinstallarsi (cioè rimuovere se stessi dalla RAM) una volta esauriti i loro
compiti: al riguardo vedere pag. e seguenti.
Questi dettagli sulla tavola dei vettori sono importanti in quanto un gestore di interrupt è una
funzione che non viene mai invocata direttamente, né dal programma che la incorpora, né da altri, bensì
entra in azione quando è chiamato l'interrupt da essa gestito. Perché ciò avvenga è necessario che il suo
indirizzo sia scritto nella tavola dei vettori, in luogo di quello del gestore originale241. Il programma che
installa un nuovo gestore di interrupt solitamente si preoccupa di salvare il vettore originale: esso deve
essere ripristinato in caso di disinstallazione del gestore, ma spesso è comunque utilizzato dal gestore
stesso, quando intenda lasciare alcuni compiti alla routine di interrupt precedentemente attiva.
L E F U N Z I O N I i n t e r r u p t
Molti compilatori consentono di dichiarare interrupt242 le funzioni: interrupt è un
modificatore che forza il compilatore a dotare quelle funzioni di alcune caratteristiche, ritenute importanti
per un gestore di interrupt. Vediamo quali.
Il codice C
#pragma option -k-
void interrupt int_handler(void)
{
....
}
241 Con il termine "originale" non si intende indicare il gestore DOS o ROM-BIOS, ma semplicemente quello
attivo in quel momento.
242 Oppure interrupt far: mai standardizzare, ovviamente!
254 - Tricky C
definisce una funzione, int_handler(), che non prende parametri, non restitusce alcun valore ed è di
tipo interrupt. Il compilatore produce il seguente codice assembler243:
_int_handler proc far
push ax
push bx
push cx
push dx
push es
push ds
push si
push di
push bp
mov bp,DGROUP
mov ds,bp
....
pop bp
pop di
pop si
pop ds
pop es
pop dx
pop cx
pop bx
pop ax
iret
_int_handler endp
Si nota innanzitutto che la int_handler() è considerata far: in effetti, i vettori sono
indirizzi a 32 bit, pertanto anche quello di ogni gestore di interrupt deve esserlo.
Inoltre la funzione è terminata da una IRET: anche questa è una caratteristica fondamentale di
tutte le routine di interrupt, in quanto ogni chiamata ad interrupt (sia quelle hardware che quelle software,
via istruzione INT) salva sullo stack il registro dei flag. L'istruzione IRET, a differenza della RET, oltre a
trasferire il controllo all'indirizzo CS:IP spinto dalla chiamata sullo stack, preleva da questo una word
(una coppia di byte) e con essa ripristina i flag.
Il registro DS è inizializzato a DGROUP244: l'operazione non è indispensabile, ma consente
l'accesso alle variabili globali definite dal programma che incorpora int_handler().
La caratteristica forse più evidente del listato assembler è rappresentata dal salvataggio di tutti i
registri sullo stack in testa alla funzione, ed il loro ripristino in coda, prima della IRET. Va chiarito che
non si tratta di una caratteristica indispensabile ma, piuttosto, di una misura di sicurezza: un interrupt non
deve modificare lo stato del sistema, a meno che ciò non rientri nelle sue specifiche finalità245. In altre
243 Tutti gli esempi di questo capitolo presuppongono la presenza dell'opzione -k- sulla riga di comando del
compilatore o l'inserimento della direttiva #pragma option -k- nel codice sorgente, onde evitare la
generazione della standard stack frame, che richiede le istruzioni PUSH BP e MOV BP,SP in testa ad ogni funzione
(incluse quelle che non prendono parametri e non definiscono variabili locali), nonché POP BP in coda, prima della
RET finale. Nell'esempio di int_handler(), l'assenza di detta opzione avrebbe provocato l'inserimento di
MOV BP,SP dopo la MOV DS,BP. Il modello di memoria è lo small, per tutti gli esempi.
244 Nome convenzionalmente assegnato dal compilatore al segmento allocato ai dati statici e globali (è gestito in
realtà come una label).
245 Consideriamo il caso del già citato in 09h. La pressione di un tasto può avvenire in qualsiasi istante, e non
necessariamente in risposta ad una richiesta del programma attivo in quel mentre. Ciò significa che il gestore
dell'interrupt non può fare alcuna assunzione a priori sullo stato del sistema e deve evitare di modificarlo
inopportunamente, in quanto, a sua volta, il processo interrotto può non avere previsto l'interruzione (e può non
essersi neppure "accorto" di essa).
Gli interrupt: gestione - 255
parole, il compilatore genera il codice delle funzioni interrupt in modo tale da evitare al
programmatore la noia di preoccuparsi dei registri246, creandogli però qualche problema quando lo scopo
del gestore sia proprio modificare il contenuto di uno (o più) di essi. E' palese, infatti, che modificando
direttamente il contenuto dei registri non si ottiene il risultato voluto, perché il valore degli stessi in
ingresso alla funzione viene comunque ripristinato in uscita. L'ostacolo può essere aggirato dichiarando i
registri come parametri formali della funzione: il compilatore, proprio perché si tratta di una funzione di
tipo interrupt, consente di accedere a quei parametri nello stack gestendo quest'ultimo in modo
opportuno: quindi, in definitiva, permette di modificare effettivamente i valori dei registri in uscita alla
funzione. Torniamo alla int_handler(): se in essa vi fosse, ad esempio, l'istruzione
_BX = 0xABCD;
il listato assembler sarebbe il seguente:
_int_handler proc far
push ax
push bx
push cx
push dx
push es
push ds
push si
push di
push bp
mov bp,DGROUP
mov ds,bp
mov bx,0ABCDh
pop bp
pop di
pop si
pop ds
pop es
pop dx
pop cx
pop bx
pop ax
iret
_int_handler endp
con l'ovvia conseguenza che la modifica apportata al valore di BX sarebbe vanificata dalla POP BX
eseguita in seguito.
Ecco invece la definizione di int_handler() con un numero di paramateri formali (di tipo
int o unsigned int) pari ai registri:
246 Beh, non è sempre vero... Si consideri, ad esempio, una funzione dichiarata interrupt, compilata inserendo nel
codice la direttiva .386 (o P80386) e l'opzione -3 sulla command line del compilatore (esse abilitano,
rispettivamente da parte dell'assemblatore e del compilatore, l'uso delle istruzioni estese riconosciute dai
processori 80386). Il compilatore non genera il codice necessario a salvare sullo stack i registri estesi (EAX, EBX,
etc.), bensì si occupa solo dei registri a 16 bit. Se la funzione modifica i registri estesi (è evidente che il programma
può comunque "girare" solo sugli 80386 e superiori), i 16 bit superiori di questi non vengono ripristinati
automaticamente in uscita, con le immaginabili conseguenze per gli altri programmi sfruttanti le potenzialità
avanzate del microprocessore. In casi come quello descritto il programmatore deve provvedere di propria iniziativa
al salvataggio e rirpristino dei registri estesi modificati.
256 - Tricky C
void interrupt int_handler(int Bp,int Di,int Si,int Ds,int Es,int Dx,
int Cx,int Bx,int Ax,int Ip,int Cs,int Flags)
{
Bx = 0xABCD; // non usa il registro, bensi' il parametro formale
}
Il listato assembler risultante dalla compilazione è:
_int_handler proc far
push ax
push bx
push cx
push dx
push es
push ds
push si
push di
push bp
mov bp,DGROUP
mov ds,bp
mov bp,sp ; serve ad accedere allo stack
mov [bp+14],0ABCDh ; non modifica BX, bensi' il valore nello stack
pop bp
pop di
pop si
pop ds
pop es
pop dx
pop cx
pop bx ; carica in BX il valore modificato
pop ax
iret
_int_handler endp
Gli interrupt: gestione - 257
Come si vede, l'obiettivo è raggiunto. In cosa consiste la
peculiarità delle funzioni interrupt nella gestione dello stack per i
parametri formali (vedere pag. 87 e dintorni)? Esaminiamo con
attenzione ciò che avviene effettivamente: la chiamata ad interrupt
spinge sullo stack i FLAGS, CS e IP. Successivamente, la funzione
interrupt copia, nell'ordine: AX, BX, CX, DX, ES, DS, SI, DI e BP.
La struttura dello stack, dopo l'istruzione MOV BP,SP è dunque quella
mostrata in figura 11. Proprio il fatto che la citata istruzione
MOV BP,SP si trovi in quella particolare posizione, cioè dopo le
PUSH dei registri sullo stack, e non in testa al codice preceduta solo da
PUSH BP (posizione consueta nelle funzioni non interrupt),
consente di referenziare i valori dei registri come se fossero i parametri
formali della funzione. Se non vi fossero parametri formali, non vi
sarebbe neppure (per effetto dell'opzione -k-) l'istruzione
MOV BP,SP: il gestore potrebbe ancora referenziare le copie dei
regsitri nello stack, ma i loro indirizzi andrebbero calcolati come offset
rispetto a SP e non a BP. Da quanto detto sin qui, e dall'esame della
figura 11, si evince inoltre che la lista dei parametri formali della
funzione può essere allungata a piacere: i parametri addizionali
consentono di accedere a quanto contenuto nello stack "sopra" i flag. Si
tratta di un metodo, del tutto particolare, di passare parametri ad un
Fig. 11: Lo stack dopo l'ingresso nel interrupt: è sufficiente copiarli sullo stack prima della chiamata
gestore di interrupt dichiarato con all'interrupt stesso (come al solito, si consiglia con insistenza di estrarli
parametri formali. dallo stack al ritorno dall'interrupt). Ecco un esempio:
....
_AX = 0xABCD;
asm push ax;
asm int 0x77;
asm add sp,2;
....
L'esempio è valido nell'ipotesi che il programma abbia installato un gestore dell'int 77h definito
come segue:
void interrupt newint77h(int BP,int DI,int SI,int DS,int ES,int DX,int CX,int BX,
int AX,int IP,int CS,int FLAGS,int AddParm)
{
....
}
Il parametro AddParm può essere utilizzato all'interno della newint77h() e referenzia
l'ultima word spinta sullo stack prima dei flag (cioè prima della chiamata ad interrupt): in questo caso
ABCDh, il valore contenuto in AX. L'istruzione ADD SP,2 ha lo scopo di estrarre dallo stack la word di
cui sopra, eventualmente modificata da newint77h().
Dal momento che l'ordine nel quale i registri sono copiati sullo stack è fisso, deve esserlo (ma
inverso247) anche l'ordine nel quale sono dichiarati i parametri formali del gestore di interrupt. Si noti
247 Meglio chiarire: int Bp, int Di, int Si, int Ds, int Es, int Dx, int Cx, int
Bx, int Ax, int Ip, int Cs, int Flags, infine gli eventuali parametri aggiuntivi. Ciò a causa delle
convenzioni C in fatto di passaggio dei parametri alle funzioni (il primo parametro spinto sullo stack è, in realtà,
l'ultimo dichiarato: ancora una volta si rimanda a pag. 87 e seguenti); i nomi possono però essere scelti a piacere.
Attenzione: l'ordine con cui i registri sono spinti sullo stack non è il medesimo per tutti i compilatori. Per eliminare
258 - Tricky C
inoltre che non è sempre indispensabile dichiarare tutti i registri, da BP ai Flags, ma soltanto quelli che
vengono effettivamente referenziati nel gestore, nonché quelli che li precedono nella dichiarazione stessa.
Se, ad esempio, la funzione modifica AX e DX, devono essere dichiarati, nell'ordine, BP, DI, SI, DS, ES,
DX, CX, BX e AX; non serve (ma nulla vieta di) dichiarare IP, CS e Flags. E' evidente che tutti i registri
non dichiarati quali parametri del gestore possono essere referenziati da questo mediante lo inline
assembly o gli pseudoregistri, ma il loro valore iniziale viene ripristinato in uscita. Esempio:
void interrupt int_handler(int Bp, int Di, int Si)
{
.... // questo gestore può modificare solo BP, DI e SI
}
Consiglio da amico: è meglio non pasticciare con CS e IP, anche quando debbano essere per
forza dichiarati (ad esempio per modificare i flag). I loro valori nello stack rappresentano l'indirizzo di
ritorno dell'interrupt, cioè l'indirizzo della prima istruzione eseguita dopo la IRET: modificarli significa
far compiere al sistema, al termine dell'interrupt stesso, un vero e proprio salto nel buio248.
Ancora un'osservazione: le funzioni interrupt sono sempre void. Infatti, dal momento che
le funzioni non void, prima di terminare, caricano AX (o DX:AX) con il valore da restituire, il ripristino
in uscita dei valori iniziali dei registri implica l'impossibilità di restituire un valore al processo chiamante.
Esempio:
int interrupt int_handler(int Bp,int Di,int Si,int Ds,int Es,int Dx,int Cx,
int Bx,int Ax)
{
Bx = 0xABCD; /* non usa il registro, bensi' il parametro formale */
return(1);
}
Il listato assembler risultante è:
_int_handler proc far
push ax
push bx
push cx
push dx
push es
push ds
push si
push di
push bp
mov bp,DGROUP
mov ds,bp
mov bp,sp ; serve ad accedere allo stack
mov [bp+14],0ABCDh ; non modifica BX, bensi' il valore nello stack
mov ax,1 ; referenzia comunque il registro, anche in presenza di
; parametri formali
pop bp
eventuali problemi di portabilità è necessario conoscere a fondo il comportamento del compilatore utilizzato (marca
e versione), di solito descritto nella documentazione con esso fornita.
248 CS e IP, ovviamente, sono accessibili anche tramite inline assembly e gli pseudoregistri. In questo caso,
però, modificarne il valore avrebbe l'effetto di far impazzire il sistema immediatamente. Infatti la modifica non
riguarderebbe l'indirizzo di ritorno dell'interrupt, bensì l'indirizzo dell'istruzione da esguire subito dopo la modifica
stessa.
Gli interrupt: gestione - 259
pop di
pop si
pop ds
pop es
pop dx
pop cx
pop bx ; carica in BX il valore modificato
pop ax ; ripristina il valore inziale di AX
iret
_int_handler endp
Il listato assembler evidenzia che l'istruzione return utilizza sempre (ovviamente) i registri e
non le copie nello stack, anche qualora AX e DX siano gestibili come parametri formali.
Non si tratta, però, di un limite: si può anzi affermare che l'impossibilità di restituire un valore al
processo chiamante è una caratteristica implicita delle routine di interrupt. Esse accettano parametri
attraverso i registri, e sempre tramite questi restituiscono valori (anche più di uno). Inoltre, tali regole
sono valide esclusivamente per gli interrupt software, che sono esplicitamente invocati da un programma
(o dal DOS), il quale può quindi colloquiare con essi. Gli interrupt hardware, al contrario, non possono
modificare il contenuto dei registri in quanto interrompono l'attività dei programmi "senza preavviso":
questi non hanno modo di utilizzare valori eventualmente loro restituiti249. In effetti, le regole relative
all'interfacciamento con routine (le cosiddette funzioni) mediante passaggio di parametri attraverso
l'effettuazione di una copia dei medesimi nello stack, e restituzione di un unico valore in determinati
registri (AX o DX:AX) sono convenzioni tipiche del linguaggio C; il concetto di interrupt, peraltro nato
prima del C, è legato all'assembler.
L E F U N Z I O N I f a r
Abbiamo detto che due sono le caratteristiche fondamentali di ogni gestore di interrupt: è una
funzione far e termina con una istruzione IRET. Da ciò si deduce che non è indispensabile ricorrere al
tipo interrupt per realizzare una funzione in grado di lavorare come gestore di interrupt: proviamo a
immaginare una versione più snella della int_handler():
#pragma option -k- // solito discorso: non vogliamo standard stack frame
void far int_handler(void)
{
....
asm iret;
}
La nuova int_handler() ha il seguente listato assembler:
_int_handler proc far
....
iret
_int_handler endp
La maggiore efficienza del codice è evidente. La gestione dei registri e dello stack è però
lasciata interamente al programmatore, che deve provvedere a salvare e ripristinare quei valori che non
debbono essere modificati. Inoltre, qualora si debba accedere a variabili globali, bisogna accertarsi che DS
249 Anzi, per un interrupt hardware il modificare i registri equivarrebbe a mescolare le carte in tavola al
programma interrotto.
260 - Tricky C
assuma il valore corretto (quello del segmento DGROUP del programma che ha installato il gestore),
operazione svolta in modo automatico, come si è visto, dalle funzioni dichiarate interrupt250.
void far int_handler(void)
{
asm {
push ds;
push ax;
mov ax,DGROUP;
mov ds,ax; // carica DGROUP in ds
pop ax;
}
....
asm {
pop ds;
iret;
}
}
Occorre poi resistere alla tentazione di restituire un valore al processo interrotto: benché la
funzione sia far e non interrupt, le considerazioni sopra espresse sull'interfacciamento con gli
interrupt mantengono pienamente la loro validità. Inoltre un'istruzione return provoca l'inserimento, da
parte del compilatore, di una RET, che mette fuori gioco l'indispensabile IRET: il codice
int far int_handler(void)
{
....
return(1);
asm iret;
}
diventa infatti
_int_handler proc far
....
mov ax,1
ret
iret
_int_handler endp
con la conseguenza di produrre un gestore che, al rientro, "dimentica" sullo stack la word dei flag.
In un gestore far l'accesso ai registri può avvenire mediante lo inline assembly o gli
pseudoregistri: in entrambi i casi ogni modifica ai valori in essi contenuti rimane in effetto al rientro nel
processo interrotto. L'unica eccezione è rappresentata dai flag, ripristinati dalla IRET: il gestore di
interrupt ha comunque a disposizione due metodi per aggirare l'ostacolo. Il primo consiste nel sostituire la
IRET con una RET 2: l'effetto è quello di forzare il compilatore ad addizionare 2 al valore di SP in
uscita al gestore251, eliminando così dallo stack la word dei flag. Il secondo metodo si risolve nel
dichiarare i flag come parametro formale del gestore, con una logica analoga a quella descritta per le
funzioni di tipo interrupt. In questo caso, però, la funzione è di tipo far:
250 Un'alternativa consiste nel memorizzare i dati globali in locazioni relative al valore di CS nel gestore e non al
valore di DS. In pratica, occorre dichiarare una o più funzioni che servono unicamente a riservare spazio, mediante
istruzioni inline assembly DB o DW o DD, per tali dati (in modo, cioè, che contengano dati e non codice eseguibile). I
nomi delle funzioni, tramite opportune operazioni di cast, sono referenziati come puntatori ai dati: vedere pag. per
una presentazione dettagliata dell'argomento.
251 La sintassi RET n provoca un incremento di SP pari a n.
Gli interrupt: gestione - 261
void far int_handler(int Flags)
{
Flags |= 1; // usa il parametro formale per settare il CarryFlag
asm iret;
}
e pertanto il compilatore produce:
_int_handler proc far
push bp
mov bp,sp
or word ptr [bp+6],1
iret
_int_handler endp
La figura 12 evidenzia la struttura dello stack dopo l'ingresso nel gestore di interrupt (dichiarato
far): nello stack, all'indirizzo (offset rispetto a SS) BP+6, c'è la word dei flag, spinta dalla chiamata ad
interrupt: proprio perché la funzione è di tipo far, per il compilatore il primo parametro formale si trova
in quella stessa locazione. Dopo quello relativo ai flag possono essere
dichiarati altri parametri formali, i quali referenziano (come, del resto,
nelle funzioni di tipo interrupt) il contenuto dello stack "sopra" i
flag. E' superfluo (speriamo!) ricordare che un gestore di interrupt non
viene mai invocato direttamente dal programma, ma attivato via
hardware oppure mediante l'istruzione INT: in quest'ultimo caso il
programma deve spingere sullo stack i valori che dovranno essere
referenziati dal gestore come parametri formali. Vale la pena di
precisare che, utilizzando l'opzione -k-, BP viene spinto sullo stack e
valorizzato con SP solo se sono dichiarati uno o più parametri formali.
Un'ultima osservazione: il tipo far della funzione risulta
incoerente con il tipo interrupt richiesto dalla setvect() per il Fig. 12: Lo stack dopo l'ingresso nel
secondo parametro, rappresentante il nuovo vettore. Si rende allora gestore far di interrupt dichiarato con
necessaria un'operazione di cast. parametri formali.
void far int_handler(void) // definizione del gestore di interrupt
{
....
}
....
void install_handler(void)
{
....
setvect(int_num,(void(interrupt *)(void))int_handler);
....
}
U T I L I Z Z O D E I G E S T O R I O R I G I N A L I
Quando un gestore di interrupt viene installato, il suo indirizzo è copiato nella tavola dei vettori
e sostituisce quello del gestore precedentemente attivo. La conseguenza è che quest'ultimo non viene più
eseguito, a meno che il suo vettore non sia stato salvato prima dell'installazione del nuovo gestore, in
modo che questo possa invocarlo, se necessario. Inoltre l'ultimo gestore installato è comunque il primo ad
essere eseguito e deve quindi comportarsi in modo "responsabile". Si può riassumere l'insieme delle
possibilità in un semplice schema:
262 - Tricky C
MODALITÀ DI UTILIZZO DEI GESTORI ORIGINALI DI INTERRUPT
COMPORTAMENTO CARATTERISTICHE
1 Il nuovo gestore non invoca quello La funzione deve riprodurre in modo completo tutte le
attivo in precedenza e, in uscita, funzionalità indispensabili del precedente gestore, eccetto il
restituisce il controllo al processo caso in cui esso abbia proprio lo scopo di inibirle oppure
interrotto. occupi un vettore precedentemente non utilizzato.
2 Il nuovo gestore, in uscita, cede il La funzione può delegare in tutto o in parte al gestore
controllo al gestore attivo in precedente l'espletamento delle funzionalità caratteristiche
precedenza: quest'ultimo, a sua dell'interrupt. Questo approccio è utile soprattutto quando il
volta, terminato l'espletamento dei nuovo gestore deve intervenire sullo stato del sistema
propri compiti, rientra al processo (registri, flag, etc.) prima che esso venga conosciuto dalla
interrotto. routine originale (eventualmente per modificarne il
comportamento).
3 Il nuovo gestore invoca quello La funzione può delegare in tutto o in parte al gestore
attivo in precedenza come una precedente l'espletamento delle funzionalità caratteristiche
subroutine e, ricevuto nuovamente dell'interrupt. Questo approccio è seguito soprattutto quando
da questo il controllo, ritorna al il nuovo gestore ha necessità di conoscere i risultati prodotti
processo interrotto dopo avere dall'interrupt originale, o quando può risultare
terminato le proprie operazioni. controproducente ritardarne l'esecuzione.
Nel caso 1 non vi è praticamente nulla da aggiungere a quanto già osservato.
Il caso 2, detto "concatenamento", merita invece alcuni approfondimenti. Innanzitutto va
sottolineato che il nuovo gestore cede il controllo al gestore precedentemente attivo, il quale lo restituisce
direttamente al processo interrotto: il nuovo gestore non ha dunque la possibilità di conoscere i risultati
prodotti da quello originale, ma soltanto quella di influenzarne, se necessario, il comportamento
modificando opportunamente il valore di uno o più registri.
Il controllo viene ceduto al gestore originale mediante un vero e proprio salto senza ritorno, cioè
con un'istruzione JMP: bisogna ricorrere allo inline assembly. Vediamo un esempio di gestore
dell'int 17h, interrupt BIOS per la stampante. Quando il programma lo installa, esso entra in azione ad
ogni chiamata all'int 17h ed agisce come un filtro: se AH è nullo, cioè se è richiesto all'int 17h il
servizio 0, che invia un byte in output alla stampante, viene controllato il contenuto di AL (il byte da
stampare). Se questo è pari a B3h (decimale 179, la barretta verticale), viene sostituito con 21h
(decimale 33, il punto esclamativo). Il controllo è poi ceduto al precedente gestore, con un salto (JMP)
all'indirizzo di questo, ottenuto ad esempio mediante la getvect() e memorizzato nello spazio
riservato dalla GlobalData(), in quanto esso deve trovarsi in una locazione relativa a CS252.
#pragma option -k- // per gli smemorati: niente PUSH BP e MOV BP,SP
#define oldint17h GlobalData
void GlobalData(void) // funzione jolly: spazio per vettore originale
{
asm db 3 dup(0); // 3 bytes + l'opcode della RET = 4 bytes
}
void far newint17h(void)
252 Si è detto che il valore di DS non è noto a priori in ingresso al gestore: l'unico registro sul quale si può fare
affidamento è CS. Vedere pag. per i dettagli.
Gli interrupt: gestione - 263
{
asm {
cmp ah,0;
jne ENDFUNC;
cmp al,0xB3;
jne ENDFUNC;
mov al,0x21;
}
ENDFUNC:
asm jmp dword ptr oldint17h;
}
Chiaro, no? Se non effettuasse il salto alla routine originale, la newint17h() dovrebbe
riprodurne tutte le funzionalità relative alla gestione della stampante. Se il programma fosse compilato
con standard stack frame (senza la solita opzione -k-) sarebbe indispensabile un'istruzione in più,
POP BP, per ripristinare lo stack:
void far newint17h(void) // se non e' usata l'opzione -k- il compilatore
{ // mantiene la standard stack frame aggiungendo
.... // PUSH BP e MOV BP,SP in testa alla funzione
asm pop bp; // la POP BP ripristina lo stato dello stack
asm jmp dword ptr oldint17h;
}
Senza la POP BP, la IRET del gestore originale restituirebbe il controllo all'indirizzo IP:BP e
utilizzerebbe CS per ripristinare i flag: terribili guai sarebbero assicurati, anche senza considerare che la
word dei "veri" flag rimarrebbe, dimenticata, nello stack.
Il metodo di concatenamento suggerito mantiene la propria validità anche con le funzioni di tipo
interrupt; è sufficiente liberare lo stack dalle copie dei registri prima di effettuare il salto:
void interrupt newint17h(int Bp,int Di,int Si,int Ds,int Es,int Dx,int Cx,int Bx,
int Ax)
{
if(Ax < 0xFF) // vera solo se AH = 0
if(Ax == 0xB3) // vera solo se AL = B3h
Ax = 0x21;
asm {
pop bp;
pop di;
pop si;
pop ds;
pop es;
pop dx;
pop cx;
pop bx;
pop ax;
jmp dword ptr oldint17h;
}
}
Si noti che oldint17h è, anche in questo caso, una macro che referenzia in realtà la funzione
jolly contenente i dati globali: nonostante le funzioni interrupt provvedano alla gestione automatica
di DS, in questo caso il valore originale del registro è già stato ripristinato dalla POP DS.
Non sempre il ricorso allo inline assembly è assolutamente indispensabile: la libreria del C
Microsoft include la _chain_intr(), che richiede come parametro un vettore di interrupt ed effettua il
concatenamento tra funzione di tipo interrupt e gestore originale. Di seguito presentiamo il listato di
264 - Tricky C
una funzione analoga alla _chain_intr() di Microsoft, adatta però ad essere inserita nelle librerie C
Borland253.
/********************
BARNINGA_Z! - 1992
CHAINVEC.C - chainvector()
void far cdecl chainvector(void(interrupt *oldint)(void));
void(interrupt *oldint)(void); puntatore al gestore originale
Restituisce: nulla
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
bcc -O -d -c -k- -mx chainvec.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
void far cdecl chainvector(void(interrupt *oldint)(void))
{
asm {
add sp,6;
mov bp,sp;
mov ax,word ptr [oldint];
mov bx,word ptr [oldint-2];
add sp,8;
mov bp,sp;
xchg ax,word ptr [bp+16];
xchg bx,word ptr [bp+14];
pop bp;
pop di;
pop si;
pop ds;
pop es;
pop dx;
pop cx;
ret;
}
}
La chiamata alla chainvector() spinge sullo stack 5 word: la parte segmento e la parte
offset di oldint, l'attuale coppia CS:IP e BP. La chainvector() raggiunge il proprio scopo
ripristinando i valori dei registri copiati nello stack dalla funzione interrupt e modificando il
contenuto dello stack medesimo in modo tale che la struttura di questo, prima dell'istruzione RET,
divenga quella descritta in figura 13.
La RET trasferisce il controllo all'indirizzo seg:off di oldint, cioè al gestore originale, che
viene così eseguito con lo stack contenente le 3 word (flag e CS:IP) salvate dalla chiamata che aveva
attivato la funzione interrupt. In pratica, il gestore originale opera come se nulla fosse avvenuto,
restituendo il controllo all'indirizzo CS:IP originariamente spinto sullo stack: in altre parole, al processo
interrotto.
253 Anche le più recenti versioni del C Borland includono una funzione analoga alla _chain_intr(),
comunque, visto che ormai il lavoro è fatto...
Gli interrupt: gestione - 265
Forse è opportuno sottolineare che la chainvector() può
essere invocata solamente nelle funzioni dichiarate interrupt e che,
data l'inizializzazione automatica di DS a DGROUP nelle funzioni
interrupt, il puntatore al gestore originale può essere una normale
variabile globale. Ovviamente, eventuali istruzioni inserite nel codice in
posizioni successive alla chiamata a chainvector() non verranno
mai eseguite. La chainvector() è dichiarata far, ed il suo unico
parametro è un puntatore a 32 bit, pertanto il listato è valido per
qualunque modello di memoria (pag. 143). Il trucco, lo ripetiamo, sta
nel modificare lo stack in modo tale che esso contenga 5 word: i flag e
Fig. 13: Lo stack in chainvector() prima la coppia CS:IP salvati dalla chiamata ad interrupt, più la coppia
dell'esecuzione della RET. segmento:offset rappresentante l'indirizzo del gestore originale. A
questo punto è sufficiente che la funzione far che effettua il
concatenamento termini, eseguendo la RET, poiché questa non può che utilizzare come indirizzo di
ritorno l'indirizzo del gestore originale. Di seguito è presentato un esempio di utilizzo, in cui
oldint17h è una normale variabile C, dichiarata come puntatore ad interrupt, inizializzata al valore
del vettore dell'int 17h mediante la getvect().
void interrupt newint17h(int Bp,int Di,int Si,int Ds,int Es,int Dx,int Cx,int Bx,
int Ax)
{
if(Ax < 0xFF) // vera solo se AH = 0
if(Ax == 0xB3) // vera solo se AL = B3h
Ax = 0x21;
chainvector(oldint17h);
}
Nel caso di gestori di interrupt dichiarati far, è ancora possibile scrivere una funzione in grado
di effettuare il concatenamento ma, mentre nelle funzioni interrupt la struttura dello stack è sempre
quella rappresentata nella figura 11, con riferimento ai gestori far bisogna distinguere tra parecchie
situazioni differenti, a seconda che sia utilizzata oppure no l'opzione -k- in compilazione, che il gestore
sia definito con parametri formali o ne sia privo e che esso faccia o meno uso di varialbili locali; è inoltre
indispensabile che il vettore originale sia salvato in una locazione relativa a CS e non a DS. La varietà
delle situazioni che si possono di volta in volta presentare è tale da rendere preferibile, in quanto più
semplice e sicuro, il ricorso all'istruzione JMP mediante lo inline assembly254.
254 A puro titolo di esempio, si propone il listato di una versione della chainvector() valida per gestori far
privi di parametri formali e di variabili locali, compilati con opzione -k-:
void far chainvector(void(interrupt *oldint)(void))
{
asm {
pop bp;
add sp,4;
ret;
}
}
Se il gestore far avesse un parametro formale (ad esempio: i flag) e nessuna variabile locale, la presenza di una
word in più (BP) nello stack imporrebbe l'uso di una chainvector() diversa dalla precedente versione:
void far chainvector(void(interrupt *oldint)(void))
{
asm {
push ax;
266 - Tricky C
Veniamo ora all'esame del caso 3: il gestore di interrupt utilizza la routine originale come
subroutine; esso ha dunque la possibilità sia di influenzarne il comportamento modificando i registri, sia
di conoscerne l'output (se prodotto) dopo avere da essa ricevuto nuovamente il controllo del sistema.
Un tipico esempio è rappresentato, solitamente, dai gestori dell'int 08h, interrupt hardware
eseguito dal clock circa 18 volte al secondo255. L'int 08h svolge alcuni compiti, di fondamentale
importanza per il buon funzionamento del sistema256, dei quali è buona norma evitare di ritardare
l'esecuzione: appare allora preferibile che il gestore, invece di portare a termine il proprio task e
concatenare la routine originale, invochi dapprima quest'ultima e solo in seguito compia il proprio
lavoro257. Il metodo che consente di invocare un interrupt come una subroutine è il seguente:
void (interrupt *old08h)(void);
....
old08h = getvect(0x08);
setvect(0x08,new08h);
....
void interrupt new08h(void)
{
(*old08h)();
mov ax,word ptr [bp+8];
xchg ax,word ptr[bp+10];
mov word ptr[bp+8],ax;
mov ax,word ptr[bp+6];
xchg ax,word ptr[bp+8];
mov bp,ax;
pop ax;
add sp,8;
ret;
}
}
In entrambi i casi il parametro oldint deve essere definito in una locazione relativa a CS, in quanto DS deve
comunque essere ripristinato prima della chiamata a chainvector(). Si aggiunga che i due casi presentati sono
solamente alcuni tra quelli che possono effettivamente verificarsi. Per questi motivi si è detto che nei gestori far è
preferibile utilizzare direttamente l'istruzione JMP piuttosto che implementare differenti versioni di
chainvector() e utilizzare di volta in volta quella adatta.
255 Per la precisione: 18,21 volte, cioè ogni 55 millisecondi.
256 Incrementa il contatore del timer di sistema (un long int situato all'indirizzo 0:46C); decrementa il
contatore del sistema di spegnimento del motore dei floppy drives (un byte a 0:440) se non è zero (quando questo
raggiunge lo zero il motore viene spento e il flag di stato del motore (un byte a 0:43F) è aggiornato); genera un
int 1Ch.
257 Piccola digressione: l'int 08h, per la verità, mette a disposizione un meccanismo analogo, rappresentato
dall'int 1Ch. Questo, la cui routine di default è semplicemente una IRET, viene invocato dalla routine dell'int 08h al
termine delle proprie operazioni. Installando un gestore per l'int 1Ch si ha la certezza che esso sia eseguito ad ogni
timer tick. La differenza tra questo approccio e quello descritto (a titolo di esempio) nel paragrafo è che l'int 1Ch è
eseguito ad interrupt hardware disabilitati (l'int 08h è l'interrupt hardware di massima priorità dopo il Non Maskable
Interrupt (NMI), che gestisce situazioni di emergenza gravissima); al contrario, il nuovo gestore dell'int 08h esegue
ad interrupt abilitati tutte le operazioni successive alla chiamata alla routine originale.
Gli interrupt: gestione - 267
....
}
Il puntatore ad interrupt oldint08h viene inizializzato, mediante la getvect(), al valore
del vettore dell'int 08h, il quale è invocato dal nuovo gestore con una semplice indirezione del
puntatore258. Il compilatore è abbastanza intelligente da capire, vista la particolare dichiarazione del
puntatore259, che la funzione puntata deve essere invocata in maniera particolare: occorre salvare il
registro dei flag sullo stack prima della CALL, dal momento che la funzione termina con una IRET
anziché con una semplice RET.
I patiti dell'assembly possono sostituirsi al compilatore e fare tutto da soli:
void oldint08h(void)
{
asm db 3 dup(0);
}
....
(void(interrupt *)(void))*(long far *)oldint08h = getvect(0x08);
....
void interrupt newint08h(void)
{
....
asm {
pushf;
call dword ptr oldint08h;
}
....
}
Si nota subito che il gestore originale è attivato mediante l'istruzione CALL; non sarebbe
possibile, ovviamente, utilizzare la INT perché questa eseguirebbe ancora il nuovo gestore, causando un
loop senza possibilità di uscita260. La PUSHF è indispensabile: essa salva i flag sullo stack e costituisce,
come detto, il "contrappeso" della IRET che chiude la routine di interrupt. Non va infatti dimenticato che
la CALL è, di norma, utilizzata per invocare routine "normali", terminate da una RET, pertanto essa
spinge sullo stack solamente l'indirizzo di ritorno (la coppia CS:IP), con la conseguenza che i flag
devono essere gestiti a parte. Inutile aggiungere che non si deve assolutamente inserire una POPF dopo la
CALL, in quanto i flag sono estratti dallo stack dalla IRET.
E' interessante sottolineare che l'algoritmo descritto è valido ed applicabile tanto nei gestori
dichiarati interrupt quanto in quelli dichiarati far, con la sola differenza che in questi ultimi
258 Il C si presta di per sé ai giochi di prestigio. Il concetto è, tutto sommato, semplice: se, per esempio,
l'indirezione di un puntatore restituisce il valore contenuto nella variabile puntata, detta indirezione sostituisce, in
pratica, quel valore; allora l'indirezione di un puntatore ad una funzione (cioè ad una porzione di codice eseguibile)
può essere considerata equivalente al valore restituito da quella funzione (ed è quindi necessario invocare la
funzione per conoscere il valore da essa restituito). Vedere pag. 93.
259 Infatti oldint08h punta ad una funzione interrupt, non ad una funzione qualsiasi.
260 In effetti, mentre con la CALL viene specificato l'indirizzo della routine da eseguire, con la INT viene
specificato il numero dell'interrupt, il cui indirizzo viene ricavato dalla tavola dei vettori, nella quale vi è,
evidentemente, quello del nuovo gestore (che sta effettuando la chiamata).
268 - Tricky C
l'indirizzo del gestore originale deve trovarsi in una locazione relativa a CS, per gli ormai noti problemi
legati alla gestione di DS (vedere pag. e seguenti).
D U E O T R E E S E M P I
Gestire gli interrupt conferisce al programma una notevole potenza, poiché lo mette in grado di
controllare da vicino l'attività di tutto il sistema. Vi sono però delle restrizioni a quanto le routine di
interrupt possono fare in determinate circostanze: per alcuni dettagli sull'argomento si rimanda al capitolo
dedicato ai TSR, ed in particolare alle pagine e seguenti. In questa sede presentiamo qualche esempio
pratico di gestore di interrupt, nella speranza di offrire spunti interessanti.
I n i b i r e C T R L - C e C T R L - B R E A K
L'interrupt BIOS 1Bh è generato dal rilevamento della sequenza CTRL-BREAK sulla tastiera.
L'int 1Bh installato dal BIOS è costituito semplicemente da una IRET. Il DOS installa al bootstrap un
proprio gestore, che valorizza un flag, controllato poi periodicamente per determinare se sia stato richiesto
un BREAK. Le sequenze CTRL-C sono intercettate dall'int 16h, che gestisce i servizi software BIOS per
la tastiera. In caso di CTRL-C o CTRL-BREAK il controllo è trasferito all'indirizzo rappresentato dal
vettore dell'int 23h. Per evitare che una sequenza CTRL-C o CTRL-BREAK provochi l'uscita a DOS del
programma, è necessario controllare l'interrupt 1Bh (BIOS BREAK), per impedire la valorizzazione del
citato flag, e l'interrupt 16h, per mascherare le sequenze CTRL-C. Inoltre occorre salvare in locazioni
relative a CS i vettori originali. Vediamo come procedere.
/********************
BARNINGA_Z! - 1992
CTLBREAK.C - funzioni per inibire CTRL-C e CTRL-BREAK
void far int16hNoBreak(void); gestore int 16h
void far int1BhNoBreak(void); gestore int 1Bh
void oldint16h(void); funzione fittizia: contiene il vettore
originale dell'int 16h
void oldint1Bh(void); funzione fittizia: contiene il vettore
originale dell'int 1Bh
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
bcc -O -d -c -k- -mx ctlbreak.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
#pragma option -k-
void oldint16h(void) // funzione fittizia: locazione relativa a CS per
{ // salvare il vettore originale dell'int 16h
asm db 3 dup (0) // 3 bytes + 1 byte (opcode RET) = 4 bytes
}
void oldint1Bh(void) // funzione fittizia: locazione relativa a CS per
{ // salvare il vettore originale dell'int 1Bh
asm db 3 dup (0) // 3 bytes + 1 byte (opcode RET) = 4 bytes
}
Gli interrupt: gestione - 269
void far int1BhNoBreak(void) // nuovo gestore int 1Bh: non fa proprio nulla
{
asm iret;
}
void far int16hNoBreak(void) // nuovo gestore int 16h: fa sparire i CTRL-C
{
asm {
sti;
cmp ah,00H; // determina qual e' il servizio richiesto
je SERV_0;
cmp ah,10H;
je SERV_0;
cmp ah,01H;
je SERV_1;
cmp ah,11H;
je SERV_1;
jmp dword ptr oldint16h; // altro servizio: concatena vett.orig.
}
SERV_0: // richiesto servizio 00h o 10h: attendere tasto
asm {
push dx; // usa DX per incrementare AX: cosi' se il servizio
mov dx,ax; // chiesto e' 00h o 10h e' simulato con il servizio
inc dh; // 01h o 11h rispettivamente. In pratica, se e'
} // chiesto di attendere un tasto, int16hNoBreak() si limita a
// controllare in loop se c'e' un tasto nel buffer di tastiera
LOOP_0:
CTRL_C_0:
asm {
mov ax,dx;
pushf;
cli;
call dword ptr oldint16h; // subroutine: c'e' tasto in attesa ?
jz LOOP_0; // no: continua a controllare
mov ax,dx; // si: usa servizio 00h o 10h per prelevarlo
dec ah;
pushf;
cli;
call dword ptr oldint16h; // subroutine: preleva tasto da buffer
cmp al,03H; // e' CTRL-C o CTRL-2 (ASCII 03h) ?
je CTRL_C_0; // si: lo ignora e torna nel loop
cmp ax,0300H; // no: e' ALT-003 (su keypad) ?
je CTRL_C_0; // si: lo ignora e torna nel loop
pop dx; // no: niente CTRL-C o simili. Ripristina DX
iret; // e ritorna, restituendo il tasto al programma
}
SERV_1: // richiesto serv.01h o 11h: controllare se c'e' tasto in buff.
asm {
pushf;
cli;
call dword ptr oldint16h; // subroutine: controlla se c'e' tasto
jz EXIT_FUNC; // no: restituisce controllo a programma chiamante
pushf; // si: salva flags perche' saranno modificati dai test
cmp al,03H; // e' CTRL-C o CTRL-2 (ASCII 03h) ?
je CTRL_C_1; // si: prende opportuni provvedimenti
cmp ax,0300H; // no: e' ALT-003 (su keypad) ?
je CTRL_C_1; // si: prende opportuni provvedimenti
popf; // no: niente CTRL-C o simili. Ripristina flags
270 - Tricky C
jmp EXIT_FUNC; // ed esce
}
CTRL_C_1: // il servizio 01h o 11h richiesto dal programma ha rilevato
// la presenza di un CTRL-C in attesa nel buffer di tastiera
asm {
mov ah,00H; // usa il servizio 00h per estrarre il CTRL-C
pushf; // dal buffer di tastiera
cli;
call dword ptr oldint16h; // subroutine: preleva tasto da buffer
popf; // POPF controparte della PUSHF prima dei controlli
xor ah,ah; // dice al programma che non c'era alcun tasto pronto
}
EXIT_FUNC:
asm ret 2; // esce e preserva il nuovo valore dei flags
}
I commenti inseriti nel listato rendono inutile insistere sulle particolarità della
int16hNoBreak(), la quale, tra l'altro, comprende in modo completo tutte le modalità di utilizzo dei
gestori originali e di rientro al processo interrotto. Vale comunque la pena di riassumerne brevemente la
logica: se il programma richiede all'int 16h il servizio 00h o 10h (estrarre un tasto dal buffer di tastiera e,
se questo è vuoto, attendere l'arrivo di un tasto), la int16hNoBreak() entra in realtà in un loop nel
quale utilizza il servizio 01h o 11h del gestore originale (controllare se nel buffer è in attesa un tasto). In
caso affermativo lo preleva col servizio 00h o 10h e lo verifica: se è un CTRL-C (o simili) fa finta di
nulla, cioè lo ignora e rientra nel ciclo; altrimenti restituisce il controllo (e il tasto) al programma
chiamante. Se invece il programma richiede il servizio 01h o 11h, questo è effettivamente invocato, ma,
prima di restituire la risposta, se un tasto è presente viene controllato. Se si tratta di CTRL-C è estratto dal
buffer mediante il servizio 00h o 10h e al programma viene "risposto" che non vi è alcun tasto in attesa;
altrimenti il tasto è lasciato nel buffer e restituito al programma. L'istruzione RET 2 consente al
programma di verificare l'eventuale presenza del tasto mediante il valore assunto dallo ZeroFlag. Se
utilizzata in un programma TSR, la int16hNoBreak() può essere modificata come descritto a pag.
per consentire ad altri TSR di assumere il controllo del sistema durante i cicli di emulazione del
servizio 00h.
Accodando al listato appena commentato la banalissima main() listata di seguito si ottiene un
programmino che conta da 1 a 1000: durante il conteggio CTRL-C e CTRL-BREAK sono disabilitati.
Provare per credere.
#include
#include
void main(void)
{
register i;
asm cli;
(void(interrupt *)(void))*(long far *)oldint16h = getvect(0x16);
(void(interrupt *)(void))*(long far *)oldint1Bh = getvect(0x1B);
setvect(0x16,(void(interrupt *)(void))int16hNoBreak);
setvect(0x1B,(void(interrupt *)(void))int1BhNoBreak);
asm sti;
for(i = 1; i <= 1000; i++)
printf("%04d\n",i);
asm cli;
setvect(0x16,(void(interrupt *)(void))*(long far *)oldint16h);
setvect(0x1B,(void(interrupt *)(void))*(long far *)oldint1Bh);
asm sti;
}
Gli interrupt: gestione - 271
I n i b i r e C T R L - A L T - D E L
La pressione contemporanea dei tasti CTRL, ALT e DEL (o CANC) provoca un bootstrap (warm
reset) della macchina. Per impedire che ciò avvenga durante l'elaborazione di un programma, è sufficiente
che questo installi un gestore dell'int 09h, interrupt hardware per la tastiera, che intercetta le sequenze
CTRL-ALT-DEL e le processa261 senza che queste raggiungano il buffer di tastiera.
/********************
BARNINGA_Z! - 1992
CTLALDEL.C - funzioni per inibire CTRL-ALT-DEL
void far int09hNoReset(void); gestore int 09h
void oldint09h(void); funzione fittizia: contiene il vettore
originale dell'int 09h
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
bcc -O -d -c -k- -mx ctlaldel.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
#pragma option -k-
void oldint09h(void)
{
asm db 3 dup (0);
}
void far int09hNoReset(void)
{
asm {
push ax; // salva i registri utilizzati
push bx;
push es;
pushf; // salva i flags (saranno alterati dai confronti)
in al,60h; // legge lo scan code sulla porta 60h
cmp al,53h // e' il tasto DEL ?
jne CHAIN_OLD; // no: trasferisce il controllo al BIOS
push 0;
pop es;
mov bx,417h; // ES:BX punta allo shift status byte
mov al,es:[bx]; // carica AL con lo shift status byte
inc bx; // ES:BX punta all'extended shift status byte
mov ah,es:[bx]; // l'extended shift status byte è caricato in AH
test al,00000100b; // controlla se è premuto uno dei tasti CTRL
jnz TEST_ALT;
test ah,00000001b;
jz CHAIN_OLD;
}
TEST_ALT:
261 La sequenza CTRL-ALT-DEL ha il seguente effetto: il valore 1234h (flag per l'effettuazione di un warm
reset) è copiato alla locazione 0:472 e viene eseguito un salto all'indirizzo FFFF:0, indirizzo standard del
ROM-BIOS ove si trova una seconda istruzione di salto all'indirizzo della routine che effettua il bootstrap.
272 - Tricky C
asm {
test al,00001000b; // se uno dei tasti CTRL è premuto, allora
jnz NO_RESET; // controlla se è premuto anche uno dei tasti ALT
test al,00000010b;
jz CHAIN_OLD;
}
NO_RESET: // CTRL-ALT-DEL premuto: ignora la sequenza e restituisce
// il controllo direttamente al processo interrotto
asm { // trattandosi di un gestore di interrupt hardware
in al,61h; // deve riabilitare il dispositivo gestito (tastiera)
mov ah,al; // e segnalare al controllore degli interrupts
or al,80h; // che l'interrupt è terminato
out 61h,al; // riabilita la tastiera
xchg ah,al;
out 61h,al;
mov al,20h; // segnala fine interrupt hardware
out 20h,al;
popf; // pulisce stack
pop es;
pop bx;
pop ax;
}
asm iret;
CHAIN_OLD: // se viene concatenato il gestore originale, tutte le
// operazioni di gestione hardware vengono effettuate
asm { // da questo: non rimane che pulire lo stack
popf;
pop es;
pop bx;
pop ax;
}
asm jmp dword ptr oldint09h;
}
Anche in questo caso una semplice main() consente di sperimentare il gestore: durante il
conteggio da 1 a 1000 il reset mediante CTRL-ALT-DEL è disabilitato.
#include
#include
void main(void)
{
register i;
asm cli;
(void(interrupt *)(void))*((long far *)oldint09h) = getvect(0x09);
setvect(0x09,(void(interrupt *)(void))int09hNoReset);
asm sti;
for(i = 1; i <= 1000; i++)
printf("%04d\n",i);
asm cli;
setvect(0x09,(void(interrupt *)(void))*((long far *)oldint09h));
asm sti;
}
Attenzione: il programma non deve per nessun motivo essere interrotto con CTRL-C o
CTRL-BREAK: il nuovo gestore rimarrebbe attivo, ma la RAM da esso occupata verrebbe disallocata e
potrebbe essere sovrascritta dai programmi successivamente lanciati. L'effetto sarebbe quasi certamente il
blocco del sistema, con la necessità di effettuare un cold reset. Può essere interessante sperimentare un
Gli interrupt: gestione - 273
programma "a prova di bomba" riunendo int09hNoReset(), int16hNoBreak() e
int1BhNoBreak() (nonché le funzioni fittizie per i vettori originali262) in un unico listato ed
aggiungendo una main() che installi e disinstalli tutti e tre i nuovi gestori.
R e d i r i g e r e a v i d e o l ' o u t p u t d e l l a s t a m p a n t e
In questo esempio ritroviamo l'ormai noto263 interrupt 17h, calato, questa volta, in un caso
concreto. Per dirigere sul video l'output della stampante occorre intercettare ogni byte inviato in stampa,
sottrarlo all'int 17h e "consegnarlo" all'int 10h, che gestisce i servizi BIOS per il video. In particolare, si
può ricorrere all'int 10h, servizio 0Eh, che scrive a video in modalità teletype (scrive un carattere e muove
il cursore, interpretando i caratteri di controllo quali CR e LF: proprio come una stampante).
/********************
BARNINGA_Z! - 1992
PRNTOSCR.C - funzioni per dirigere a video l'output della stampante
void far int17hNoPrint(void); gestore int 17h
void oldint17h(void); funzione fittizia: contiene il vettore
originale dell'int 17h
void grfgcolor(void); funzione fittizia: contiene il byte per
il colore di foreground su video grafico
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
bcc -O -d -c -k- -mx prntoscr.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
#pragma option -k-
void oldint17h(void)
{
asm db 3 dup (0);
}
void grfgcolor(void) // contiene un byte, inzializzato a 7 (bianco)
{ // usato per stabilire il colore di foreground a
asm db 7; // video se questo e' in modo grafico. Il valore
} // puo' essere modificato da programma
void far int17hNoPrint(void)
{
asm {
or ah,ah; // e' richiesto servizio 0 (stampa byte in AL) ?
jne CHAINOLD; // no: concatena gestore originale
push ax; // si: salva AL
mov ah,0x0F; // richiede modo video attuale
262 A dire il vero, dal momento che non si tratta di un programma TSR, si potrebbero tranquillamente utilizzare
normali puntatori a funzione interrupt.
263 Lo abbiamo conosciuto a pagina 262.
274 - Tricky C
int 0x10;
cmp al,0x03; // se 0-3 o 7 allora e' un modo testo; in BH
jle TTYWRITE; // c'e' il numero di pagina attiva
cmp al,0x07;
je TTYWRITE;
mov bl,byte ptr grfgcolor; // modo grafico: attiva col.foregr.
}
TTYWRITE:
asm {
pop ax; // ricarica AL
mov ah,0x0E; // richiede servizio TTY
int 0x10;
}
EXITFUNC:
asm {
mov ah,0x80; // simula condizione di "stampante pronta"
iret;
}
CHAINOLD:
asm jmp dword ptr oldint17h;
}
La int17hNoPrint() può essere installata da un TSR: da quel momento in avanti tutto
l'output diretto alla stampante è invece scritto a video. Se questo è in modalità grafica, il byte
memorizzato nella funzione fittizia grfgcolor() è utilizzato per attivare il colore di foreground: esso è
inzializzato a 7 (bianco), ma può essere modificato con un'istruzione analoga alla seguente:
*((char *)grfgcolor) = NEW_COLOR;
ove NEW_COLOR è una costante manifesta definita con una direttiva #define. Per un esempio di
calcolo degli attributi video si veda pag. 455.
I programmi TSR - 275
I P R O G R A M M I T S R
TSR è acronimo di Terminate and Stay Resident. Un TSR è pertanto un programma che, quando
termina, non consente al DOS di liberare la RAM da esso occupata: al contrario, vi rimane residente;
l'interprete dei comandi (generalmente COMMAND.COM) riprende il controllo e ricompare a video il
prompt, cioè il segnale che il DOS è in attesa di un nuovo comando da eseguire. Il TSR, nel frattempo,
effettua un monitoraggio costante della situazione (attraverso la gestione di una o più routine di interrupt)
e, al verificarsi delle condizioni prestabilite, interrompe l'attività svolta dal DOS o dall'applicazione in
corso di esecuzione per tornare ad agire in foreground, cioè in primo piano.
Qual è l'utilità dei TSR? In generale si può affermare che essi devono la loro ragion d'essere al
fatto che il DOS è un sistema operativo single user e single tasking; esso è cioè in grado di eseguire una
sola applicazione alla volta. I TSR costituiscono un parziale rimedio a questa limitazione, proprio perché
essi sono in grado di nascondersi dietro le quinte ed apparire quando necessario sovrapponendosi al, o
meglio interrompendo il, foreground task.
T I P I D I T S R
I TSR possono essere classificati in due categorie: attivi e passivi, a seconda dell'evento che ne
determina il ritorno in foreground.
Un TSR passivo assume il controllo del sistema solo quando vi è una esplicita richiesta da parte
di un altro programma eseguito in foreground, ad esempio attraverso una chiamata ad un interrupt
software gestito dal TSR stesso.
Un TSR attivo è invece "risvegliato" da un evento esterno al programma in foreground: ad
esempio la pressione di una certa combinazione di tasti o, più in generale, dal verificarsi di un predefinito
interrupt hardware.
Appare evidente che un TSR, quando viene attivato, agisce nel contesto del programma del
quale interrompe l'attività (ne condivide stack, handle per file aperti, e così via): i TSR passivi possono
assumere che il terreno sia stato loro opportunamente preparato dal programma chiamante, e quindi la
loro struttura può essere relativamente semplice. Diversa è la situazione per i TSR attivi: essi sono
invocati in modo asincrono264 e pertanto, alla loro attivazione, devono necessariamente controllare lo
stato del BIOS, del DOS e del programma in foreground onde evitare di danneggiare l'ambiente in cui
essi stanno per operare. La loro struttura è pertanto più complessa: quanto esposto nei prossimi paragrafi
concerne in modo particolare proprio i TSR attivi, pur non perdendo validità con riferimento a quelli di
tipo passivo.
L A S T R U T T U R A D E L T S R
Il codice di un TSR si suddivide solitamente in due segmenti. Il primo ha il compito di caricare
in memoria il programma, provvedere a tutte le operazioni necessarie all'installazione del TSR e restituire
il controllo al DOS (la funzione main() ne è un banale esempio). Questa porzione di codice non ha più
alcuna utilità a partire dal momento in cui il programma è residente, pertanto la RAM da essa occupata
può venire liberata a vantaggio dei programmi che verranno utilizzati in seguito: per tale motivo essa è
detta parte transiente. Il secondo costituisce, al contrario, la parte di codice destinata a rimanere attiva in
background (sottofondo) ai programmi successivamente eseguiti. E' questa la parte denominata residente
264 Significa che lo stato dello hardware, del DOS e del programma in foreground non è conosciuto al momento
dell'attivazione.
276 - Tricky C
(figura 14), che solitamente si compone a sua
volta di due categorie di routine: quelle
dedicate al monitoraggio del sistema, che
devono "intercettare" il segnale di attivazione
del TSR, e quelle che svolgono le attività
proprie del TSR medesimo, le quali possono
essere le più svariate (si pensi, ad esempio,
alle agende "pop-up").
La parte transiente di codice deve
dunque essere in grado di determinare la
quantità di memoria necessaria alla parte
Fig. 14: La struttura di un TSR. residente, e richiedere al DOS l'allocazione di
tale quantità soltanto265. Il problema è reso complesso dalla necessità di allocare in modo accorto i dati
necessari al TSR: sia quelli gestiti dalle routine transienti, sia quelli indispensabili al codice residente. I
paragrafi che seguono analizzano in dettaglio gli argomenti sin qui accennati.
I N S T A L L A Z I O N E D E L T S R
Con il termine installazione si indicano le operazioni necessarie per terminare l'esecuzione del
TSR e renderlo permanente in RAM. L'installazione viene normalmente effettuata mediante la funzione
di libreria keep():
....
keep(errlevel,resparas);
....
La variabile errlevel (di tipo unsigned char) contiene il valore che viene restituito dal
programma al DOS266, mentre resparas (di tipo unsigned int) contiene il numero di paragrafi
(blocchi di 16 byte) che sono riservati dal DOS al programma per la sua permanenza in RAM.
INT 21H, SERV. 31H: TERMINA MA RESTA RESIDENTE IN RAM
Input AH 31h
AL codice restituito al DOS
DX blocchi di 16 byte di RAM riservati al programma
Note La memoria allocata mediante int 21h, funz. 48h non viene liberata.
I file aperti non vengono chiusi.
Il valore di AL può essere letto dalla successiva applicazione mediante
int 21h, serv. 4Dh.
265 Considerazioni analighe valgono con riferimento ai device driver: vedere la figura di pag. 356; vedere anche
pag 363.
266 Tale valore può essere utilizzato da un programma batch mediante l'istruzione DOS
"IF ERRORLEVEL..." (vedere pag. 105).
I programmi TSR - 277
INT 21H, SERV. 4DH: CODICE DI USCITA DELL'APPLICAZIONE TERMINATA
Input AH 4Dh
Output AX codice di ritorno dell'applicazione terminata
Mentre il valore di errlevel è normalmente lasciato alla scelta del programmatore, in quanto
esso non ha alcuna rilevanza tecnica per il buon funzionamento del TSR, il valore di resparas è
sempre critico. Infatti si comprende, peraltro senza sforzi sovrumani, che se la porzione di RAM riservata
al TSR è sottodimensionata, una parte del suo codice viene sovrascritta (e dunque distrutta) dai
programmi successivamente eseguiti; in caso contrario si spreca una risorsa preziosa: si deve dunque
riservare la RAM strettamente necessaria a "parcheggiare" tutto e solo quello che serve. Si consideri la
figura 14: se la RAM riservata al TSR è tanto ampia da contenerne tutto il codice non si hanno problemi
di alcun genere, salvo quello dello spreco. Se la regione di memoria non è sufficiente a contenere almeno
il codice e i dati necessari al monitoraggio e al funzionamento delle routine residenti, le conseguenze sono
imprevedibili (e, di solito, disastrose). Purtroppo non è sempre facile individuare il confine esatto tra ciò
che serve e ciò che si può gettare senza problemi: è necessario qualche approfondimento.
D A T I , S T A C K E L I B R E R I E
Molto spesso nelle routine di installazione e in quelle residenti sono utilizzati i medesimi dati: le
prime hanno, infatti, anche il compito di predisporre quanto serve al corretto funzionamento delle
seconde. Si pensi, ad esempio, ai vettori di interrupt originali: questi sono di solito modificati dopo essere
stati opportunamente salvati dalle routine transienti e proprio i valori salvati devono essere accessibili alle
routine residenti per trasferire ad essi, quando necessario, il controllo del sistema (vedere pag. e
seguenti).In casi come quello descritto si ricorre, di norma, a variabili globali poiché esse sono accessibili
da qualunque punto del codice, dunque non solo dalle routine transienti, ma anche da quelle residenti. Per
queste ultime esiste però un limite: la RAM occupata dai dati globali che esse utilizzano, come si è visto,
deve essere riservata al TSR con la funzione di libreria keep(). Se il linguaggio utilizzato per scrivere il
TSR fosse l'assembler sarebbe sufficiente definire il segmento dati all'inizio del codice appositamente per
le routine residenti; dal momento che l'assemblatore mantiene, nella traduzione in linguaggio macchina, le
posizioni dei segmenti definite nel sorgente, si avrebbe la garanzia di strutturare il TSR come desiderato
(vedere figura 14).
Il compilatore C ha un comportamento differente, in quanto genera il codice oggetto da sorgenti
scritti in linguaggio di alto livello e consente di specificare il modello di memoria, ma non di definire i
segmenti del codice: questi sono generati, in base alla struttura dello startup module (vedere pag. 105) e a
criteri di ottimizzazione, dal compilatore medesimo, senza possibilità di controllo da parte del
programmatore. Può dunque accadere che pur definendo le variabili globali267 in testa al sorgente esse
siano allocate dal compilatore nella parte finale del codice; perciò se le funzioni residenti sono definite
prima di quelle dedicate all'installazione e di main(), la struttura del TSR diventa quella illustrata in
figura 15.
267 Le argomentazioni esposte sono valide per tutte le variabili globali utilizzate dalle routine residenti: non solo,
dunque, quelle gestite in comune con le routine transienti.
278 - Tricky C
Come si vede, la porzione di codice non necessaria alle routine residenti è quella centrale: ciò
implica che deve essere allocata una quantità di RAM sufficiente a contenere tutto il codice,
determinando gli sprechi di cui si è detto. In
base ad un calcolo approssimativo, il codice
di un programma ha un ingombro pari alla
sua dimensione in byte incrementata di 256
(la dimensione del PSP; pag. 324). Va
tenuto presente che per i file .EXE occorre
sottrarre la dimensione dello header
(Relocation Table) creato dal linker, in
quanto esso non permane in memoria dopo
il caricamento del programma. Inoltre, tra le
informazioni contenute nello header vi è la
quantità di memoria minima necessaria al
Fig. 15: La struttura di TSR generata dal compilatore C. programma, oltre al proprio ingombro, per
essere caricato ed eseguito: un TSR può
pertanto leggere questo dato nel proprio header per riservarsi tutta la RAM che gli è indispensabile. Ciò
non significa, però, eliminare gli sprechi, dal momento che tale quantità include, ovviamente, anche la
memoria necessaria alle parti di codice attive esclusivamente durante la fase di installazione: essa
risponde soprattutto a criteri di sicurezza, a scapito dell'efficienza. Ecco come utilizzare lo header in
questo genere di calcoli:
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
RESMEM.C - resmemparas()
unsigned cdecl resmemparas(char *progname);
char *progname; puntatore al nome del programma
Restituisce: il numero di paragrafi sicuramente sufficienti
al programma per restare residente in memoria
-1 in caso di errore
COMPILABILE CON TURBO C++ 1.0
tcc -O -d -c -mx resmem.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma warn -pia
#include
#define ERRCODE -1 // valore restituito in caso di errore
#define PAGEDIM 32 // dimen. (in par.) di una pagina (512 bytes)
#define PSPDIM 16 // dimensione in paragrafi del PSP
#define PARADIM 16 // dimensione in bytes di un paragrafo
struct HEADINFO {
unsigned signature;
unsigned remainder;
unsigned filepages;
unsigned relocnum;
unsigned headparas;
unsigned minalloc;
};
I programmi TSR - 279
unsigned cdecl resmemparas(char *progname)
{
FILE *in;
struct HEADINFO hdr;
unsigned ret = ERRCODE;
if(in = fopen(progname,"rb")) {
if(fread(&hdr,sizeof(hdr),1,in) == sizeof(hdr))
ret = ((hdr.remainder) ? hdr.filepages-1 : hdr.filepages)*PAGEDIM
+hdr.remainder/PARADIM+1
+hdr.minalloc
-hdr.headparas
+PSPDIM;
fclose(in);
}
return(ret);
}
La funzione resmemparas() legge i primi 12 byte del programma in una struttura
(appositamente definita) i cui campi interpretano le informazioni contenute in questa parte dello header.
L'algoritmo calcola la dimensione in paragrafi del file e vi somma 1 in arrotondamento per eccesso. Al
risultato ottenuto somma il numero minimo di paragrafi necessario al funzionamento del programma e la
dimensione, ancora espressa in paragrafi, del PSP. Infine sottrae il numero di paragrafi componenti lo
header. Dal momento che resmemparas() deve necessariamente accedere al file sul disco, è
opportuno che essa sia tra le prime funzioni invocate, onde diminuire la probabilità che venga aperto lo
sportello del drive prima che essa possa svolgere con successo il proprio compito. Il parametro
progname può validamente essere argv[0] di main() (vedere pag. 105).
La sicurezza può poi essere salvaguardata, ancora sacrificando l'efficienza, passando alla
funzione keep() la dimensione dell'area di memoria che il DOS ha effettivamente riservato al
programma. Tale informazione è reperibile nel Memory Control Block (vedere pag. e seguenti) del
programma stesso, il cui indirizzo di segmento è uguale a quello del PSP, decrementato di uno268:
....
resparas = *((unsigned far *)MK_FP(_psp-1,0x03));
....
L'indirizzo di segmento del PSP è calcolato dallo startup code del C e da esso memorizzato in
_psp, unsigned int globale dichiarata in DOS.H; 3 è l'offset, nel MCB, della word che esprime la
dimensione dell'area di memoria; la macro MK_FP(), definita ancora in DOS.H (pag. 24), restituisce
pertanto l'indirizzo far di tale word, gestita come unsigned int dal compilatore grazie
all'operazione di cast. Alla variabile resparas è assegnata l'indirezione di detto indirizzo, cioè, in
ultima analisi, la quantità di RAM da allocare permanentemente al programma. Si noti che è lecito
passare l'espressione a keep() direttamente:
....
keep(errlevel,*((unsigned far *)MK_FP(_psp-1,0x03)));
....
Questo approccio può condurre ad un pessimo utilizzo della RAM. Infatti, i due byte che si
trovano all'offset 0Ch nello header dei .EXE (e dunque seguono immediatamente quelli letti nel campo
minalloc dalla resmemparas()) esprimono la quantità di memoria (in paragrafi) desiderata dal
programma oltre al proprio ingombro, la quale è, di solito, maggiore di quella effettivamente
268 Questo algoritmo, a differenza del precedente, è applicabile anche ai .COM.
280 - Tricky C
necessaria269. Per quel che riguarda i .COM, invece, a causa dell'assenza di header, il DOS non è in grado
di conoscere a priori la quantità di memoria necessaria al programma e pertanto ne riserva ad esso quanta
più è possibile; non è infrequente che il MCB del programma sia così l'ultimo presente nella RAM e
controlli un'area comprendente tutta la memoria disponibile.
O t t i m i z z a z i o n e d e l l ' i m p i e g o d e l l a R A M
A pagina abbiamo presentato uno stratagemma utile per la gestione dei dati globali: esso
consente di riservare loro RAM a locazioni accessibili mediante offset relativi a CS e non a DS. Si è
anche precisato che i gestori di interrupt installati da un programma (magari proprio un TSR) possono in
tal modo accedere facilmente ai dati globali di loro interesse, ed in particolare ai vettori dei gestori
originali. Il fatto che tale artificio si traduca nel definire una o più funzioni fittizie (contenitori di dati)
offre uno spunto interessante anche ai fini dell'ottimizzazione della quantità di RAM da allocare ai TSR.
Il compilatore C, all'interno di ogni segmento generato a partire dal sorgente, non altera la
posizione degli elementi che lo compongono: determinando con cura la posizione della funzione fittizia si
ha la possibilità di strutturare il codice del TSR come desiderato. Rivediamo in questa luce l'esempio di
pag. :
#define integer1 (*((int *)Jolly))
#define integer2 (*(((int *)Jolly)+1))
#define new_handler ((void (interrupt *)())(*(((long *)Jolly)+1)))
#define ASM_handler Jolly+4
void Jolly(void);
void interrupt new_handler(void)
{
....
asm {
pushf;
call dword ptr ASM_handler;
269 Questo campo dello header, spesso chiamato maxalloc, esiste, presumibilmente, in previsione di future
versioni multitask/multiutente del DOS. Attualmente esso è poco utilizzato: il linker gli assegna per default il valore
(fittizio) di 0FFFFh, cioè 65535 paragrafi. Se si desidera che l'area di RAM allocata al programma dal DOS sia
limitata all'indispensabile è sufficiente scrivere il valore 1 nel campo maxalloc. Il Microsoft Linker dispone, allo
scopo, dell'opzione /CPARMAXALLOC: o /CP:. Il comando
link my_prog.obj /CP:1
raggiunge lo scopo. In TURBO C occorre agire dall'interno del codice, limitando al valore desiderato la dimensione
in byte dello heap (pag. 109) attraverso la variabile globale _heaplen:
....
_heaplen = 8000; // e' un valore di esempio
....
Inoltre maxalloc può essere modificato in qualunque file .EXE con il programma EXEMOD.EXE:
exemod my_prog.exe /MAX 1
consente di ottenere il risultato voluto. Vi è infine, per gli amanti del brivido, la possibilità di intervenire sul file
eseguibile con un programma in grado di effettuare l'editing esadecimale del codice compilato.
I programmi TSR - 281
}
....
}
....
void Jolly(void)
{
asm dw 0;
asm dw 1;
asm dd 0;
}
Si noti che la Jolly() è dichiarata prima del codice appartenente al gestore di interrupt, ma
definita dopo di esso. L'accorgimento di definire la funzione fittizia dopo tutte le routine residenti e prima
di tutte quelle transienti consente di calcolare facilmente quanta RAM allocare al TSR: essa è data dalla
differenza tra l'indirizzo di segmento della stessa Jolly() e l'indirizzo di segmento del PSP, più la
somma, divisa per 16 (per ricondurre il tutto a numero di paragrafi), dell'offset della Jolly() e
l'ingombro dei dati in essa definiti, più uno, a scopo di arrotondamento per eccesso. Nell'esempio
riportato sopra si avrebbe:
unsigned resparas;
....
resparas = FP_SEG(Jolly)-_psp+1+
(FP_OFF(Jolly)+2*sizeof(int)+sizeof(void far *))/16;
....
E' però possibile semplificare il calcolo utilizzando il nome della prima funzione dichiarata
dopo la Jolly() come puntatore al confine della RAM da allocare: si osservi l'esempio che segue:
....
void Jolly(void)
{
....
}
void DopoJolly()
{
....
}
....
Il valore di resmemparas può essere ottenuto così:
....
resmemparas = FP_SEG(DopoJolly)+PF_OFF(DopoJolly)/16+1-_psp;
....
La semplice dichiarazione del prototipo di Jolly() in testa al sorgente consente di
referenziarla (tramite le macro) nelle routine residenti prima che essa sia definita. Per ragioni analoghe è
necessario compilare utilizzando l'opzione -Tm2 di TCC (o BCC), che forza l'assemblatore (TASM) ad
effettuare due passi (loop) di compilazione per risolvere i forward reference, cioè i riferimenti a simboli
non ancora definiti270.
270 La dichiarazione del prototipo di Jolly() e l'opzione -Tm2 non sono necessari se la Jolly() è definita
prima di tutte le funzioni residenti che ne utilizzano il nome come puntatore ai dati residenti: in tal caso è necessario
calcolare il numero di paragrafi residenti basandosi sull'indirizzo della prima funzione non residente definita nel
codice. La semplificazione così introdotta rende però impossibili alcune ottimizzazioni. Si pensi al caso in cui lo
282 - Tricky C
A l l o c a z i o n e d i n a m i c a d e l l a R A M
Anche l'allocazione dinamica della memoria può essere fonte di guai; infatti il DOS non
riconosce i blocchi allocati con le funzioni di libreria appartenenti al gruppo della malloc() o che,
comunque, non utilizzano la tecnica dei MCB271: la spiacevole conseguenza è che il TSR perde il
"possesso" di tali blocchi non appena terminata l'installazione272 ed essi possono essere sovrascritti dal
codice o dai dati di qualunque altro programma. Ne segue che è opportuno utilizzare, nei TSR, le funzioni
di libreria273 allocmem(), setblock() e freemem(), le quali, a differenza delle precedenti, fanno
uso dei MCB e sono pertanto in grado di interagire con il DOS. Si sottolinea che setblock(), a
differenza di realloc(), non è in grado di spostare il contenuto dell'area allocata quando la RAM
libera disponibile in un unico blocco a partire dall'indirizzo attuale non è sufficiente a "coprire" tutto
l'ampliamento richiesto.
Il massiccio uso di tecniche di allocazione dinamica della memoria in un TSR può creare
comunque problemi al DOS (in particolare è pericolosa l'alternanza di blocchi liberi e blocchi allocati
nella catena dei MCB); ricorrere il più possibile ad array non è obbligatorio, ma può evitare problemi.
Con un po' di accortezza è comunque possibile, minimizzando pericoli e sprechi di RAM,
allocare buffers che il TSR utilizza anche dopo il termine della fase di installazione: si osservi il listato
che segue.
....
void Jolly(void);
....
void InstallTSRbuff(unsigned resparas,unsigned bufparas,int code)
{
asm {
mov ah,0x4A;
mov bx,resparas;
mov es,_psp;
int 0x21;
mov ah,0x48;
mov bx,bufparas;
int 0x21;
mov Jolly,ax;
mov ah,0x31;
mov al,code;
mov dx,resparas;
int 0x21;
}
}
....
void Jolly(void)
spazio necessario ai dati residenti non sia noto al momento della compilazione, ma sia determinato in fase di
installazione: la Jolly() deve riservare tutto lo spazio necessario nel caso di maggiore "ingombro" possibile dei
dati. Solo se essa è definita dopo tutte le funzioni residenti è possibile limitare la RAM allocata al minimo
indispensabile.
271 Tra queste ultime, per citarne una forse tra le più utilizzate, la fopen(). Si veda pag. per alcuni particolari
interessanti.
272 Analoghe considerazioni valgono per blocchi di memoria allocati durante le fasi di popup del TSR: essi non
vengono protetti quando il controllo è ceduto all'applicazione interrotta.
273 A condizione che sia la parte transiente ad utilizzarle. E' bene che la parte residente non faccia uso di funzioni
di libreria, come chiariremo tra poco (pag. 289).
I programmi TSR - 283
{
....
}
....
La InstallTSRbuff() esegue diverse operazioni: in primo luogo, mediante il servizio 4Ah
dell'int 21h riduce la RAM allocata al TSR alle dimensioni ad esso strettamente necessarie (per un
esempio di calcolo di resparas si veda pag. ). Tramite la funzione 48h dell'int 21h essa alloca poi la
RAM necessaria al buffer (si noti che, per semplicità, la funzione non include il codice necessario a
rilevare il verificarsi di eventuali condizioni di errore). Infine, dopo avere salvato nello spazio riservato
dalla Jolly() l'indirizzo di segmento del buffer, la InstallTSRbuff() termina il programma e lo
rende residente (int 21h, servizio 31h).
In sostanza, la InstallTSRbuff() forza il DOS ad aggiornare opportunamente la lista dei
MCB: il risultato è la creazione di un nuovo MCB, quello relativo al buffer, appartenente al TSR (o
meglio al suo PSP) e situato esattamente dopo la Jolly(); considerando, oltre a ciò, che un MCB
occupa 16 byte, risultano di immediata comprensione alcune caratteristiche della funzione presentata.
Innanzi tutto essa è collocata prima della Jolly(), pur essendo una tipica routine transiente: questa
precauzione sopprime il rischio che il DOS, modificando il contenuto della RAM, ne alteri il codice. In
secondo luogo InstallTSRbuff() rende residente il programma: ancora per il motivo appena
accennato è opportuno che la modifica dei MCB e l'allocazione del buffer siano le ultime azioni del
programma nella fase di installazione. Proponiamo una versione di InstallTSRbuff() interamente
in linguaggio C:
....
void Jolly(void);
....
void InstallTSRbuff(unsigned resparas,unsigned bufparas,int code)
{
setblock(_psp,resparas);
allocmem(bufparas,(unsigned *)(*((unsigned *)Jolly)));
keep(code,resparas);
}
A pag. si dirà di alcune limitazioni riguardanti l'uso di funzioni di libreria nelle routine
residenti: precisiamo che tali problemi non riguardano la InstallTSRbuff(), in quanto essa, come si
è detto, viene eseguita solamente durante l'installazione del TSR. Va inoltre sottolineato che essa non è
perfettamente equivalente alla sua omonima basata sullo inline assembly: infatti setblock(),
allocmem() e keep() non si limitano ad invocare, rispettivamente, i servizi 4Ah, 48h e 31h
dell'int 21h. In particolare la keep() si preoccupa di ripristinare alcuni vettori di interrupt: per i dettagli
si veda pagina . L'operazione di cast
(unsigned *)(*((unsigned *)Jolly))
si spiega come segue: Jolly è il puntatore alla (nome della) funzione fittizia per la gestione dei dati
globali e viene forzato a puntatore ad intero senza segno. L'indirezione di questo è dunque un unsigned
int, il quale è a sua volta forzato a puntatore ad intero senza segno: unsigned * è, appunto, il
parametro richiesto da allocmem(), che vi copia l'indirizzo di segmento dell'area allocata (il valore del
registro AX dopo la chiamata all'int 21h).
I T S R e l a m e m o r i a E M S
I programmi TSR possono liberamente gestire la memoria EMS (pag. 202) utilizzando i servizi
dell'int 67h; vale tuttavia il principio generale per cui un TSR non deve mai scompaginare il lavoro del
284 - Tricky C
processo interrotto. Va tenuto presente che un TSR (in particolare se di tipo attivo) può interromepere
l'esecuzione degli altri programmi in modo asincrono (cioè in qualunque momento) senza che questi
abbiano la possibilità di salvare il loro mapping context. Prima di utilizzare la memoria EMS un TSR
deve quindi necessariamente provvedere "di persona" al salvataggio del mapping context attuale (che è,
ovviamente, quello del processo interrotto) e solo successivamente può attivare il proprio. Prima di
restituire il controllo al sistema, il TSR deve effettuare l'operazione opposta: salvare il proprio mapping
context e riattivare quello del programma interrotto.
Le quattro operazioni suddette possono, in realtà, essere ridotte a due grazie alla
subfunzione 02h del servizio 4Eh dell'int 67h (pag. 219), il quale è in grado di effettuare un'operazione di
salvataggio del mapping context attuale e contemporaneamente attivare un secondo mapping context,
salvato in precedenza.
Ecco un esempio, nell'ipotesi che TSRmapContext() e InterruptedMapContext()
siano le due funzioni jolly (pag. 280) usate per memorizzare il mapping context del TSR e,
rispettivamente, del processo interrotto:
.... // routine di ingresso del TSR
asm push ds;
asm mov si,seg TSRmapContext; // DS:SI punta al buffer contenente
asm mov ds,si; // il mapping context del TSR
asm mov si,offset TSRmapContext; // questo mapping context e' attivato
asm mov di,seg InterruptedMapContext; // ES:DI punta al buffer in cui
asm mov es,di; // deve essere salvato il mapping context
asm mov di,offset InterruptedMapContext; // del processo interrotto
asm mov ax,4E02;
asm int 067h;
asm pop ds;
asm cmp ah,0;
asm jne ERROR;
.... // operazioni del TSR
asm push ds;
asm mov si,seg InterruptedMapContext; // DS:SI punta al mapping context del
asm mov ds,si; // processo interrotto, salvato in precedenza
asm mov si,offset InterruptedMapContext; // e ora da riattivare
asm mov di,seg TSRMapContext; // ES:DI punta al buffer in cui deve
asm mov es,di; // essere salvato l'attuale mapping
asm mov di,offset TSRMapContext; // context del TSR
asm mov ax,4E02;
asm int 067h;
asm pop ds;
asm cmp ah,0;
asm je EXIT_TSR;
ERROR:
.... // gestione errori int 67h
EXIT_TSR:
.... // operazioni di uscita dal TSR
Come si vede, l'implementazione non presenta difficoltà particolari. Sono necessari 2 buffers,
uno dedicato al mapping context del TSR ed uno dedicato a quello del processo interrotto. In ingresso al
TSR viene caricato in DS:SI l'indirizzo del buffer contenente il mapping context del TSR e in ES:DI
quello del buffer dedicato al programma interrotto; in tal modo la chiamata all'int 67h determina il
corretto salvataggio del mapping context attuale e il caricamento (ed attivazione) di quello del TSR. In
uscita dal TSR l'operazione effettuata è identica, ma sono scambiati gli indirizzi dei due buffers (ES:DI
per il TSR e DS:SI per il processo interrotto): l'int 67h salva così il mapping context del TSR nel buffer
ad esso dedicato e ripristina, come necessario, quello del processo interrotto.
I programmi TSR - 285
R i l a s c i a r e l ' e n v i r o n m e n t d e l T S R
Ancora con riferimento alla gestione della memoria, vogliamo dedicare qualche attenzione
all'environment, cioè all'insieme delle variabili d'ambiente che il DOS mette a disposizione274 di tutti i
programmi al momento dell'esecuzione. Se le routine residenti del TSR non fanno uso dell'environment,
questo può essere rilasciato. In altre parole è possibile disallocare la RAM ad esso riservata e renderla
nuovamente disponibile per altri usi (ad esempio per ospitare le variabili d'ambiente di un programma
lanciato successivamente; si tenga presente che lo spazio da esse occupato spesso non raggiunge il
centinaio di byte). L'indirizzo di segmento dell'environment è la word all'offset 2Ch nel PSP del
programma; il Memory Control Block (pag. ) relativo è costituito dai 16 byte immediatamente precedenti
tale indirizzo. Un metodo (rozzo, tuttavia efficace) di rilasciare l'environment consiste nell'azzerare la
word del MCB che contiene l'indirizzo del PSP del programma proprietario. Un sistema alternativo è
quello sul quale si basa la funzione presentata di seguito:
/********************
BARNINGA_Z! - 1990
RELENV.C - releaseEnv()
int cdecl releaseEnv(void);
COMPILABILE CON TURBO C++ 1.0
tcc -O -d -c -mx relenv.C
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
int cdecl releaseEnv(void)
{
asm {
mov ax,0x6200;
int 0x21;
mov es,bx;
mov bx,0x2C;
mov es,es:[bx];
mov ax,0x49;
int 0x21;
mov ah,0;
}
return(_AX);
}
La releaseEnv() si serve del servizio 62h dell'int 21h per conoscere l'indirizzo di segmento
del PSP (vedere pag. 324) e, mediante l'offset del puntatore all'environment, carica con l'indirizzo di
quest'ultimo il registro ES, liberando la RAM allocata con il servizio 49h dell'int 21h (vedere pag. 190).
La funzione restituisce 0 se l'environment è rilasciato regolarmente; un valore diverso da 0 in caso di
errore. Della releaseEnv() presentiamo anche una versione interamente in C.
/********************
BARNINGA_Z! - 1990
274 In realtà il DOS mette a disposizione di ogni programma una copia dell'environment originale (quello
generato dall'interprete dei comandi).
286 - Tricky C
RELENVC.C - releaseEnvC()
int cdecl releaseEnv(void);
COMPILABILE CON TURBO C++ 1.0
tcc -O -d -c -mx relenvc.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#include
int cdecl releaseEnvC(void)
{
return(freemem(*((unsigned far *)MK_FP(_psp,0x2C))));
}
La variabile _psp è definita in DOS.H e contiene l'indirizzo di segmento del PSP; il cast forza
a puntatore far ad intero senza segno il valore restituito dalla macro MK_FP() (pag. 24), la cui
indirezione, passata a freemem() come parametro, è l'indirizzo di segmento dell'environment.
Lo startup code (vedere pag. 105) del compilatore Borland, infine, mette a disposizione una
comoda scorciatoia, peraltro non documentata, per conoscere l'indirizzo dell'environment: si tratta della
variabile globale _envseg, dichiarata proprio nello startup code, che può essere utilizzata all'interno dei
normali programmi, previa dichiarazione extern. La releaseEnv() potrebbe pertanto diventare:
#include
extern unsigned _envseg;
int cdecl releaseEnv2(void)
{
return(freemem(_envseg));
}
Si noti che la dichiarazione della variabile _envseg potrebbe trovarsi anche all'interno del
codice della releaseEnv2(), in quanto, ripetiamo, _envseg è definita globalmente nello startup
code: si tratta semplicemente, qui, di deciderne l'ambito di visibilità.
D u e p a r o l e s u l l o s t a c k
Si è detto (pag. ) che un TSR si attiva nel contesto del programma che in quel momento è
eseguito e ne condivide pertanto le risorse, tra le quali lo stack, che, a causa delle sue particolari modalità
di gestione275, richiede, da parte delle routine residenti dei TSR, alcune precauzioni indispensabili per un
buon funzionamento del sistema.
La prima, ovvia, è che i gestori di interrupt, e le routine che essi eventualmente invochino,
devono utilizzare in modo opportuno i registri della CPU dedicati alla gestione dello stack (vedere pag. );
essi devono inoltre estrarre da questo i dati che vi abbiano spinto in precedenza, prima di restituire il
controllo alla routine chiamante. Se nelle funzioni residenti non compaiono linee di codice scritte in inline
275 Lo stack, tanto vale ripeterlo ancora una volta, è sempre gestito secondo la modalità LIFO (Last In, First
Out): l'ultimo dato o, per meglio dire, l'ultima word spinta su di esso è la prima a esserne estratta. Di qui il nome,
che significa "pila".
I programmi TSR - 287
assembly il compilatore provvede da sé ad assicurare che tutto sia gestito nel migliore dei modi276; in caso
contrario spetta al programmatore l'onere di valutare con estrema attenzione le conseguenze
dell'interazione tra codice C e assembly.
La seconda precauzione, forse meno ovvia ma altrettanto fondamentale, è che le funzioni
residenti non possono permettersi di fare un uso eccessivamente pesante dello stack. Esso deve essere
comunque considerato una risorsa limitata, in quanto non è possibile sapere a priori quanto spazio libero
si trova nello stack del programma interrotto al momento dell'attivazione del TSR: se questo utilizza più
stack di quanto il programma interrotto ne abbia disponibile, la conseguenza è, normalmente, il blocco del
sistema. Per evitare un eccessivo ricorso allo stack può essere sufficiente ridurre al minimo il numero di
variabili automatiche definite nelle routine residenti ed utilizzare invece variabili globali, gestite come
descritto poco sopra: tale metodo è applicabile a tutte le variabili globali utilizzate dal codice residente.
E' del resto possibile (per non dire meglio!) utilizzare una funzione fittizia (pag. 172) per
riservare spazio ad uno stack locale alla porzione residente del TSR. Vediamo un esempio:
#pragma option -k-
#define STACKSIZE 128 // 128 bytes di stack
....
void oldSS(void) // spazio per salvare il valore di SS
{
asm db 0; // 1 byte basta (c'e' l'opcode di RET)
}
void oldSP(void) // spazio per salvare il valore di SP
{
asm db 0; // 1 byte basta (c'e' l'opcode di RET)
}
void TSRstack(void) // stack locale del TSR
{
asm db STACKSIZE dup(0);
}
....
void far new1Ch(void) // gestore timer
{
asm mov word ptr oldSS,ss;
asm mov word ptr oldSP,sp;
asm mov sp,seg TSRstack; // usa SP per non modificare altri registri
asm mov ss,sp; // SS non puo' essere caricato direttamente
asm mov sp,offset TSRstack;
asm add sp,STACKSIZE; // SS:SP punta alla FINE di TSRstack()
....
asm mov sp,word ptr oldSS;
asm mov ss,sp;
asm mov sp,word ptr oldSP; // SS:SP e' ripristinato
asm jmp dword ptr old1Ch;
}
Nel listato, ridotto all'osso, compaiono 3 funzioni fittizie: oldSS() e oldSP() riservano
spazio alle due word occupate da SS e da SP277, mentre TSRstack() è lo stack del TSR. La coppia
276 O, almeno, in modo tale che funzioni.
277 I due registri, infatti, devono essere salvati senza usare lo stack, perché prima del loro salvataggio è ancora
utilizzato quello del processo interrotto: in questo caso, l'obiettivo principale non è tanto quello di evitare l'uso di
risorse che non appartengono al TSR, ma quello di ripristinare i valori originali in uscita dalla new1Ch(). Infatti,
se SS e SP venissero salvati sullo stack, dovrebbero essere estratti dal medesimo mediante l'istruzione POP, la
quale, però, non farebbe altro che prelevare una word dall'indirizzo espresso proprio dalla coppia SS:SP: essendo
288 - Tricky C
SS:SP è salvata in oldSS() e oldSP() e caricata con l'indirizzo (seg:off) di TSRstack(); dal
momento che la gestione dello stack avviene sempre "a ritroso", cioè a partire dagli indirizzi superiori
verso quelli inferiori, il valore iniziale di SS:SP deve puntare all'ultimo byte occupato dalla funzione: per
tale motivo ad SP è sommata la costante manifesta STACKSIZE (utilizzata anche per stabilire il numero
di byte generati dalla direttiva assembly DB). Da questo punto in poi tutte le istruzioni che modificano lo
stack esplicitamente (PUSH, POP, etc.) o implicitamente (CALL, etc.) utilizzano in modo trasparente lo
spazio riservato da TSRstack(). In uscita da new1Ch() è necessario ripristinare i valori di SS ed SP
prima della IRET (o prima di concatenare il gestore originale, come nell'esempio).
Ancora una volta, è necessario prestare attenzione ai comportamenti nascosti del compilatore: se
il gestore di interrupt referenzia SI o DI, questi vengono salvati dal compilatore, in ingresso alla
funzione, sullo stack (del processo interrotto) e devono pertanto essere estratti dallo stesso prima di
attivare quello locale al TSR. Il codice di new1Ch() risulta allora leggermente più complesso:
void far new1Ch(void) // gestore timer
{
asm pop di; // PUSHed da BCC
asm pop si; // PUSHed da BCC
asm mov word ptr oldSS,ss;
asm mov word ptr oldSP,sp;
asm mov sp,seg TSRstack; // usa SP per non modificare altri registri
asm mov ss,sp; // SS non puo' essere caricato direttamente
asm mov sp,offset TSRstack;
asm add sp,STACKSIZE; // SS:SP punta alla FINE di TSRstack()
....
asm mov sp,word ptr oldSS;
asm mov ss,sp;
asm mov sp,word ptr oldSP; // SS:SP e' ripristinato
asm jmp dword ptr old1Ch;
}
In alternativa, se il gestore non deve modificarne i valori, SI e DI possono essere estratti dallo
stack del processo interrotto prima di restituire ad esso il controllo (o prima di concatenare il gestore
originale):
void far new1Ch(void) // gestore timer
{
asm mov word ptr oldSS,ss;
asm mov word ptr oldSP,sp;
asm mov sp,seg TSRstack; // usa SP per non modificare altri registri
asm mov ss,sp; // SS non puo' essere caricato direttamente
asm mov sp,offset TSRstack;
asm add sp,STACKSIZE; // SS:SP punta alla FINE di TSRstack()
....
asm mov sp,word ptr oldSS;
asm mov ss,sp;
asm mov sp,word ptr oldSP; // SS:SP e' ripristinato
asm pop di; // PUSHed da BCC
asm pop si; // PUSHed da BCC
asm jmp dword ptr old1Ch;
}
Va infine osservato, per completezza, che quello implementato nell'esempio non è un vero e
proprio stack, ma piuttosto un'area riservata al TSR in modo statico: ogniqualvolta venga eseguita
new1Ch() i puntatori all'area (SS:SP) sono impostati al medesimo valore (TSRstack+STACKSIZE);
stata quest'ultima modificata per puntare allo stack del TSR, l'estrazione avverrebbe ad un indirizzo diverso da
quello al quale si trovano i due valori salvati.
I programmi TSR - 289
una ricorsione distruggerebbe i dati dell'istanza in corso278 (analogamente a quanto accade con gli stack
interni DOS: pag. 294). Si tratta però di un'implementazione semplice ed efficace; inoltre è possibile
definire uno stack privato per ogni funzione residente che ne necessiti.
U t i l i z z o d e l l e f u n z i o n i d i l i b r e r i a
I TSR sono soggetti ad alcune limitazioni anche per quanto concerne l'uso delle funzioni di
libreria; va però precisato che ciò vale esclusivamente per le routine residenti, mentre quelle transienti
fruiscono di una piena libertà di comportamento.
Per generare il file eseguibile, i moduli oggetto prodotti dal compilatore devono essere
consolidati con quello contenente il codice di startup (pag. 105) e con le librerie: tale operazione è svolta
dal linker, il quale dapprima accoda i moduli oggetto al modulo di startup e solo al termine di questa
operazione estrae dalle librerie i moduli contenenti le funzioni utilizzate dal programma e li accoda al file
in costruzione.
La struttura del programma
eseguibile risulta perciò analoga a quella in
figura 16: come si vede, se le routine
transienti utilizzano funzioni di libreria,
l'occupazione della RAM non può essere
ottimizzata, e ciò neppure nel caso in cui i
dati globali siano gestiti con lo stratagemma
descritto nelle pagine precedenti, in quanto
anche il codice di tali funzioni deve essere
residente. Il problema potrebbe essere
aggirato estraendo dalle librerie i moduli
relativi alle funzioni necessarie ed
Fig. 16: La struttura di TSR generata dal linker. effettuando esplicitamente il linking dei
diversi moduli che compongono il TSR, con
l'accortezza di specificare per primo il nome del modulo di startup e per ultimo quello del modulo
risultante dalla compilazione del sorgente279, ma è intuibile che l'applicazione di questa tecnica richiede
278 Non solo una ricorsione: è facile immaginare il caso in cui l'int 1Ch, chiamato in modo asincrono dall'int 08h
(interrupt hardware ad elevata priorità) interrompa un'altra routine residente: se questa utilizza il medesimo stack
locale, la frittata è fatta.
279 Supponiamo di avere scritto il sorgente di un TSR, che per comodità battezziamo MY_TSR.C, le routine
residenti del quale utilizzano la funzione di libreria int86(). Con l'opzione "-c" del compilatore si disattiva
l'invocazione automatica del linker da parte di BCC.EXE; il seguente comando produce pertanto il solo file oggetto
MY_TSR.OBJ, per il modello di memoria small (default):
bcc -c my_tsr
Dal momento che la int86() invoca, a sua volta, la funzione __IOerror() occorre estrarre entrambi i
moduli dalla libreria CS.LIB:
tlib cs.lib * int86 ioerror
Si ottengono così INT86.OBJ e IOERROR.OBJ; poiché il modulo di startup per il modello small è C0S.OBJ,
possiamo effettuare il linking con il comando:
tlink c0s int86 ioerror my_tsr,my_tsr,my_tsr,cs
290 - Tricky C
una buona conoscenza della struttura delle librerie. Vi è, inoltre, un problema legato allo startup code:
esso definisce, nel segmento dati, variabili globali utilizzate, in determinate circostanze, da alcune
funzioni di libreria. Se si ottimizza la dimensione dell'area di RAM allocata al TSR in modo tale da
escluderne il data segment, lo spazio occupato da tali variabili può essere utilizzato dai programmi
lanciati successivamente, con tutti i rischi che ciò comporta280.
Ma c'è di peggio. Se, da una parte, è ovvio che, per ogni funzione chiamata nel sorgente, il
linker importi nell'eseguibile il modulo oggetto che la implementa, è assai meno evidente, ma purtroppo
altrettanto vero, che qualcosa di analogo possa avvenire anche in corrispondenza di istruzioni che,
apparentemente, nulla hanno a che fare con chiamate a funzione: è il caso, ad esempio, delle operazioni
aritmetiche.
Consideriamo la funzione opeIntegral16():
void opeIntegral16(void)
{
int a, b, c;
a = 2;
b = 1818;
c = a + b;
c = a - b;
c = a * b;
c = a / b;
c = a % b;
}
Come si può facilmente vedere, essa non richiama alcuna funzione di libreria: vengono definite
tre variabili, sulle quali sono effettuate normali operazioni aritmetiche, applicando gli operatori
utilizzabili tra dati tipo integral (pag. 12). Vediamo, ora, la traduzione in Assembler del codice C
effettuata dal compilatore (opzione -S):
_opeIntegral16 proc near
push bp
mov bp,sp
sub sp,6
mov word ptr [bp-2],2
mov word ptr [bp-4],1818
mov ax,word ptr [bp-2]
add ax,word ptr [bp-4]
mov word ptr [bp-6],ax
mov ax,word ptr [bp-2]
sub ax,word ptr [bp-4]
mov word ptr [bp-6],ax
mov ax,word ptr [bp-2]
Il linker consolida, nell'ordine, il modulo di startup, quelli relativi alle funzioni di libreria e il codice di MY_TSR,
producendo il file eseguibile MY_TSR.EXE e il map file (file contenente l'elenco degli indirizzi e delle dimensioni
dei simboli pubblici che compongono il codice) MY_TSR.MAP: le funzioni esterne ai moduli oggetto sono ricercate
nella libreria CS.LIB. Si noti che è indispensabile specificare al linker tutte le librerie da utilizzare.
280 Il contenuto delle locazioni di memoria originariamente riservate a quelle variabili è, in pratica, casuale.
Inoltre, se una funzione di libreria invocata dalle routine residenti tentasse di modificarlo, rischierebbe di
"obliterare" il codice e/o i dati di altre applicazioni. Tra le variabili globali definite dallo startup code vi è, ad
esempio, errno (vedere pag. 499).
I programmi TSR - 291
imul word ptr [bp-4]
mov word ptr [bp-6],ax
mov ax,word ptr [bp-2]
cwd
idiv word ptr [bp-4]
mov word ptr [bp-6],ax
mov ax,word ptr [bp-2]
cwd
idiv word ptr [bp-4]
mov word ptr [bp-6],dx
mov sp,bp
pop bp
ret
_opeIntegral16 endp
Tutte le operazioni sono implementate ricorrendo a semplici istruzioni Assembler (ADD, SUB,
IMUL, IDIV): non è effettuata alcuna chiamata a funzione. Va però osservato che tutte le operazioni sono
definite tra dati di tipo int, i quali (nella consueta assunzione che si compongano di 16 bit) possono
essere facilmente gestiti nei registri a 16 bit del microprocessore.
Vediamo ora cosa accade se le medesime operazioni sono definite su dati a 32 bit: il sorgente C
della funzione opeIntegral32() è identico al precedente, eccezion fatta per la dichiarazione delle
variabili, questa volta di tipo long:
void opeIntegral32(void)
{
long a, b, c;
a = 2;
b = 1818;
c = a + b;
c = a - b;
c = a * b;
c = a / b;
c = a % b;
}
Qualcosa di insolito, però, compare nel corrispondente listato Assembler:
_opeIntegral32 proc near
push bp
mov bp,sp
sub sp,12
mov word ptr [bp-2],0
mov word ptr [bp-4],2
mov word ptr [bp-6],0
mov word ptr [bp-8],1818
mov ax,word ptr [bp-2]
mov dx,word ptr [bp-4]
add dx,word ptr [bp-8]
adc ax,word ptr [bp-6]
mov word ptr [bp-10],ax
mov word ptr [bp-12],dx
mov ax,word ptr [bp-2]
mov dx,word ptr [bp-4]
sub dx,word ptr [bp-8]
292 - Tricky C
sbb ax,word ptr [bp-6]
mov word ptr [bp-10],ax
mov word ptr [bp-12],dx
mov cx,word ptr [bp-2]
mov bx,word ptr [bp-4]
mov dx,word ptr [bp-6]
mov ax,word ptr [bp-8]
call near ptr N_LXMUL@
mov word ptr [bp-10],dx
mov word ptr [bp-12],ax
push word ptr [bp-6]
push word ptr [bp-8]
push word ptr [bp-2]
push word ptr [bp-4]
call near ptr N_LDIV@
mov word ptr [bp-10],dx
mov word ptr [bp-12],ax
push word ptr [bp-6]
push word ptr [bp-8]
push word ptr [bp-2]
push word ptr [bp-4]
call near ptr N_LMOD@
mov word ptr [bp-10],dx
mov word ptr [bp-12],ax
mov sp,bp
pop bp
ret
_opeIntegral32 endp
Mentre addizione e sottrazione sono, ancora una volta, implementate direttamente via
Assembler (ADC, SBB), per il calcolo di moltiplicazione, divisione e resto sono utilizzate routine
specifiche i cui indirizzi sono memorizzati nei puntatori N_LMUL@, N_LDIV@ e, rispettivamente,
N_LMOD@281. Si tratta di routine di libreria che hanno lo scopo di applicare correttamente l'aritmetica su
dati che il processore non è in grado di gestire nei propri registri.
Attenzione, dunque, anche a quelle situazioni in apparenza del tutto "innocenti": è sempre
opportuno documentarsi in modo approfondito sulle caratteristiche del compilatore utilizzato; inoltre, uno
sguardo ai sorgenti Assembler che esso genera specificando l'opzione -S è spesso illuminante.
Si consideri comunque che, spesso, la soluzione è a portata di mano: se la funzione
opeIntegral32() è compilata con l'opzione -3, viene generato codice specifico per
processori 80386 (e superiori). In tal modo è possibile sfruttarne i registri a 32 bit, rendendo del tutto
inutile il ricorso alle routine aritmetiche di libreria. Infatti, il comando
bcc -S -3 opeint32.c
origina il seguente codice Assembler:
.386 // forza l'assemblatore a generare codice 80386
_opeIntegral32 proc near
push bp
mov bp,sp
281 Il prefisso N_ indica che il frammento di codice è stato compilato per un modello di memoria "a codice
piccolo": compilando con i modelli medium, large e huge i puntatori (far) sarebbero F_LMUL@, F_LDIV@ e
F_LMOD@.
I programmi TSR - 293
sub sp,12
mov dword ptr [bp-4],large 2
mov dword ptr [bp-8],large 1818
mov eax,dword ptr [bp-4]
add eax,dword ptr [bp-8]
mov dword ptr [bp-12],eax
mov eax,dword ptr [bp-4]
sub eax,dword ptr [bp-8]
mov dword ptr [bp-12],eax
mov eax,dword ptr [bp-4]
imul eax,dword ptr [bp-8]
mov dword ptr [bp-12],eax
mov eax,dword ptr [bp-4]
cdq
idiv dword ptr [bp-8]
mov dword ptr [bp-12],eax
mov eax,dword ptr [bp-4]
cdq
idiv dword ptr [bp-8]
mov dword ptr [bp-12],edx
leave
ret
_opeIntegral32 endp
Il prezzo da pagare, in questo caso, è l'impossibilità di utilizzare il programma su macchine
dotate di CPU di categoria inferiore al 80386.
Quanto affermato circa gli integral vale, a maggior ragione, con riferimento all'aritmetica a
virgola mobile. Quando il sorgente definisce operazioni aritmetiche coinvolgenti dati di tipo float,
double e long double, il compilatore genera per default il codice per il coprocessore matematico e
richiede al linker il contemporaneo consolidamento delle routine di emulazione del medesimo:
l'eseguibile risultante può essere eseguito su qualsiasi macchina, con la massima efficienza. Se il TSR
viene eseguito su un personal computer privo di coprocessore matematico e le funzioni residenti
effettuano calcoli in virgola mobile, i problemi sono assicurati.
La situazione appare, in effetti, complessa: compilare per la generazione di codice specifico per
il coprocessore, escludendo così il consolidamento delle librerie di emulazione (opzioni -f87 e -f287),
rende il programma ineseguibile su macchine non dotate dello hardware necessario e, d'altra parte, non
evita che esso incorpori, quanto meno, le funzioni di libreria dedicate all'inizializzazione del coprocessore
stesso. L'obiettivo di ottimizzazione del TSR può dirsi raggiunto solo se queste sono eseguite
esclusivamente nella fase di caricamento e startup del programma: ancora una volta, l'attenta lettura della
documentazione del compilatore e un po' di sperimentazione si rivelano indispensabili.
A prescindere dalle questioni legate all'efficienza del programma, vi sono casi in cui è
comunque inopportuno che le routine residenti richiamino funzioni di libreria, in particolare quando
queste ultime invocano, a loro volta, l'int 21h282: l'uso dell'int 21h al momento sbagliato da parte di un
TSR può provocare il crash del sistema; infatti, a causa delle modalità di gestione da parte del DOS dei
propri stack interni, esso non può essere invocato ricorsivamente da un TSR (cioè mentre un suo servizio
è attivo). Sull'argomento si tornerà tra breve con maggiore dettaglio.
282 Molte funzioni di libreria si servono dell'int 21h: tra esse quelle relative alla gestione dello I/O con gli
streams, i files e la console (printf(), fopen(), open(), getch(), etc.).
294 - Tricky C
G E S T I O N E D E G L I I N T E R R U P T
Tutti i TSR incorporano routine di gestione degli interrupt di sistema, in quanto è questo il solo
mezzo che essi possono utilizzare per rimanere attivi dopo l'installazione in RAM. La gestione degli
interrupt è dunque di importanza cruciale e deve essere effettuata senza perdere di vista alcuni punti
fondamentali283.
H a r d w a r e , R O M - B I O S e D O S
Il TSR deve tenere sotto controllo il sistema, per intercettare il verificarsi dell'evento che ne
richiede l'attivazione (solitamente la digitazione di una determinata sequenza, detta hotkey, sulla tastiera),
installando un gestore dell'int 09h, il quale è generato dal chip dedicato alla tastiera ogni qualvolta un
tasto è premuto o rilasciato.
Il TSR, quando intercetta lo hotkey, deve essere in grado di decidere se soddisfare la richiesta di
attivazione oppure attendere un momento più "propizio": una inopportuna intromissione nell'attività del
BIOS o del DOS potrebbe avere conseguenze disastrose.
Gli interrupt hardware, infatti, sono pilotati da un chip dedicato, che li gestisce in base a precisi
livelli di priorità, inibendo cioè l'attivazione di un interrupt mentre ne viene servito un altro avente priorità
maggiore. I TSR non devono dunque attivarsi se è in corso un interrupt hardware, onde evitare
l'inibizione, per un tempo indefinitamente lungo, di tutti quelli successivamente in arrivo.
Va ricordato inoltre che le routine del ROM-BIOS sono non rientranti (cioè non ricorsive284): un
TSR non può, pertanto, invocare una funzione BIOS già in corso di esecuzione. Le routine di gestione
degli interrupt BIOS incorporate nel TSR devono garantire l'impossibilità di ricorsione mediante
opportuni strumenti, ad esempio l'utilizzo di flag.
Quanto detto con riferimento agli interrupt del ROM-BIOS vale, in parte, anche per le funzioni
DOS: vi sono, cioè, casi in cui il TSR può interrompere l'esecuzione dell'int 21h, ma è comunque
opportuno un comportamento prudente. In sintesi: il DOS non consente, a causa delle proprie modalità di
gestione dello stack285, di chiamare una funzione dell'int 21h che ne faccia uso mentre la medesima o
un'altra funzione facente uso dello stack viene servita a seguito di una precedente richiesta. Se il TSR si
attivasse e interrompesse l'int 21h con una chiamata allo stesso, il DOS, per rispondere alla nuova
chiamata, ripristinerebbe il puntatore al proprio stack e quindi perderebbe i dati appartenenti al
programma interrotto, compreso l'indirizzo di ritorno dalla chiamata originaria all'int 21h (la coppia
CS:IP si trova anch'essa sullo stack).
Problemi di gestione dello stack possono inoltre verificarsi se il TSR viene attivato quando il
DOS si trova in una condizione di "errore critico", per risolvere la quale è necessario l'intervento
dell'utente (ad esempio: stampante spenta o senza carta; sportello del drive aperto, etc.).
Vediamo, in dettaglio, qualche suggerimento per la gestione degli interrupt "delicati".
283 Notizie di carattere generale sugli interrupt si trovano a pag. 115.
284 Circa la ricorsione vedere pag. 100.
285 Vogliamo proprio essere precisi? Il DOS gestisce tre stack interni, ciascuno dei quali è costituito da un'area di
memoria di circa 200 byte (non si tratta, dunque, di stack nel senso letterale del termine, bensì di buffer statici). Il
primo e il secondo sono utilizzati dall'int 21h, per le funzioni 00h-0Ch e, rispettivamente, per tutte quelle restanti; il
terzo è usato dall'int 24h nelle situazioni di errore critico.
I programmi TSR - 295
I f l a g d e l D O S
Il DOS gestisce due flag, detti InDOS flag e CritErr flag, originariamente destinati ad
uso "interno" e menzionati, poco e male, nella documentazione ufficiale solo a partire dalle più recenti
edizioni. Ognuno di essi occupa un byte nel segmento di RAM ove è caricato il sistema operativo e vale,
per default, zero: il primo è modificato quando viene servito l'int 21h e resettato al termine del servizio; il
secondo è forzato a un valore non nullo quando si verifica un errore critico ed è azzerato in uscita
dall'int 24h (inoltre l'int 24h azzera l'InDOS flag: precauzione necessaria, dal momento che l'utente
potrebbe decidere di non completare l'operazione in corso). E' facile intuire che essi possono rivelarsi di
grande utilità: un TSR, controllando che entrambi siano nulli, individua il momento adatto per attivarsi
senza il rischio di disturbare l'attività del DOS286. L'indirizzo dell'InDOS flag è fornito dalla
funzione 34h (anch'essa scarsamente documentata) dell'int 21h, come descritto a pagina .
Riportiamo il codice di una funzione che restituisce l'indirizzo dell'InDOS flag sotto forma
di puntatore far a carattere; l'indirezione di tale puntatore fornisce il valore del flag.
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
INDOSADR.C - getInDOSaddr()
char far *cdecl getInDOSaddr(void);
Restituisce: il puntatore all'InDOS flag
COMPILABILE CON TURBO C++ 1.0
tcc -O -d -c -mx indosadr.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#include
char far *cdecl getInDOSaddr(void)
{
286 In particolare, per quanto riguarda l'InDOS flag, va osservato che quando esso non è nullo un servizio
DOS è in corso di esecuzione, pertanto i TSR non devono utilizzare alcun servizio dell'int 21h, al fine di evitare la
distruzione del contenuto dello stack del DOS. Controllando lo stato del flag, un TSR è in grado di determinare
quando è possibile invocare funzioni DOS senza pericolo di compromettere lo stato del sistema. Tuttavia esiste una
complicazione: l'interprete di comandi COMMAND.COM ed alcuni altri programmi trascorrono gran parte del tempo
in attesa di input dalla tastiera mediante la funzione 0Ah (GetString) dell'int 21h: l'InDOS flag, in tale
circostanza, è non-nullo. E' possibile aggirare il problema intercettando l'int 28h, chiamato in loop dai
servizi 00h-0Ch, oppure dotando il TSR di un gestore dell'int 21h in grado di intercettare le chiamate alla
funzione 0Ah nel modo seguente:
1) Non invocare il servizio immediatamente; eseguire invece un loop costituito da un ritardo seguito da una
chiamata al servizio 0Bh dell'int 21h (GetInputStatus).
2) Continuare ad eseguire il loop sino a quando non venga segnalato (dal servizio 0Bh) che un tasto è pronto
nel buffer della tastiera.
3) Solo a questo punto eseguire la chiamata alla funzione 0Ah: per tutto il tempo in cui viene eseguito e
rieseguito il loop, il TSR può utilizzare i servizi DOS liberamente.
La descrizione dei servizi 0Ah e 0Bh dell'int 21h è riportata a pag. 313.
296 - Tricky C
union REGS regs;
struct SREGS sregs;
regs.h.ah = 0x34;
(void)intdos(®s,®s);
segread(&sregs);
return(MK_FP(sregs.es,regs.x.bx));
}
Ottenere l'indirizzo del CritErr flag è meno semplice. A partire dalla versione 3.1 del
DOS, esso si trova nel byte che precede l'InDOS flag: l'indirizzo è pertanto pari a quello dell'InDOS,
decrementato di uno. Ad esempio:
....
char far *InDOSPtr, far *CritErrPtr;
InDOSPtr = getInDOSaddr();
CritErrPtr = InDOSPtr-1;
....
Nelle versioni precedenti il segmento dell'indirizzo del CritErr flag è il medesimo di
quello relativo all'InDOS flag, mentre l'offset deve essere ricavato dal campo "operando"
dell'istruzione assembler CMP che si trova, nello stesso segmento DOS, nella sequenza287 qui riportata:
cmp ss:[NearByte],00H
jne NearLabel
int 28H
In altre parole, una volta ottenuto l'indirizzo dell'InDOS mediante l'int 21 funzione 34h, occorre
scandire il segmento che inizia all'indirizzo ES:0000 alla ricerca degli opcode relativi alle istruzioni di
cui sopra (si tratta, ovviamente, di codice compilato); il campo operando ([NearByte], 2 byte)
dell'istruzione CMP SS... è l'offset del CritErr flag. Sicuri di evitare un fastidio al lettore,
presentiamo una funzione in grado di ricavare gli indirizzi di entrambi i flag. Dal momento che le
funzioni in C restituiscono un solo valore, getDOSflagsptrs() fa uso di un puntatore a struttura per
renderli disponibili entrambi alla routine chiamante. Essa si basa quasi interamente sullo inline assembly
a scopo di efficienza e compattezza.
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
DOSPTRS.C - getDOSfptrs()
int cdecl getDOSfptrs(struct DOSfptrs DosFlagsPtrs *);
struct DOSfptrs DosFlagsPtrs; punta alla struttura di tipo DOSfp
Restituisce: 1 in caso di errore (seq. 0xCD 0x28 non trovata);
0 altrimenti.
287 Codice del file IBMDOS.COM (o MSDOS.SYS). Chi desiderasse complicarsi la vita, potrebbe ricercare una
sequenza simile, invece di decrementare l'offset dell'indirizzo dell'InDOS flag, anche nelle versioni di DOS
dalla 3.1 in poi:
test ss:[NearByte],0FFH
jne NearLabel
push ss:[NearWord]
int 28H
I programmi TSR - 297
COMPILABILE CON TURBO C++ 1.0
tcc -O -d -c -mx -Tm2 dosptrs.C
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh.
Il parametro -Tm2 evita che TASM segnali l'errore "forward
reference needs override" (le labels che fanno da puntatori agli
opcodes sono utilizzate prima della loro compilazione). Se la
versione di TASM di cui si dispone non accetta tale parametro, il
problema puo' essere aggirato spostando in testa alla funzione il
codice fasullo che si trova tra le due rem, facendolo precedere da
un'istruzione jmp che ne eviti l'esecuzione.
********************/
#pragma inline
#pragma warn -par
#define DOS_3_31 0x030A
#define MAX_SEARCH 0xFFFF
struct DOSfptrs {
char far *InDOSPtr; // puntatore all'InDOS flag
char far *CritErrPtr; // puntatore al CritErr flag
};
int getDOSfptrs(struct DOSfptrs *DosFlagsPtrs)
{
#if defined(__COMPACT__) || defined(__LARGE__) || defined(__HUGE__)
asm push ds;
asm lds si,DosFlagsPtrs;
#else // DS:SI = indirizzo della struttura
asm mov si,DosFlagsPtrs;
#endif
asm {
mov ah,0x34;
int 0x21; // chiede al DOS l'ind. dell'InDOS flag (ES:BX)
mov ds:[si],bx;
mov ds:[si+2],es; // copia ind. nel 1º punt. della struct
push bx; // salva BX (usato da funzione 0x30)
mov ah,0x30;
int 0x21; // chiede al DOS la versione DOS
pop bx;
xchg ah,al; // AX diventa cresecente con la versione DOS
cmp ax,DOS_3_31;
jb _SEARCH; // salta se versione inferiore a 3.10
dec bx; // se no il CritErr e' il byte preced. l'InDOS
jmp _STORE_DATA;
}
_SEARCH: // se DOS < 3.10 cerca il CritErr in IBMDOS/MSDOS in RA
asm {
xor di,di;
mov cx,MAX_SEARCH; // si cerca in un seg di 64 Kb max.
mov ax,word ptr _DUMMY_INT28H; // carica AX con 0x28CD
}
_REPEAT:
asm {
repne scasb; // cerca 0xCD
jne _ERROR; // ERRORE se non trovato
cmp ah,es:[di];
jne _REPEAT: // ripete se il byte succ. non e' 0x28
mov ax,word ptr _DUMMY_CODE; // carica AX con 0x8036
cmp ax,es:[di+_DUMMY_CODE-_DUMMY_INT28H-1];
jne _REPEAT; // ripete se non c'e' in RAM stessa sequenza
298 - Tricky C
mov al,byte ptr (_DUMMY_CODE+2); // carica AL con 0x06
cmp al,es:[di+_DUMMY_CODE-_DUMMY_INT28H+1]
jne _REPEAT; // ripete se non c'e' in RAM stessa sequenza
mov al,byte ptr _DUMMY_JMP; // carica AL con 0x75
cmp al,es:[di+_DUMMY_JMP-_DUMMY_INT28H-1];
jne _REPEAT; // ripete se non c'e' in RAM stessa sequenza
mov bx,es:[di+_DUMMY_CODE-_DUMMY_INT28H+2];
} // ind. di CritErr in BX
_STORE_DATA:
asm {
mov ds:[si+4],bx;
mov ds:[si+6],es; // copia ind. nel 2º punt. della struc
xor ax,ax; // nessun errore: restituisce 0
jmp _EXIT_FUNC;
}
/********************
finto codice: l'ind. di CritErr e' [byte ptr NearLabel] in cmp ss:
********************/
_DUMMY_CODE:
asm {
_DUMMY_CODE label near;
cmp ss:[byte ptr _DUMMY_CODE],0x00;
_DUMMY_JMP label near;
jne _DUMMY_CODE;
_DUMMY_INT28H label near;
int 0x28;
}
/********************
fine finto cod. i cui opcodes sono usati per cercare ind. di CritErr
********************/
_ERROR:
asm mov ax,0x01; // errore: restituisce 1
_EXIT_FUNC:
#if defined(__COMPACT__) || defined(__LARGE__) || defined(__HUGE__)
asm pop ds;
#endif
return(_AX);
}
La getDOSfptrs(), dopo avere salvato nel primo campo della struttura DosFlagPtrs
l'indirizzo dell'InDOS flag, ottenuto, mediante la funzione 34h dell'int 21h, utilizza la funzione 30h del
medesimo interrupt per conoscere la versione del DOS. Tale servizio restituisce in AH il numero della
revisione e in AL il numero della versione: scambiando tra loro i valori dei due registri si ottiene in AX il
valore esprimente versione e revisione: questo è maggiore per versione più recente. Un test effettuato sul
registro AX consente di scegliere l'algoritmo appropriato all'individuazione dell'indirizzo del CritErr
flag. E' interessante osservare che il codice della getDOSfptrs() contiene le istruzioni i cui opcode
devono essere ricercati, per versioni di DOS anteriori alla 3.1, nel segmento ES:0000. Tale stratagemma
evita di compilare a parte tali istruzioni per conoscere la sequenza di byte da ricercare. I riferimenti agli
opcode sono effettuati sfruttando la capacità dell'assembler di utilizzare le labels come puntatori.
L'algoritmo utilizzato ricerca dapprima gli opcode corrispondenti all'istruzione INT 28H e,
localizzati questi, controlla quelli relativi alle istruzioni precedenti: lo scopo è abbreviare il tempo
necessario alla ricerca, in quanto l'opcode dell'istruzione INT appare, in IBMDOS.COM (e MSDOS.SYS),
con minore frequenza rispetto a quello che rappresenta il registro SS nell'istruzione CMP.
Lasciamo al lettore il compito (leggi: grattacapo) di realizzare in linguaggio C una funzione in
grado di restituire il puntatore al CritErr flag. Ecco alcuni suggerimenti utili per... grattarsi un po'
meno il capo:
I programmi TSR - 299
1) Versione e revisione del DOS sono disponibili nelle variabili globali (char) _osmajor e
_osminor.
2) La sequenza di opcode da ricercare è:
0x36 0x80 0x06 0x?? 0x?? 0x00 0x75 0x?? 0xCD 0x28
ove 0x?? rappresenta un valore sconosciuto
3) La coppia di byte 0x?? ad offset 3 nella sequenza può essere gestita come unsigned integer:
infatti essa è l'offset del CritErr flag.
4) Tenere sott'occhio la getInDOSaddr().
I n t 0 5 h ( B I O S ) : P r i n t S c r e e n
L'int 05h è invocato direttamente dalla routine BIOS di gestione dell'int 09h quando viene
premuto il tasto PRTSC. Per evitare l'attivazione del TSR durante la fase di stampa del contenuto del
video è sufficiente che esso controlli il valore presente nel byte che si trova all'indirizzo 0:0500; esso è
un flag che può assumere tre valori, a seconda dello stato dell'ultima operazione di Print Screen:
VALORI DEL FLAG DI STATO DELL'INT 05H
VALORE SIGNIFICATO
00h Print Screen terminato.
01h Print Screen in corso.
FFh Print Screen interrotto a causa di errori.
Esempio:
....
if(!(*((char far *)0x500)))
do_popup();
....
Attenzione: il vettore originale dell'int 05h è ripristinato nascostamente dalla funzione keep(),
che rende residente il TSR288. Questo, pertanto, qualora installi un gestore dell'int 05h deve evitare l'uso
della keep(), ricorrendo direttamente all'int 21h, servizio 31h per rendersi residente.
288 Responsabile è la _restorezero(), routine non documentata di servizio della keep(). La
_restorezero() provvede anche a ripristinare i vettori degli int 00h, 04h e 06h, per i quali valgono dunque le
affermazioni riguardanti l'int 05h.
300 - Tricky C
I n t 0 8 h ( H a r d w a r e ) : T i m e r
Il timer del PC (chip 8253) richiede un interrupt 18.21 volte al secondo al controllore degli
interrupt (chip 8259). Questo, se gli interrupt sono abilitati, utilizza la linea IRQ0 per comunicare con il
processore, che trasferisce il controllo alla routine che si trova all'indirizzo presente nella tavola dei
vettori di interrupt, ad offset 20h (08h*04h). Incorporando nel TSR una routine di gestione dell'int 08h
è possibile dotarlo di un sistema ad azione continua per l'intercettazione dello hotkey e il controllo delle
condizioni di sicurezza ai fini dell'attivazione. Va però ricordato che l'int 08h di default esegue,
operazioni fondamentali per il corretto funzionamento della macchina, quali l'aggiornamento del timer di
sistema (all'indirizzo 0:46C) e lo spegnimento dei motori dei drive dopo circa due secondi in cui non
siano effettuate operazioni di lettura e/o scrittura: il gestore inserito nel TSR deve effettuare queste
operazioni o, quantomeno, consentire al gestore originale di occuparsene e di inviare al chip 8259 il
segnale di fine interrupt. E' dunque prudente strutturare il nuovo gestore in modo che, innanzi tutto,
trasferisca il controllo a quello originale e solo al rientro da questo si occupi delle elaborazioni necessarie
al TSR. Ecco un esempio (semplificato):
void interrupt newint08h(void)
{
asm pushf;
asm call dword ptr oldint08h;
....
....
}
L'esempio assume che la variabile oldint08h contenga l'indirizzo del gestore originale;
l'istruzione PUSHF è necessaria in quanto la CALL trasferisce il controllo a una routine di interrupt, la
quale termina con un'istruzione IRET (che esegue automaticamente il caricamento del registro dei flag
prelevando una word dallo stack). Successivamente alla CALL, il gestore può occuparsi delle operazioni
necessarie al TSR, quali test e attivazione (popup). Ecco alcune importanti precauzioni:
1) Non invocare le funzioni 01h-0Ch dell'int 21h nel gestore dell'int 08h (onde evitare la distruzione
dello stack da parte del DOS, provocata dalla ricorsione).
2) Verificare che l'InDos flag e il CritErr flag valgano entrambi 0.
3) Verificare che non sia in corso un PrintScreen (int 05h).
4) Vedere pagina 266.
I n t 0 9 h ( H a r d w a r e ) : T a s t i e r a
Il controllore della tastiera richiede un int 09h ogni volta che un tasto è premuto o rilasciato. La
routine BIOS originale aggiorna il buffer della tastiera oppure gestisce i casi particolari (CTRL-BREAK,
CTRL-ALT-DEL, PRTSC, etc.). Se si desidera che l'attivazione del TSR avvenga a seguito della
pressione di uno hotkey, esso deve agganciare il vettore dell'int 09h (cioè deve incorporare una routine
che lo gestisca). Il nuovo gestore, individuato lo hotkey, può limitarsi a modificare un flag che viene
successivamente controllato (vedere quanto detto circa l'int 28h, a pag. ) per effettuare il popup. E'
indispensabile che il nuovo gestore si incarichi di reinizializzare la tastiera (per evitare che lo hotkey sia
passato al programma interrotto) e di inviare al chip 8259 il segnale di fine interrupt (per evitare che il
sistema resti bloccato indefinitamente, dal momento che il chip 8259 inibisce gli interrupt sino al
completamento di quello in corso). Un esempio:
I programmi TSR - 301
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
NEWINT09.C - newint09h()
void interrupt newint09h(void);
COMPILABILE CON TURBO C++ 1.0
tcc -O -d -c -mx -Tm2 newint09.C
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh.
********************/
#define HOT_KEY 0x44 // lo hot-key e' il tasto F10
void interrupt newint09h(void)
{
asm {
in al,0x60; // legge lo scan code del tasto premuto
cmp al,HOT_KEY;
je SETFLAG;
pop bp; // pulire lo stack prima di saltare!!
pop di; // ricordarsi che il compilatore C
pop si; // genera automaticamente il codice
pop ds; // necessario a salvare tutti i
pop es; // registri in entrata alle funzioni
pop dx; // dichiarate interrupt
pop cx;
pop bx;
pop ax;
jmp dword ptr oldint09h; // concatena routine BIOS orig.
}
SETFLAG:
asm {
in al,0x61; // legge lo stato della tastiera
mov ah,al; // lo salva
or al,0x80h; // setta il bit di abilitazione della tastiera
out 0x61,al; // abilita la tastiera
mov al,ah; // ricarica in AL lo stato
out 0x61,al; // e lo ripristina
mov al,0x20; // prepara il segnale di fine interrupt
out 0x20,al; // e lo invia al chip 8259
pop ax; // ...ricordarsi della PUSH iniziale...
}
popup_flag = 1;
}
Come si vede, newint09h() svolge le proprie operazioni a stretto contatto con lo hardware,
leggendo e scrivendo direttamente sulle porte (vedere pag. 271); se lo scan code letto sulla porta 60h non
è quello dello hotkey il controllo è ceduto al gestore originale: l'uso dell'istruzione JMP richiede la totale
pulizia dello stack (ad eccezione di CS, IP e registro dei flag) perché la IRET del gestore originale non
determina il rientro in newint09h(), bensì direttamente nella procedura interrotta, ripristinando così il
registro dei flag ed utilizzando (come indirizzo di ritorno) la coppia CS:IP spinta sullo stack all'ingresso
di newint09h(). Prima di terminare, newint09h() aggiorna la variabile (globale) popup_flag (è
in questo punto del codice che esso potrebbe attivare il TSR); il nuovo gestore dell'int 28h e segg.)
effettua il popup se popup_flag ha valore 1.
302 - Tricky C
Spesso lo hotkey deve essere costituito da una combinazione di tasti e di shift (CTRL, ALT,
SHIFT etc.): il gestore dell'int 09h può conoscere lo stato degli shift ispezionando il contenuto di una
coppia di byte utilizzati, a tal fine, dal sistema.
I valori degli shift status byte possono essere ottenuti, ad esempio, nel seguente modo:
....
char shfstatus;
shfstatus = *((char far *)0x417);
....
In alternativa, è possibile utilizzare gli appositi servizi dell'int 16h (vedere pag. ). Inoltre,
ulteriori informazioni sullo stato della tastiera possono essere ricavate dal Keyboard Status Byte, che si
trova all'indirizzo 0:0496.
SHIFT STATUS BYTE ED EXTENDED SHIFT STATUS BYTE
BIT A 1 SIGNIFICATO DEL BIT PER SIGNIFICATO DEL BIT PER
SHIFT STATUS (0:0417) EXTENDED SHIFT STATUS
(0:0418)
7 Insert attivo Insert premuto
6 Caps Lock attivo Caps Lock premuto
5 Num Lock attivo Num Lock premuto
4 Scroll Lock attivo Scroll Lock premuto
3 Alt premuto Pause attivato
2 Ctrl premuto SysReq premuto
1 Shift Sinistro premuto Alt sinistro premuto
0 Shift Destro premuto Ctrl destro premuto
I programmi TSR - 303
KEYBOARD STATUS BYTE
BIT A 1 SIGNIFICATO DEL BIT
7 Lettura ID in corso
6 Ultimo carattere = primo carattere di ID
5 Forza Num Lock se lettura ID e KBX
4 La tastiera ha 101/102 tasti
3 Alt Destro premuto
2 Ctrl Destro premuto
1 Ultimo codice = E0 Hidden Code
0 Ultimo codice = E1 Hidden Code
I n t 1 0 h ( B I O S ) : S e r v i z i v i d e o
E' buona norma non interrompere un servizio dell'int 10h: si pensi alle conseguenze che
potrebbe avere l'attivazione del TSR proprio mentre il BIOS sta, ad esempio, cambiando la modalità
video. Un TSR deve dunque gestire l'int 10h per motivi di sicurezza ed utilizzare opportunamente un flag.
int ok_to_popup = 1; // flag sicurezza pop-up
void far newint10h(void)
{
asm mov word ptr ok_to_popup,0x00;
asm pushf;
asm call dword ptr oldint10h;
....
....
asm mov word ptr ok_to_popup,0x01;
#if __TURBOC__ > 0x0200
asm pop bp; // BP PUSHed da TURBOC se versione C++
#endif
asm iret;
}
La newint10h() chiama il gestore originale dell'interrupt con la tecnica descritta nel
paragrafo dedicato all'int 08h (pag. ). La routine che ha il compito di effettuare il popup (ad esempio
l'int 08h stesso o l'int 28h) può effettuare un test del tipo:
....
if(ok_to_popup)
do_popup();
....
304 - Tricky C
Si noti che newint10h() non è dichiarata di tipo interrupt, ma di tipo far. Ciò perché,
come più volte accennato, il compilatore C genera automaticamente, per le funzioni interrupt, il
codice necessario al salvataggio di tutti i registri in ingresso alla funzione e al loro ripristino in uscita: se
newint10h() fosse dichiarata interrupt e non si provvedesse esplicitamente a sostituire nello stack
i valori spinti dalla chiamata all'interrupt con quelli restituiti dal gestore originale invocato con la CALL, il
processo chiamante non potrebbe in alcun caso conoscere lo stato del sistema conseguente alla chiamata.
Attenzione, però, all'eventuale codice qui rappresentato dai puntini: se esso utilizza i registri modificati
dal gestore originale, questi devono essere salvati (e ripristinati). La funzione di libreria setvect()
"digerisce" senza problemi un puntatore a funzione far purché si effettui un opportuno cast a funzione
interrupt289. La dichiarazione far impone, inoltre, di pulire lo stack290 e terminare esplicitamente la
funzione con una IRET, che sarebbe stata inserita per default dal compilatore in una funzione dichiarata
interrupt. Circa l'int 10h vedere anche a pag. .
I n t 1 3 h ( B I O S ) : I / O d i s c h i
E' opportuno non interrompere un servizio di I/O su disco: vale quanto detto sopra circa
l'int 10h, come dimostra l'esempio che segue.
int ok_to_popup = 1; /* flag sicurezza pop-up */
void far newint13h(void)
{
asm mov word ptr ok_to_popup,0x00;
asm pushf;
asm call dword ptr oldint13h;
....
....
asm mov word ptr ok_to_popup,0x01;
#if __TURBOC__ > 0x0200
asm pop bp; /* BP PUSHed da TURBOC se versione C++ */
#endif
asm iret;
}
I n t 1 6 h ( B I O S ) : T a s t i e r a
L'int 16h gestisce i servizi BIOS per la tastiera. A differenza dell'int 09h esso non viene
invocato da un evento asincrono quale la pressione di un tasto, bensì via software: si tratta, in altre parole,
di un'interfaccia tra applicazione e tastiera. In particolare, il servizio 00h dell'int 16h sospende
l'elaborazione in corso e attende che nel buffer della tastiera siano inseriti scan code e ASCII code di un
tasto premuto, qualora essi non siano già presenti: se nel corso di una funzione DOS è richiesto tale
servizio, un TSR non può essere attivato per tutta la durata dello stesso. L'ostacolo può essere aggirato da
289 Il cast è (void(interrupt *)()).
290 Si ricordi che il compilatore Borland C++ genera le istruzioni necessarie alla gestione di BP ed SP anche
nelle funzioni dichiarate void funzione(void), mentre ciò non avviene con il compilatore TURBO C 2.0.
Utilizzando quest'ultimo è quindi indispensabile eliminare l'istruzione POP BP che precede la IRET. A complicare
ulteriormente le cose giunge il fatto che il modello huge salva DS sullo stack in ingresso alla funzione e lo ripristina
in uscita: occorre tenerne conto se si compila il TSR con detto modello di memoria.
I programmi TSR - 305
un gestore dell'int 16h che rediriga le richieste di servizio 00h al servizio 01h (semplice controllo della
eventuale presenza di dati nel buffer) e intraprenda l'azione più opportuna a seconda di quanto riportato
da quest'ultimo. Un esempio di gestore dell'int 16h è riportato a pag. : per adattarlo alle esigenze dei TSR
è sufficiente sostituire la parte di codice etichettata LOOP_0 con il listato seguente.
LOOP_0:
CTRL_C_0:
asm {
mov ax,dx; // controlla se un tasto è pronto
pushf; // necessaria a causa dell'IRET nel gestore orig.
cli;
call dword ptr oldint16h; // usa come subroutine
jz IDLE_LOOP; // nessun tasto pronto (ZF = 1)
mov ax,dx; // un tasto è pronto: occorre estrarlo dal buf.
dec ah;
pushf;
cli;
call dword ptr int16hdata;
cmp al,03H; // è CTRL C or ALT 3 ?
je CTRL_C_0; // sì: salta
cmp ax,0300H; // no: è CTRL 2 ?
je CTRL_C_0; // sì: salta
pop dx; // no, non è una CTRL C sequence: pulisci lo stack
iret; // passa il tasto alla routine chiamante
}
IDLE_LOOP: // gestisce attivita' altri TSR se il DOS e' libero
asm {
push ds;
push bx;
lds bx,InDOSflag; // carica in DS:BX l'indirizzo del flag
mov al,byte ptr [bx]; // carica il flag in AL
pop bx;
pop ds;
cmp al,00H;
jg LOOP_0; // se il flag non e' 0 meglio lasciar perdere
int 28H; // altrimenti si puo' interrompere il DOS
jmp LOOP_0; // e riprendere il loop in seguito
}
La differenza rispetto all'esempio di pag. è evidente: all'interno del ciclo LOOP_0 viene
effettuato un test sull'InDOSflag, per invocare se possibile, a beneficio di altri TSR, l'int 28h.
Descriviamo brevemente alcuni dei servizi resi disponibili dall'int 16h:
INT 16H, SERV. 00H: LEGGE UN TASTO DAL BUFFER DI TASTIERA
Input AH 00h
Output AH scan code
AL ASCII code
Note INT 16h, FUNZ. 10h è equivalente, ma supporta la tastiera estesa e non
è disponibile su tutte le macchine.
306 - Tricky C
INT 16H, SERV. 01H: CONTROLLA SE È PRESENTE UN TASTO NEL BUFFER DI TASTIERA
Input AH 01h
Output ZFlag 1 = buffer di tastiera vuoto
2 = carattere presente nel buffer:
AH = scan code
AL = ASCII code
Note INT 16h, FUNZ. 11h è equivalente, ma supporta la tastiera estesa e non
è disponibile su tutte le macchine.
INT 16H, SERV. 02H: STATO DEGLI SHIFT
Input AH 02h
Output AL Byte di stato degli shift (v. pag. 302)
Note INT 16h, FUNZ. 12h è equivalente, ma supporta la tastiera estesa e non
è disponibile su tutte le macchine. Restituisce in AH il byte di stato
esteso.
INT 16H, SERV. 05H: INSERISCE UN TASTO NEL BUFFER DELLA TASTIERA
Input AH 05h
CH scan code
CL ASCII code
Output AL 00h = operazione riuscita
01h = buffer di tastiera pieno
Infine, ecco alcuni ulteriori dati utili per una gestione personalizzata del buffer della tastiera291:
291 Forse è opportuno spendere qualche parola sulle modalità di gestione, realizzata attraverso quattro puntatori,
del buffer della tastiera. Il suo indirizzo nella RAM è dato dal puntatore all'inizio: questo e il puntatore al byte
successivo alla fine ne segnano dunque i confini. Il buffer è inoltre scandito da altri due puntatori, dei quali il primo
(puntatore alla testa) indica la posizione del primo tasto estratto dal buffer stesso, mentre il secondo (puntatore alla
coda) indica l'indirizzo al quale è "parcheggiato" il successivo tasto premuto (cioè i suoi codici di scansione e
ASCII). Quando deve essere inserito un tasto nel buffer, il puntatore alla coda viene incrementato; se il suo valore
supera quello del puntatore alla fine viene "riavvolto" al valore del puntatore all'inizio. Se, a seguito di questo
algoritmo, esso eguaglia il puntatore alla testa si verifica la condizione di buffer pieno: il puntatore è decrementato.
Si noti che in questo caso il tasto è regolarmente inserito all'indirizzo indicato dal puntatore alla coda prima
dell'incremento, ma viene ignorato: il buffer di tastiera può pertanto "trattare" un tasto in meno rispetto a quanto
consentito dallo spazio allocato (normalmente 15 battute, ciascuna delle quali impegna una word dei 32 byte
disponibili). Quando invece deve essere letto un tasto dal buffer, è incrementato il puntatore alla testa: se esso
I programmi TSR - 307
PUNTATORI AL BUFFER DI TASTIERA
OGGETTO INDIRIZZO BYTE
Puntatore al buffer di tastiera 0:480 2
Puntatore al byte seguente la fine del buffer 0:482 2
Puntatore alla testa del buffer 0:41A 2
Puntatore alla coda del buffer 0:41C 2
Carattere immesso con ALT+tastierino numerico 0:419 1
Il buffer di tastiera è normalmente situato all'indirizzo 0:041E, ma può essere rilocato via
software (per un esempio si veda pag. 378 e seguenti); la sua ampiezza di default, anch'essa modificabile,
è 32 byte: esso contiene però 15 tasti al massimo, in quanto l'eventuale sedicesimo forzerebbe il puntatore
alla coda ad essere uguale al puntatore alla testa, condizione che invece significa "buffer vuoto". Del
buffer di tastiera e dei suoi puntatori si parla anche a pag. 384.
I n t 1 B h ( B I O S ) : C T R L - B E A K
Il gestore BIOS dell'int 1Bh è costituito da una istruzione IRET. Il DOS lo sostituisce con una
routine propria, che modifica due flag: il primo, interno al DOS medesimo e controllato periodicamente,
consente a questo di intraprendere le opportune azioni (solitamente l'interruzione del programma; è la
routine del CTRL-C) quando venga rilevato il CTRL-BREAK su tastiera; il secondo, situato nella low
memory all'indirizzo 0:0471, viene posto a 1 all'occorrenza del primo CTRL-BREAK e non più azzerato
(a meno che ciò non sia fatto dall'utente) e può essere utilizzato, ad esempio, da un processo parent per
sapere se il child process è terminato via CTRL-BREAK.
Un TSR deve gestire il vettore del CTRL-BREAK assumendone il controllo quando viene
attivato e restituendolo al gestore originale al termine della propria attività, onde evitare di essere
interrotto da una maldestra azione dell'utente. La routine di gestione può essere molto semplice; se il suo
scopo è soltanto fungere da "buco nero" per le sequenze CTRL-BREAK essa può assumere la struttura
seguente:
void interrupt newint1Bh(void)
{
}
Dichiarando far (e non interrupt) la newint1BH() si può evitare che essa incorpori le
istruzioni per il salvataggio e il ripristino dei registri: essa dovrebbe però essere chiusa esplicitamente da
una istruzione inline assembly IRET. Si veda inoltre quanto detto circa l'int 23h (pag. ).
Va sottolineato che la sostituzione del vettore dell'int 1Bh non deve avvenire al momento
dell'installazione del TSR, ma al momento della sua attivazione (per consentire alle applicazioni utilizzate
eguaglia il puntatore alla coda, allora il buffer è vuoto. Un'ultima precisazione: i quattro puntatori esprimono offset
rispetto all'indirizzo di segmento 400h.
308 - Tricky C
successivamente di utilizzare il gestore originale) e deve essere ripristinato al termine dell'attività in
foreground. Vedere pagina 268.
I n t 1 C h ( B I O S ) : T i m e r
L'int 1Ch, il cui gestore di default è semplicemente un'istruzione IRET, viene invocato
dall'int 08h (timer) per dare alle applicazioni la possibilità di svolgere attività di background basate sul
timer, senza gestire direttamente l'int 08h. Abbiamo suggerito sopra (vedere pag. ) un sistema alternativo
di gestione del timer tick, consistente nell'invocare il gestore originale all'interno di newint08h() e
svolgere successivamente le azioni necessarie al TSR. Di qui la necessità di intercettare l'int 1Ch, onde
evitare che altre applicazioni possano utilizzarlo disturbando o inibendo il TSR: Il gestore dell'int 1Ch
può essere una funzione "vuota" identica a quella dell'esempio relativo all'int 1Bh; newint08h()
invoca il vettore originale dell'int 1Ch:
void interrupt newint1Ch(void)
{
}
void interrupt newint08h(void)
{
asm pushf;
asm call dword ptr oldint08h;
....
....
asm pushf;
asm call dword ptr oldint1Ch;
}
Per quale motivo è necessario invocare esplicitamente l'int 1Ch? Questo esempio offre lo spunto
per un chiarmento importante: per gestore (o vettore) originale di un interrupt non si intende
necessariamente quello installato dal BIOS o dal DOS al bootstrap, ma quello che viene sostituito dalla
routine incorporata nel nostro codice, in quanto quello è l'unico indirizzo che noi possiamo in ogni istante
leggere (e modificare) nella tavola dei vettori. Si pensi, per esempio, al caso di più TSR caricati in
sequenza, ciascuno dei quali incorpori un gestore per un medesimo interrupt: il primo aggancia il gestore
installato dal BIOS (o dal DOS), il secondo quello installato dal primo, e via dicendo. Ovunque possibile,
per dare spazio alle applicazioni concorrenti, è dunque opportuno che i gestori di interrupt trasferiscano il
controllo alle routine da essi "sostituite", invocandole al proprio interno (CALL) o concatenandole (JMP).
Il vettore dell'int 1Ch deve essere agganciato all'attivazione del TSR e ripristinato al termine dell'attività
in foreground. Vedere pag. 266.
I n t 2 1 h ( D O S ) : s e r v i z i D O S
La grande maggioranza delle funzionalità offerte dal DOS è gestita dall'int 21h, attraverso una
serie di servizi accessibili invocando l'interrupt con il numero del servizio stesso nel registro AH (ogni
servizio può, comunque, richiedere un particolare utilizzo degli altri registri; frequente è il numero di sub-
funzione in AL); i problemi da esso posti ai TSR sono legati soprattutto alla sua non-rientranza, di cui si è
detto poco sopra (pag. ).
In questa sede non appare necessario dilungarsi sull'int 21h, in quanto servizi e loro
caratteristiche sono descritti laddove se ne presentano le modalità e gli scopi di utilizzo.
I programmi TSR - 309
I n t 2 3 h ( D O S ) : C T R L - C
Il gestore dell'int 23h è invocato quando la tastiera invia la sequenza CTRL-C. La routine di
default del DOS chiude tutti i file aperti, libera la memoria allocata e termina il programma: un TSR deve
gestire il CTRL-C in quanto, come si intuisce facilmente, lasciar fare al DOS durante l'attività del TSR
stesso scaricherebbe le conseguenze sull'applicazione interrotta. Non ci sono particolari restrizioni alle
azioni che un gestore dell'int 23h può intraprendere, ma occorre tenere presenti alcune cosette:
1) All'ingresso nel gestore tutti i registri contengono i valori che contenevano durante l'esecuzione
della routine interrotta.
2) Se si intende semplicemente ignorare il CTRL-C, il gestore può essere una funzione "vuota".
3) Se, al contrario, si desidera effettuare operazioni è indispensabile salvare il contenuto di tutti i
registri e ripristinarlo in uscita dal gestore.
4) All'interno del gestore possono essere utilizzati tutti i servizi DOS; se, però, il gestore utilizza le
funzioni 01h-0Ch dell'int 21h e durante l'esecuzione di una di esse è nuovamente premuto
CTRL-C il DOS distrugge il contenuto del proprio stack (vedere pag. ).
5) Se il gestore, anziché restituire il controllo alla routine interrotta, intende terminare l'esecuzione
del programma, esso deve chiudersi con un'istruzione RET (e non IRET; attenzione allo stack e al
codice generato per default dal compilatore).
6) Il gestore BIOS dell'int 09h, quando intercetta un CTRL-C, inserisce un ASCII code 3 nel buffer
della tastiera: vedere il paragrafo dedicato all'int 16h (pag. ).
Il punto 4) merita un chiarimento, poiché il problema, apparentemente fastidioso, è in realtà di
facile soluzione: basta incorporare nel TSR due gestori dell'int 23h, dei quali uno "vuoto" e installare
questo durante l'esecuzione di quello "complesso":
void interrupt safeint23h()
{
}
void interrupt newint23h()
{
asm mov ax,seg safeint23h;
asm mov ds,ax;
asm mov dx,offset safeint23h;
asm mov ah,0x25;
asm int 0x21;
....
....
asm mov ah,0x25;
asm lds dx,dword ptr newint23h;
asm int 0x21;
}
Anche un semplice flag può essere sufficente:
void interrupt newint23h()
{
asm cmp inInt23hFlag,0; // se il flag e' 0 non c'e' ricorsione
310 - Tricky C
asm jne EXIT_INT; // stiamo gia' servendo un int 23h; pussa via!
asm mov inInt23hFlag,1; // segnala che siamo nell'int 23h
....
....
asm mov inInt23hFlag,0; // fine dell'int 23h; pronti per eseguirne un altro
EXIT_INT:;
}
Il listato di newint23h() non evidenzia il salvataggio dei registri in ingresso e il loro
ripristino in uscita perché il codice necessario è generato dal compilatore C (newint23h() è dichiarata
interrupt): vedere pag. 268.
Va ancora sottolineato che il vettore dell'int 23h è copiato dal DOS in un apposito campo del
PSP (vedere pag. ) al caricamento del programma e da tale campo è ripristinato al termine della sua
esecuzione: ciò vale anche per i programmi TSR, che terminano con la keep() o con l'int 21h,
servizio 31h. Se il nuovo gestore dell'int 23h deve essere attivo subito dopo l'installazione del TSR (e non
solo al momento della sua attivazione), questo deve copiarne il vettore nel PSP prima di terminare:
*(long *)MK_FP(_psp,0x0E) = (long)newint23h;
E' il DOS medesimo ad attivare, involontariamente, il nuovo gestore dell'int 23h al momento
della terminazione del programma, liberando questo dall'obbligo di farlo "di persona". L'indirizzo della
newint23h() subisce un cast a long per semplificare l'espressione: del resto, un puntatore far e un
long sono entrambi dati a 32 bit.
I n t 2 4 h ( D O S ) : E r r o r e c r i t i c o
L'int 24h è invocato dal DOS nelle situazioni in cui si verifica un errore che non può essere
corretto senza l'intervento dell'utente: ad esempio un tentativo di accesso al disco mentre lo sportello del
drive è aperto. In questi casi la routine di default del DOS visualizza il messaggio
"Abort, Retry, Ignore, Fail?" e attende la risposta. Ogni programma può installare un
gestore personalizzato dell'int 24h, per evitare che il video sia "sporcato" dal messaggio standard del DOS
o per limitare o estendere le possibilità di azione dell'utente; ciò è particolarmente importante per un TSR,
al fine di evitare che in caso di errore critico sia la routine del programma interrotto ad assumere il
controllo del sistema. Va ricordato, però, che il TSR deve installare il proprio gestore al momento
dell'attivazione e ripristinare quello originale prima di restituire il controllo all'applicazione interrotta, per
evitare di cambiarle le carte in tavola.
Come nel caso dell'int 23h, anche il vettore dell'int 24h è copiato dal DOS in un apposito campo
del PSP (vedere pag. ) al caricamento del programma e da tale campo è ripristinato al termine della sua
esecuzione. Se il nuovo gestore dell'int 24h deve essere attivo subito dopo l'installazione del TSR (e non
solo al momento della sua attivazione), questo deve copiarne il vettore nel PSP prima di terminare:
*(long *)MK_FP(_psp,0x12) = (long)newint24h;
Il nuovo gestore dell'int 24h è attivato automaticamente dal DOS quando il programma termina.
L'indirizzo della newint24h() subisce un cast a long per semplificare l'espressione: del resto, un
puntatore far e un long sono entrambi dati a 32 bit.
Infine, durante un errore critico il DOS si trova in condizione di instabilità: è dunque opportuno
non consentire l'attivazione del TSR in tali situazioni, inserendo un test sul CritErr flag (di cui si è
detto ampiamente a pag. 295 e seguenti) nelle routine residenti dedicate al monitoring del sistema o alla
intercettazione dello hotkey.
I programmi TSR - 311
I n t 2 8 h ( D O S ) : D O S l i b e r o
L'int 28h, scarsamente documentato, può costituire, analogamente all'int 08h, uno dei punti di
entrata nel codice attivo del TSR. Il DOS lo invoca quando attende un input dalla tastiera; in altre parole,
durante le funzioni 01h-0Ch dell'int 21h. Il gestore di default è semplicemente una istruzione IRET: il
TSR deve installare il proprio, che può effettuare un controllo sul flag utilizzato da altri gestori (esempio:
int 09h) per segnalare la richiesta di attivazione.
....
if(popup_requested)
do_popup();
....
E' però importante osservare alcune precauzioni:
1) Non invocare le funzioni 01h-0Ch dell'int 21h nel gestore dell'int 28h (onde evitare la distruzione
dello stack da parte del DOS, provocata dalla ricorsione). Inoltre sotto DOS 2.x non devono
essere invocati servizi 50h e 51h, salvo i casi in cui il CritErr flag non è nullo (pag. 295).
2) Verificare che InDos flag e CritErr flag valgano 0.
3) Verificare che non sia in corso un PrintScreen (int 05h; pag. 299).
4) Chiamare (CALL) o concatenare (JMP) al momento opportuno il gestore originale dell'int 28h
(regola peraltro valida con riferimento a tutti i gestori di interrupt).
5) Tenere presente che le applicazioni che non fanno uso dei servizi 01h-0Ch dell'int 21h non
possono essere interrotte dai TSR che si servono dell'int 28h quale unico popup point.
I n t 2 F h ( D O S ) : M u l t i p l e x
L'int 2Fh costituisce una via di comunicazione con i TSR: esso è ufficialmente riservato a tale
scopo ed è utilizzato da alcuni programmi inclusi nel DOS (ASSIGN, PRINT, SHARE).
Questo interrupt è spesso utilizzato, ad esempio, per verificare se il TSR è già presente nella
RAM, onde evitarne l'installazione in più istanze. Microsoft riserva a tale controllo il servizio 00h: il
TSR, quando viene lanciato, invoca l'int 2Fh funzione 00h (valore in AL) dopo avere caricato il
registro AH con il valore scelto quale identificatore292. Il gestore del servizio 00h dell'int 2Fh incorporato
nel TSR deve essere in grado di riconoscere tale identificatore e di restituire in AL un secondo valore, che
costituisce una sorta di "parola d'ordine" e indica al programma di essere già presente in RAM. Questo
algoritmo si fonda sulla unicità, per ogni applicazione, del byte di identificazione e della parola d'ordine:
è evidente che se due diversi programmi ne condividono i valori, solo uno dei due (quello lanciato per
primo) può installarsi in RAM.
La loro unicità può essere garantita, ad esempio, assegnandoli a variabili di ambiente con il
comando DOS SET oppure passandoli al TSR come parametro nella command line293.
292 I valori da 00h a 7Fh sono riservati al DOS (PRINT usa AH = 01h, ASSIGN usa AH = 02h, SHARE usa AH
= 10h); le applicazioni possono dunque utilizzare uno qualsiasi dei valori restanti (80h-FFh).
293 Inoltre, una word (anziché un byte) consente di esprimere un maggior numero di combinazioni: il gestore
dell'int 2Fh potrebbe utilizzare altri registri per effettuare il controllo (ad esempio BX, o qualunque altro registro non
utilizzato da altri servizi dello stesso interrupt), per diminuire la probabilità di conflitto con altre applicazioni.
312 - Tricky C
Il codice necessario alla richiesta di parola d'ordine potrebbe essere analogo al seguente:
....
regs.h.al = 0x00;
regs.h.ah = MultiplexId;
(void)int86(0x2F,®s,®s);
if(regs.x.ax != AlreadyPresent)
install();
....
Ed ecco una proposta di gestore dell'int 2Fh, o almeno della sua sezione iniziale:
void interrupt newint2Fh(int Bp,int Di,int Si,int Ds,int Es,int Dx,int Cx,int Bx,
int Ax)
{
if(((Ax >> 8) & 0xFF) == MultiplexId) {
switch(Ax & 0xFF) {
case 0x00:
Ax = AlreadyPresent;
return;
....
Le variabili MultiplexId (byte di identificazione) e AlreadyPresent (parola d'ordine)
sono variabili globali dichiarate, rispettivamente, char e int.
Segue schema riassuntivo delle regole standard di comunicazione con routine residenti via
int 2Fh:
INT 2FH: MULTIPLEX INTERRUPT
Input AH byte identificativo del programma chiamante
AL numero del servizio richiesto
Altri utilizzo libero
registri
Output Tutti i utilizzo libero
registri
Note Per convenzione il servizio 0 è riservato alla verifica della presenza in
RAM del TSR: l'int 2Fh deve restituire (in AL o AX) un valore
prestabilito come parola d'ordine. Se l'int 2Fh non riconosce il byte di
identificazione (passato in AH dal processo chiamante) deve
concatenare il gestore originale dell'interrupt.
Quello presentato non è che uno dei servizi implementabili in un gestore dell'int 2Fh; va
comunque sottolineato che questo rappresenta la via ufficiale di comunicazione tra il TSR ed il sistema in
cui esso opera, in base ad un meccanismo piuttosto semplice. Esso prevede che il processo che deve
interagire con la porzione residente del TSR (spesso è la porzione transiente del medesimo programma,
L'algoritmo qui descritto è, come si è detto, quello consigliato da Microsoft (e, pertanto, ufficiale), ma attualmente
non esistono motivi di carattere tecnico che impediscano al programmatore di utilizzare metodi alternativi.
I programmi TSR - 313
nuovamente lanciato al prompt del DOS dopo l'installazione) invochi l'int 2Fh con il byte di
riconoscimento in AH e il sevizio richiesto in AL; l'uso degli altri registri è libero.
Ricordiamo ancora una volta che il compilatore C, nel caso di funzioni di tipo interrupt,
genera automaticamente il codice assembler per effettuare in ingresso il salvataggio di tutti i registri (flag
compresi) ed il loro ripristino in uscita: di qui la necessità di dichiararli quali parametri formali294 di
newint2Fh(). In tal modo, ogni riferimento a detti parametri nel corpo della funzione è in realtà un
riferimento ai valori contenuti nello stack: ciò consente ad una funzione di tipo interrupt di restituire
un valore al processo chiamante, proprio perché in uscita, come accennato, i valori dei registri sono
"ricaricati" con il contenuto dello stack.
Il meccanismo di comunicazione costituito dall'int 2Fh si rivela utile in un altro caso notevole:
la disinstallazione del TSR. Si discute diffusamente dell'argomento a pag. .
G E S T I O N E D E L L O I / O
T a s t i e r a
Si è detto che, normalmente, un TSR viene attivato mediante la pressione di una combinazione
di tasti, detta hotkey sequence. Notizie dettagliate sulla tastiera, gli interrupt che la gestiscono ed i servizi
da questi resi disponibili si trovano nei paragrafi dedicati all'int 09h e all'int 16h (pagg. e ). Ulteriori
esempi di gestori per l'int 09h si trovano alle pagine e .
In questa sede vale la pena di riportare la descrizione di due servizi dell'int 21h, utili per pilotare
le operazioni di I/O e di popup del TSR (vedere anche pag. 295).
INT 21H, SERV. 0AH: INPUT DI UNA STRINGA MEDIANTE BUFFER
Input AH 0Ah
DS:DX indirizzo (seg:off) del buffer
Output Nessuno; al ritorno il buffer contiene la stringa (vedere note)
Note Il primo byte del buffer deve contenere, quando il servizio è invocato, la
massima lunghezza consentita per la stringa (al massimo 254 caratteri,
incluso il RETURN - ASCII 0Dh - finale). Il secondo byte contiene, in
uscita, la lunghezza effettiva della stringa, escluso il RETURN
terminatore. La stringa è memorizzata a pertire dal terzo byte del buffer.
294 L'ordine dei parametri formali, lo ripetiamo, è rigido. Per il compilatore Borland esso è: BP, DI, SI, DS, ES,
DX, CX, BX, AX, IP, CS, FLAGS, seguiti da eventuali parametri definiti dal programmatore. Non è necessario
dichiarare tutti i parametri elencati; è però della massima importanza che la dichiarazione abbia inizio dal primo
registro (BP) e includa tutti i registri referenziati nel codice della funzione, senza escludere quelli in posizione
intermedia eventualmente non utilizzati (vedere pag. 251 e seguenti).
314 - Tricky C
INT 21H, SERV. 0BH: CONTROLLO DELLO STATO DELL'INPUT
Input AH 0Bh
Output AL FFh se un carattere è disponibile nello Standard Input (generalmente la
tastiera);
00h se non vi è alcun carattere.
Note Questo servizio può essere utilizzato, tra l'altro, per intercettare la
pressione di CTRL-BREAK durante lunghi cicli di calcolo o altre
elaborazioni che non attendono un input dalla tastiera, allo scopo di
uscirne a richiesta dell'utente. E' superfluo aggiungere che, allo scopo, il
programma (TSR o no) deve incorporare un gestore dell'int 1Bh (vedere
pag. 307).
V i d e o
Devono preoccuparsi di gestire il video tutti i TSR che, durante l'attività in foreground, ne
modificano il contenuto: è indispensabile, infatti, che essi lo ripristinino prima di restituire il controllo
all'applicazione interrotta. Di qui la necessità di salvare (in altre parole: copiare) il buffer video in un
array di caratteri appositamente allocato, ed effettuare l'operazione opposta al momento opportuno. Le
tecniche utilizzabili sono più di una: è possibile, ad esempio, ricorrere all'int 10h oppure, se lo si
preferisce295, accedere direttamente alla memoria video. La tecnica di accesso diretto al buffer video può
variare a seconda dello hardware installato e della modalità video selezionata; in questa sede ci
occupiamo, in particolare, di alcuni servizi dell'int 10h limitandoci, per brevità, alla gestione della
modalità testo.
INT 10H, SERV. 00H: STABILISCE NUOVI MODO E PAGINA VIDEO
Input AH 0Fh
AL modo video:
MODO COLONNE RIGHE COLORE
00h 40 25 grigi
01h 40 25 si
02h 80 25 grigi
03h 80 25 si
07h 80 25 16 EGA
295 Si tratta, in realtà, di una preferenza condizionata: il primo metodo offre maggiori garanzie di portabilità,
mentre il secondo presenta i vantaggi di una maggiore velocità e di un codice eseguibile più compatto (soprattutto se
la routine è scritta direttamente in linguaggio assembler). Le nuove schede grafiche introdotte sul mercato (EGA,
VGA) hanno eliminato il problema dello "sfarfallio" (effetto neve) provocato, in alcune circostanze, dall'accesso
diretto in scrittura alla memoria video con schede poco evolute (CGA).
I programmi TSR - 315
INT 10H, SERV. 02H: SPOSTA IL CURSORE ALLE COORDINATE SPECIFICATE
Input AH 02h
BH numero della pagina video:
PAGINE VALIDE MODI VIDEO
0-7 00h-01h
0-3 02h-03h
0 04h-07h
0-7 0Dh
0-3 0Eh
0-1 0Fh
DH riga
DL colonna
INT 10H, SERV. 03H: LEGGE LA POSIZIONE DEL CURSORE
Input AH 03h
BH numero della pagina video
Output CH Scan line iniziale del cursore
CL Scan line finale
DH Riga
DL Colonna
INT 10H, SERV. 05H: STABILISCE LA NUOVA PAGINA VIDEO
Input AH 05h
AL numero della pagina video
INT 10H, SERV. 08H: LEGGE CARATTERE E ATTRIBUTO ALLA POSIZIONE DEL CURSORE
Input AH 08h
BH numero della pagina video
Output AH attributo del carattere. Vedere pag. 455 in nota.
AL codice ASCII del carattere
316 - Tricky C
INT 10H, SERV. 09H: SCRIVE CARATTERE E ATTRIBUTO ALLA POSIZIONE DEL CURSORE
Input AH 09h
AL codice ASCII del carattere
BH numero della pagina video
BL attributo del carattere
CX numero di coppie car/attr da scrivere
Note Non sposta il cursore.
INT 10H, SERV. 0EH: SCRIVE UN CARATTERE IN MODO TTY
Input AH 0Eh
AL codice ASCII del carattere
BH numero della pagina video
Note Il carattere è scritto alla posizione del cursore, che viene spostato a
destra di una colonna, portandosi a capo se necessario.
INT 10H, SERV. 0FH: LEGGE IL MODO E LA PAGINA VIDEO ATTUALI
Input AH 0Fh
Output AH numero di colonne
AL modo video
BH pagina video
I programmi TSR - 317
INT 10H, SERV. 13H: SCRIVE UNA STRINGA CON ATTRIBUTO
Input AH 13h
AL subfunzione:
0 = usa l'attributo in BL; non sposta il cursore
1 = usa l'attributo in BL; sposta il cursore
2 = usa gli attributi nella stringa; non sposta il cursore
3 = usa gli attributi nella stringa; sposta il cursore
BH pagina video
BL attributo colore (per servizi 0-1)
CX lunghezza della stringa
DH riga a cui scrivere la stringa
DL colonna a cui scrivere la stringa
ES:BP indirizzo della stringa da scrivere
Note Le subfunzioni 2 e 3 interpretano la stringa come una sequenza di
coppie di byte carattere/attributo: la stringa è copiata nel buffer video
così come è.
Attenzione: modificare il valore di BP implica l'impossibilità di
utilizzare le variabili automatiche (in quanto ad esse il compilatore
accede con indirizzi relativi proprio a BP; vedere pag. 158 e seguenti)
fino al momento del suo ripristino. E' consigliabile salvarlo con una
PUSH BP immediatamente prima di caricare l'indirizzo della stringa in
ES:BP e ripristinarlo con una POP BP subito dopo la chiamata
all'int 10h.
Per un esempio di utilizzo del servizio 13h dell'int 10h vedere pag. 450 e seguenti.
Ecco, in dettaglio, un esempio di strategia operativa, ipotizzando il caso di un TSR che lavori
esclusivamente in modo testo 80x25 (se il modo video non è appropriato il TSR rinuncia296):
1) Controllare il modo video tramite int 10h, serv. 0Fh.
296 Si tratta di una semplificazione piuttosto notevole, che consente, peraltro, di alleggerire (almeno in parte!) il
discorso. Ci limitiamo a sottolineare che la sua rimozione comporta l'analisi di due situazioni possibili: il TSR
potrebbe modificare la modalità video attraverso il servizio 00h dell'int 10h, oppure adattare il proprio
comportamento alla modalità video rilevata, con l'evidente vantaggio di potere in ogni caso effettuare il pop-up.
Quanto alla prima strategia, va osservato che il servizio 00h dell'int 10h cancella il video: ciò avrebbe conseguenze
estetiche certamente poco desiderabili. D'altra parte, la scelta del secondo metodo complicherebbe notevolmente la
vita al programmatore, in quanto richiederebbe la realizzazione di routine di output a video molto flessibili e
parametriche, senza perdere di vista, naturalmente, le consuete esigenze di compattezza ed efficienza.
318 - Tricky C
2) Se il registro AL non contiene 2, 3 o 7 è impossibile effettuare il pop-up: uscire dalla routine
segnalando (ad esempio con un bip) la situazione all'utente.
3) Altrimenti, se si prevede di modificare il contenuto di BH, salvarlo (esso è utilizzato nelle
successive chiamate all'int 10h).
4) Eseguire l'int 10h, serv. 03h per conoscere la posizione attuale del cursore e salvare il contenuto
di DX.
5) Portare il cursore alla posizione desiderata mediante il serv. 02h dell'int 10h (se si desidera
salvare tutto il video andare in 0,0).
6) Eseguire un loop che, ad ogni iterazione, mediante il serv. 08h dell'int 10h salvi in un apposito
array di interi una coppia attributo/carattere e muova il cursore mediante il serv. 02h: se si
desidera salvare tutto il video il loop deve essere eseguito 2000 volte (80 x 25).
7) Se si desidera nascondere il cursore è sufficiente portarlo a riga 26.
8) Effettuare le operazioni di output connesse all'attività di foreground del TSR.
9) Portare il cursore nell'angolo superiore sinistro dell'area di video salvata in precedenza.
10) Ripristinarne il contenuto con un loop analogo a quello descritto al punto 6).
11) Riportare il cursore alla posizione originaria.
F i l e
Le numerose funzioni di libreria atte alla gestione dei file possono essere suddivise in due
gruppi: del primo fanno parte quelle (come la fopen(), la fread(), etc.) che operano attraverso una
struttura dati di tipo FILE associata al file (il cosiddetto stream); al secondo appartengono quelle operanti
semplicemente attraverso lo handle associato al file (open(), read(), etc.: vedere pag. 115). Nella
parte transiente di un TSR è possibile utilizzare qualsiasi funzione senza correre alcun tipo di rischio,
mentre, al contrario, nelle routine residenti è necessaria maggiore attenzione: l'uso delle funzioni
appartenenti al primo gruppo è sconsigliato, in quanto esse utilizzano tecniche di allocazione dinamica
della memoria "invisibili" al DOS. Quanto detto deve essere esteso anche a quelle del secondo gruppo
quando si ricorra a funzioni come, ad esempio, la setbuf() per gestire attraverso un buffer la
operazioni di I/O. Infine, ricordiamo che, in generale, l'uso di funzioni di libreria nelle routine residenti
comporta alcuni problemi, dei quali si è detto a pag. .
Meglio, allora, armarsi di santa pazienza e ricorrere direttamente ai servizi resi disponibili
dall'int 21h, anche se ciò può comportare il ricorso allo inline assembly297.
Sono, comunque, indispensabili alcune precauzioni importanti: in primo luogo va osservato che
i file manipolati dalle routine residenti devono essere da queste gestiti con "cicli" completi durante
l'attività in foreground. Ogni file deve, cioè, essere aperto, letto e/o scritto e, infine, richiuso prima di
restituire il controllo all'applicazione interrotta. Vanno evitati nel modo più assoluto comportamenti
297 D'altra parte non sarebbe la prima volta (né l'ultima...): abbiamo visto che è quasi impossibile scrivere codice
residente efficiente e compatto senza l'aiuto di alcune estensioni del linguaggio, peraltro non sempre portabili verso
tutti i compilatori, quale è, appunto, lo inline assembly.
I programmi TSR - 319
pericolosi, come aprire i file in fase di installazione e lasciarli aperti a beneficio delle routine residenti,
che gestiranno le operazioni di I/O senza mai chiuderli e riaprirli. Si tenga presente che il DOS è, di
solito, in grado di mantenere un limitato numero di file aperti contemporaneamente: uno handle attivo ma
inutilizzato rappresenta una risorsa preziosa sottratta al sistema. Inoltre, cosa ancor più importante, un
TSR (salvo il caso in cui sia dotato di capacità di system monitoring particolarmente sofisticate) non può
sapere che accade ai propri file per tutto il tempo in cui altre applicazioni sono attive in foreground: il
tentativo (ed è solo un esempio tra i tanti possibili) di leggere dati da un file che non esiste più
produrrebbe effetti analoghi a quelli di un tuffo in una piscina vuota298.
In secondo luogo non bisogna dimenticare che molte delle opzioni accettate dalle funzioni di
libreria inerenti la modalità di apertura dei file sono gestite dal DOS attraverso chiamate a servizi
differenti. Di seguito, senza pretese di completezza, presentiamo alcuni schemi esplicativi.
INT 21H, SERV. 3CH: CREA UN NUOVO FILE O NE TRONCA UNO ESISTENTE
Input AH 3Ch
CX attributo del file:
00h = normale
01h = sola lettura
02h = nascosto
04h = di sistema
DS:DX indirizzo (seg:off) del nome del file (stringa ASCIIZ)
Output AX handle per il file se CarryFlag = 0, altrimenti codice dell'errore
Note Se il file specificato non esiste, viene creato; se esiste la sua lunghezza è
troncata a 0 byte ed il contenuto distrutto.
298 In effetti, il paragone è azzardato. Chi non sa nuotare immagina certo molte spiacevoli situazioni in cui la
presenza dell'acqua nella suddetta piscina non sarebbe, comunque, di conforto.
320 - Tricky C
INT 21H, SERV. 3DH: APRE UN FILE ESISTENTE
Input AH 3Dh
AL modalità di apertura: campi di bit
BIT 0-2:
0 = sola lettura
1 = sola scrittura
2 = lettura/scrittura
BIT 3:
riservato (sempre 0)
BIT 4-6:
0 = modo compatibilità
1 = esclusivo
2 = scrittura non permessa
3 = lettura non permessa
4 = permesse lettura e scrittura
BIT 7:
0 = utilizzabile da child process
1 = non utilizzabile da child
DS:DX
indirizzo (seg:off) del nome del file (stringa ASCIIZ)
Output AX handle per il file se CarryFlag = 0, altrimenti codice dell'errore.
Note Se il file specificato non esiste, viene restituito un codice di errore; se
esiste viene aperto e il puntatore è posizionato all'inizio del file. Su
questo servizio si basa la funzione di libreria _open(): vedere
pag. 128.
INT 21H, SERV. 3EH: CHIUDE UN FILE APERTO
Input AH 3Eh
BX handle del file
Output AX codice di errore se CarryFlag = 1
Note I buffer associati al file sono svuotati e la directory viene aggiornata.
I programmi TSR - 321
INT 21H, SERV. 3FH: LEGGE DA UN FILE APERTO
Input AH 3Fh
BX handle del file
CX numero di byte da leggere
DS:DX indirizzo (seg:off) del buffer di destinazione
Output AX codice di errore se CarryFlag = 1, altrimenti numero di byte letti.
INT 21H, SERV. 40H: SCRIVE IN UN FILE APERTO
Input AH 40h
BX handle del file
CX numero di byte da scrivere
DS:DX indirizzo (seg:off) del buffer contenente i byte da scrivere
Output AX codice di errore se CarryFlag = 1, altrimenti numero di byte scritti.
INT 21H, SERV. 41H: CANCELLA UN FILE
Input AH 41h
DS:DX indirizzo (seg:off) del nome del file (stringa ASCIIZ)
Output AX codice di errore se CarryFlag = 1.
322 - Tricky C
INT 21H, SERV. 42H: MUOVE IL PUNTATORE ALLA POSIZIONE NEL FILE
Input AH 42h
AL punto di riferimento dell'offset:
0 = da inizio file
1 = da posizione corrente
2 = da fine file
BX handle del file
CX:DX spostamento da effettuare in byte (long integer)
Output AX codice di errore se CarryFlag = 1, altrimenti DX:AX = nuova
posizione nel file (long int).
Note E' possibile muovere il puntatore oltre la fine del file: in tal caso la
lunghezza del file è aggiornata non appena è scritto almeno un byte.
Muovere il puntatore ad un offset negativo rispetto all'inizio del file
causa invece un errore. E' necessario effettuare almeno uno spostamento
(anche se di 0 byte rispetto alla posizione corrente) tra una operazione
di lettura ed una di scrittura, o tra una di scrittura ed una di lettura
consecutive.
Concludiamo il paragrafo con un suggerimento: l'algoritmo utile per gestire il file in append
mode, cioè per aprirlo e scrivere in coda al medesimo:
1) Aprire il file mediante int 21h, serv. 3Dh: se il CarryFlag è 0 saltare al passo 3)
2) Aprire il file mediante int 21h, serv. 3Ch: se il CarryFlag è 1 l'operazione è fallita: uscire.
3) Muovere il puntatore al file di 0 byte rispetto alla fine del file mediante int 21h, serv. 42h
(AL = 2; CX = 0; DX = 0;): se CarryFlag è 1 l'operazione è fallita: uscire.
Se l'operazione 3) riporta CarryFlag = 0 è allora possibile effettuare le operazioni di
scrittura, non trascurando di chiudere il file mediante int 21h, serv. 3Eh prima di restituire il controllo
all'applicazione interrotta. Con la versione 3.0 del DOS è stato introdotto il servizio 5Bh, che agisce in
maniera del tutto analoga al servizio 3Ch, ma con una importante differenza: fallisce se il file esiste
(invece di troncarlo). Per un esempio pratico si veda a pag. .
D T A
Il DTA (Disk Transfer Address) è un buffer di 128 byte utilizzato da alcuni servizi dell'int 21h
nelle operazioni di I/O con i dischi; per default esso è situato ad offset 80h nel PSP. Al momento del
pop-up il TSR agisce nell'ambiente del programma interrotto e ne condivide, quindi, anche il DTA: le
routine residenti, qualora utilizzino servizi basati sul DTA, devono salvare l'indirizzo del DTA
dell'applicazione interrotta, comunicare al DOS quello del proprio e ripristinare l'indirizzo originale prima
di cedere nuovamente il controllo all'applicazione. I servizi DOS che effettuano tali operazioni sono i
seguenti:
I programmi TSR - 323
INT 21H, SERV. 2FH: OTTIENE DAL DOS L'INDIRIZZO DEL DTA ATTUALE
Input AH 2Fh
Output ES:BX Indirizzo (seg:off) del DTA attuale (se il servizio è richiesto dalla
porzione residente di un TSR, normalmente è quello del programma
interrotto).
INT 21H, SERV. 1AH: COMUNICA AL DOS L'INDIRIZZO DEL DTA
Input AH 1Ah
DS:DX Indirizzo (seg:off) del DTA
Infine, presentiamo l'elenco dei servizi dell'int 21h che fanno uso del DTA e dunque impongono
al TSR le precauzioni di cui si è detto:
SERVIZI DELL'INT 21H UTILIZZANTI IL DTA
11h FindFirst (Espansione wildcard) mediante FCB
12h FindNext (Espansione wildcard) mediante FCB
14h Lettura sequenziale mediante FCB
15h Scrittura sequenziale mediante FCB
21h Lettura Random mediante FCB
22h Scrittura Random mediante FCB
27h Lettura Random a Blocchi mediante FCB
28h Scrittura Random a Blocchi mediante FCB
4Eh FindFirst (Espansione wildcard)
4Fh FindNext (Espansione wildcard)
Ad eccezione degli ultimi due in elenco, si tratta di servizi dedicati alla gestione dei file
mediante File Control Block 299: dal momento che le funzionalità da essi offerte si ritrovano nei più recenti
299 Buffer utilizzati dalle prime versioni di DOS per tenere traccia dei file gestiti dalle applicazioni. Uno dei
limiti da essi presentati è che consentono di operare unicamente su file nella directory corrente (la versione 1.0 del
DOS non implementa le directory: in ogni disco ne esiste una sola, la root).
324 - Tricky C
(e preferibili) servizi basati sulla tecnica degli handle300, solitamente non vi è motivo per utilizzarli nella
scrittura di programmi per i quali non sia richiesta la compatibilità con versioni di DOS anteriori alla 2.0.
G E S T I O N E D E L P S P
Il PSP (Program Segment Prefix) è un'area di 256 byte riservata dal DOS in testa al codice di
ogni programma caricato ed eseguito. Essa contiene dati di vario tipo ed impiego ed "ospita" il DTA di
default; senza entrare nel merito, in questa sede intendiamo trattarne alcuni aspetti che possono risultare
di qualche interesse con riferimento ai TSR.
Va precisato, innanzitutto, che qualunque programma può conoscere l'indirizzo di segmento del
proprio PSP utilizzando il servizio 62h dell'int 21h301.
INT 21H, SERV. 62H: OTTIENE DAL DOS L'INDIRIZZO DEL PSP ATTUALE
Input AH 62h
Output BX Indirizzo di segmento del PSP attuale (se il servizio è richiesto dalla
porzione residente di un TSR, normalmente è quello del programma
interrotto).
Tale indirizzo è il valore salvato dallo startup code (vedere pag. 105) nella variabile globale
_psp (definita in DOS.H); si ricordi però che gestendo i dati globali della parte residente con lo
stratagemma della Jolly(), detta variabile non è disponibile dopo l'installazione: il suo valore deve
pertanto essere copiato nello spazio riservato ai dati dalla Jolly() durante la fase stessa di
installazione. Le routine residenti possono invocare il servizio di cui sopra per conoscere l'indirizzo del
PSP dell'applicazione attiva in quel momento (non il proprio: il TSR condivide l'ambiente
dell'applicazione interrotta, PSP compreso). Salvando opportunamente il valore restituito in BX, le routine
transienti possono servirsi della funzione 50h dell'int 21h per far conoscere al DOS il loro PSP. E' ovvio
che al momento di restituire il controllo all'applicazione interrotta deve essere ripristinato l'originario
indirizzo di PSP, ancora mediante il servizio 50h.
INT 21H, SERV. 50H: COMUNICA AL DOS L'INDIRIZZO DEL PSP
Input AH 50h
BX Indirizzo di segmento del PSP
I due servizi esaminati sono disponibili a partire dalla versione 2.0 del DOS, ma solo dalla 3.0 in
poi essi non fanno uso dello stack interno di sistema e possono pertanto essere richiesti anche mentre è in
corso una precedente chiamata all'int 21h. Se il programma opera sotto una versione di DOS antecedente
alla 3.0 il problema può essere aggirato controllando l'InDOS flag oppure simulando un errore critico
(forzando a 1 il valore del CritErr flag), in modo che il DOS non utilizzi lo stack dedicato alle
operazioni di I/O (vedere pag. ).
300 Introdotti con il DOS 2.0. Quando un'applicazione apre un file, il DOS associa ad esso un valore a 16 bit (lo
handle, appunto) al quale l'applicazione fa riferimento per tutte le operazioni relative a quel file. Vedere pag. 126.
301 Il servizio 51h (dell'int 21h) è identico, ma non documentato.
I programmi TSR - 325
Conoscere l'indirizzo del PSP della porzione residente del TSR è di importanza fondamentale,
tra l'altro, ai fini delle operazioni di disinstallazione: se ne parla a pag. 327.
La word (unsigned int) ad offset 02h nel PSP esprime l'indirizzo di segmento del
successivo Memory Control Block (pag. 191): esso rappresenta il limite superiore del blocco di RAM
allocata alla parte residente del TSR.
La word (unsigned int) ad offset 2Ch nel PSP esprime l'indirizzo di segmento
dell'environment assegnato dal DOS al programma. I TSR possono servirsene, oltre che per accedere alle
variabili d'ambiente, per disallocare la RAM assegnata all'environment stesso: vedere pag. .
Particolare interesse rivestono le due doubleword (puntatori far a funzione) ad offset 0Eh
e 12h: esse esprimono gli indirizzi dei gestori attivi dell'int 23h (CTRL-C/CTRL-BREAK; pag. 309) e,
rispettivamente, dell'int 24h (Errore Critico; pag. 310). Il DOS copia questi due valori nel PSP (dalla
tavola dei vettori) quando il programma è invocato ed effettua la copia in direzione opposta (dal PSP alla
tavola dei vettori) al termine dell'esecuzione. Ciò implica l'impossibilità, per un TSR, di installare routine
permanenti di gestione dei due interrupt suddetti, salvo ricorrere ad un piccolo stratagemma: copiare
autonomamente gli indirizzi delle proprie routine di gestione dell'int 23h e dell'int 24h nel PSP durante
l'installazione. Ecco come fare:
....
*((long far *)MK_FP(_psp,0x0E)) = (long)new23h;
*((long far *)MK_FP(_psp,0x12)) = (long)new24h;
....
In tal modo i due gestori appartenenti al TSR rimangono attivi anche dopo la restituzione del
controllo al DOS: particolare molto importante, questo, se, ad esempio, il programma residente è in realtà
una libreria di funzioni302 volte a completare e migliorare (o semplicemente a modificare) gli standard di
comportamento del sistema operativo. I puntatori e gli indirizzi delle funzioni sono gestiti come dati di
tipo long piuttosto che come puntatori far a funzione: in effetti, si tratta pur sempre di valori a 32 bit; il
vantaggio è nella maggiore semplicità formale del listato (circa la macro MK_FP(), vedere pag. 24).
Il byte ad offset 80h nel PSP esprime la lunghezza della command line del programma, escluso
il nome del programma ed incluso il CR (ASCII 0Dh) che la chiude; la command line si trova ad
offset 81h. Tali informazioni sono sovrascritte se il programma utilizza il DTA di default (vedere pag. );
sull'argomento si tornerà a pag. , con riferimento alla gestione della command line.
R I C A P I T O L A N D O . . .
A questo punto dovrebbe essere chiaro che l'attivazione del TSR è un momento delicato, da
preparare con accortezza, così come lo sono le attività che esso deve svolgere in foreground. Vediamo
allora di raccogliere le idee e di riassumere le operazioni indispensabili per evitare fastidiosi crash di
sistema. Innanzitutto occorre tenere sotto controllo lo stato del DOS, del ROM-BIOS e dello hardware:
l'attivazione del TSR deve essere consentita solo se si verificano contemporaneamente alcune
fondamentali condizioni:
1) L'InDOS flag deve essere zero.
2) Il CritErr flag deve essere zero.
302 Comprendenti, ovviamente, gestori per i due interrupt citati.
326 - Tricky C
3) Nessuno dei seguenti interrupt ROM-BIOS deve essere in corso di esecuzione: 05h, 09h, 10h,
13h.
4) Nessuno degli interrupt hardware deve essere in corso di esecuzione.
Chi ama vivere pericolosamente può, in qualche misura, derogare alle regole appena descritte:
se delle condizioni presentate in tabella la prima non è verificata, l'attivazione del TSR è ancora possibile
a patto che l'InDOS flag sia uguale a 1, e l'attivazione sia effettuata dal nuovo gestore dell'int 28h. In
questo caso le routine residenti devono però evitare l'utilizzo dei servizi 00h-0Ch dell'int 21h (infatti, la
situazione descritta si verifica quando il DOS attende un input da tastiera proprio attraverso detti servizi;
il loro uso ricorsivo avrebbe conseguenze nefaste).
Si è detto che per conoscere lo stato degli interrupt ROM-BIOS un TSR può servirsi di un flag
(vedere, ad esempio, l'int 10h a pag. ): tutto ciò vale, ovviamente, anche con riferimento agli interrupt
hardware. Per questi ultimi, però, esiste un metodo più sofisticato, consistente nell'interrogare
direttamente il loro gestore (il chip 8529A):
....
asm {
mov al,0x0B; // valore per la richiesta di stato
out 20H,al; // interroga 8529A
jmp $+2; // introduce un piccolo ritardo per attendere
in al,20H; // legge la risposta
}
....
I bit del registro AL rappresentano i diversi interrupt hardware: per ciascuno di essi il valore 1
indica che quel particolare interrupt è attivo. Ne segue che se non è eseguito alcun interrupt hardware il
valore di AL è 0.
Non appena attivato, il TSR deve preoccuparsi di svolgere alcune operazioni, delle quali
riportiamo un elenco:
1) Salvare l'indirizzo del PSP corrente e comunicare al DOS quello del proprio.
2) Salvare l'indirizzo del DTA corrente e comunicare al DOS quello del proprio.
3) Salvare il vettore dell'int 24h e installare il proprio.
4) Salvare gli indirizzi dei vettori 23h e 1Bh e installare i propri.
5) Salvare il contenuto del video.
Solo dopo essersi opportunamente preparato il terreno il TSR può, finalmente, iniziare la
propria attività in foreground: è evidente, comunque, che le operazioni 1) e 2) possono essere tralasciate
se il foreground task del TSR non coinvolge PSP e DTA; analoghe considerazioni valgono a proposito
dell'int 24h (il TSR non deve effettuare operazioni di I/O con dischi o stampanti, etc.) e degli int 23h
e 1Bh (il TSR utilizza esclusivamente servizi DOS "insensibili" al CTRL-BREAK/CTRL-C, quali, ad
esempio, le routine di I/O per i file303). Infine, è inutile salvare il contenuto del video se il TSR non lo
modifica.
303 Attenzione, però: eventuali sequenze CTRL-BREAK o CTRL-C digitate durante l'attività in foreground del
TSR si "scaricano" sull'applicazione interrotta non appena le viene restituito il controllo.
I programmi TSR - 327
Al termine dell'attività in foreground è necessario, prima di restituire il controllo all'applicazione
interrotta, ripristinare il contenuto del video, i vettori 1Bh, 23h e 24h e gli indirizzi del DTA e del PSP di
questa. In altre parole, occorre ripercorrere a ritroso le attività di preparazione.
D I S A T T I V A Z I O N E E D I S I N S T A L L A Z I O N E
I TSR modificano in qualche misura il comportamento del sistema sottraendo alle altre
applicazioni, a partire dal momento dell'installazione, la disponibilità di una porzione più o meno
rilevante di RAM e, in particolare, sovrapponendosi (o addirittura sostituendosi) al DOS e al BIOS nella
gestione delle routine di interrupt: quando occorra ripristinare le normali caratteristiche del sistema si
rende necessario resettare la macchina oppure disinstallare (o disattivare) il programma residente.
I termini disinstallazione e disattivazione non sono sinonimi. Con il primo si indica
l'interruzione completa e definitiva di ogni forma di attività del TSR, implicante il ripristino di tutti i
vettori di interrupt originali, la chiusura di tutti i file da esso eventualmente gestiti e la disallocazione di
tutta la RAM ad esso assegnata (codice, eventuali buffer, environment). Il secondo indica, al contrario, il
permanere del TSR in memoria: qualora tutti i vettori originali siano ripristinati, esso non ha più alcuna
possibilità di riattivarsi304. E' però possibile consentire al TSR un livello minimo di attività (ad esempio di
solo monitoraggio) in modo tale che esso sia in grado, al verificarsi di una determinata condizione, di
reinstallare le proprie routine di gestione degli interrupt e riprendere così in maniera completa lo
svolgimento dei propri compiti305.
Nelle pagine che seguono si analizzerà nel dettaglio il processo di disinstallazione, in quanto le
operazioni necessarie alla disattivazione costituiscono un sottoinsieme di quelle ad esso correlate.
k e e p ( ) e d e x i t ( )
La procedura di installazione di un TSR si conclude, generalmente, con una chiamata alla
funzione di libreria keep(), la quale, prima di invocare il servizio 31h dell'int 21h per terminare
l'esecuzione del programma e renderlo residente (si veda pag. ), chiama la _restorezero(), la quale,
definita nello startup code (pag. 105) e non documentata306, provvede al ripristino di alcuni vettori di
interrupt307, salvati dallo startup medesimo prima della chiamata alla main(); i file aperti non vengono
chiusi. La chiamata alla keep() equivale dunque a qualcosa di analogo al listato seguente:
304 In realtà, a condizione che la RAM ad esso allocata non sia stata liberata, la disattivazione di un TSR
potrebbe anche essere realizzata mediante la sospensione integrale di ogni sua attività: in tal caso la riattivazione
(reinstallazione dei vettori) dovrebbe essere effettuata dalla parte transiente (il programma deve essere nuovamente
invocato al prompt del DOS e comunicare in modo opportuno, ad esempio via int 2Fh, con la parte residente).
305 Si pensi, per esempio, ad un programma di redirezione dell'output di altre applicazioni, progettato per
visualizzare sul monitor tutto ciò che è diretto alla stampante, fino al verificarsi di un evento particolare (come la
pressione di uno hotkey prestabilito) che ne interrompa l'azione: da quel momento esso dovrebbe limitarsi a
monitorare la tastiera, per riprendere l'attività di redirezione quando intercetti il medesimo hotkey o un altro evento
prescelto dal programmatore.
306 Un listato di _restorezero() è presentato a pag. 414.
307 Per la precisione, si tratta dei vettori 00h, 04h, 05h e 06h. Gli ultimi tre possono essere modificati dalle
funzioni appartenenti al gruppo della signal(), se utilizzate nel programma. Ne consegue, tra l'altro, che se le
routine residenti fanno uso di tali funzioni devono provvedere autonomamente a salvare e a rispristinare i vettori al
momento opportuno.
328 - Tricky C
....
void _restorezero(void);
....
_restorezero();
_AH = 0x31;
_AL = retcode;
_DX = resparas;
geninterrupt(0x21);
}
La exit() termina il programma senza renderlo residente (non è una novità): essa chiude tutti
i file aperti e libera la memoria allocata con malloc() e simili; in altre parole effettua tutte le
operazioni cosiddette di cleanup, tra le quali vi è pure la chiamata alla _restorezero(). Se ne trae
quindi, anche in considerazione dei problemi legati all'utilizzo di funzioni di libreria nella porzione
residente dei TSR (pag. ), che non è buona politica procedere alla disinstallazione invocando la exit().
E' inoltre opportuno reprimere la tentazione di installare il programma con una chiamata diretta
all'int 21h, evitando così che sia eseguita la _restorezero(), per poterlo poi disinstallare via
exit(): va tenuto presente che, qualora i dati globali siano gestiti con il famigerato stratagemma della
funzione jolly (gli smemorati e i distratti vedano a pag. ), il segmento dati viene abbandonato al suo
destino, con tutto il suo contenuto.
E' necessario procedere a basso livello, cioè a più stretto contatto con il DOS.
S u g g e r i m e n t i o p e r a t i v i
Le tecniche di disinstallazione sono, in ultima analisi, due: la prima prevede che tutte le
operazioni necessarie allo scopo siano gestite dalla porzione residente, all'interno di una o più routine di
interrupt308; la seconda, al contario, lascia a queste il solo compito di fornire i dati necessari (vedremo
quali) alla porzione transiente, che provvede alla disinstallazione vera e propria. Quest'ultimo approccio
richiede che il TSR sia invocato alla riga di comando del DOS una prima volta per essere installato ed una
seconda per essere disinstallato, ma è senza dubbio più "robusto" del primo, in quanto tutte le operazioni
delicate (ripristino dei vettori, disallocazione della RAM) vengono svolte esternamente a routine di
interrupt e il programmatore può ridurre al minimo il ricorso allo inline assembly servendosi, se lo
preferisce, delle funzioni di libreria del C. Vediamo come procedere, passo dopo passo:
1) Controllare se il TSR è installato.
2) In caso affermativo richiedere alla porzione transiente l'indirizzo dei dati necessari al
completamento dell'operazione.
3) Procedere al ripristino dei vettori di interrupt e alla disallocazione della memoria.
Controllo di avvenuta installazione
Il controllo della presenza del TSR in RAM può essere effettuato via int 2Fh: in proposito si
rimanda a quanto detto (ed esemplificato) a pag. .
308 D'altra parte dovrebbe essere ormai evidente che gli interrupt sono il solo mezzo che i TSR hanno a
disposizione per interagire con l'ambiente.
I programmi TSR - 329
Richiesta dell'indirizzo dei dati
Anche la richiesta dell'indirizzo dei dati può utilizzare il meccanismo di riconoscimento e
risposta fornito dall'int 2Fh: la routine transiente carica AH con il byte di identificazione ed AL con il
numero del servizio corrispondente, appunto, alla richiesta in questione; l'int 2Fh risponde restituendo
l'indirizzo (il quale altro non è che quello della funzione jolly residente in RAM) in AX se si tratta di un
segmento, o in DX:AX se è di tipo far (quest'ultimo caso è il più frequente). Questo indirizzo deve
necessariamente essere richiesto alla porzione residente del TSR in quanto la parte transiente attiva non
avrebbe altro modo per conoscerlo309: va ricordato che in questo caso la parte transiente e quella residente
appartengono a due distinte istanze del medesimo programma (la prima installata in RAM e la seconda
lanciata in un secondo tempo). Segue esempio:
#define UNINSTALL 0x01
....
void far new2Fh(void)
{
....
if(_AL == UNINSTALL) {
asm {
mov ax,offset Jolly; /* AX = offset dell'ind di Jolly() */
mov dx,seg Jolly; /* DX = segmento dell'ind. di Jolly() */
iret;
}
}
....
}
Ancora una volta ricordiamo di prestare attenzione allo stack: prima dell'istruzione IRET
potrebbe essere necessaria una POP BP (se il compilatore genera automaticamente le istruzioni
PUSH BP e MOV BP,SP in apertura del codice della funzione). Presentiamo anche un esempio di
routine transiente che utilizza l'int 2Fh:
void unistall(void)
{
void far *ResidentJolly;
_AH = MULTIPLEX_ID;
_AL = UNINSTALL;
geninterrupt(0x2F);
asm {
mov word ptr ResidentJolly,ax;
mov word ptr ResidentJolly+2,dx;
}
....
}
La variabile ResidentJolly è dichiarata puntatore far a void: con opportune operazioni
di cast e somme di offset (analoghe a quelle descritte con riferimento alla funzione Jolly(), pag. ) essa
può agevolmente essere utilizzata come puntatore a qualsiasi tipo di dato. Quali dati? Tutti i vettori di
interrupt agganciati dal TSR (usare tranquillamente setvect() per ripristinarli) e, naturalmente,
l'indirizzo di segmento del PSP del TSR, indispensabile per disallocare la RAM.
309 Una possibile eccezione è descritta a pag. .
330 - Tricky C
Rimozione della porzione residente del TSR
Questa operazione non presenta particolari problemi. E' sufficiente passare l'indirizzo di
segmento del PSP del TSR alla funzione di libreria freemem() per raggiungere lo scopo. Supponendo,
per semplicità, che detto indirizzo sia il primo dato salvato nello spazio riservato nella Jolly() durante
l'installazione, si può avere:
....
if(freemem(*((unsigned far *)ResidentJolly))
puts("Errore: impossibile disallocare la RAM.");
....
Una precisazione importante: liberare con la freemem() la RAM allocata al TSR non
significa rilasciare automaticamente quella occupata dal suo environment: la disallocazione di questa deve
essere effettuata esplicitamente, salvo il caso in cui si sia già provveduto durante l'installazione.
Sull'argomento si è detto fin troppo a pag. .
Precauzioni
Se il TSR che viene disinstallato è l'ultimo installato, si cancella ogni traccia della sua presenza
nel sistema: i vettori di interrupt tornano ad essere quelli precedenti all'installazione e la struttura della
catena dei MCB viene ripristinata. Ma cosa accade se il TSR non è l'ultimo presente in RAM? Il ripristino
dei vettori implica che una chiamata a quegli interrupt trasferisca il controllo alle routine che erano attive
prima dell'installazione del TSR stesso: i TSR caricati in RAM successivamente all'installazione e prima
della disinstallazione di quello, e che abbiano agganciato i medesimi vettori, sono posti fuori gioco.
Inoltre, la disallocazione della RAM provoca un'alternanza di blocchi liberi e blocchi assegnati nella serie
dei MCB, situazione gestita con qualche difficoltà da alcune versioni di DOS (soprattutto le meno
recenti). Con riferimento alla disattivazione, si può osservare che non sussiste il problema legato alla
gestione della RAM, in quanto essa non viene disallocata, mentre rimane valido quanto detto circa i
vettori di interrupt, e ciò non solo nel caso in cui il TSR sia disattivato, ma anche quando venga riattivato,
dopo il caricamento di altri programmi310 (forse è meglio rileggere il capitolo dedicato agli interrupt,
pag. ).
Può essere quindi opportuno che un TSR, prima di procedere a disattivazione, riattivazione e
disinstallazione, controlli di essere l'ultimo programma residente in RAM: solo in questo caso non vi è
rischio di compromettere lo stato del sistema. La funzione che presentiamo (per il template della
struct MCB si veda pag. 195) consente di disinstallare il TSR (lanciandolo nuovamente al DOS
prompt) in condizioni di sicurezza (quasi) assoluta:
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
LASTTSR.C - AreYouLast()
unsigned *cdecl AreYouLast(long far *vecTable,unsigned ResPSP);
long far *vecTable; puntatore alla copia della tavola dei vettori
creata in fase di installazione.
unsigned ResPSP; indirizzo di segmento del PSP della parte
transiente.
Restituisce: NULL se il TSR non e' l'ultimo programma
residente in RAM
310 Va però osservato che disattivazione e riattivazione possono essere gestite senza modifiche ai vettori di
interrupt: può essere sufficiente un flag opportunamente controllato in testa ai gestori di interrupt che devono essere
attivi o inattivi: con un piccolo sacrificio in termini di eleganza, si evitano i problemi di cui sopra.
I programmi TSR - 331
In caso contrario restituisce il puntatore ad
un array che contiene gli indirizzi di tutti i
blocchi che devono essere liberati in quanto
allocati al TSR. L'ultimo elemento dell'array
e' sempre un NULL.
COMPILABILE CON TURBO C++ 1.0
tcc -O -d -c -mx lasttsr.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#include
#include
#include
#define LASTBLOCK 'Z'
void _restorezero(void);
unsigned *cdecl AreYouLast(long far *vecTable,unsigned resPSP)
{
register i;
unsigned *blocks;
struct MCB huge *mcb;
extern unsigned _psp; // PSP della parte transiente
_restorezero(); // ripristina i vettori presi da startup code
*(blocks = (unsigned *)malloc(sizeof(unsigned))) = NULL;
for(i = 0; i < 0x22; i++)
if(vecTable[i] != (long)getvect(i)) // il vettore 0x22 non e'
return(NULL); // testato in quanto appare
for(i = 0x23; i < 256; i++) // privo di significato
if(vecTable[i] != (long)getvect(i))
return(NULL);
mcb = (struct MCB huge *)MK_FP(resPSP-1,0); // MCB parte residente
mcb = (struct MCB huge *)MK_FP(mcb->psp+mcb->dim,0); // MCB successivo
if(mcb->psp != _psp)
return(NULL);
mcb = (struct MCB huge *)MK_FP(getfirstmcb(),0); // primo MCB DOS
i = 2;
do {
if(mcb->psp == resPSP) {
if(!(blocks = (unsigned *)realloc(blocks,i*sizeof(unsigned))))
return(NULL);
blocks[i-2] = FP_SEG(mcb)+1; // MCB allocato alla parte resid.
blocks[i-1] = NULL;
++i;
}
} while(mcb->pos != LASTBLOCK);
return(blocks);
}
La AreYouLast() accetta come parametri il puntatore alla copia della tavola dei vettori
creata in fase di installazione e l'indirizzo di segmento del PSP della parte residente311.
311 Meglio ripetere ancora una volta che si tratta di dati salvati in fase di installazione nello spazio riservato da
una o più funzioni fittizie. Va ricordato che la parte del TSR residente in memoria e la parte transiente invocata in un
secondo tempo, pur essendo due parti di un medesimo programma, si comportano in realtà come se fossero due
programmi separati e indipendenti.
332 - Tricky C
Il primo parametro è utilizzato per confrontare l'attuale tavola dei vettori con quella generata
dall'installazione del TSR (si ipotizza che il TSR abbia eseguito la _restorezero() prima di copiare
la tavola dei vettori). Se le due tavole sono identiche (a meno del vettore dell'int 22h, non significativo), la
parte residente potrebbe effettivamente essere l'ultimo TSR installato, dal momento che nessuno ha
modificato i vettori dopo la sua installazione: per avere un maggiore grado di sicurezza occorre verificare
lo stato della catena dei MCB.
Tramite il secondo parametro, la AreYouLast() calcola l'indirizzo del Memory Control
Block relativo al PSP della parte residente e lo assegna al puntatore a struttura MCB (vedere pag. 194).
Questo è dichiarato huge in quanto la normalizzazione automatica312 garantita dal compilatore consente
di trascurare la parte offset del puntatore: essa vale in ogni caso 0 dal momento che un MCB è sempre
allineato a un indirizzo di paragrafo (e pertanto varia solo la parte segmento). Il meccanismo del test è
semplice: se il MCB successivo a quello della parte residente è il MCB della parte transiente (lo si può
verificare mediante il campo psp della struttura), si può ragionevolmente supporre che la porzione
residente sia proprio l'ultimo TSR installato, e si può allora procedere ad individuare tutti i blocchi di
RAM ad essa allocati.
La variabile blocks è un puntatore ad unsigned: esso punta al primo elemento di un array
di unsigned int, ciascuno dei quali è, a sua volta, l'indirizzo di segmento di un blocco di memoria
appartenente alla porzione residente del TSR313; l'ultimo elemento dell'array vale sempre NULL.
L'indirizzo del primo MCB presente in RAM è ottenuto mediante la getfirstmcb() (vedere
pag. 194); la ricerca dei MCB si basa su un ciclo ripetuto fino ad incontrare l'ultimo blocco di RAM.
L'algoritmo applicato ad ogni MCB è il seguente: se il campo psp è identico al parametro resPSP,
allora il blocco appartiene alla parte transiente e si aggiorna l'array degli indirizzi dei blocchi da liberare
per passare poi al successivo MCB.
La AreYouLast() restituisce NULL se la parte residente non sembra essere l'ultimo TSR
installato o in caso di errore di allocazione della memoria. In caso di successo la AreYouLast()
restituisce l'indirizzo dell'array di indirizzi da passare a freemem() per liberare tutti i blocchi di
memoria allocati al TSR.
Si è detto che la AreYouLast() consente di valutare se sussistano le condizioni per
disinstallare il TSR con sicurezza quasi assoluta: resta da chiarire il significato del "quasi".
Al proposito va ricordato che esistono prodotti software314, studiati in particolare per macchine
dotate di processore 80286, 80386 o superiori che consentono di rimappare agli indirizzi compresi
tra A0000h e FFFFFh (cioè tra i 640 Kb e il Mb) una parte della memoria espansa installata: ciò
equivale a rendere una zona addizionale di RAM, detta Upper Memory (vedere pag. 198), direttamente
indirizzabile attraverso i registri della CPU (infatti una coppia di registri a 16 bit, rispettivamente
segmento ed offset, è in grado di esprimere il numero FFFF:000F quale massimo indirizzo315); è pratica
normale utilizzare proprio questa area di RAM per i programmi residenti (onde evitare di sottrarre spazio
alle applicazioni nei 640 Kb di memoria convenzionale). Appare chiaro, a questo punto, che se il TSR da
disinstallare è residente in memoria convenzionale e nella Upper Memory risiedono programmi installati
successivamente (o viceversa), questi non possono essere individuati dalla AreYouLAst(), perché per
312 I puntatori huge sono automaticamente normalizzati dal compilatore. Ciò significa che la loro parte offset
(i 16 bit meno significativi) contiene esclusivamente lo spiazzamento all'interno del paragrafo referenziato dalla
parte segmento (i 16 bit più significativi). Vedere pag. 21 e seguenti.
313 I blocchi possono essere più di uno qualora la parte residente gestisca dei buffer.
314 Anche il DOS, a partire dalla versione 5.0, è dotato di tale capacità. Vedere pag. 198.
315 La parte segmento di un puntatore far, costruito mediante due registri a 16 bit, esprime indirizzi di
paragrafo (ogni unità conta 16 byte). L'indirizzo FFFF:000F può dunque essere scritto FFFFFh, cifra equivalente
al Mb. L'offset non può essere ulteriormente incrementato, poiché un offset di 10h (16 decimale) rappresenta in
realtà un incremento di uno della parte segmento, con offset zero. Vedere anche pag. 16.
I programmi TSR - 333
il DOS la memoria disponibile termina in ogni caso all'indirizzo A0000h e l'ultimo MCB è quello che
controlla il blocco di RAM che termina a quell'indirizzo. In tali casi il controllo effettuato sui vettori è
decisivo, e dovrebbe rendere la AreYouLast() a prova di bomba, con la sola eccezione di buffer
allocati nella Upper Memory dal TSR stesso. A scopo di chiarezza si dà qualche cenno sulla creazione di
una copia della tavola dei vettori.
La quantità di RAM necessaria alla porzione residente risulta incrementata di 1 Kb (265 vettori
di 4 byte ciascuno), pertanto la funzione jolly deve riservare i 1024 byte necessari (è banale dirlo, ma
comunque...). In secondo luogo il salvataggio della tavola va effettuato dopo avere agganciato tutti i
vettori necessari al TSR e dopo avere ripristinato quelli modificati dallo startup code (pag. 105): occorre
pertanto invocare esplicitamente la _restorezero(). Ciò nonostante la keep() può ancora essere
utilizzata per terminare il programma316. Il salvataggio della tavola può essere realizzato mediante la
getvect() o, per una maggiore efficienza, tramite indirezioni di puntatori o, ancora, con la funzione di
libreria _fmemcpy(). Anche in fase di disinstallazione, come si è visto, è necessario invocare la
_restorezero() prima di effettuare il controllo317; inoltre, tutti i gestori di interrupt del TSR devono
essere attivati (a meno che l'eventuale routine di disattivazione e riattivazione del TSR provveda anche a
modificare opportunamente la copia della tavola dei vettori o si basi semplicemente su flag). La routine di
installazione potrebbe presentare la seguente parte terminale:
....
_restorezero();
_fmemcpy((long far *)startUpVectors,MK_FP(0,0),256*sizeof(void far *));
_fmemcpy(((long far *)startUpVectors)+0x23,MK_FP(_psp,0x0E),
2*sizeof(void far *));
keep(code,resparas);
}
Il nome della funzione fittizia startUpVectors() è forzato a puntatore a long e viene
gestito come array; MK_FP(0,0) (pag. 24) punta alla tavola dei vettori (0:0). Si noti che i vettori, pur
essendo a rigore, puntatori a funzioni (di tipo interrupt), sono qui gestiti come long int per
migliorare la leggibilità del listato, senza che ciò comprometta la correttezza tecnica del codice,
trattandosi in entrambi i casi di dati a 32 bit.
E' necessario scrivere nella copia della tavola dei vettori gli indirizzi dell'int 23h e 24h,
prelevandoli dal PSP del programma in fase di installazione, dal momento che il DOS li copia nella tavola
dei vettori quando il programa termina (vedere pag. 309 e pag. 310).
A L C U N I E S E M P I P R A T I C I
Vediamo ora un esempio di programma: si tratta di un semplice TSR, che aggancia l'int 2Fh
(per utilizzarlo come canale di comunicazione) e l'int 21h, mascherando il servizio 11h318 di quest'ultimo.
Per disinstallare il TSR occorre lanciarlo nuovamente con un asterisco come parametro sulla command
line. E' prevista anche la possibilità di disattivazione e riattivazione, sempre tramite nuova invocazione da
DOS prompt (ma con un punto esclamativo quale parametro).
316 La keep() invoca a sua volta la _restorezero(), la quale copia nuovamente i vettori originali nella
tavola: l'operazione è inutile e potrebbe risultare dannosa, nel caso in cui il programma TSR abbia installato nuovi
vettori per gli interrupt 00h, 04h, 05h e 06h.
317 Un listato di _restorezero() si trova a pag. 414.
318 FINDFIRST mediante File Control Block. Modificando questo servizio si modifica, tra l'altro, il
comportamento del comando DIR, che lo utilizza.
334 - Tricky C
/********************
PROVATSR.C - Barninga_Z! - 1991
Esempio di TSR. "Azzoppa" il comando DIR, che, dopo la
installazione, fornisce risultati erratici. Invocare con
un punto esclamativo come parametro per ripristinare il
comando DIR, lasciando il TSR in RAM. Per riattivare il
TSR lanciarlo nuovamente, sempre con un '!' come parametro
sulla riga di comando. Per disinstallarlo, lanciarlo con
un asterisco come parametro.
Compilabile con TURBO C++ 1.01
tcc -Tm2 -mx provatsr.C
NOTA: -mx rappresenta il modello di memoria: i modelli validi
sono tiny (-mt) small (-ms), medium (-mm), compact (-mc)
e large (-ml). Per il modello huge (-mh) occorre
introdurre una istruzione inline assembly POP DS prima
di ogni POP BP nei due gestori di interrupt, a causa
del salvataggio automatico di DS generato dal compilatore
in ingresso alla funzione.
********************/
#pragma inline
#pragma -k+ // il codice e' scritto per TURBO C++ 1.01 (vedere pag. 173)
#include
#include
#define old21h ((void(interrupt *)())(*(((long far *)ResDataPtr)+0)))
#define old2Fh ((void(interrupt *)())(*(((long far *)ResDataPtr)+1)))
#define Res21h ((void(interrupt *)())(*(((long far *)ResDataPtr)+2)))
#define Res2Fh ((void(interrupt *)())(*(((long far *)ResDataPtr)+3)))
#define ResPSP (*(((unsigned far *)ResDataPtr)+8))
#define ResStatus (*(((unsigned far *)ResDataPtr)+9))
#define ASMold21h GData
#define ASMold2Fh GData+4
#define ASMResStatus GData+18
#define FCB_FFIRST 0x11 /* servizio dell'int 21h da annullare */
#define HEY_YOU 0xAF /* byte di identificazione */
#define HERE_I_AM 0xFDA3 /* risposta: installato */
#define OFF 0
#define ON 1
#define HANDSHAKE 0x00 /* serv. int 2Fh: riconoscimento */
#define UNINSTALL 0x01 /* serv. int 2Fh: disinstallazione */
#define SW_ACTIVE 0x02 /* serv. int 2Fh: attivaz./disattivaz. */
#define UNINST_OPT '*' /* opzione cmd line: disinstallazione */
#define ACTIVE_OPT '!' /* opzione cmd line: attiva/disattiva */
void GData(void); /* prototipo funzione jolly */
void far new21h(void) /* handler int 21h */
{
asm {
pop bp; /* pulisce stack - attenzione al compilatore */
cmp ah,FCB_FFIRST; /* se il servizio non e' 11h */
jne CHAIN; /* allora salta all'etichetta CHAIN */
iret; /* altrimenti ritorna */
}
CHAIN:
I programmi TSR - 335
asm jmp dword ptr ASMold21h; /* concatena gestore originale */
}
void far new2Fh(void) /* handler int 2Fh */
{
asm {
pop bp; /* pulisce stack */
cmp ah,HEY_YOU; /* se non e' PROVATSR che chiama... */
jne CHAIN; /* allora salta */
cmp al,HANDSHAKE; /* se non e' il test di installazione */
jne NEXT1; /* allora salta */
mov ax,HERE_I_AM; /* altrimenti risponde che e' presente */
iret;
}
NEXT1:
asm {
cmp al,UNINSTALL; /* se e' richiesta la disinstallazione */
je ANSWER; /* allora salta */
cmp al,SW_ACTIVE; /* se non richiesta attivaz./disattivaz. */
jne CHAIN; /* allora salta */
}
ANSWER: /* disinstallazione e switch attivazione confluiscono qui */
asm {
mov ax,offset GData; /* restituisce in DX:AX l'indirizzo */
mov dx,seg GData; /* far di GData() */
iret;
}
CHAIN:
asm jmp dword ptr ASMold2Fh; /* concatena gestore originale */
}
void GData(void) /* funzione jolly */
{
asm db 15 dup(0); /* 4+4+4+4+2+2 bytes per i dati meno 5 */
}
void releaseEnv(void) /* libera l'environment */
{
extern unsigned _envseg; /* _envseg e' definita nello startup */
if(freemem(_envseg))
puts("Cannot release environment: memory error.");
}
long AreYouThere(char service) /* gestisce comunicazione con TSR */
{
long RetValue;
union REGS regs;
regs.h.ah = HEY_YOU;
regs.h.al = service;
RetValue = (long)int86(0x2F,®s,®s);
RetValue |= ((long)regs.x.dx) << 16; /* RetValue = DX:AX */
return(RetValue);
}
void uninstall(void) /* gestisce disinstallazione del TSR */
{
void far *ResDataPtr;
ResDataPtr = (void far *)AreYouThere(UNINSTALL);
setvect(0x21,old21h);
setvect(0x2F,old2Fh);
if(freemem(ResPSP))
336 - Tricky C
puts("Cannot remove from memory: memory error.");
else
puts("Uninstalled: vectors restored and RAM freed up.");
}
void install(void) /* installa il TSR */
{
void far *ResDataPtr;
ResDataPtr = (void far *)GData;
ResPSP = _psp;
ResStatus = ON;
Res21h = (void(interrupt *)())new21h;
Res2Fh = (void(interrupt *)())new2Fh;
asm cli;
old21h = getvect(0x21);
old2Fh = getvect(0x2F);
setvect(0x21,Res21h);
setvect(0x2F,Res2Fh);
asm sti;
releaseEnv();
puts("Installed: 'DIR' command not reliable. Pass * or !.");
keep(0,FP_SEG(releaseEnv)+FP_OFF(releaseEnv)/16+1-_psp);
}
void setStatus(void) /* gestisce switch attivazione/disattivazione */
{
void far *ResDataPtr;
ResDataPtr = (void far *)AreYouThere(SW_ACTIVE);
if(ResStatus) {
setvect(0x21,old21h);
ResStatus = OFF;
puts("Deactivated: still present in RAM.");
}
else {
setvect(0x21,Res21h);
ResStatus = ON;
puts("Reactivated: already present in RAM.");
}
}
void main(int argc,char **argv)
{
if((unsigned)AreYouThere(HANDSHAKE) == HERE_I_AM)
if(argc > 1) /* TSR gia' installato */
switch(*argv[1]) { /* passato un parametro */
case UNINST_OPT: /* param = * */
uninstall(); /* disinstalla */
break;
case ACTIVE_OPT: /* param = ! */
setStatus(); /* attiva/disattiva */
break;
default: /* altro parametro */
puts("Unknown option.");
}
else /* nessun parametro */
puts("Not Installed: already present in RAM.");
else /* TSR non ancora installato (ignora parametri) */
install();
}
I programmi TSR - 337
I numerosi commenti inseriti nel listato eliminano la necessità di descrivere nel dettaglio la
struttura e il flusso logico dell'intero programma: ci limitiamo a sottolinearne le particolarità più
interessanti, precisando sin d'ora che è stato contenuto quanto più possibile il ricorso allo inline assembly,
utilizzando il linguaggio C anche laddove ciò penalizza in qualche misura la compattezza e l'efficienza
del codice compilato.
La porzione transiente del programma comunica con quella residente mediante la
AreYouThere(), che invoca l'int 2Fh e restituisce, sotto forma di long int il valore restituito
dall'interrupt nella coppia di registri DX:AX. Le funzioni che di volta in volta chiamano la
AreYouThere() forzano secondo necessità, con opportune operazioni di cast, il tipo di detto valore: la
main() ne considera solamente i 16 bit meno significativi, in quanto essi rappresentano la parola
d'ordine restituita dal servizio 00h dell'int 2Fh (questo servizio non utilizza il registro DX). Al contrario, la
uninstall() e la setStatus() effettuano un cast a (void far *), per gestire correttamente,
anche dal punto di vista formale, il puntatore ResDataPtr, il quale è, per il compilatore C, un puntatore
a dati di tipo indeterminato: le macro definite in testa al codice permettono di utilizzarlo, nascondendo
cast a volte complessi, per scrivere e leggere i dati globali direttamente nel buffer di 20 byte319 ad essi
riservato dalla la funzione jolly GData().
Presentiamo, di seguito, un secondo esempio: si tratta di una versione semplificata del
programma precedente, in quanto mancante della capacità di attivarsi e disattivarsi. Differenze sostanziali
si riscontrano, però, anche nel metodo utilizzato per la disinstallazione: tutte le operazioni vengono svolte
dal gestore dell'int 2Fh. Si tratta dunque di un algoritmo applicabile quando si desideri poter richiedere la
disinstallazione mediante hotkey.
/********************
PROV2TSR.C - Barninga_Z! - 1991
Esempio di TSR. "Azzoppa" il comando DIR, che, dopo la
installazione, fornisce risultati erratici. Invocare con
un asterisco come parametro per disinstallarlo.
Compilabile con TURBO C++ 1.01
tcc -Tm2 -mx prov2tsr.C
NOTA: -mx rappresenta il modello di memoria: i modelli validi
sono tiny (-mt) small (-ms), medium (-mm), compact (-mc)
e large (-ml). Per il modello huge (-mh) occorre
introdurre una istruzione inline assembly POP DS prima
di ogni POP BP nei due gestori di interrupt, a causa
del salvataggio automatico di DS generato dal compilatore
in ingresso alla funzione.
********************/
#pragma inline
#pragma -k+ // il codice e' scritto per TURBO C++ 1.01 (vedere pag. 173)
#include
#include
#define old21h ((void(interrupt *)())(*(((long *)GData)+0)))
319 I 15 esplicitamente definiti dall'istruzione DB, più i 5 di codice generato automaticamente dal compilatore
(opcodes per PUSH BP; MOV BP,SP; POP BP). L'ordine di memorizzazione dei dati è: vettore originale
dell'int 21h (doubleword); vettore originale dell'int 2Fh (doubleword); indirizzo di new21h() (doubleword);
indirizzo di new2Fh() (doubleword); indirizzo di segmento del PSP del TSR (word); byte di stato
(attivato/disattivato) del TSR (word).
338 - Tricky C
#define old2Fh ((void(interrupt *)())(*(((long *)GData)+1)))
#define ResPSP (*(((unsigned *)GData)+4))
#define ASMold21h GData
#define ASMold2Fh GData+4
#define ASMResPSP GData+8
#define FCB_FFIRST 0x11
#define HEY_YOU 0xAF
#define HERE_I_AM 0xFDA3
#define HANDSHAKE 0x00
#define UNINSTALL 0x01
#define UNINST_OPT '*'
void GData(void);
void far new21h(void)
{
asm {
pop bp;
cmp ah,FCB_FFIRST;
jne CHAIN;
iret;
}
CHAIN:
asm jmp dword ptr ASMold21h;
}
void far new2Fh(void)
{
asm {
cmp ah,HEY_YOU;
jne CHAIN;
cmp al,HANDSHAKE;
jne NEXT1;
mov ax,HERE_I_AM;
pop di; /* pulisce stack: nella disinstallazione sono */
pop si; /* usati SI e DI, pertanto il compilatore il salva */
pop bp; /* automaticamente (insieme a BP) */
iret;
}
NEXT1:
asm {
cmp al,UNINSTALL;
jne CHAIN;
push ds;
push es;
cld; /* operazioni su stringhe di bytes incrementano SI DI */
cli; /* stop interrupt */
mov ax,seg GData; /* carica AX con il segmento di GData */
mov ds,ax; /* e SI con l'offset */
mov si,offset GData; /* DS:SI punta al primo dato in GData */
xor ax,ax;
mov es,ax; /* carica ES:DI per puntare al vettore */
mov di,0x21*4; /* dell'int 21h nella tavola dei vettori */
mov cx,2; /* poi copia due words da GData a tavola vettori */
rep movsw; /* e carica DI per puntare al vettore dell'int */
mov di,0x2F*4; /* 2Fh nella tavola dei vettori e copia */
mov cx,2; /* altre 2 words (SI e' stato incrementato */
rep movsw; /* di due grazie all'istruzione CLD) */
mov ax,word ptr ASMResPSP; /* carica AX con ind seg PSP TSR */
dec ax; /* trova l'ind. di seg. del MCB del PSP del TSR */
mov es,ax; /* carica ES:DI per puntare al campo "owner" del */
mov di,1; /* MCB (ha offset 1) */
I programmi TSR - 339
xor ax,ax; /* azzera AX e lo copia nel campo "owner" del */
stosw; /* MCB per disallocare la RAM assegnata al TSR */
sti; /* riabilita interrupts */
pop es; /* pulisce stack: vedere sopra per SI e DI */
pop ds;
pop di;
pop si;
pop bp;
iret;
}
CHAIN:
asm {
pop di; /* pulisce stack: vedere sopra per SI e DI */
pop si;
pop bp;
jmp dword ptr ASMold2Fh; /* concatena gestore originale */
}
}
void GData(void)
{
asm db 5 dup(0); /* spazio per dati (4+4+2 meno i 5 opcodes) */
}
void releaseEnv(void)
{
extern unsigned _envseg;
if(freemem(_envseg))
puts("Cannot release environment: memory error.");
}
unsigned AreYouThere(char service)
{
union REGS regs;
regs.h.ah = HEY_YOU;
regs.h.al = service;
return(int86(0x2F,®s,®s));
}
void install(void)
{
ResPSP = _psp;
asm cli;
old21h = getvect(0x21);
old2Fh = getvect(0x2F);
setvect(0x21,(void(interrupt *)())new21h);
setvect(0x2F,(void(interrupt *)())new2Fh);
asm sti;
releaseEnv();
puts("Installed: 'DIR' not reliable. Pass * to uninstall.");
keep(0,FP_SEG(releaseEnv)+FP_OFF(releaseEnv)/16+1-_psp);
}
void uninstall(void)
{
AreYouThere(UNINSTALL);
puts("Uninstalled: vectors restored and RAM freed up.");
}
void main(int argc,char **argv)
{
if(AreYouThere(HANDSHAKE) == HERE_I_AM)
340 - Tricky C
if(argc > 1 && argv[1][0] == UNINST_OPT)
uninstall();
else
puts("Not Installed: already active in RAM.");
else
install();
}
Come si può facilmente vedere, la new2Fh() di PROV2TSR.C risulta più complessa rispetto a
quella di PROVATSR.C: in effetti essa svolge tutte le operazioni necessarie alla disinstallazione. La
coppia di registri DS:SI è caricata per puntare a GData(), cioè al primo dei dati globali (il vettore
originale dell'int 21h); la coppia ES:DI punta invece alla tavola dei vettori, ed in particolare al vettore
dell'int 21h320. Il vettore originale è ripristinato copiando 2 word (4 byte) dalla GData() residente alla
tavola. Con la medesima tecnica avviene il ripristino del vettore dell'int 2Fh, dopo opportuno
aggiornamento del puntatore alla tavola dei vettori. La RAM è disallocata agendo direttamente sul
Memory Control Block del PSP del TSR, il cui indirizzo è ricavato decrementando di uno quello del PSP
(il MCB occupa infatti i 16 byte che lo precedono). Allo scopo basta azzerare la coppia di byte (ad
offset 1 nel MCB) che esprime l'indirizzo del PSP del programma "proprietario" del blocco di memoria.
E' stato evitato l'uso dei servizi che l'int 21h rende disponibili per le operazioni ora descritte: si
tratta di una scelta effettuata a titolo di esempio, più che di una precauzione volta a rendere massima la
sicurezza operativa del TSR (sui problemi legati all'int 21h si veda pag. ), in quanto l'int 2Fh è invocato in
modo sincrono dalla parte transiente, la quale "conosce" lo stato del sistema proprio perché essa stessa lo
determina in quel momento. Ciò rende possibile, senza particolari rischi, l'espletamento di quelle
operazioni che devono essere effettuate necessariamente via int 21h (chiusura di file, etc.). Quando la
disinstallazione non sia richiesta mediante un secondo lancio del programma ma attraverso la pressione di
uno hotkey, è necessario prendere alcune precauzioni. La parte transiente deve rilevare lo hotkey
attraverso il gestore dell'interrupt di tastiera (int 09h o int 16h): questo si limita modificare lo stato di un
flag che viene ispezionato quando il sistema è stabile, per avere la garanzia di procedere in condizioni di
sicurezza. Test e disinstallazione possono essere effettuati, ad esempio, nel gestore dell'int 28h o del timer
(int 08h). Presentiamo un nuovo listato della new2Fh(): questa versione utilizza l'int 21 in luogo degli
accessi diretti alla tavola dei vettori e al MCB:
void far new2Fh(void)
{
asm {
cmp ah,HEY_YOU;
jne CHAIN;
cmp al,HANDSHAKE;
jne NEXT1;
mov ax,HERE_I_AM;
pop bp;
iret;
}
NEXT1:
asm {
cmp al,UNINSTALL;
jne CHAIN;
push ds;
push es;
cli;
mov ax,word ptr GData+2; /* carica DS e DX in modo che */
mov ds,ax; /* DS:DX punti al vettore originale */
320 La tavola dei vettori si trova all'indirizzo 0:0. Dal momento che ogni vettore è un indirizzo far, ed occupa
pertanto 4 byte, per ottenere l'offset di un vettore all'interno della tavola è sufficiente moltiplicare il numero
dell'interrupt per 4.
I programmi TSR - 341
mov dx,word ptr GData; /* dell'int 21h */
mov ax,0x2521; /* serv. set interrupt vector (vettore = 21h) */
int 0x21;
mov ax,word ptr GData+6; /* carica DS e DX in modo che */
mov ds,ax; /* DS:DX punti al vettore originale */
mov dx,word ptr GData+4; /* dell'int 2Fh */
mov ax,0x252F; /* serv. set interrupt vector (vettore = 2Fh) */
int 0x21;
mov ax,word ptr GData+8; /* carica in ES l'indirizzo di */
mov es,ax; /* segmento del PSP della parte residente */
mov ah,0x49; /* servizio free allocated memory */
int 0x21;
sti;
pop es; /* pulisce stack */
pop ds;
pop bp;
iret;
}
CHAIN:
asm {
pop bp;
jmp dword ptr ASMold2Fh; /* concatena gestore originale */
}
}
Gli offset di volta in volta sommati a GData (il nome della funzione ne rappresenta l'indirizzo,
cioè punta alla funzione stessa: vedere pag. 93) tengono conto della modalità backwords321 di
memorizzazione dei dati.
In PROV2TSR.C può essere utilizzata la AreYouLast(): essa deve essere chiamata dalla
uninstall(), la quale solo se il valore restituitole non fosse NULL disinstalla il TSR ripristinando i
vettori e invocando la freemem() per ogni elemento dell'array, eccettuato, naturalmente, il NULL
terminale. Si noti che la AreYouLast() presenta caratteristiche più avanzate di quanto necessiti
effettivamente a PROV2TSR.C, in quanto esso non gestisce buffer e dunque vi è un solo blocco di
memoria allocato alla sua parte residente: quello che la contiene.
Ancora un TSR: questa volta è un programma (quasi) serio. Si tratta di uno screen saver, cioè di
un programma che interviene, quando tastiera e mouse non sono sollecitati per un dato intervallo
temporale, cancellando il video al fine di prevenirne una eccessiva usura; non appena è premuto un tasto o
mosso il mouse, il contenuto del video è ripristinato e la sessione di lavoro può proseguire normalmente
(l'operatività della macchina non viene mai bloccata).
/******************************************************************************
SSS.C - Barninga Z! 1994
Sample Screen Saver. TSR, opera validamente in modo testo 80x25.
La stringa passata sulla command line viene visualizzata in posizioni
random a video; se invocato con * come parametro quando residente, si
disinstalla. Il tempo di attesa per entrare in azione e' definito in
ticks di clock dalla costante manifesta MAXTICKS.
Compilato sotto Borland C++ 3.1
321 Backwords è un termine nato dall'assonanza con backwards (all'indietro) e significa, letteralmente, a parole
rovesciate. In effetti, tutti i dati numerici sono scritti in RAM a rovescio, in modo tale, cioè, che a indirizzo inferiore
corrisponda la parte meno significativa della cifra. Ad esempio, il numero 0x11FF024A (che potrebbe
rappresentare un puntatore far a 11FF:024A) viene scritto in RAM in modo da occupare 4 byte nel seguente
ordine: 4A 02 FF 11.
342 - Tricky C
bcc -k- sss.c
******************************************************************************/
#pragma inline // usato inline assembly!
#pragma option -k- // evita la standard stack frame; serve nelle
// f() fittizie che definiscono i dati per
// gestire meglio lo spazio. Ovvio bisogna
// tenerne conto anche nelle f() eseguibili che
// usano l'inline assembly
#include
#include
#include
#include
#include // per randomize()
#include // per randomize() e rand()
#define PRG "SSS"
#define REL "1.0"
#define YEAR "94"
// costanti manifeste per la gestione del video e del timer
#define MAXTICKS 5460 // 5 minuti, per default
#define MAXSPEED 18 // muove banner: 1 secondo, per default
#define MAXBANNER 40 // max. lunghezza banner; se l'utente
// specifica un banner lungo MAXBANNER,
// il NULL copre RET di resBanner(): OK!
#define MAXPOS 100 // punti del percorso del banner
#define DEFAULTBLANK 0x0720 // blank di default
#define DEFAULTVIDEO 0xB800 // segmento video (default)
#define DEFAULTCOLS 80 // col. video default
#define DEFAULTROWS 25 // righe video default
#define DEFAULTPAGE 0 // pagina video default
// costanti manifeste per i servizi dell'int 2F; 0 e' il servizio di
// riconoscimento, per evitare doppie installazioni in ram del TSR; 1 e' il
// servizio di disinstallazione del TSR dalla memoria
#define HANDSHAKE 0x00 // servizio di scambio parola d'ordine
#define UNINSTALL 0x01 // servizio di disinstallazione
#define UNINST_OPT "*" // da passare sulla comand line per richiedere
// la disinstallazione del TSR
#define HEY_YOU 0xE1 // parola d'ordine di riconoscimento
#define HERE_I_AM 0xB105 // risposta alla parola d'ordine
typedef void DUMMY; // tutte le f() fittizie che definiscono dati
// sono ovviamente void f(void); la typedef
// consente di evidenziare che non sono vere f()
// prototipi delle funzioni
void far new09h(void);
void far new10h(void);
void far new1Ch(void);
void far new2Fh(void);
void far new33h(void);
void _saveregs animate(void);
void _saveregs blankVideo(void);
void _saveregs restoreVideo(void);
int releaseEnv(void);
unsigned areYouThere(char service);
void initializeOffsets(void);
I programmi TSR - 343
void install(char *banner);
void uninstall(void);
void main(int argc,char **argv);
/*---------------------------------------------------------------------------*/
// inizia qui la parte residente del TSR: dapprima si riserva spazio per i dati
// mediante alcune finte f() che devono solo "ingombrare" lo spazio necessario,
// poi sono definite tutte le funzioni che lavorano mentre il programma e'
// residente.
// Gruppo delle f() fittizie, usate come contenitori di dati. Equivalgono a
// variabili globali (il nome della funzione puo' essere usato come il nome di
// una variabile, applicando l'opportuno cast) ma si ha la garanzia che lo
// spazio e' allocato in modo statico esattamente dove si vuole: essendo esse
// definite in testa al sorgente, sappiamo che subito dopo lo startup code
// del programma ci sono i dati necessari al TSR quando e' residente in RAM.
// Grazie ad esse, le f() residenti non usano variabili globali o statiche,
// rendendo cosi' possibile limitare l'ingombro in memoria del TSR
DUMMY ticksToWait(DUMMY) // contatore da decrementare per l'attivazione
{
asm dw MAXTICKS; // max 65535, quasi 1 ora
}
DUMMY ticksForSpeed(DUMMY) // contatore per la velocita' di animazione
{
asm dw 0; // 0: 1^ banner istantaneo!
}
DUMMY resPSP(DUMMY) // indirizzo di segmento del PSP del STR
{
asm dw 0;
}
DUMMY old09h(DUMMY) // vettore originale int 09h
{
asm dd 0;
}
DUMMY old10h(DUMMY) // vettore originale int 10h
{
asm dd 0;
}
DUMMY old1Ch(DUMMY) // vettore originale int 1Ch
{
asm dd 0;
}
DUMMY old2Fh(DUMMY) // vettore originale int 2Fh
{
asm dd 0;
}
DUMMY old33h(DUMMY) // vettore originale int 33h
{
asm dd 0;
}
DUMMY videoBuf(DUMMY) // spazio per il salvataggio del video
{
asm dw DEFAULTCOLS*DEFAULTROWS dup(0);
}
344 - Tricky C
DUMMY savedRow(DUMMY) // riga alla quale si trovava il cursore
{
asm db 0;
}
DUMMY savedCol(DUMMY) // colonna alla quale si trovava il cursore
{
asm db 0;
}
DUMMY saverActive(DUMMY) // flag che segnala se il saver e' attivo
{
asm db 0;
}
DUMMY restoreFlag(DUMMY) // flag che segnala di restorare il video
{
asm db 0;
}
DUMMY inInt10h(DUMMY) // flag che evita ricorsione dell'int 10h
{
asm db 0;
}
DUMMY resBanner(DUMMY) // stringa per animazione video
{
asm db MAXBANNER dup(0);
}
DUMMY resBannerLen(DUMMY) // lunghezza banner: per comodita'
{
asm dw 0;
}
DUMMY resBannerOffs(DUMMY) // offsets per scrivere il banner
{
asm dw MAXPOS dup(0);
}
DUMMY currBannerOff(DUMMY) // contatore per l'array di posizioni
{
asm dw 0;
}
// nuovo gestore dell'int 09h; non serve dichiararlo interrupt perche' non
// usa nessun registro (eccetto AX, salvato e rispristinato da noi stessi), ma
// deve comunque terminare con una iret. Gli underscores davanti ai nomi
// servono perche' il compilatore C li aggiunge a tutti i simboli mentre
// l'assembler no. L'uso dell'inline assembly consente di ottenere una funzione
// efficientissima e molto compatta.
void far new09h(void)
{
asm mov byte ptr _restoreFlag,1;
asm cmp byte ptr _saverActive,1; // se e' stato premuto un tasto e lo s.s.
asm je EAT_KEY; // era attivo, la battuta deve sparire!
asm jmp dword ptr _old09h; // se no, lasciamo al vecchio gestore!
EAT_KEY:
asm push ax; // salva l'unico registro usato
asm in al,0x60; // fingiamo che interessi lo scancode...
asm in al,0x61; // legge lo stato della tastiera
asm mov ah,al; // lo salva
I programmi TSR - 345
asm or al,0x80; // setta il bit "enable keyboard"
asm out 0x61,al; // lo scrive sulla porta di controllo
asm xchg ah,al; // riprende stato originale della tast.
asm out 0x61,al; // e lo riscrive
asm mov al,0x20; // manda il segnale di fine Interrupt
asm out 0x20,al; // al controllore dell'8259
asm pop ax; // rimettiamo le cose a posto!
asm iret; // e' pur sempre un gestore di interrupt! ma ATTENZIONE:
// la IRET puo' essere usata perche' la f() e' far e non
// c'e' la standard stack frame (opzione -k-).
}
// il gestore dell'int 10h e' qui per sicurezza. Dal momento che l'int 1Ch
// usa l'int 10h per pasticciare col cursore, se il timer chiede un interrupt
// proprio mentre e' servito un int 10h e proprio in quel tick di timer si
// azzera il contatore di attesa per lo screen saver e viene cosi' chiamata
// blankVideo(), si ha una ricorsione dell'int 10h. Le routines BIOS non sono
// rientranti e cio' significa un crash di sistema assicurato. Questo gestore
// dell'int 10h alza un flag in ingresso, invoca il gestore originale e al
// rientro da questo resetta il flag. Detto flag deve essere testato
// nell'int 1Ch: se e' 1 bisogna lasciar perdere tutto e rinviare.
void far new10h(void)
{
asm mov byte ptr _inInt10h,1;
asm pushf;
asm call dword ptr old10h;
asm mov byte ptr _inInt10h,0;
asm iret;
}
// anche new1Ch() e' dichiarata far, per ottenere maggiore efficienza. Quel
// poco che fa e' implementato in inline assembly; i lavori complessi sono
// curati da alcune funzioni di servizio, che possono essere implementate in
// C grazie alla dichiarazione _saveregs. La f() e' strutturata come segue:
// Se lo screen saver e' attivo si controlla se e' premuto un tasto. In caso
// affermativo si ripristinano il video, il contatore dei ticks di attesa, il
// contatore dei ticks di permanenza del banner, il flag di richiesta di
// restore e il flag di screen saver attivo. In caso negativo si esegue la
// funzione animate(). Se invece lo screen saver non e' attivo, si controlla
// se e' stato premuto un tasto. In caso affermativo si ripristinano il flag
// di tasto premuto (richiesta restore) e il contatore dei ticks di attesa. In
// caso negativo si controlla se il tempo di attesa e' scaduto (contatore ticks
// di attesa = 0). Se lo e' si esegue blankVideo() e si setta il flag di screen
// saver attivo. Se non lo e' si decrementa il contatore dei ticks di attesa.
void far new1Ch(void)
{
asm cmp byte ptr _inInt10h,1;
asm jne OK_TO_WORK;
asm jmp EXIT;
OK_TO_WORK:
asm cmp byte ptr _saverActive,1;
asm jne NOT_ACTIVE;
asm cmp byte ptr _restoreFlag,1;
asm je RESTORE_VIDEO;
animate();
asm jmp EXIT;
RESTORE_VIDEO:
restoreVideo();
asm mov byte ptr _saverActive,0;
asm mov word ptr _ticksForSpeed,0;
asm jmp RESTORE_STATUS;
NOT_ACTIVE:
346 - Tricky C
asm cmp byte ptr _restoreFlag,1;
asm je RESTORE_STATUS;
asm cmp word ptr ticksToWait,0;
asm je BLANK_VIDEO;
asm dec word ptr _ticksToWait;
asm jmp EXIT;
BLANK_VIDEO:
asm mov byte ptr _saverActive,1;
blankVideo();
asm jmp EXIT;
RESTORE_STATUS:
asm mov byte ptr _restoreFlag,0;
asm mov word ptr _ticksToWait,MAXTICKS;
EXIT:
asm iret;
}
// new2Fh gestisce il dialogo con il TSR. Se AH contiene HEY_YOU, l'interrupt
// e' stato chiamato dalla porzione transiente del programma stesso, dopo che
// la parte residente e' gia' stata installata, altrimenti e' un altro
// programma e non sono fatti nostri. Se AL contiene HANDSHAKE, e' la parola
// d'ordine: bisogna rispondere HERE_I_AM, cosi' la parte transiente sa che
// il TSR e' gia' installato e non tenta di reinstallarlo. Se AL contiene
// UNINSTALL, la parte transiente sta chiedendo alla parte residente di
// disinstallarsi. L'operazione e' semplice: basta ripristinare i vettori di
// interrupt e liberare la memoria allocata al TSR.
// ATTENZIONE: new2Fh() e' dichiarata far per maggiore efficienza e per poter
// restituire valori nei registri della CPU alla routine chiamante. Percio' e'
// indispensabile salvare e ripristinare, se usati, alcuni registri importanti:
// DS, ES, SI, DI. SI e DI, se usati in righe di inline assembly, sono salvati
// automaticamente dal compilatore in testa alla funzione: ecco perche' sono
// estratti dallo stack con le POP senzxa che ci siano le PUSH corrispondenti!!
void far new2Fh(void)
{
asm cmp ah,HEY_YOU; // riconoscimento: HEY_YOU?
asm je SSS_CALLING;
CHAIN: // no, la chiamata non viene da SSS: lasciamo stare
asm pop di; // pulisce stack: nella disinstallazione sono
asm pop si; // usati SI e DI, pertanto il compilatore il salva
asm jmp dword ptr old2Fh; // concatena gestore originale
SSS_CALLING:
asm cmp al,HANDSHAKE; // vediamo cosa vuole SSS transiente
asm jne NEXT1; // SSS vuole sapere se siamo qui
asm mov ax,HERE_I_AM;
asm jmp EXIT;
NEXT1:
asm cmp al,UNINSTALL; // o forse SSS vuole la disinstallazione
asm jne CHAIN;
asm push ds; // qui si salvano solo DS e ES anche se sono usati
asm push es; // pure SI e DI perche' a loro pensa il compilatore
asm cld; // operazioni su stringhe di bytes incrementano SI DI
asm cli; // stop interrupts
// Disinstallazione, fase 1: ripristino dei vettori. Per ogni interrupt gestito
// dal TSR occorre caricare in DS:SI l'indirizzo della f() fittizia che ne
// contiene il vettore originale e in ES:DI l'indirizzo del vettore originale
// (che si trova nella tavola dei vettori). Poi si copiano 4 bytes dalla f()
// fittizia alla tavola dei vettori
asm mov ax,seg old09h;
asm mov ds,ax;
asm mov si,offset old09h; // DS:SI punta a old09h, cioe' al vettore orig.
asm xor ax,ax;
I programmi TSR - 347
asm mov es,ax;
asm mov di,0x09*4; // ES:DI punta al vettore 09 nella tavola vett.
asm mov cx,2;
asm rep movsw; // copia 2 words da DS:SI a ED:DI
asm mov ax,seg old10h;
asm mov ds,ax;
asm mov si,offset old10h;
asm xor ax,ax;
asm mov es,ax;
asm mov di,0x10*4;
asm mov cx,2;
asm rep movsw;
asm mov ax,seg old1Ch;
asm mov ds,ax;
asm mov si,offset old1Ch;
asm xor ax,ax;
asm mov es,ax;
asm mov di,0x1C*4;
asm mov cx,2;
asm rep movsw;
asm mov ax,seg old2Fh;
asm mov ds,ax;
asm mov si,offset old2Fh;
asm xor ax,ax;
asm mov es,ax;
asm mov di,0x2F*4;
asm mov cx,2;
asm rep movsw;
asm mov ax,seg old33h;
asm mov ds,ax;
asm mov si,offset old33h;
asm xor ax,ax;
asm mov es,ax;
asm mov di,0x33*4;
asm mov cx,2;
asm rep movsw;
// Disinstallazione, fase 2: restituzione al DOS della memoria allocata al TSR.
// Si carica in ES l'indirizzo di sgmento del Memory Control Block che il DOS
// ha costruito per il TSR. Il MCB si trova nei 16 bytes che precedeono il PSP
// del TSR, percio' il suo indirizzo e' (PSP-1):0000. Ad offset 1 nel MCB c'e'
// una word che contiene l'indirizzo di segmento del PSP del programma che
// possiede il blocco di ram: se contiene 0 il blocco e' libero. Quindi basta
// caricare 1 in DI e scrivere 0 nella word all'indirizzo ES:DI.
asm mov ax,word ptr resPSP;
asm dec ax;
asm mov es,ax;
asm mov di,1; // ES:DI punta al campo owner del MCB del TSR
asm xor ax,ax;
asm stosw; // azzera il campo: la ram e' restituita al DOS
asm sti; // riabilita interrupts
asm mov ax,HERE_I_AM;
asm pop es; // pulisce stack: vedere sopra per SI e DI
asm pop ds;
EXIT:
asm pop di; // pulisce stack: nella disinstallazione sono
asm pop si; // usati SI e DI, pertanto il compilatore il salva
asm iret; // fine operazioni per SSS transiente
}
// nuovo gestore dell'int 33h; non serve dichiararlo interrupt perche' non
// usa nessun registro. E' analogo al gestore dell'int 09h, ma, invece di
// sentire la tastiera, sente il mouse.
348 - Tricky C
void far new33h(void)
{
asm mov byte ptr _restoreFlag,1;
asm cmp byte ptr _saverActive,1;
asm je EAT_MOUSE;
asm jmp dword ptr _old33h; // se SSS e' inattivo lasciamo fare al driver
EAT_MOUSE:
asm iret; // se bisogna annullare il mouse rientra direttamente
}
// animate() effettua le operazioni di animazione del video mentre lo screen
// saver e' attivo. E' opportuno che NON utilizzi f() di libreria C, onde
// poter lasciare residente solo le f() appositamente definite nel sorgente.
// La dichiarazione _saveregs mette new1Ch() al riparo da brutte sorprese.
void _saveregs animate(void)
{
register i, offset;
int far *vPtr;
// se il contatore di permanenza del banner a video e' zero, viene riportato
// al valore inziale e si entra nell'algoritmo di gestione del banner
if(!*(int _cs *)ticksForSpeed) {
*(int _cs *)ticksForSpeed = MAXSPEED;
// viene utilizzato l'offset a cui e' stato scritto il banner l'ultima volta
// per settare il puntatore al video e cancellarlo. Gli offsets sono nell'array
// appositamente definito con una f() fittizia e sono referenziati con un
// indice anch'esso definito in una f() fittizia.
offset = ((int _cs *)resBannerOffs)[*(int _cs *)currBannerOff];
vPtr = (int far *)MK_FP(DEFAULTVIDEO,offset);
for(i = 0; i < *(int _cs *)resBannerLen; i++)
vPtr[i] = DEFAULTBLANK;
// se l'offset utilizzato l'ultima volta e' l'ultimo nell'array si riparte dal
// primo, altrimenti si usa il successivo.
if(*(int _cs *)currBannerOff == MAXPOS)
*(int _cs *)currBannerOff = 0;
else
++(*(int _cs *)currBannerOff);
// l'uso delle variabili register rende piu' leggibile il codice. Il nuovo
// offset e' memroizzato nella variabile omonima
offset = ((int _cs *)resBannerOffs)[*(int _cs *)currBannerOff];
// in i e' memorizzato lo stesso offset, aumentato della lunghezza del banner
// moltiplicata per 2. In pratica, i contiene l'offset al quale dovrebbe
// essere scritto l'ultimo carattere del banner
i = offset+(*(int _cs *)resBannerLen)*2;
// dividendo un offset video per il numero di colonne video (raddoppiato, per
// tenere conto del byte attributo) si ottiene la riga video in cui cade
// l'offset stesso. Se le righe risultanti applicando il calcolo all'offset
// del primo e dell'ultimo carattere del banner, significa che questo verrebbe
// scritto "a cavallo" tra due righe. Per evitare l'inconveniente si
// decrementa l'offset di inizio della lunghezza del banner (per 2), ottenendo
// cosi' un offset approssimato per difetto che consente sicuramente di
// scrivere tutto il banner su una sola riga.
I programmi TSR - 349
if((offset/(DEFAULTCOLS*2)) != (i/(DEFAULTCOLS*2))) {
offset -= (*(int _cs *)resBannerLen)*2;
// gia' che siamo, modifichiamo anche il valore presente nell'array, in modo
// tale che quando saranno stati utilizzati tutti gli offsets almeno una
// volta, non ci sara' piu' necessario applicare alcuna correzione.
((int _cs *)resBannerOffs)[*(int _cs *)currBannerOff] = offset;
}
// si inizializza il puntatore con l'offset eventualmente corretto e si
// scrive il banner.
vPtr = (int far *)MK_FP(DEFAULTVIDEO,offset);
for(i = 0; i < *(int _cs *)resBannerLen; i++)
((char far *)vPtr)[i*2] = ((char _cs *)resBanner)[i];
}
else
// se il contatore non e' zero lo si decrementa, prima o poi si azzerera'...
--(*(int _cs *)ticksForSpeed);
}
// blankVideo() copia nel buffer aaposito la videata presente sul display al
// momento dell'attivazione delloscreen saver e, contemporaneamente, scrive a
// video il carattere e l'attributo definiti come DEFAULTBLANK. La
// dichiarazione _saveregs mette new1Ch() al riparo da brutte sorprese.
void _saveregs blankVideo(void)
{
register counter;
int far *vPtr;
// inizializzazione del puntatore alla memoria video
vPtr = (int far *)MK_FP(DEFAULTVIDEO,0);
// effettuazione della copia della memoria video nel buffer apposito e
// contemporanea cancellazione del video
for(counter = 0; counter < DEFAULTCOLS*DEFAULTROWS; counter++) {
((int _cs *)videoBuf)[counter] = vPtr[counter];
vPtr[counter] = DEFAULTBLANK;
}
// e adesso facciamo sparire il cursore, salvando le sue coordinate attuali e
// spostandolo fuori dal video. E' ok metterlo sulla riga DEFAULTROWS perche'
// la numerazione BIOS delle righe va da 0 a DEFAULTROWS-1.
_AH = 3;
_BH = DEFAULTPAGE;
geninterrupt(0x10);
*(char _cs *)savedRow = _DH;
*(char _cs *)savedCol = _DL;
_DH = DEFAULTROWS;
_AH = 2;
geninterrupt(0x10);
}
// restoreVideo() ripristina la videata presente sul display al momento della
// attivazione dello screen saver. La dichiarazione _saveregs mette new1Ch() al
// riparo da brutte sorprese.
350 - Tricky C
void _saveregs restoreVideo(void)
{
register counter;
int far *vPtr;
vPtr = (int far *)MK_FP(DEFAULTVIDEO,0);
for(counter = 0; counter < DEFAULTCOLS*DEFAULTROWS; counter++)
vPtr[counter] = ((int _cs *)videoBuf)[counter];
// rimettiamo a posto il cursore, utilizzando le coordinate salvate in
// precedenza
_DH = *(char _cs *)savedRow;
_DL = *(char _cs *)savedCol;
_BH = DEFAULTPAGE;
_AH = 2;
geninterrupt(0x10);
}
// fine della parte residente del TSR. Tutto quello che serve al TSR per
// lavorare, a patto che animate() e sue eventuali subroutines non utilizzino
// funzioni di libreria, sta al di sopra di queste righe di commento. Cio'
// consente di limitare al massimo la quantita' di memoria allocata in modo
// permanente al TSR.
/*---------------------------------------------------------------------------*/
// inizia qui la parte transiente del TSR. Tutte le f() definite a partire
// da questo punto vengono buttate via quando il programma si installa in
// memoria. Queste f() possono fare tutto quello che vogliono, usare f() di
// libreria, variabili globali e statiche, etc.
// releaseEnv() butta alle ortiche l'environment del TSR: dal momento che
// questo non lo utilizza per le proprie attivita' e' inutile lasciarlo li' a
// occupare memoria. Inoltre, dal momento che releaseEnv() e' la prima delle
// funzioni definita fuori dalla parte residente, il suo indirizzo puo' essere
// utilizzato per calcolare quanta ram lasciare residente (secondo parametro)
// della keep()). Restituisce 0 se tutto ok.
int releaseEnv(void)
{
extern unsigned _envseg; // variabile non documentata in Borland C++
return(freemem(_envseg));
}
// areYouThere() e' l'interfaccia di comunicazione con l'int 2Fh, che viene
// invocato passando HEY_YOU in AH e il numero del servizio richiesto in AL.
// L'int 2Fh risponde sempre HERE_I_AM in AX per segnalare che il servizio e'
// stato espletato.
unsigned areYouThere(char service)
{
union REGS regs;
regs.h.ah = HEY_YOU;
regs.h.al = service;
return(int86(0x2F,®s,®s));
}
// per evitare di utilizzare funzioni di libreria nelle routines residenti, si
// inizializza un array di offsets video ai quali scrivere in sequenza il
// banner. Gli offsets sono generati in modo pseudocasuale. La divisione e
I programmi TSR - 351
// successiva moltiplicazione applicate al valore restituito da random()
// assicurano che l'offset cosi' ottenuto sia sempre pari.
void initializeOffsets(void)
{
register i;
randomize();
for(i = 0; i < MAXPOS; i++)
((int _cs *)resBannerOffs)[i] = (random(DEFAULTROWS*DEFAULTCOLS*2)/2)*2;
}
// install() effettua l'installazione in memoria del TSR, attivando i nuovi
// vettori di interrupt e chiedendo al DOS di riservare al programma la
// memoria necessaria. Questa e' calcolata come differenza tra l'indirizzo
// di releaseEnv() (prima f() transiente) trasformato in indirizzo di segmento
// (cioe' seg+(off/16) arrotondato per eccesso (+1) per sicurezza) e
// l'indirizzo al quale e' caricato (quello del suo PSP). L'indirizzo di
// segmento del PSP (_psp, definita in DOS.H) e' salvato nello spazio riservato
// dalla f() fittizia opportunamente definita: serve al gestore dell'int 2Fh
// per la disinstallazione del programma.
void install(char *banner)
{
register len;
if((len = strlen(banner)) > MAXBANNER)
printf("%s: Could not install. Banner too long (max. %d chr.)\n",PRG,
MAXBANNER);
else
if(releaseEnv())
printf("%s: Could not install. Error releasing environment.\n",PRG);
else {
*(int _cs *)resPSP = _psp;
*(int _cs *)resBannerLen = len;
_fstrcpy((char _cs *)resBanner,(char far *)banner);
initializeOffsets();
asm cli;
*(long _cs *)old09h = (long)getvect(0x09);
*(long _cs *)old10h = (long)getvect(0x10);
*(long _cs *)old1Ch = (long)getvect(0x1C);
*(long _cs *)old2Fh = (long)getvect(0x2F);
*(long _cs *)old33h = (long)getvect(0x33);
setvect(0x09,(void(interrupt *)())new09h);
setvect(0x10,(void(interrupt *)())new10h);
setvect(0x1C,(void(interrupt *)())new1Ch);
setvect(0x2F,(void(interrupt *)())new2Fh);
setvect(0x33,(void(interrupt *)())new33h);
asm sti;
printf("%s: Installed. Invoke with %s to uninstall.\n",PRG,UNINST_OPT);
keep(0,FP_SEG(releaseEnv)+FP_OFF(releaseEnv)/16+1-_psp);
}
}
// uninstall() richiede all'int 2Fh la disinstallazione del programma. Se
// areYouThere() non risponde HERE_I_AM e' accaduto qualcosa di strano: in
// teoria cio' dovrebbe avvenire solo se il TSR non e' residente, ma dato che
// prima main() effettua questo controllo prima di invocare uninstall(), la
// probabile causa dell'errore e' che tra le due fasi (controllo e richiesta)
// qualche altro TSR abbia incasinato la memoria disattivando il nostro
// gestore di int 2Fh.
void uninstall(void)
{
352 - Tricky C
if(areYouThere(UNINSTALL) == HERE_I_AM)
printf("%s: Uninstalled. Vectors restored and RAM freed up.\n",PRG);
else
printf("%s: Unidentified error.\n",PRG);
}
// main() controlla se il TSR e' residente: in tal caso l'unica azione
// possibile e' la disinstallazione. In caso contrario si puo' tentare
// l'installazione
void main(int argc,char **argv)
{
printf("%s %s - Sample Screen Saver - Barninga Z! '%s.\n",PRG,REL,YEAR);
if(argc != 2)
printf("%s: Syntax error. Usage: %s bannerString | *\n",PRG,PRG);
else
if(areYouThere(HANDSHAKE) == HERE_I_AM)
if(!strcmp(argv[1],UNINST_OPT))
uninstall();
else
printf("%s: Could not install. Already active in RAM.\n",PRG);
else
install(argv[1]);
}
Il listato di SSS.C contiene commenti in quantità: non pare necessario, pertanto, dilungarsi
sulle sue caratteristiche implementative; tuttavia si possono individuare alcuni spunti per migliorarne
l'impianto complessivo. In primo luogo, SSS manca di una routine di riconoscimento della modalità
video attiva, con la conseguenza che esso lavora correttamente solo se il modo video è testo 80 % 25: un
esempio di gestione "intelligente" del buffer video si trova a pag. 529. Un secondo limite è costituito
dal'impossibilità, per l'utilizzatore, di specificare un tempo di attesa diverso da quello di default (stabilito
dalla costante manifesta MAXTICKS); infine, potrebbe essere interessante dotare new09h() di una
routine per il riconoscimento di uno hotkey di richiesta di attivazione immediata dello screen saver (un
gestore di int 09h assai più sofisticato di quanto occorra in questo caso si trova a pag. 520). Al lettore
volonteroso non rimane che... darsi da fare.
I device driver - 353
I D E V I C E D R I V E R
Sempre più difficile: dopo avere affrontato i TSR (pag. 275) è ora il turno dei device driver. Di
che si tratta? Un device driver è, come evidenzia il nome stesso, un pilota di una qualche diavoleria:
insomma, un programma dedicato alla gestione di una periferica hardware.
Dal punto di vista logico i device driver sono estensioni del DOS, che li carica durante la fase di
bootstrap: si tratta di un meccanismo che consente, normalmente, di personalizzare la configurazione
software del personal computer incorporandovi a basso livello le routine necessarie per pilotare in modo
opportuno le periferiche aggiuntive hardware (scanner, scheda fax, etc.) per le quali il DOS non sia
attrezzato, ma è ovviamente possibile utilizzare la tecnica dei device driver anche per attivare gestori più
sofisticati di quelli già disponibili nel sistema operativo. Proprio per questo il loro nome completo è
installable device driver, in contrapposizione ai resident device driver, routine già presenti nel software di
sistema322 (video, tastiera, dischi, etc.).
A S P E T T I T E C N I C I
Un device driver è, a tutti gli effetti, un programma TSR, ma le accennate modalità di
caricamento ed utilizzo impongono (in base alle specifiche Microsoft) che esso abbia una struttura del
tutto particolare, purtroppo non coincidente con quella generata dai compilatori C (vedere pag. 289): per
imparare a scrivere in C un device driver, pertanto, occorre innanzitutto capire come esso è strutturato e
come viene caricato ed utilizzato dal DOS323.
I l b o o t s t r a p
Il bootstrap è la fase iniziale della sessione di lavoro della macchina. Dapprima sono eseguite le
routine di autodiagnostica del BIOS, il quale provvede in seguito a cercare sui dischi del computer il
loader del DOS: si tratta di una routine, memorizzata in uno dei primi settori del disco fisso (il boot
sector), che carica in memoria ed esegue il primo dei due file nascosti del DOS (solitamente chiamato
IO.SYS).
IO.SYS si compone di una parte residente e di una parte transiente: la prima è destinata a
rimanere in memoria fino al successivo spegnimento o reset della macchina, mentre la seconda serve
esclusivamente ad effettuare le operazioni di caricamento del sistema. La porzione transiente, infatti,
tramite una routine chiamata SYSINIT, individua l'indirizzo del cosiddetto top of memory (il limite
superiore della memoria convenzionale) e copia IO.SYS "lassù", al fine di sgombrare la parte inferiore
della RAM. A questo punto in memoria vi sono due istanze di IO.SYS: la SYSINIT della seconda
carica l'altro file nascosto (MSDOS.SYS) in modo da ricoprire la porzione transiente della prima.
SYSINIT attiva poi tutti i device driver residenti (quelli incorporati nel DOS), legge il file
322 Il concetto di device driver installabili è stato introdotto con la versione 2.0 del DOS. La versione 1.0
incorporava tutti i device driver previsti e non era possibile caricarne di nuovi.
323 I device driver non sono mai caricati lanciandoli al prompt del dos, come avviene per i normali programmi: al
contrario essi vengono installati in memoria dal sistema operativo stesso durante il bootstrap, se specificato nel file
CONFIG.SYS mediante l'istruzione DEVICE=, ad esempio:
DEVICE=C:\UT\MOUSE.SYS
354 - Tricky C
CONFIG.SYS per determinare quali sono gli installable device driver da caricare e provvede al loro
caricamento ed inizializzazione: il device driver consente, da questo momento in poi, di accedere alla
periferica mediante un nome, che per il sistema operativo equivale (dal punto di vista logico) ad un nome
di file o di unità disco, come sarà meglio chiarito tra breve. L'ultima operazione effettuata da SYSINIT è
l'esecuzione dell'interprete dei comandi (COMMAND.COM o il programma specificato dall'istruzione
SHELL= nel file CONFIG.SYS324).
T i p i d i d e v i c e d r i v e r
Esistono due tipi di device driver: character e block device driver (driver per periferiche a
carattere o a blocchi).
I primi sono adatti alla gestione di periferiche come terminali e stampanti, cioè periferiche che
effettuano le loro operazioni di I/O un carattere (byte) alla volta. Il nome assegnato dal driver alla
periferica può essere usato dal DOS e dalle applicazioni come un nome di file, sul quale scrivere o dal
quale leggere i byte. Se il nome è identico a quello già utilizzato da un device driver residente,
quest'ultimo è sostituito, nelle sue funzionalità, dall'installable device driver325. Il DOS può comunicare
con i character device driver in due modalità differenti, a seconda che essi siano definiti come raw o
cooked: la modalità raw (grezza) prevede che ogni singolo byte passi dal driver al DOS o viceversa senza
alcuna modifica; in modalità cooked (letteralmente... "cucinata", ma con un po' di fantasia si potrebbe
tradurre in "interpretata") il DOS memorizza i caratteri in un buffer e gestisce opportunamente i caratteri
di controllo (CTRL-C, etc.) prima di passarli (al primo RETURN incontrato) all'applicazione o al device
driver326. La modalità raw o cooked è selezionabile dalle applicazioni, mediante la subfunzione 01h del
servizio 44h dell'int 21h:
324 Una tipica istruzione SHELL= in CONFIG.SYS è:
SHELL=C:\DOS\COMMAND.COM C:\DOS /E:512 /P
325 Alcuni device driver residenti hanno nomi piuttosto noti (vedere pag. 116): CON (tastiera/video), AUX (prima
porta seriale), PRN (prima porta parallela), NUL (device nullo: una specie di buco nero). Nulla vieta di scrivere nuovi
installable device driver per la loro gestione: è sufficiente, ad esempio, che un device driver si registri al DOS come
AUX perchè il sistema lo utilizzi come nuovo programma di pilotaggio della porta seriale.
326 La subfunzione 00h del servizio 44h dell'int 21h consente all'applicazione di conoscere gli attributi del driver.
Essa è del tutto analoga alla 01h, ma non prevede alcun input in DX, mentre AL deve essere, evidentemente, 00h. In
uscita, il registro DX contiene gli attributi del driver, come descritto a pag. 359, con la sola eccezione del bit 6, che
vale 1 se si è verificata una condizione di EOF nell'ultima operazione di input dal device.
I device driver - 355
INT 21H, SERV. 44H, SUBF. 01H: MODIFICA GLI ATTRIBUTI DI UN DEVICE DRIVER
Input AH 44h
AL 01h
BX handle327
DH 00h
DL Nuovi bit di stato:
Bit 7: 1
5: 1 = RAW, 0 = COOKED
Per i bit 0-4 e 6 si rimanda alla descrizione della device attribute word,
a pagina 359.
Output AX Codice di errore se il CarryFlag è 1.
Se il CarryFlag è 0 la chiamata ha avuto successo
I block device driver gestiscono periferiche che effettuano l'I/O mediante blocchi di byte
(esempio classico: i dischi). Contrariamente alle periferiche a carattere, accessibili esclusivamente in
modo sequenziale, i block device sono dispositivi ai quali è possibile accedere in modo random (casuale),
cioè con spostamenti arbitrari avanti o indietro rispetto alla posizione attuale nel flusso di dati. Il DOS
assegna ad ogni periferica gestita dal device driver328 un nome di disco (una lettera dell'alfabeto seguita
dai due punti): un installable block device driver non può, dunque, sostituirsi a un resident device driver,
ma solamente affiancarsi ad esso nella gestione di altre periferiche dello stesso tipo. Va sottolineato,
infine, che i block device driver operano sempre in modalità raw.
S t r u t t u r a e c o m p o r t a m e n t o d e i d e v i c e d r i v e r
In cosa consistono le particolarità della struttura dei device driver? Va detto, innanzitutto, che
non si tratta di file eseguibili329 in senso stretto, ma di file dei quali viene caricata in memoria l'immagine
binaria: in altre parole, essi vengono caricati in RAM esattamente come sono memorizzati sul disco,
327 Vedremo tra breve che un character device, grazie alla "intermediazione" svolta dal driver, è accessibile via
handle, in modo analogo a quanto avviene per i file (vedere pag. 126).
328 Un block device driver può gestire più periferiche contemporaneamente, al contrario dei character device
driver, che possono pilotarne una soltanto.
329 Non sono, cioè, files .EXE o .COM. Per la precisione, il DOS è in grado, a partire dalla versione 3.0, di
caricare device driver che si presentino come files .EXE: questi sono tali a tutti gli effetti, ma la loro struttura
interna non differisce da quella della generalità dei device driver e permangono, di conseguenza, tutte le difficoltà
del caso qualora si intenda scrivere in C un device driver indipendentemente dal fatto che si voglia o no ottenere,
quale risultato, un file .EXE. Rimane da sottolineare, al riguardo, che la maggior parte dei device driver è costituita
da file con estensione .SYS: non è un requisito di sistema, ma semplicemente una convenzione largamente
condivisa e seguita.
356 - Tricky C
senza la creazione di PSP (vedere pag. 324) ed environment330, né la gestione di una eventuale Relocation
Table (pag. 278) da parte del sistema operativo.
Inoltre, i primi 18 byte di ogni device driver sono riservati ad una tabella, detta header,
contenente informazioni ad uso del DOS (sulla quale ci
sofferemeremo tra poco): proprio qui incontriamo uno
dei maggiori ostacoli, poiché, come è facile intuire, si
tratta di una caratteristica assolutamente incompatibile
con la normale modalità di compilazione dei
programmi C331.
Ogni device driver, inoltre, incorpora una
routine che deve provvedere a salvare, per utilizzi
successivi, l'indirizzo del buffer attraverso il quale il
DOS comunica con il driver stesso: è la cosiddetta
strategy routine (a dire il vero non si vede che cosa ci
sia di strategico in tutto ciò, ma comunque...).
Il terzo elemento caratteristico dei device
driver è, infine, la interrupt routine: anche in questo
caso il nome è poco azzeccato, perchè si tratta di una
procedura che ha ben poco a che fare con i "classici"
gestori di interrupt332 (vedere, ad esempio, pag. 251); il
suo compito consiste nell'individuare il servizio
richiesto dal DOS al driver ed attivare la routine
(interna al driver) corrispondente.
Ne consegue in modo ovvio che, per ogni
Fig. 17: Struttura di un device driver. servizio gestito, il driver deve incorporare una routine
dedicata, più una routine generalizzata di gestione
dell'errore per i casi in cui il DOS richieda un servizio
non previsto: ogni driver deve però necessariamente gestire è il servizio 00h, corrispondente alla propria
inizializzazione in fase di bootstrap333.
La figura 17 schematizza la struttura di un device driver, coerentemente con le considerazioni
sin qui esposte: si vede facilmente che le analogie con i programmi TSR sono molteplici (vedere, ad
esempio, la figura 14 a pag. 276).
Ne sappiamo abbastanza, a questo punto, per capire (a grandi linee) come lavorano i device
driver: il "protocollo" di colloquio tra sistema operativo e driver è fisso e si articola in quattro fasi ben
definite.
330 La mancanza di un environment (variabili di ambiente) appare del resto ovvia, quando si pensi che, al
momento del caricamento dei device driver, l'interprete dei comandi (che è incaricato della generazione
dell'environment per tutti i processi) non è ancora stato lanciato.
331 Vale la pena di ricordare che in testa ad ogni eseguibile generato dalla compilazione di un sorgente C vi è,
normalmente, il codice del modulo di startup. Inoltre, se il programma è un .EXE, in testa al file deve esserci la
Relocation Table.
332 La interrupt routine si differenzia dagli interrupt, tra l'altro, in quanto è attivata dal DOS (pertanto non la
chiama l'applicazione in foreground né un evento hardware asincrono) e non termina con una istruzione IRET
(bensì con una normalissima RETF). Tutto ciò non significa, comunque, che un device driver non possa incorporare
gestori di interrupt qualora il programmatore lo reputi necessario.
333 Dei servizi che il DOS può richiedere ad un device driver si dirà tra poco.
I device driver - 357
- il DOS invoca la strategy routine passandole in ES:BX l'indirizzo (puntatore far) di un buffer
(detto request header334) contenente i dati che occorrono per effettuare l'operazione (servizio) prevista (la
struttura del buffer varia a seconda del servizio);
- la strategy routine salva l'indirizzo del buffer in una variabile (locazione di memoria) nota ed
accessibile alle altre routine del driver e restituisce il controllo al sistema;
- il DOS invoca la interrupt routine335;
- la interrupt routine accede al buffer (mediante l'indirizzo salvato in precedenza dalla strategy
routine) per conoscere il numero del servizio richiesto (e relativi
dati) e provvede all'esecuzione delle operazioni per esso
previste, generalmente chiamando una routine dedicata, la quale,
a sua volta, può chiamare altre routine del driver o interrupt di
sistema: al termine, la interrupt routine o le routine dedicate
scrivono nel solito buffer i risultati dell'elaborazione ed un
valore avente significato di codice di errore, ed infine
restituiscono il controllo al DOS.
Conseguenza immediata di tale algoritmo è il completo
isolamento del device driver dalle applicazioni che ne utilizzano
i servizi: i driver, è evidente, interagiscono esclusivamente con il
sistema operativo, che si pone quale interfaccia tra essi e le
applicazioni. Ciò risulta ancora più palese quando si consideri
che i driver rendono accessibili le periferiche loro associate
attraverso un nome di file o di unità disco: le applicazioni
devono ricorrere agli appositi servizi DOS336. Infatti, le
applicazioni effettuano le operazioni di I/O richiedendo
l'opportuno servizio al sistema operativo (int 21h): il DOS Fig. 18: Comunicazione tra applicazione e
individua (grazie ad una tabella costruita durante il bootstrap) il periferica via device driver.
device driver interessato, costruisce un request header 1) richiesta I/O via int 21h
appropriato e chiama la strategy routine. Il device driver 2) chiamata a strategy routine
memorizza l'indirizzo del buffer e restituisce il controllo al DOS 3) ritorno al DOS
che, immediatamente, chiama la interrupt routine, secondo lo 4) chiamata a interrupt routine
schema analizzato: ne risulta un flusso di processi come quello 5) pilotaggio periferica
rappresentato in figura 18. 6) risposta della periferica
Vale la pena di osservare che la suddivisione delle 7) risposta al DOS
operazioni di interfacciamento DOS/driver tra due routine (la 8) risposta all'applicazione
strategy e la interrupt) è ispirata alle esigenze di sistemi
multitasking (come Unix): essa non è di alcuna utilità in sistemi monotasking (quale è il DOS), in quanto
questi eseguono sempre e solo un'unica operazione di I/O alla volta.
Questo è il momento di approfondire l'analisi della struttura dello header, del buffer di
comunicazione con il DOS e dei servizi che il device driver può implementare: forse non è divertente, ma
è di fondamentale importanza...
334 Tanto per non fare confusione...
335 Come fa il DOS a conoscere gli indirizzi della strategy e della interrupt routine, in modo da poterle chiamare?
Semplice: essi sono contenuti nella tabella di 18 byte in testa al device driver.
336 Una parziale eccezione si ha quando il device driver incorpora routine di gestione di interrupt che le
applicazioni utilizzano direttamente. Si tratta di un comportamento lecito ma, in qualche misura, anomalo e
maggiormente analogo a quello dei programmi TSR che a quello caratteristico dei device driver.
358 - Tricky C
I l D e v i c e D r i v e r H e a d e r : i n p r o f o n d i t à
Il device driver header è la tabella che occupa i primi 18 byte del codice di ogni device driver.
Vediamone contenuto e struttura:
STRUTTURA DEL DEVICE DRIVER HEADER
OFFSET DIM. CONTENUTO
00h 4 Puntatore far al device driver successivo. Deve contenere il valore
FFFFFFFFh, in quanto viene inizializzato automaticamente dal DOS al
caricamento del driver337.
04h 2 Device Attribute Word. E' una coppia di byte i cui bit sono utilizzati per
descrivere alcune caratteristiche della periferica (vedere di seguito).
06h 2 Puntatore near alla strategy routine.
08h 2 Puntatore near alla interrupt routine.
0Ah 8 Se la periferica che il driver gestisce è di tipo character, il campo contiene il
nome logico assegnato alla periferica stessa, utilizzabile dalle applicazioni
come un nome di file: se il nome è lungo meno di 8 byte, lo spazio restante
deve essere riempito con spazi.
Se la periferica gestita è di tipo block, il primo byte del campo contiene il
numero di unità supportate; l'uso dei restanti 7 byte è riservato al DOS. Il
programmatore non ha necessità di inizializzare il primo byte del campo: a ciò
provvede il DOS con le informazioni restituite dal driver al termine della fase
di Init (vedere pag. 363).
Si noti che i puntatori alla strategy e interrupt routine sono near: il DOS effettua però chiamate
far, utilizzando quale parte segmento dell'indirizzo il segmento al quale il driver stesso è caricato. Ne
segue che i due campi menzionati contengono, in realtà, la parte offset dell'indirizzo delle due funzioni e
che queste devono essere dichiarate entrambe far (e terminare quindi con una istruzione RETF).
La tabella che segue descrive il significato dei bit della Device Attribute Word.
337 Va detto che un unico file può contenere più di un device driver. In questo caso, in testa al codice di ogni
device driver deve trovarsi un device driver header: il campo ad offset 00h dovrà essere correttamente inizializzato
a cura del programmatore con l'indirizzo del successivo driver (cioè con l'indirizzo del primo byte del successivo
header) in tutti gli header eccetto l'ultimo, che contiene ancora il valore FFFFFFFFh (-1L).
I device driver - 359
STRUTTURA DELLA DEVICE ATTRIBUTE WORD
BIT SIGNIFICATO
15 1 se si tratta di un character device driver
0 se è un block device driver
14 1 se il device driver supporta i servizi IOCTL338 di lettura e scrittura
13 1 se la periferica è un block device (disco) formattato in modo non-IBM
12 0 (riservato)
11 1 se il drivere può gestire un block device (disco) rimuovibile (DOS 3 e succ.)
7-10 0 (riservati)
6 1 se il device driver supporta i servizi IOCTL Generic e Get/Set Logical Drive
5 0 (riservato)
4 1 se il device driver supporta la funzione DOS speciale di output veloce per la periferica
CON
3 1 se il device driver è il driver per il device CLOCK
2 1 se il device driver è il driver per il device NUL
1 1 se il device driver è il driver per lo standard output (vedere pag. 116)
0 1 se il device driver è il driver per lo standard input (vedere pag. 116)
Va sottolineata l'importanza del bit 15, che indica se la periferica gestita lavora a blocchi o a
caratteri (vedere pag. 354); qualora esso valga 1 (block device driver), solo i bit 6, 11 e 13-15 sono
significativi: tutti gli altri devono essere impostati a 0.
E' ancora interessante notare che le informazioni contenute nel device driver header sono
utilizzate dal sistema operativo, mentre, di norma, le applicazioni non vi accedono. Vi sono però alcuni
servizi IOCTL che consentono di leggere e modificare alcuni dei bit (non tutti) della attribute word339.
338 IOCTL significa Input/Output Control. Si tratta di una modalità di gestione delle periferiche mediante
stringhe di controllo, che a livello DOS è supportata dal servizio 44h dell'int 21h.
339 Sono le funzioni 00h e 01h del servizio 44h dell'int 21h (GetDeviceInfo e SetDeviceInfo). La
funzione 00h consente, tra l'altro, di conoscere se ad un nome logico di file è associato un device o un vero e proprio
file (per la descrizione del servizio vedere pag. 354; per un esempio si veda pag. 203).
360 - Tricky C
I l R e q u e s t H e a d e r e i s e r v i z i : t u t t i i p a r t i c o l a r i
Il request header è il buffer attraverso il quale DOS e device driver si scambiano le
informazioni: il sistema operativo ne carica l'indirizzo in ES:BX e chiama la strategy routine perché il
device driver possa conoscerlo e memorizzarlo. Il buffer contiene il numero del servizio richiesto, nonché
tutti i dati necessari al driver per il suo espletamento, e si divide in due parti: la prima, detta parte fissa, è
identica (quanto a numero, ordine e dimensione dei campi) per tutti i servizi, mentre la seconda, detta
parte variabile, ha struttura differente a seconda del servizio richiesto (alcuni servizi presentano
comunque identica parte variabile del request header, o non la utilizzano del tutto). La parte fissa del
request header è strutturata come segue.
STRUTTURA DEL DEVICE DRIVER REQUEST HEADER
OFFSET DIM. CONTENUTO
00h 1 Lunghezza totale del request header. Il valore, diminuito di 13 (lunghezza
della parte fissa) esprime la lunghezza della parte variabile. E' un campo
utilizzato assai raramente, dal momento che la lunghezza del request header
può essere desunta dal numero del servizio richiesto.
01h 1 Numero dell'unità (disco). E' un campo significativo solo per i block device
driver e indica su quale disco (o altro block device) deve essere eseguito il
servizio richiesto.
02h 1 Command code. E' il numero del servizio richiesto dal DOS al device driver.
03h 2 Return Code (Status word). E' il valore restituito dal driver al DOS per
indicare lo stato del servizio eseguito.
05h 8 Utilizzo riservato al DOS.
E' importante approfondire l'analisi del Return Code: si tratta di una word (due byte) nella quale
il byte più significativo è interpretato come campo di bit, ed è usato per indicare lo stato del servizio; il
byte meno significativo contiene invece un valore che descrive un errore se il bit 15 della word vale 1: se
questo è 0, detto valore viene ignorato dal sistema operativo. Il dettaglio dei bit e codici di errore è
riportato nella tabella che segue.
I device driver - 361
STRUTTURA DELLA DEVICE DRIVER STATUS WORD
BIT SIGNIFICATO
15 Error Flag. 1 se si è verificato un errore, 0 altrimenti.
12-14 Riservati.
9 Busy Flag. 1 se il driver vuole impedire al DOS di richiedere ulteriori servizi (ad esempio
perché l'esecuzione del servizio non è stata ancora portata a termine), 0 altrimenti.
8 Done Flag. 1 se il servizio è stato completamente eseguito, 0 se l'operazione non è ancora
stata completata.
0-7 Error Code (codice di errore). E' significativo solo se il bit 15 (Error Flag) è 1:
00h Tentativo di scrittura su unità protetta.
01h Unità sconosciuta.
02h Unità non pronta (ad es.: sportello del disk drive aperto).
03h Servizio non supportato.
04h Errore di CRC.
05h Lunghezza del Request Header errata340.
06h Errore di ricerca dati sull'unità (seek error).
07h Tipo di unità sconosciuto.
08h Settore non trovato.
09h Stampante senza carta.
0Ah Errore di scrittura.
0Bh Errore di lettura.
0Ch Errore generico, non individuato (General failure).
0Dh Riservato.
0Eh Riservato.
0Fh Cambiamento di disco non valido (a partire dal DOS 3.0)341.
Come si è detto, la parte variabile del request header è strutturata in dipendenza dal servizio
richiesto dal DOS al driver, cioè a seconda del valore che il campo Command code assume. Si noti che il
driver restituisce valori e informazioni al DOS scrivendoli, a sua volta, nel request header (in campi della
parte fissa o variabile). Di seguito è presentato l'elenco completo dei servizi che il DOS può richiedere al
driver.
340 Usato solo dai programmatori che hanno tempo da perdere per sviluppare una routine di controllo. Quasi tutti
si fidano, a torto o a ragione, del DOS.
341 Significa: "Non fare il furbo, rimetti il disco che c'era prima!".
362 - Tricky C
ELENCO DEI SERVIZI IMPLEMENTABILI DAI DEVICE DRIVER
CODICE SERVIZIO
00 Init (inizializzazione del driver).
01 Media Check (solo per block device driver)
02 Build BIOS Parameter Block (solo per block device driver)
03 IOCTL Read
04 Read (input)
05 Nondestructive Read (solo per character device driver)
06 Input Status (solo per character device driver)
07 Flush Input Buffers (solo per character device driver)
08 Write (output)
09 Write With Verify
10 Output Status (solo per character device driver)
11 Flush Output Buffers (solo per character device driver)
12 IOCTL Write
13 Device Open
14 Device Close
15 Removable Media (solo per block device driver)
16 Output Until Busy (solo per character device driver)
19 Generic IOCTL Request
23 Get Logical Device (solo per block device driver)
24 Set Logical Device (solo per block device driver)
I servizi 13-16 sono stati introdotti a partire dalla versione 3.0 del DOS, mentre i servizi 19
e 23-24 dalla versione 3.2. Di seguito sono analizzati nel dettaglio tutti i servizi elencati e, per ciascuno di
essi, la corrispondente struttura della parte variabile del device driver request header.
I device driver - 363
Servizio 00: Init
Il servizio 0 è la routine di inizializzazione del driver, detta Init. Esso è richiesto dal DOS una
volta sola, nella fase di caricamento del driver durante il bootstrap342. Il driver ha così la possibilità di
effettuare tutte le operazioni necessarie alla predisposizione dell'operatività successiva: controllo dello
hardware, installazione di gestori di interrupt e via dicendo. L'utilizzo del request header è il seguente:
DEVICE DRIVER, SERV. 00: USO DEL REQUEST HEADER
OFF DIM REQUEST HEADER RICEVUTO REQUEST HEADER RESTITUITO
00h 1 Lunghezza del request header
01h 1
02h 1 Numero del servizio richiesto (0)
03h 2 Stato dell'operazione (pag. 361)
05h 8
0Dh 1 Numero di unità supportate (solo block
device driver).
0Eh 4 Puntatore far al primo byte di memoria
libera oltre il device driver.
12h 4 Puntatore far alla riga di comando del Usato solo dai block device driver.
driver nel file CONFIG.SYS. Punta al Puntatore far all'array di puntatori ai
primo byte che segue la stringa BPB (vedere pag. 364). E' un array di
"DEVICE=". word, ciascuna delle quali è un puntatore
near ad un BPB. L'array contiene un
elemento (word) per ogni unità logica
supportata dal device driver.
16h 1 Numero della prima unità disco
disponibile343 (solo block device driver).
342 Ne segue che, se il codice della Init si trova in coda al sorgente e il driver non utilizza funzioni di libreria una
volta terminata la fase di caricamento (cioè nelle routine che implementano gli altri servizi), l'occupazione di
memoria può essere ridotta escludendo la Init stessa dalla porzione residente (vedere, per analogia, pag. 276).
364 - Tricky C
Bisogna tenere presente che quando i device driver vengono caricati dal DOS, quest'ultimo non
ha ancora completato la propria installazione344 e, pertanto, non tutte le funzionalità che esso implementa
sono disponibili. In particolare, Microsoft afferma che il servizio 0 dei device driver può utilizzare solo
alcune delle funzioni dell'int 21h: da 01h a 0Ch (I/O di caratteri), 25h e 35h (installazione e richiesta di
vettori di interrupt), 30h (richiesta della versione DOS). In realtà, esperimenti empirici hanno rivelato che
altre funzioni sono attive e disponibili: particolarmente importanti risultano quelle relative all'I/O con i
file (durante la fase di init è quindi possibile, ad esempio, leggere un file di configurazione specificato
sulla riga di comando del device driver in CONFIG.SYS).
Il sistema operativo, nel richiedere il servizio 0, consente al driver di conoscere la riga di
comando nel file CONFIG.SYS, come specificato circa il campo ad offset 12h nel request header. La
stringa, tutta in caratteri maiuscoli, termina al primo LF o CR o EOF (10h o 13h o 1Ah) e non deve
essere modificata dal driver, che può però copiarla in una locazione di memoria privata per effettuare tutte
le elaborazioni eventualmente necessarie.
Al termine della Init, il driver deve porre a 1 il bit 8 (Done Flag) della status word (campo ad
offset 03h del request header), e deve indicare al DOS quanta memoria deve essere riservata per la parte
residente: particolarmente importante allo scopo risulta il campo ad offset 0Eh, in quanto consente al
driver di specificare l'indirizzo del primo byte di RAM oltre la porzione residente. Il DOS sa, in tal modo,
che a quell'indirizzo inizia la memoria disponibile per le successive operazioni di bootstrap. Detto
indirizzo può validamente essere, ad esempio, quello della prima funzione della parte transiente nel
sorgente C (se la parte residente non usa funzioni di libreria). Se il driver rileva, durante l'inizializzazione,
errori tali da renderne inutile il caricamento (ad esempio: il driver del mouse non ne trova alcuno
collegato al personal computer), può scrivere nel campo in questione l'indirizzo del proprio device driver
header: essendo questo l'indirizzo al quale il driver stesso è caricato in memoria, il sistema operativo non
riserva neppure un byte alla parte residente, risparmiando così preziosa memoria. Per segnalare al DOS la
condizione di "aborted installation" occorre anche azzerare il bit 15 della device attribute word nel device
driver header (pag. 359) e restituire 0 nel campo ad offset 0Dh del request header.
Il driver (se è un block device driver) può anche conoscere il numero assegnato alla prima delle
sue unità grazie all'ultimo campo della parte variabile del request header; esso deve comunicare al DOS il
numero di unità supportate (campo ad offset 0Dh), tramite il quale il DOS assegna loro gli identificativi
letterali345, nonché gli indirizzi (campo ad offset 12h) dei BPB che descrivono ogni unità. Il BPB (BIOS
Parameter Block) è una tabella che contiene i parametri BIOS per un'unità disco e ha il formato descritto
di seguito:
343 A partire dal DOS 3.0.
344 Mancano all'appello, ad esempio, l'interprete dei comandi, il master environment, la catena dei memory
control block (vedere pag. 191), etc..
345 Facciamo un esempio. Se il DOS "dice" al driver che la prima unità libera è la numero 3, ciò significa che al
momento del caricamento del driver sono presenti nel sistema 3 unità disco, numerate da 0 a 2 e chiamate A:, B: e
C:. Se, al termine della Init, il driver "risponde" di supportare 2 unità, queste verranno numerate 3 e 4 e saranno loro
attribuiti gli identificativi D: ed E:.
I device driver - 365
STRUTTURA DEL BPB
OFF DIM CAMPO
00h 2 Lunghezza del settore in byte
02h 1 Numero di settori per cluster (unità di allocazione)
03h 2 Numero di settori riservati (a partire dal settore 0)
05h 1 Numero di FAT (File Allocation Table) presenti sul disco
06h 2 Numero massimo di elementi nella directory root
08h 2 Numero totale di settori
0Ah 1 Media descriptor byte (o Media ID byte):
F0h: floppy 3.5" (2 lati, 18 sett./traccia)
F8h: hard disk
F9h: floppy 5.25" (2 lati, 15 sett./traccia)
F9h: floppy 3.5" (2 lati, 9 sett./traccia)
FCh: floppy 5.25" (1 lato, 9 sett./traccia)
FDh: floppy 5.25" (2 lati, 9 sett./traccia)
FEh: floppy 5.25" (1 lati, 8 sett./traccia)
FFh: floppy 5.25" (2 lati, 8 sett./traccia)
0Bh 2 Numero di settori in una FAT
0Dh 2 Numero di settori per traccia (dal DOS 3.0 in poi)
0Fh 2 Numero di testine (dal DOS 3.0 in poi)
11h 2 Numero di settori nascosti (dal DOS 3.0 in poi)
13h 2 Word più significativa del numero di settori nascosti, a partire dal DOS 3.2 (in cui il
numero settori nascosti diviene un dato a 32 bit)
15 4 Se la word ad offset 08h è 0, questo campo contiene il numero totale di settori
espresso come dato a 32 bit, onde consentire il superamento del limite di 32Mb alla
dimensione delle partizioni dei dischi fissi (dal dos 3.2 in poi).
Servizio 01: Media Check
Il servizio 1 è specifico dei block device driver ed è richiesto dal DOS durante operazioni di I/O
diverse dalle semplici lettura o scrittura. In pratica, il sistema chiede al driver di verificare se il disco sul
quale le operazioni sono in corso è stato sostituito: il driver può rispondere "SI", "NO" oppure "NON
SO". Nel primo caso, il DOS non riutilizza il contenuto dei buffer346 relativi a quella unità, richiede un
346 Sì, sono quelli generati con l'istruzione BUFFERS= in CONFIG.SYS.
366 - Tricky C
servizio 2 (descritto di seguito) e rilegge la FAT e la root directory. Se il driver risponde "NO", allora il
sistema effettua l'oprazione di I/O richiesta dall'applicazione considerando valido il contenuto dei buffer.
Nel caso di risposta dubitativa, il DOS opera in modo differente a seconda dello stato dei buffer: se questi
contengono dati in attesa di essere scritti, il sistema li scrive (anche a rischio di danneggiare il contenuto
del disco nel caso in cui esso sia stato effettivamente sostituito); in caso contrario procede come per la
risposta "SI".
Il request header è strutturato come segue:
DEVICE DRIVER, SERV. 01: USO DEL REQUEST HEADER
OFF DIM REQUEST HEADER RICEVUTO REQUEST HEADER RESTITUITO
00h 1 Lunghezza del request header
01h 1 Numero di unità disco (0 = A:)
02h 1 Numero del servizio richiesto (1)
03h 2 Stato dell'operazione (pag. 361)
05h 8
0Dh 1 Media ID byte (pag. 365)
0Eh 1 Media Change Code:
-1: Il disco e' stato sostituito
0: Forse sì, forse no, boh?
1: Il disco non è stato sostituito
0Fh 4 A partire dal DOS 3.0: puntatore far ad
una stringa ASCIIZ (terminata con un
NULL) contenente l'etichetta di volume
del disco347 se il Media Change Code
è -1 e si è verificato un errore 0Fh
(vedere pag. 361).
Il device driver può utilizzare il campo ad offset 1Fh se il bit 11 della device attribute word
(pag. 359) vale 1.
Servizio 02: Build BPB
Anche questo servizio è tipico dei block device driver. Il DOS lo richiede dopo un servizio 1
(testè descritto) in due casi: se il device driver di unità restituisce un Media Change Code -1 (disco
sostituito), oppure restituisce 0 (disco forse sostituito) e non vi sono buffer contenenti dati in attesa di
essere scritti. La chiamata al servizio 2 consente al DOS di conoscere le caratteristiche del nuovo disco
presente nell'unità e "legalizza" la sostituzione avvenuta. Il request header è utilizzato come segue:
347 Se il disco non ha etichetta di volume è consentito restituire un puntatore far alla stringa "NO NAME".
I device driver - 367
DEVICE DRIVER, SERV. 02: USO DEL REQUEST HEADER
OFF DIM REQUEST HEADER RICEVUTO REQUEST HEADER RESTITUITO
00h 1 Lunghezza del request header
01h 1 Numero di unità disco (0 = A:)
02h 1 Numero del servizio richiesto (2)
03h 2 Stato dell'operazione (pag. 361)
05h 8
0Dh 1 Media ID byte (pag. 365)
0Eh 1 Puntatore far ad un buffer contenente il
primo settore della FAT del disco.
12h 4 Puntatore far al BPB (pag. 364) del
disco presente nell'unità.
Il buffer il cui indirizzo è ricevuto dal driver nel campo ad offset 0Eh non deve essere
modificato dal driver stesso se l'unità gestita è formattata secondo lo standard IBM; in caso contrario il
buffer può essere utilizzato come area di lavoro.
Servizio 03: IOCTL Read
Il servizio 3 deve essere supportato dal driver solo se il bit 14 della device attribute word
(pag. 359) è 1. Esso è solitamente utilizzato dalle applicazioni per ottenere dal device driver informazioni
sullo stato o sulla configurazione della periferica, senza trasferimento di dati, attraverso le apposite
subfunzioni dell'int 21h, funzione 44h. La struttura del request header è descritta nella tabella che segue.
Va infine osservato che le applicazioni possono leggere e scrivere dati da un character device
solo dopo averlo "aperto", utilizzando il nome logico come se si trattasse di un vero e proprio file: per un
esempio si veda pag. 456.
Vedere anche il servizio 12, pag. 372.
368 - Tricky C
DEVICE DRIVER, SERV. 03: USO DEL REQUEST HEADER
OFF DIM REQUEST HEADER RICEVUTO REQUEST HEADER RESTITUITO
00h 1 Lunghezza del request header
01h 1 Numero di unità disco (0 = A:); usato
solo dai block device driver
02h 1 Numero del servizio richiesto (3)
03h 2 Stato dell'operazione (pag. 361)
05h 8
0Dh 1 Media ID byte (pag. 365); usato solo dai
block device driver
0Eh 4 Puntatore far ad un buffer utilizzato per
il trasferimento delle stringhe di
controllo.
12h 2 Numero di byte disponibili nel buffer Numero di byte utilizzati nel buffer
Servizio 04: Read (Input)
Il servizio 4 consente il trasferimento di dati dalla periferica ad un buffer in memoria. Il request
header è strutturato come dalla tabella che segue.
Dal momento che (per i block device driver) il DOS gestisce i settori dei dischi come settori
logici numerati progressivamente a partire da 0, il device driver, per effettuare l'operazione di lettura deve
trasformare (se necessario) il dato ricevuto nel campo ad offset 14h in un numero di settore fisico,
esprimibile mediante le coordinate "tridimensionali" BIOS: lato/traccia/settore348. A partire dal DOS 3.0, i
block device driver possono servirsi dei dati gestiti mediante i servizi 13 (pag. 372) e 14 (pag. 373) per
determinare se il disco sia stato sostituito "imprudentemente". Vedere anche i servizi 8 a pag. 371 e 9 a
pag. 371.
348 Il che non è proprio immediato. Va tenuto presente, infatti, che il primo settore gestito dal DOS è il Boot
Sector, che ha numero logico 0: sui floppy disk esso è anche il primo settore fisico del disco, cioè il primo settore
della prima traccia (o cilindro) del primo lato (o testina), e ha coordinata BIOS (lato/traccia/settore) 0,0,1. Sui dischi
fissi, invece, esso è il primo settore della prima traccia del secondo lato (coordinata BIOS 0,1,1). Conoscendo il tipo
di disco, il numero dei settori per traccia, il numero di tracce per lato ed il numero di lati (un hard disk ha, di solito,
più di due lati, essendo costituito da più dischi montati su di un perno) con cui il disco è formattato è possibile
convertire il numero logico DOS in coordinata BIOS e viceversa.
I device driver - 369
DEVICE DRIVER, SERV. 04: USO DEL REQUEST HEADER
OFF DIM REQUEST HEADER RICEVUTO REQUEST HEADER RESTITUITO
00h 1 Lunghezza del request header
01h 1 Numero di unità disco (0 = A:); usato
solo dai block device driver
02h 1 Numero del servizio richiesto (4)
03h 2 Stato dell'operazione (pag. 361)
05h 8
0Dh 1 Media ID byte (pag. 365); usato solo dai
block device driver
0Eh 4 Puntatore far ad un buffer utilizzato per
il trasferimento dei dati
12h 2 Numero di byte (character device driver) Numero di byte (character device driver)
o settori (block device driver) di cui è o settori (block device driver) di cui è
richiesto il trasferimento effettuato il trasferimento
14h 2 Numero del settore logico di partenza;
usato solo dai block device driver
16h 4 A partire dal DOS 3.0: puntatore far ad
una stringa ASCIIZ (terminata con un
NULL) contenente l'etichetta di volume
del disco se si è verificato un errore 0Fh
(vedere pag. 361).
Va infine osservato che le applicazioni possono leggere e scrivere dati da un character device
solo dopo averlo "aperto", utilizzando il nome logico come se si trattasse di un vero e proprio file: per un
esempio si veda pag. 456.
Servizio 05: Nondestructive Read
Il servizio 5 è supportato solo dai character device driver ed è utilizzato dal DOS per ispezionare
il prossimo byte presente nel flusso di dati proveniente dalla periferica (nel caso della tastiera, lo scopo
specifico è individuare eventuali sequenze CTRL-C). La struttura del request header è descritta nella
tabella che segue.
Se nel flusso dati vi è effettivamente un carattere in attesa di essere letto, il driver deve
restituirlo nel campo ad offset 0Dh; esso deve inoltre porre a 0 il Busy Flag Bit nella word di stato
dell'operazione. Se non vi è alcun carattere in attesa, il driver deve unicamente porre a 1 detto bit.
370 - Tricky C
DEVICE DRIVER, SERV. 05: USO DEL REQUEST HEADER
OFF DIM REQUEST HEADER RICEVUTO REQUEST HEADER RESTITUITO
00h 1 Lunghezza del request header
01h 1
02h 1 Numero del servizio richiesto (5)
03h 2 Stato dell'operazione (pag. 361)
05h 8
0Dh 1 Prossimo byte nel flusso di dati
proveniente dalla periferica
Le applicazioni possono leggere e scrivere dati da un character device solo dopo averlo
"aperto", utilizzando il nome logico come se si trattasse di un vero e proprio file: per un esempio si veda
pag. 456.
Servizio 06: Input Status
Il servizio 6 è supportato solamente dai character device driver. Esso è utilizzato dal DOS per
verificare se vi sono caratteri in attesa di essere letti nel flusso di dati proveniente dalla periferica ed
utilizza la sola parte fissa del request header.
DEVICE DRIVER, SERV. 06: USO DEL REQUEST HEADER
OFF DIM REQUEST HEADER RICEVUTO REQUEST HEADER RESTITUITO
00h 1 Lunghezza del request header
01h 1
02h 1 Numero del servizio richiesto (6)
03h 2 Stato dell'operazione (pag. 361)
05h 8
Il driver deve porre a 1 il Busy Flag Bit nella Status Word se non vi è alcun carattere in attesa;
in caso contrario deve porre detto bit a 0. Se il device non dispone di un buffer (hardware, o
implementato via software dal driver stesso) detto bit deve essere sempre 0. Questo servizio è il supporto
di basso livello alla funzione 06h dell'int 21h (Check Input Status). Vedere anche il servizio 10.
Servizio 07: Flush Input Buffers
Il servizio 7 è supportato solo dai character device driver. E' utilizzato dal DOS per richiedere al
driver di eliminare tutti i caratteri in attesa di lettura presenti nei buffer associati alla periferica, rendendo
questi ultimi disponibili per nuove operazioni di lettura. E' utilizzata solo la parte fissa del request header:
I device driver - 371
DEVICE DRIVER, SERV. 07: USO DEL REQUEST HEADER
OFF DIM REQUEST HEADER RICEVUTO REQUEST HEADER RESTITUITO
00h 1 Lunghezza del request header
01h 1
02h 1 Numero del servizio richiesto (7)
03h 2 Stato dell'operazione (pag. 361)
05h 8
Vedere anche il servizio 11 a pag. 371.
Servizio 08: Write (Output)
Il servizio 8 consente il trasferimento di dati da un buffer in memoria alla periferica. Circa la
struttura del request header e le particolarità operative, si veda il servizio 4 (Read), a pag. 368, con
l'avvertenza che il Command Code è, ovviamente, 8 invece di 4. Vedere anche il servizio 9.
Va ancora osservato che le applicazioni possono leggere e scrivere dati da un character device
solo dopo averlo "aperto", utilizzando il nome logico come se si trattasse di un vero e proprio file: per un
esempio si veda pag. 456.
Servizio 09: Write With Verify
Il servizio 9 è analogo al servizio 8, testè descritto, ma dopo l'operazione di scrittura il driver
deve effettuare una operazione di lettura dei dati appena scritti per verificarne la correttezza. Il command
code è 9. Vedere anche il servizio 4 a pag. 368.
Servizio 10: Output Status
Il servizio 10 è supportato solamente dai character device driver. Esso è utilizzato dal DOS per
verificare se un'operazione di scrittura da parte del driver sia in corso. Come per il servizio 6, è utilizzata
solo la parte fissa del request header (ma il Command Code è 10); il driver deve porre a 1 il Busy Flag
Bit nella Status Word (pag. 361) se una operazione di scrittura è in corso. In caso contrario (condizione di
idle driver) il bit deve essere azzerato. Questo servizio è il supporto di basso livello alla funzione 07h
dell'int 21h (Check Output Status).
Servizio 11: Flush Output Buffers
Il servizio 11 è supportato solo dai character device driver. E' utilizzato dal DOS per richiedere
al driver di completare tutte le operazioni di scrittura in corso, trasferendo fisicamente alla periferica tutti
i dati presenti nei buffer ad essa associati e rendendo questi ultimi nuovamente disponibili per nuove
operazioni di scrittura. Come per il servizio 7 (pag. 371), è utilizzata solo la parte fissa del request header,
ma il Command Code è, ovviamente, 11.
Servizio 12: IOCTL Write
Il servizio 12 deve essere supportato dal driver solo se il bit 14 della device attribute word
(pag. 359) è 1. Esso è solitamente utilizzato dalle applicazioni per inviare al device driver direttive di
configurazione della periferica, senza trasferimento di dati, attraverso le apposite subfunzioni dell'int 21h,
372 - Tricky C
funzione 44h. La struttura del request header è identica a quella presentata con riferimento al servizio 3
(pag. 367), con le sole differenze che il Command Code vale 12 e che il campo ad offset 0Eh del request
header passato dal DOS al driver indica il numero di byte utilizzati nel buffer; il medesimo campo
restituito dal driver esprime il numero di byte che esso ha effettivamente inviato alla periferica.
Va infine osservato che le applicazioni possono leggere e scrivere su un character device solo
dopo averlo "aperto", utilizzando il nome logico come se si trattasse di un vero e proprio file: per un
esempio si veda pag. 456.
Servizio 13: Device Open
Il servizio 13 deve essere supportato dai driver che hanno il bit 11 della device attribute word
(pag. 359) posto a 1 ed è richiesto dal DOS a partire dalla varsione 3.0. E' utilizzata solo la parte fissa del
request header:
DEVICE DRIVER, SERV. 13: USO DEL REQUEST HEADER
OFF DIM REQUEST HEADER RICEVUTO REQUEST HEADER RESTITUITO
00h 1 Lunghezza del request header
01h 1 Numero dell'unità (solo per i block
device driver)
02h 1 Numero del servizio richiesto (13)
03h 2 Stato dell'operazione (pag. 361)
05h 8
Il driver non restituisce al DOS alcun risultato: scopo principale del servizio è consentire al
driver di gestire un contatore dei file aperti sulla periferica supportata: questo deve essere incrementato
dal servizio in esame e decrementato dal servizio 14 (Device Close; commentato di seguito). Il contatore
deve inoltre essere forzato a 0 dal driver quando sia intercettata la sostituzione del disco nell'unità (vedere
i servizi 1 e 2 a pag. 365 e seguenti).
Il servizio 13 è richiesto dal DOS in corrispondenza di tutte le chiamate da parte di applicazioni
alle funzioni dell'int 21h che gestiscono l'apertura o la creazione di file e l'apertura di un character device
per input o output. Può essere utilizzato, dai character device driver, per inviare alle periferiche stringhe
di inizializzazione, eventualmente ricevute dalle applicazioni (via DOS) attraverso il servizio 12, testè
commentato.
L'apertura di un character device driver viene effettuata come una apertura di file utilizzando il
nome logico del device.
Servizio 14: Device Close
Il servizio 14 è la controparte del servizio 13, testè descritto; pertanto anch'esso deve essere
supportato dai driver che hanno il bit 11 della device attribute word (pag. 359) posto a 1. Come per il
servizio 13, è utilizzata solo la parte fissa del request header (ma il Command Code è 14) e il driver non
restituisce al DOS alcun risultato: scopo principale del servizio è la gestione, in "collaborazione" con il
servizio 13, di un contatore dei file aperti sulla periferica.
Il servizio 14 è richiesto dal DOS in corrispondenza di tutte le chiamate da parte di applicazioni
alle funzioni dell'int 21h che gestiscono la chiusura di file e la chiusura di un character device al termine
di operazioni di input o output. Può essere utilizzato, dai character device driver, per inviare alle
I device driver - 373
periferiche stringhe di reset o reinizializzazione, eventualmente ricevute dalle applicazioni (via DOS)
attraverso il servizio 12 (pag. 372).
Servizio 15: Removable Media
Il servizio 15 è supportato dai block device driver che hanno il bit 11 della device attribute word
(pag. 359) posto a 1 ed è richiesto dal DOS a partire dalla versione 3.0. Esso costituisce il supporto, a
basso livello, della subfunzione 08h della funzione 44h dell'int 21h
(CheckIfBlockDeviceIsRemovable). E' utilizzata solo la parte fissa del request header:
DEVICE DRIVER, SERV. 15: USO DEL REQUEST HEADER
OFF DIM REQUEST HEADER RICEVUTO REQUEST HEADER RESTITUITO
00h 1 Lunghezza del request header
01h 1 Numero dell'unità
02h 1 Numero del servizio richiesto (15)
03h 2 Stato dell'operazione (pag. 361)
05h 8
Il driver deve porre a 1 il Busy Flag Bit (bit 11) della Status Word se il disco non è rimuovibile;
in caso contrario detto bit deve essere azzerato.
Servizio 16: Output Until Busy
Il servizio 16 è supportato esclusivamente dai character device driver che hanno il bit 13 della
device attribute word posto a 1 ed è richiesto dal DOS a partire dalla versione 3.0. Il suo scopo principale
è permettere l'implementazione di una routine ottimizzata di output per il pilotaggio in background di
periferiche (ad esempio stampanti con spooler). Il request header è strutturato come da tabella:
374 - Tricky C
DEVICE DRIVER, SERV. 16: USO DEL REQUEST HEADER
OFF DIM REQUEST HEADER RICEVUTO REQUEST HEADER RESTITUITO
00h 1 Lunghezza del request header
01h 1
02h 1 Numero del servizio richiesto (16)
03h 2 Stato dell'operazione (pag. 361)
05h 8
0Dh 1
0Eh 4 Puntatore far ad un buffer utilizzato per
il trasferimento dei dati
12h 2 Numero di byte di cui è richiesta la Numero di byte effettivamente trasferiti
scrittura verso la periferica
Il driver trasferisce i dati alla periferica, in modo continuo, sino al loro esaurimento e restituisce
al sistema operativo il numero di byte effettivamente trasferiti349.
Servizio 19: Generic IOCTL Request
Il servizio 19 è definito a partire dalla versione 3.2 del DOS, che lo richiede solo se il bit 6 della
device attribute word è 1. Esso costituisce il supporto di basso livello per la subfunzione 0Ch della
funzione 44h dell'int 21h e ha quale principale finalità fornire supporto alla realizzazione di una
interfaccia IOCTL con le caratteristiche desiderate dal programmatore350. Il request header è utilizzato
come segue:
349 Numero di byte ricevuti e numero di byte trasferiti possono validamente differire, ad esempio qualora il
driver interpreti l'output da inviare alla periferica sostituendo determinate sequenze di byte con altre.
350 Ad esempio per gestire la formattazione di dischi non-DOS, etc..
I device driver - 375
DEVICE DRIVER, SERV. 19: USO DEL REQUEST HEADER
OFF DIM REQUEST HEADER RICEVUTO REQUEST HEADER RESTITUITO
00h 1 Lunghezza del request header
01h 1 Numero di unità disco (0 = A:); usato
solo dai block device driver
02h 1 Numero del servizio richiesto (19)
03h 2 Stato dell'operazione (pag. 361)
05h 8
0Dh 1 Category Code (Major Code)
0Eh 1 Function Code (Minor Code)
0Fh 2 Contenuto del registro SI
11h 2 Contenuto del registro DI
13h 4 Puntatore far ad un buffer (Generic
IOCTL Data Packet) contenente i dati
necessari al servizio
L'interfaccia IOCTL supportata dal servizio 19 è di tipo aperto, disponibile, cioè, per future
implementazioni. Tutte le sue caratteristiche e funzionalità, in ogni caso, devono essere definite dal
programmatore. Il driver riceve dal DOS Category Code e Function Code, che possono essere utilizzati,
rispettivamente, per identificare un tipo di driver e selezionare il sottoservizio desiderato. L'utilizzo dei
valori di SI e DI copiati nel request header è libero. Infine, anche la dimensione, il formato ed il
contenuto del buffer, il cui indirizzo è memorizzato nell'ultimo campo del request header, sono definiti
dal programmatore a seconda della modalità scelta per l'implementazione del servizio. Già a partire dalla
versione 3.3 del DOS si sono diffusi alcuni utilizzi standard del servizio, con valori predefiniti per
Category Code, Function Code e formato del buffer; ciononstante, nessuno di essi è ufficialmente
documentato.
Analoghe considerazioni valgono per eventuali valori restituiti dal driver al DOS: può essere
utilizzato qualsiasi campo del request header (eccetto il campo di status) o lo stesso buffer.
Per un esempio di utilizzo del servizio 19, si veda pag. 450.
Servizio 23: Get Logical Device
Il servizio 23 è supportato dai block device driver nella cui device attribute word il bit 6 è posto
a 1 ed è richiesto dal DOS a partire dalla versione 3.2. Esso costituisce il supporto di basso livello per la
sottofunzione 0Eh della funzione 44h dell'int 21h (GetLogicalDriveMap), il cui scopo è determinare
se alla medesima unità disco sia assegnata più di una lettera. La struttura del request header è la seguente:
376 - Tricky C
DEVICE DRIVER, SERV. 23: USO DEL REQUEST HEADER
OFF DIM REQUEST HEADER RICEVUTO REQUEST HEADER RESTITUITO
00h 1 Lunghezza del request header
01h 1 Numero dell'unità Codice indicativo dell'ultima lettera
utilizzata per referenziare l'unità (1=A:,
2=B:, etc.).
02h 1 Numero del servizio richiesto (23)
03h 2 Stato dell'operazione (pag. 361)
05h 8
Se il driver supporta una sola unità disco deve restituire 0 nel campo ad offset 01h nel request
header. Vedere anche il servizio 24, commentato di seguito.
Servizio 24: Set Logical Device
Il servizio 24 è supportato dai block device driver nella cui device attribute word il bit 6 è posto
a 1 ed è richiesto dal DOS a partire dalla versione 3.2. Esso costituisce il supporto di basso livello per la
sottofunzione 0Fh della funzione 44h dell'int 21h (SetLogicalDriveMap) ed è la controparte del
servizio 23, testè descritto. Il suo scopo è far conoscere al driver la successiva lettera con cui è
referenziata l'unità disco. La struttura del request header è la seguente:
DEVICE DRIVER, SERV. 24: USO DEL REQUEST HEADER
OFF DIM REQUEST HEADER RICEVUTO REQUEST HEADER RESTITUITO
00h 1 Lunghezza del request header
01h 1 Numero dell'unità
02h 1 Numero del servizio richiesto (24)
03h 2 Stato dell'operazione (pag. 361)
05h 8
Il numero di unità passato dal DOS al driver è relativo, con base 0, alla prima unità supportata
dal driver stesso351.
351 Modo criptico di dire che se, ad esempio, il driver supporta due unità disco il numero 0 indica che la
successiva operazione coinvolge la prima di esse.
I device driver - 377
I D E V I C E D R I V E R E I L C
Sin qui la teoria: in effetti di C si è parlato poco, o per nulla. D'altra parte, il linguaggio
utilizzato "per eccellenza" nello scrivere i device driver, a causa della loro rigidità strutturale e della
necessità di disporre di software compatto e molto efficiente352, è l'assembler. Proviamo a riassumere i
principali problemi che si presentano al povero programmatore C:
1) I primi 18 byte del file sono occupati dal device driver header: non è perciò possibile compilare e
sottoporre a linking il sorgente secondo le normali modalità C.
2) Lo startup module non può essere utilizzato.
3) La restante parte del sorgente deve essere strutturata come nel caso di un programma TSR
(pag. 276), con le funzioni transienti nella parte terminale. E' inoltre opportuno utilizzare il solito
trucchetto delle funzioni jolly (pag. 170) per gestire i dati globali utilizzati anche dalla parte
residente.
4) Se l'operatività del driver è "pesante", è necessario dotarlo di uno stack locale, onde evitare di
rompere le uova nel paniere al DOS: vedere pag. 286.
5) Mentre la strategy routine non pone particolari problemi, la interrupt routine deve essere
realizzata tenendo presenti alcuni accorgimenti: innanzitutto deve essere dichiarata far353 (come
del resto la strategy), inoltre deve salvare tutti i registri della CPU (compresi i flag) e deve
analizzare il Command Code per invocare l'opportuna funzione dedicata. Infine, in uscita, deve
ripristinare correttamente i registri e gestire la restituzione di una corretta status word (pag. 361)
al DOS tramite l'apposito campo del request header.
6) In fase di inizializzazione il driver ha a disposizione tutti i servizi BIOS, ma non tutti quelli DOS.
In particolare non può allocare memoria. Durante la normale operatività i servizi DOS sono, in
teoria, tutti disponibili, ma la logica con cui operano alcune delle funzioni di libreria C le rende
comunque inutilizzabili354. Mancano, comunque, environment e PSP: l'assenza del Program
Segment Prefix determina il caricamento dell'immagine binaria del file ad offset 00h rispetto al
Code Segment, cioè al valore di CS355.
352 Benché il DOS sia in grado, a partire dalla versione 3.0, di caricare device driver sotto forma di programmi
.EXE, il formato binario puro rimane l'unico compatibile con tutte le versioni di sistema operativo. Inoltre, molte
delle difficoltà insite nell'utilizzo del C per scrivere un device driver rimangono anche quando lo si realizzi sotto
forma di .EXE.
353 Non venga in mente a qualcuno di dichiararla interrupt. Il DOS invoca la interrupt routine eseguendo
una CALL FAR; la IRET che chiude ogni funzione dichiarata interrupt provocherebbe l'estrazione dallo stack
di una word di troppo, con le solite disastrose conseguenze.
354 Esempietto: allocazione dinamica di RAM mediante farmalloc() e compagnia. Le funzioni di libreria per
la gestione di memoria far lavorano estendendo, tramite il servizio DOS SETBLOCK (int 21h,4Ah) il blocco di
RAM allocato al programma: una chiamata a farmalloc() è destinata a fallire miseramente in ogni caso, perché
il blocco di memoria assegnato al driver è statico (ha comunque altri blocchi allocati al di sopra di sé; se non altro
quello dell'interprete dei comandi).
378 - Tricky C
7) L'utilizzo di funzioni di libreria è comunque sconsigliato in tutte le routine residenti, per i
problemi già analizzati con riferimento ai TSR (pag. 289).
8) Per ogni servizio, anche se non supportato dal driver, deve essere implementata una routine
dedicata: questa deve, quanto meno, invocare a sua volta una generica funzione di gestione
dell'errore.
9) Il DOS assume che le routine di gestione dei servizi si comportino in completo accordo con le
specifiche ad essi relative356: programmatore avvisato...
Ce n'è abbastanza per divertirsi e trascorrere qualche357 notte insonne. Tuttavia vale la pena di
provarci: qualcosa di interessante si può certamente fare.
U n t i m i d o t e n t a t i v o
Il nostro primo device driver è molto semplice: esso non fa altro che emettere un messaggio
durante il caricamento ed installare un buffer per la tastiera, lasciando residente solo quest'ultimo. E'
bastato fare finta di scrivere un TSR, con l'accortezza di piazzare la funzione fittizia che riserva lo spazio
per il device driver header prima di ogni altra funzione. Diamo un'occhiata al listato: i commenti sono
inseriti all'interno dello stesso, onde evitare frequenti richiami, che renderebbero il testo meno leggibile.
/****************************************************************************
KBDBUF.C - Barninga Z! - 01/05/94
Device driver che installa un buffer di tastiera dell'ampiezza voluta dal
programmatore (costante manifesta BUFDIM).
Compilato sotto Borland C++ 3.1:
bcc -c -mt -k- -rd kbdbuf.c
tlink -t -c kbdbuf.obj,kbdbuf.sys
*****************************************************************************/
#pragma inline
#pragma option -k- // Come gia' sperimentato nei TSR e' opportuno evitare
// la generazione della standard stack frame laddove
// non serve: vedere pag. 173
#include // MK_FP(), FP_SEG(), FP_OFF()
#define BIT_15 32768U // 1000000000000000b
#define BUFDIM 64 // Words (tasti) nel kbd buffer; modificare questo
355 Ciò è esplicitato, a livello di sorgente, dalla direttiva assembler ORG 00H. Per i normali programmi
eseguibili l'offset è, normalmente, 100h e corrisponde al primo byte che segue il PSP (che, a sua volta, occupa
proprio 256 byte, 100 esadecimale).
356 La scelta della logica di implementazione è, ovviamente, libera. Si tenga però presente che anche i servizi
definibili dal programmatore (si veda, ad esempio, il servizio 19 a pag. 374) devono rispettare rigorosamente le
regole definite per l'interfacciamento con il sistema (struttura ed utilizzo del request header).
357 Qualche? Beh, cerchiamo di essere ottimisti...
I device driver - 379
// valore secondo l'ampiezza desiderata per il
// buffer di tastiera
#define BIOSDSEG 0x40 // segmento dati BIOS (tutti i dati BIOS sono
// memorizzati a partire dall'indirizzo 0040:0000
// Macro definite per referenziare con semplicita' i puntatori con cui viene
// gestito il buffer di tastiera. Per i dettagli vedere pag. 304 e seguenti
#define kbdStartBiosPtr *(int far *)0x480 // macro per kbd buf start ptr
#define kbdEndBiosPtr *(int far *)0x482 // macro per kbd buf end ptr
#define kbdHeadBiosPtr *(int far *)0x41A // macro per kbd buf head ptr
#define kbdTailBiosPtr *(int far *)0x41C // macro per kbd buf tail ptr
// Le costanti manifeste che seguono riguardano i servizi e i codici di errore
#define INIT 0 // servizio 0: inizializzazione
#define SRV_OK 0 // servizio completato OK
#define E_NOTSUPP 3 // errore: serv. non implementato
#define E_GENERIC 12 // errore
// Macro per accesso al Request Header
#define ReqHdrPtr ((ReqHdr far *)*(long far *)reqHdrAddr)
// alcune typedef
typedef void DUMMY; // incrementa la leggibilita'
typedef unsigned char BYTE; // incrementa la leggibilita'
// Template di struttura per la gestione della PARTE VARIABILE del Request Header
// del servizio 0 (INIT). Vedere pag. 363
typedef struct { // struct per INIT Request Data
BYTE unit; // unita' (solo block device)
void far *endOfResCode; // seg:off fine codice resid.
void far *extParmPtr; // ptr alla command line
BYTE firstUnit; // lettera 1^ unita' (block)
} InitHdr; // tipo InitHdr = struct...
// Template di struttura per la gestione del Request Header del servizio 0 (INIT)
// La parte variabile e' uno dei suoi campi
typedef struct { // struct per Request Header
BYTE reqHdrLen; // lunghezza totale (Hdr+var)
BYTE unit; // unita' (solo block device)
BYTE command; // comando richiesto
int status; // stato in uscita
char reserved[8]; // riservato al DOS
InitHdr initData; // dati per servizio 0 INIT
} ReqHdr; // tipo ReqHdr = struct...
// Prototipi delle funzioni. Le funzioni DUMMY sono quelle fittizie, definite per
// riservare spazio ai dati residenti (vedere pag. 170)
DUMMY devDrvHdr(DUMMY);
DUMMY reqHdrAddr(DUMMY);
DUMMY kbdBuffer(DUMMY);
DUMMY helloStr(DUMMY);
DUMMY errorStr(DUMMY);
DUMMY okStr(DUMMY);
void far strategyRtn(void);
380 - Tricky C
void _saveregs far interruptRtn(void);
int initDrvSrv(void);
void putstring(char far *string);
// La direttiva ORG 0 informa l'assemblatore che il programma verra' caricato in
// memoria senza PSP e senza Relocation Table
asm org 0; // e' un Device Driver
// devDrvHdr() e' la funzione fittizia che definisce il Device Driver Header
// Vedere pag. 358 per i dettagli
DUMMY devDrvHdr(DUMMY) // Device Driver Header
{
asm dd -1; // indirizzo driver successivo:
// sempre -1L
asm dw 1000000000000000b; // attribute word: il bit 15 e' 1
// perche' e' un character dev drv
asm dw offset strategyRtn; // offset della Strategy Routine
asm dw offset interruptRtn; // offset della Interrupt Routine
asm db 'KBD '; // nome logico del device: la stringa
// deve essere lunga 8 caratteri
}
// reqHdrAddr() riserva spazio per l'indirizzo far del request header passato dal
// DOS in ES:BX alla strategy routine (strategyRtn())
DUMMY reqHdrAddr(DUMMY) // spazio per dati
{
asm dd 0; // indirizzo del Request Header
}
// kbdBuffer() riserva spazio per il buffer di tastiera. E' ampio BUFDIM words
// e ogni word corrisponde ad un tasto (1 byte per scan code e 1 per ascii code)
DUMMY kbdBuffer(DUMMY) // spazio per dati
{
asm dw BUFDIM dup(0); // keyboard buffer
}
// strategyRtn() e' la strategy routine del driver. Non deve fare altro che copiare
// il puntatore far contenuto in ES:BX nello spazio riservato dalla funzione
// fittizia reqHdrAddr(). strategyRtn() e' dichiarata far perche' il DOS la chiama
// con una CALL FAR, assumendo che il segmento sia lo stesso del device driver e
// l'offset sia quello contenuto nell'apposito campo del device driver header
void far strategyRtn(void) // Driver Strategy Routine
{
ReqHdrPtr = (ReqHdr far *)MK_FP(_ES,_BX); // ReqHdrPtr e' una macro che
// rappresenta l'indirizzo del
// request header visto come
// puntatore far ad un dato di
// tipo ReqHdr
}
// interruptRtn() e' la interrupt routine del driver. Deve esaminare il Command Code
// (ReqHdrPtr->command) e decidere quale azione intraprendere: l'unico servizio
// implementato e' il servizio 0 (INIT). interruptRtn() e' dichiarata far _saveregs
// perche' il DOS la chiama con una CALL FAR (assumendo che il segmento sia lo
// stesso del device driver e l'offset sia quello contenuto nell'apposito campo del
// device driver header) e le tocca il compito di salvare tutti i registri. La
// dichiarazione far _saveregs e' equivalente alla dichiarazione interrupt, con la
I device driver - 381
// differenza (importantissima) che la funzione NON termina con una IRET. La
// _saveregs non e' necessaria se la funzione provvede esplicitamente a salvare
// tutti i registri (PUSH...) in entrata e a ripristinarli (POP...) in uscita
void _saveregs far interruptRtn(void) // Driver Interrupt Routine
{
asm pushf;
switch(ReqHdrPtr->command) {
case INIT: // servizio 0: inizializzazione
// visualizza un messaggio
putstring((char far *)helloStr);
// chiama initDrvSrv(), la funzione dedicata al servizio 0 e memorizza nella status
// word ReqHdrPtr->status (vedere pag. 361) il valore restituito. Se questo non e' 0
// (SRV_OK), significa che l'inizializzazione e' fallita.
if((ReqHdrPtr->status = initDrvSrv()) != SRV_OK) {
// L'inizializzazione e' fallita. Visualizza un messaggio di errore...
putstring((char far *)errorStr);
// ...e comunica al DOS di non riservare memoria al driver (cioe' di non lasciarlo
// residente), scrivendo nel campo ad offset 0Eh del request header (vedere
// pag. 363) l'indirizzo al quale esso stesso e' caricato. Detto campo e' il secondo
// della parte variabile del request header (ReqHdrPtr->initData.endOfResCode).
ReqHdrPtr->initData.endOfResCode = MK_FP(_CS,0);
}
else {
// L'inizializzazione e' OK. Visualizza un messaggio...
putstring((char far *)okStr);
// ...e comunica al DOS l'indirizzo del primo byte di RAM che non serve alla parte
// residente del driver. In questo caso e' l'indirizzo della funzione initDrvSrv(),
// prima delle funzioni non residenti listate nel sorgente.
ReqHdrPtr->initData.endOfResCode = initDrvSrv;
}
break;
default: // qualsiasi altro servizio
// Comunica al DOS che il servizio non e' supportato ponendo a 1 il bit 15 della
// status word e indicando 03h quale codice di errore nel byte meno significativo
// della medesima.
ReqHdrPtr->status = E_NOTSUPP | BIT_15;
}
asm popf; // fa "coppia" con la PUSH iniziale
}
// Fine della parte residente. Tutte le funzioni listate a partire da questo punto
// vengono sovrascritte dal DOS al termine della fase di inizializzazione del
// driver.
//********************************************************************************
// initDrvSrv() e' la funzione dedicata al servizio 0. Essa effettua alcuni
// controlli per determinare se il nuovo buffer di tastiera puo' essere
// installato: in caso affermativo restituisce 0, diversamente restituisce
382 - Tricky C
// un valore che reppresenta un "errore non identificato" per la status word
// del request header, a cui esso e' assegnato. L'indirizzo di intDrvSrv() e'
// utilizzato per individuare la fine della parte residente.
int initDrvSrv(void) // INIT routine: non residente
{ // perche' usata solo una volta
register int bOff, temp;
// Installazione del nuovo buffer di tastiera, mediante l'aggiornamento dei
// puntatori con cui esso e' gestito. I calcoli ed i controlli effettuati hanno
// lo scopo di detereminare se l'installazione e' possibile: l'algoritmo non ha
// particolari implicazioni per cio' che riguarda i device driver, percio' se ne
// rimanda la discussione a pag. 384.
bOff = FP_OFF(kbdBuffer);
temp = FP_SEG(kbdBuffer);
if(temp > BIOSDSEG) {
if((temp -= BIOSDSEG) > 0xFFF)
return(E_GENERIC | BIT_15); // Overflow!
if((bOff += temp << 4) < bOff)
return(E_GENERIC | BIT_15); // Overflow!
}
else {
if((temp = (BIOSDSEG-temp)) > 0xFFF)
return(E_GENERIC | BIT_15); // Overflow!
if(bOff < (temp <<= 4))
return(E_GENERIC | BIT_15); // Overflow!
bOff -= temp;
}
if((temp = bOff+(2*BUFDIM)) < bOff)
return(E_GENERIC | BIT_15); // Overflow!
kbdStartBiosPtr = bOff;
kbdEndBiosPtr = temp;
kbdHeadBiosPtr = bOff;
kbdTailBiosPtr = bOff;
return(SRV_OK); // restituzione di valore OK
}
// putstring() stampa una stringa via int 21h, funzione 09h. Impossibile usare
// puts() perche', come descritto a pag. 383, l'assenza dello startup module
// rende inconsistenti le convenzioni sul contenuto dei registri di segmento sulle
// quali si basano le funzioni di libreria.
void putstring(char far *string) // visualizza una stringa: non
{ // residente perche' usata solo
asm push ds; // in initDrvSrv()
asm lds dx,dword ptr string;
asm mov ah,9;
asm int 021h;
asm pop ds;
}
// Fine del codice transiente. Tutte le funzioni listate a partire da questo punto
// sono funzioni fittizie il cui scopo e' riservare spazio ai dati globali necessari
// alla porzione transiente del driver. E' stato necessario ricorrere alle funzioni
// fittizie invece delle normali variabili globali C per gli stessi motivi per i
// quali e' stata implementata putstring() in luogo di puts()
//********************************************************************************
// La sequenza 0dh, 0ah, '$' che chiude ogni stringa rappresenta un CarriageReturn
// LineFeed seguito dal terminatore di stringa, che in assembler e' il '$', a
// differenza del C che utilizza lo zero binario (NULL)
I device driver - 383
DUMMY helloStr(DUMMY) // spazio stringa: non residente
{ // perche' usata solo una volta
asm db 0dh,0ah
asm db 'KBDBUF 1.0 - Keyboard Buffer Driver - Barninga Z! 1993.'
asm db 0dh,0ah,'$'
}
DUMMY errorStr(DUMMY) // spazio stringa: non residente
{ // perche' usata solo una volta
asm db 'KBDBUF: illegal buffer address. Not installed.'
asm db 0dh,0ah,0dh,0ah,'$'
}
DUMMY okStr(DUMMY) // spazio stringa: non residente
{ // perche' usata solo una volta
asm db 'KBDBUF: successfully installed.'
asm db 0dh,0ah,0dh,0ah,'$'
}
La complessità del listato non è eccessiva; qualche precisazione va però fatta circa la modalità
di compilazione e linking. Dal momento che il device driver header deve occupare i primi 18 byte del file
binario, non è possibile compilare nel modo consueto, con una sintassi del tipo:
bcc kbdbuf.c
in quanto il compilatore chiamerebbe il linker richiedendo di costruire l'eseguibile inserendovi in testa lo
startup module. Occorre allora compilare e consolidare il file in due passi separati, escludendo lo startup
module dal processo. Inoltre, la compilazione deve generare un file .COM: non è possibile creare un file
.EXE perché avrebbe in testa la Relocation Table (vedere pag. 278). La sintassi per la compilazione è
allora:
bcc -c -mt kbdbuf.c
L'opzione -c arresta il processo alla creazione del modulo oggetto KBDBUF.OBJ, mentre
l'opzione -mt richiede che la compilazione sia effettuata per il modello di memoria tiny (vedere
pag. 144), adatto alla generazione di eseguibili .COM. L'opzione -k-, necessaria per evitare l'inserimento
automatico del codice di gestione dello stack anche nelle funzioni in cui ciò non deve avvenire (pag. 173
per i dettagli) non è specificata sulla riga di comando, in quanto automaticamente attivata dalla direttiva
#pragma option -k-
inserita nel sorgente.
Il linking deve essere effettuato come segue:
tlink -c -t kbdbuf.obj,kbdbuf.sys
ove l'opzione -c forza il linker a considerare i caratteri maiuscoli diversi da quelli minuscoli358 e
l'opzione -t richiede la generazione di un eseguibile in formato .COM, il cui nome è specificato
dall'ultimo parametro: KBDBUF.SYS. Il nostro device driver è pronto: è sufficiente, a questo punto,
inserire in CONFIG.SYS una riga analoga alla
DEVICE=KBDBUF.SYS
358 Il C è, notoriamente, un linguaggio case-sensitive.
384 - Tricky C
indicando anche l'eventuale pathname del driver ed effettuare un bootstrap per vederlo all'opera (cioè per
leggere il messaggio visualizzato durante il caricamento e per disporre di un buffer di tastiera più
"spazioso" del normale).
Per dovere di chiarezza è necessario spendere alcune parole sull'algoritmo tramite il quale
initDrvSrv() verifica la possibilità di installare il nuovo buffer. Tutti i puntatori per la gestione della
tastiera sono di tipo near ed esprimono offset relativi al segmento 0040h: è pertanto possibile installare
la funzione fittizia kbdBuffer() quale nuovo buffer solamente se il suo indirizzo viene trasformato in
un valore segmento:offset espresso come 0040h:offset e, al tempo stesso, offset+(2*BUFDIM)
< FFFFh (se tale seconda condizione non fosse rispettata, il buffer inizierebbe ad un indirizzo lecito, ma
terminerebbe al di là del limite massimo di 65535 byte indirizzabile a partire dal già citato segmento di
default). Riprendiamo il listato della initDrvSrv() per commentare con maggiore facilità l'algoritmo
implementato.
int initDrvSrv(void) // INIT routine: non residente
{ // perche' usata solo una volta
register unsigned bOff, temp;
bOff = FP_OFF(kbdBuffer);
temp = FP_SEG(kbdBuffer);
if(temp > BIOSDSEG) {
// Se il segmento dell'indirizzo di kbdBuffer() e' maggiore di 0040h
// la differenza tra i due valori, trasformata in termini di offset (cioe'
// moltiplicata per 16) deve essere sommata all'offset di kbdBuffer().
if((temp -= BIOSDSEG) > 0xFFF)
// Se la differenza tra il segmento di kbdBuffer() e 0040h e' maggiore di
// 0FFFh, la moltiplicazione per 16 (lo shift a sinistra di 4 bit)
// produrrebbe un overflow: inutile continuare.
return(E_GENERIC | BIT_15); // Overflow!
if((bOff += temp << 4) < temp)
// Vi e' overflow anche se la somma tra il segmento shiftato e l'offset
// originario e' minore del segmento shiftato stesso (cio' significa che
// il risultato e' maggiore di FFFFh, massimo valore esprimibile da una
// variabile unsigned: i bit necessari oltre il sedicesimo sono persi).
return(E_GENERIC | BIT_15); // Overflow!
}
else {
// Se il segmento dell'indirizzo di kbdBuffer() e' minore di 0040h:
// la differenza tra i due valori, trasformata in termini di offset (cioe'
// moltiplicata per 16) deve essere sottratta all'offset di kbdBuffer().
if((temp = (BIOSDSEG-temp)) > 0xFFF)
// Se la differenza tra 0040h e il segmento di kbdBuffer() e'maggiore di
// 0FFFh, la moltiplicazione per 16 (lo shift a sinistra di 4 bit)
// produrrebbe un overflow: inutile continuare.
return(E_GENERIC | BIT_15); // Overflow!
if(bOff < (temp <<= 4))
// Vi e' overflow anche se l'offset originario e' minore del segmento
// shiftato stesso (cio' significa che kbdBuffer() e' caricata ad un
// indirizzo minore di 0040h:0000h
return(E_GENERIC | BIT_15); // Overflow!
I device driver - 385
bOff -= temp;
}
// Occorre ancora controllare che il nuovo buffer, oltre ad iniziare ad
// un indirizzo lecito, cioe' tra 0040h:0000h e 0040h:FFFFh, termini
// all'interno dello stesso intervallo.
if((temp = bOff+(2*BUFDIM)) < bOff)
return(E_GENERIC | BIT_15); // Overflow!
// Inizializzazione dei puntatori: da questo momento in poi il nuovo buffer
// di tastiera e' in funzione a tutti gli effetti.
kbdStartBiosPtr = bOff; // Inizio del buffer.
kbdEndBiosPtr = temp; // Fine del buffer.
kbdHeadBiosPtr = bOff; // Uguale valore per testa e coda:
kbdTailBiosPtr = bOff; // il buffer, all'inizio, e' vuoto.
// La initDrvSrv() segnala che tutto e' ok.
return(SRV_OK);
}
Il traguardo, seppure faticosamente, è raggiunto. Non si può fare a meno di osservare, però, che
i problemi da aggirare appaiono esasperanti anche per il più paziente e tenace dei programmatori... In
particolare, l'impossibilità di utilizzare le funzioni di libreria, persino nella sola parte transiente del driver,
è un limite davvero troppo pesante.
E' necessario pensare in grande...
P r o g e t t o d i u n t o o l k i t
I maggiori ostacoli alla realizzazione di un device driver in C derivano dal fatto che in testa ad
ogni programma C, dopo la compilazione, è consolidato lo startup module: questo provvede a caricare i
registri di segmento (DS, ES, SS) con i valori necessari per una corretta gestione dello stack e del
segmento dati (in accordo con le caratteristiche del modello di memoria359) effettua la scansione della
command line (per generare argv e argc) ed inizializza alcune variabili globali utilizzate dalle funzioni
di libreria (o da parte di esse); infine chiama la funzione main(), in uscita dalla quale richiama le
funzioni che si occupano di terminare il programma in modo "pulito" (chiudendo i file aperti, etc.). Dal
momento che in testa ad ogni device driver deve trovarsi il device driver header, non è possibile utilizzare
lo startup module, perdendo così le fondamentali funzionalità in esso implementate.
Il problema può essere aggirato scrivendo uno startup module (o qualcosa di simile), adatto ai
device driver, da utilizzare in sostituzione di quello offerto dal compilatore. E' necessario, ahinoi,
scriverlo in assembler, ma la consapevolezza che si tratta di un lavoro fatto una volta per tutte è di grande
conforto...Già che ci siamo, possiamo progettare e mettere insieme anche alcune funzioni di evidente
utilità (scritte in assembler, per maggiore efficienza) e raccoglierle in una libreria.
Infine ci serve un programmino in grado di modificare il device driver header del device driver
compilato e consolidato: è così possibile dargli il nome logico desiderato e gli opportuni attributi senza
necessità di modificare ogni volta il sorgente dello startup module e riassemblarlo.
359 Con il compilatore è fornito uno startup module apposito per ogni modello di memoria supportato: al linker è
indicato dal compilatore stesso quale file .OBJ costituisce il modulo appropriato. Circa i modelli di memoria e le
loro caratteristiche, vedere pag. 143.
386 - Tricky C
Ancora un piccolo sforzo (o meglio tre), dunque, e disporremo di un efficace (speriamo!) toolkit
per la realizzazione di device driver in linguaggio C. Vediamo come fare.
Il nuovo startup module
Realizzare uno startup module non è poi così difficile, quando si abbia l'accortezza di andare a
sbirciare il sorgente di quello che accompagna il compilatore360; nel caso dei device driver è comunque
assai comodo inserirvi anche altre funzionalità particolari, quali la strategy routine e un nucleo di base
della interrupt: non si tratta, perciò, solamente di un vero e proprio codice di startup (cioè di avviamento).
Particolare importanza deve essere attribuita alla definizione dei segmenti361: devono essere
presenti tutti i segmenti definiti nello startup module originale ed è fondamentale che il segmento di
codice sia definito per primo. Tutte le definizioni di segmento sono date nel file DDSEGCOS.ASI,
riportato di seguito: si tratta di un file utilizzato in modo analogo ai file .H del C. Il listato è
abondantemente commentato.
; DDSEGCOS.ASI - Barninga Z! - 1994
;
; ASSEMBLER INCLUDE FILE PER DEVICE DRIVER TOOLKIT
;
; dichiarazione dei segmenti di codice
;
; Le righe che seguono dichiarano i segmenti di codice del device driver e
; stabiliscono l'ordine in cui essi devono essere presenti nel file binario. Quasi
; tutte le definizioni sono riprese dallo startup module del TINY MODEL e riportate
; NEL MEDESIMO ORDINE. Alcune di esse non hanno utilita' nel caso dei device driver
; ma devono essere ugualmente riportate per evitare errori di compilazione o di
; runtime.
; Segmento del codice eseguibile
_TEXT segment byte public 'CODE' ; da startup code
_TEXT ends
; Segmento dati inizializzati
_DATA segment word public 'DATA' ; da startup code
_DATA ends
; Segmento dati costanti
_CONST SEGMENT WORD PUBLIC 'CONST' ; da startup code
_CONST ENDS
; Segmenti di riferimento
_CVTSEG SEGMENT WORD PUBLIC 'DATA' ; da startup code
_CVTSEG ENDS
360 Il sorgente dello startup module fa quasi sempre parte della dotazione standard dei compilatori, a beneficio
dell'utilizzatore che desideri personalizzarlo o ricarvarne nuove idee. Ne consegue che l'implementazione di "device
driver startup module" qui presentata, derivata dallo startup code del compilatore Borland C++ 3.1, necessita
sicuramente modifiche più o meno pesanti per essere utilizzata con altri compilatori.
361 Detto in povere ed approssimative parole, i segmenti rappresentano porzioni di sorgente che devono essere
sottoposte a linking in un certo ordine e indirizzate dai registri di segmento secondo predefinite modalità. Ad ogni
segmento sono attribuiti un nome ed una classe: l'assemblatore raggruppa tutti i segmenti che hanno medesimo
nome, seguendo l'ordine nel quale li individua nel sorgente (o nei diversi sorgenti); la classe definisce gruppi di
segmenti e fornisce indicazioni sull'indirizzamento.
I device driver - 387
_SCNSEG SEGMENT WORD PUBLIC 'DATA' ; da startup code
_SCNSEG ENDS
; Segmento dati non inizializzati
_BSS segment word public 'BSS'
_BSS ends
; Segmento che inizia al termine del segmento _BSS (e' una definizione dummy che
; consente di identificare con facilita' la fine del segmento _BSS.
_BSSEND SEGMENT BYTE PUBLIC 'BSSEND' ; da startup code
_BSSEND ENDS
; Segmenti definiti per la gestione delle operazioni di inizializzazione e
; terminazione del programma.
_INIT_ SEGMENT WORD PUBLIC 'INITDATA' ; da startup code
_INIT_ ENDS
_INITEND_ SEGMENT BYTE PUBLIC 'INITDATA' ; da startup code
_INITEND_ ENDS
_EXIT_ SEGMENT WORD PUBLIC 'EXITDATA' ; da startup code
_EXIT_ ENDS
_EXITEND_ SEGMENT BYTE PUBLIC 'EXITDATA' ; da startup code
_EXITEND_ ENDS
; Segmento definito appositamente per i device driver. Consente di conoscere con
; facilita' l'indirizzo di fine codice.
_DRVREND segment byte public 'DRVREND'
_DRVREND ends
;------------------------------------------------------------------------------
; I segmenti sono tutti quanti inseriti nel gruppo DGROUP, secono lo schema del
; tiny model, che prevede un unico segmento di RAM (64 Kb) per tutti i segmenti
; del sorgente (i loro indirizzi si differenziano nell'offset). La direttiva ASSUME
; indica all'assemblatore che durante l'esecuzione tutti i registri di segmento
; verranno inizializzati con l'indirizzo di DGROUP; cio' permette all'assemblatore
; di calcolare correttamente gli offsets di tutti gli indirizzamenti nel listato.
DGROUP group _TEXT, \
_DATA, \
_CVTSEG, \
_SCNSEG, \
_BSS, \
_BSSEND, \
_INIT_, \
_INITEND_, \
_EXIT_, \
_EXITEND_, \
_DRVREND \
assume cs : DGROUP, \
ds : DGROUP, \
ss : DGROUP, \
es : DGROUP \
;------------------------------------------------------------------------------
388 - Tricky C
; Seguono le definizioni di alcune costanti manifeste. Importante e' la STKSIZE,
; che definisce l'ampiezza iniziale dello stack locale del device driver. Circa
; la gestione dello stack vedere la funzione setStack() a pag. 416 e 419.
STKSIZE equ 512 ; dimensione in bytes dello stack locale
; 512 bytes e' il MINIMO possibile
CMDSIZE equ 128 ; max lunghezza cmd line
SYSINIT_KB equ 96 ; Kb riservati da Top of Mem per SYSINIT
; Seguono le definizioni delle costanti manifeste per la gestione della status
; word del request header (vedere pag. 361).
; Codici di status da restituire al DOS in OR tra loro. Modificano i bits del
; byte piu' significativo della status word.
S_SUCCESS equ 0000h
S_ERROR equ 8000h ; usare in caso di errore
S_BUSY equ 0200h
S_DONE equ 0100h
; Codici di ritorno in OR coi precedenti. Indicano lo stato con cui si e' chiuso
; il servizio richiesto dal DOS (byte meno significativo della status word).
E_OK equ 0000h
E_WR_PROTECT equ 0
E_UNKNOWN_UNIT equ 1
E_NOT_READY equ 2
E_UNKNOWN_CMD equ 3 ; richiesto servizio non implementato
E_CRC equ 4
E_LENGTH equ 5
E_SEEK equ 6
E_UNKNOWN_MEDIA equ 7
E_SEC_NOTFOUND equ 8
E_OUT_OF_PAPER equ 9
E_WRITE equ 10
E_READ equ 11
E_GENERAL equ 12
; Costante manifesta per la gestione dello stack. Ha un fondamentale ruolo
; nell'implementazione del meccanismo che consente al device driver di
; modifcare la dimensione dello stack iniziale in fase di inizializzazione.
; Vedere setStack() a pag. 416 e 419 per i particolari.
; SE SI INTENDE MODIFICARE LA GESTIONE DELLO STACK TRA L'ISTRUZIONE CHE IN
; driverInit() COPIA SP IN __savSP1 E QUELLA CHE IN setStack() COPIA SP IN __savSP2,
; LE COSTANTI MANIFESTE CHE SEGUONO DEVONO ESSERE MODIFICATE DI CONSEGUENZA!!
NPA_SP_DIFF equ 8 ; differenza tra SP prima delle PUSH dei parms
; di main() e SP in ingresso a setStack() nel
; caso di main(void) e senza variabili auto.
Il testo del file DDSEGCOS.ASI è incluso in tutti i listati assembler laddove sia presente la riga
include ddsegcos.asi
in caratteri maiuscoli o minuscoli: a differenza del C, l'assembler non distingue, per default, maiuscole e
minuscole. Vediamo ora il listato dello startup module per i device driver:
; DDHEADER.ASM - Barninga Z! - 1994
;
I device driver - 389
; ASSEMBLER SOURCE FILE PER DEVICE DRIVER TOOLKIT - STARTUP
;
;
; device driver STARTUP MODULE. Da linkare in testa all'object prodotto dal
; compilatore e contenente la reale implementazione C del driver.
; DDHEADER.ASM implementa il device driver header, e le strategy e interrupt
; routines del device driver. Sono inoltre inserite incluse alcune routines di
; inizializzazione e le dichiarazioni delle variabili globali (alcune delle quali
; non pubblicate e quindi non visibili in C) per il supporto delle librerie
; C, in base allo startup module dei normali programmi. Si noti che i nomi C
; devono ignorare l'underscore (o il primo degli underscore) in testa ai nomi
; assembler.
include DDSEGCOS.ASI ; definizioni dei segmenti!!!
org 0 ; no PSP: e' un device driver
; Dichiarazione dei simboli esterni: sono dichiarate le variabili e le funzioni
; referenziate ma non definite in questo sorgente. Tutte le funzioni sono near
; dal momento che si lavora con il modello TINY.
extrn __stklen : word ; da libreria C: gestione stack.
; Vedere setStack(), pag. 416 e 419.
; seguono le dichiarazioni delle funzioni che gestiscono i vari servizi del device
; driver. La loro implementazione e' libera, ma il nome nel sorgente C deve essere
; identico a quello qui riportato (salvo l'underscore iniziale). Se il sorgente C
; non implementa una o piu' delle seguenti funzioni, all'eseguibile viene linkata
; la corrispondente dummy function inclusa nella libreria (pag. 397 e seguenti).
; Fa eccezione _driverInit() (DDINIT.ASM), che implementa il servizio INIT standard
; e chiama la init() definita dal programmatore nel sorgente C.
extrn _driverInit : near
extrn _mediaCheck : near ; servizi del driver, da
extrn _buildBPB : near ; implementare in C. Le
extrn _inputIOCTL : near ; implementazioni assembler in
extrn _input : near ; libreria servono solo come
extrn _inputND : near ; placeholders per quelle non
extrn _inputStatus : near ; realizzate in C e non fanno che
extrn _inputFlush : near ; chiamare errorReturn(), definita
extrn _output : near ; in questo stesso sorgente
extrn _outputVerify : near
extrn _outputStatus : near
extrn _outputFlush : near
extrn _outputIOCTL : near
extrn _deviceOpen : near
extrn _deviceClose : near
extrn _mediaRemove : near
extrn _outputBusy : near
extrn _genericIOCTL : near
extrn _getLogicalDev : near
extrn _setLogicalDev : near
extrn _endOfServices : near
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT segment ; inizio del segmento _TEXT (codice)
;------------------------------------------------------------------------------
; Il codice (segmento _TEXT) - e quindi il file binario - inizia con il
; device driver header. Notare il primo campo (4 bytes) posto a -1 (FFFFFFFFh).
; La device attribute word (secondo campo) e il logical name (ultimo campo)
390 - Tricky C
; sono "per default" posti a 0 e, rispettivamente, 8 spazi. Dovranno essere
; settati dopo il linking, utilizzando la utility descritta a pag. 431.
; E' fondamentale che il device driver header sia il primo oggetto definito
; nel segmento del codice.
public _DrvHdr ; header del device driver
_DrvHdr dd -1
dw 0 ; DA SETTARE CON DRVSET
dw offset _TEXT:_Strategy
dw offset _TEXT:_Interrupt
db 8 dup(32) ; DA SETTARE CON DRVSET
;-----------------------------------------------------------------
; Tabella dei servizi del device driver. E' utilizzata dalla interrupt routine
; (listata poco piu' avanti) per individuare la funzione da chiamare a seconda
; del servizio richiesto dal DOS. Il posizionamento della tabella all'inizio del
; modulo forza l'assemblatore a referenziare per prime le funzioni dei servizi
; (solo Strategy() e Interrupt() sono referenziate prima di esse, nello header):
; in tal modo esse sono ricercate per prime nelle librerie (se non definite nel
; sorgente) e linkate all'eseguibile prima di tutte le funzioni di libreria C.
; Cio' permette l'utilizzo di _endOfServices(), come dichiarata al termine della
; tabella stessa.
_FuncTab dw offset _TEXT:_driverInit ; 0
dw offset _TEXT:_mediaCheck ; 1
dw offset _TEXT:_buildBPB ; 2
dw offset _TEXT:_inputIOCTL ; 3
dw offset _TEXT:_input ; 4
dw offset _TEXT:_inputND ; 5
dw offset _TEXT:_inputStatus ; 6
dw offset _TEXT:_inputFlush ; 7
dw offset _TEXT:_output ; 8
dw offset _TEXT:_outputVerify ; 9
dw offset _TEXT:_outputStatus ; 10 A
dw offset _TEXT:_outputFlush ; 11 B
dw offset _TEXT:_outputIOCTL ; 12 C
dw offset _TEXT:_deviceOpen ; 13 D
dw offset _TEXT:_deviceClose ; 14 E
dw offset _TEXT:_mediaRemove ; 15 F
dw offset _TEXT:_outputBusy ; 16 10
dw offset _TEXT:_unSupported ; 17 11
dw offset _TEXT:_unSupported ; 18 12
dw offset _TEXT:_genericIOCTL ; 19 13
dw offset _TEXT:_unSupported ; 20 14
dw offset _TEXT:_unSupported ; 21 15
dw offset _TEXT:_unSupported ; 22 16
dw offset _TEXT:_getLogicalDev ; 23 17
dw offset _TEXT:_setLogicalDev ; 24 18
; E' dichiarata una label (etichetta) il cui indirizzo (offset) indica la fine
; della tabella delle funzioni di servizio.
public __endOfSrvc
__endOfSrvc label word ; off DGROUP:fine f() servizi
; E' dichiarata una funzione dummy inserita in libreria dopo tutte le funzioni
; di servizio: il suo indirizzo indica, nel file binario, la fine del codice
; eseguibile delle funzioni di servizio. Vedere anche endOfServices() a pag. 410.
dw offset _TEXT:_endOfServices ; dummy func per segnare
; indirizzo fine ultima
; f() di servizio.
I device driver - 391
;-----------------------------------------------------------------
; L'espressione $-_FuncTab-2 calcola la distanza (in bytes) tra l'inizio della
; tabella dei servizi e l'indirizzo attuale, meno due bytes. In pratica si ottiene
; la dimensione della tabella dei puntatori alle funzioni di servizio e, dal momento
; che ogni puntatore occupa due bytes (tutti puntatori near), __FuncIDX__ puo'
; fungere da indice per individuare la funzione da chiamare a seconda del servizio
; richiesto dal DOS.
__FuncIDX__ dw $ - _FuncTab - 2 ; max indice (word off) in tabella
; il 2 e' per la f() dummy
; Seguono le definizioni di diverse variabili globali. Solo quelle per le quali e'
; specificata la clausola PUBLIC sono visibili da C. Sono definite anche alcune
; labels (etichette) che servono per gestire indirizzi senza utilizzare veri e
; propri puntatori. Tutte le variabili e labels pubblicate al C sono dichiarate
; nell'include file della libreria toolkit BZDD.H (vedere pag. 397 e seguenti).
public _RHptr
_RHptr dd 0 ; puntatore far al Request Header
_DosStkPtr dd 0 ; ptr far a DOS Stack (SS:SP ingresso)
public _DrvStk
_DrvStk db STKSIZE dup(0) ; stack locale del driver
public _DrvStkEnd
_DrvStkEnd label word ; fine dello stack (e' solo una label)
; Il significato e l'uso di alcune delle variabili definite di seguito sono
; commentati a pagina 445.
; Kb mem conv installati (usata nel codice di inizializzazione per l'int 12h). Si
; tratta di un dato raccolto per comodita' del programmatore.
public __systemMem
__systemMem dw 0
; Di seguito sono definite un'etichetta ed una variabile. La prima rappresenta un
; sinonimo della seconda e possono essere utilizzate da C come se fossero la stessa
; cosa. La variabile contiene l'indirizzo di segmento al quale e' caricato il
; driver (CS); il sinonimo _psp e' definito per analogia con la libreria C, ma
; il driver non ha un PSP. Questa e' la parte segmento dell'indirizzo al quale
; si trova il device driver header; percio' RHptr vale _psp:0000 o _baseseg:0000.
public __psp
__psp label word
public __baseseg
__baseseg dw 0 ; segmento di base del DevDrv (CS)
; Di seguito sono definite due variabili di comodita' per il programmatore. I device
; driver non hanno un far heap in cui allocare memoria far: _farMemBase e
; _farMemTop sono gli indirizzi far dell'inizio e, rispettivamente, della fine della
; memoria libera oltre il driver. Va tenuto presente che in quell'area di RAM ci
; sono parti di DOS attive: essa puo' percio' essere usata a discrezione, ma con
; prudenza.
public __farMemBase
__farMemBase dd 0 ; puntatore far alla memoria libera
; oltre il driver in init()
public __farMemTop
__farMemTop dd 0 ; puntatore far alla fine della memoria
392 - Tricky C
; libera oltre il driver in init().
; _cmdLine e' una copia della command line del driver in CONFIG.SYS, a partire dal
; carattere che segue "DEVICE=". In pratica e' un array di char.
public __cmdLine
__cmdLine db CMDSIZE dup(0) ; copia locale della command line
; _cmdArgsN e _cmdArgs equivalgono a argc e argv. Il massimo numero di puntatori che
; _cmdArgs puo' contenere e' 64, perche' una command line e' al massimo di 128
; caratteri e ogni argomento occupa almeno 2 bytes (1 carattere + 1 spazio).
public __cmdArgsN
__cmdArgsN dw 0 ; come argc
public __cmdArgs
__cmdArgs db CMDSIZE dup(0) ; array puntat. ad argom. cmd line
; Definizione di alcuni puntatori per comodita' del puntatore. Gli indirizzi (near)
; sono calcolati mediante labels definite in coda a questo stesso sorgente.
public __endOfCode
__endOfCode dw offset DGROUP:_ecode@ ; offset (CS:) della fine codice
public __endOfData
__endOfData dw offset DGROUP:_edata@ ; offset (CS:) della fine dati
public __endOfDrvr
__endOfDrvr dw offset DGROUP:_edrvr@ ; offset (CS:) fine spazio driver
; Variabili per la gestione dello stack. Lo stack locale DrvStk e' rilocabile
; (vedere setStack() a pag. 416 e 419): qualora esso, a discrezione del
; programmatore, venga effettivamente rilocato, lo spazio di STACKDIM bytes occupato
; inizialmente puo' essere riutilizzato come un normale array di char, il cui
; indirizzo (near) e' _freArea. La sua effettiva dimensione e' _freAreaDim. Le altre
; variabili sono utilizzate da setStack() e sono pubblicate al C con finalita' di
; debugging.
public __freArea
__freArea dw 0 ; offset ex-stack per riutilizzo
public __freAreaDim
__freAreaDim dw 0 ; dimensione ex-stack
public __savSP1
__savSP1 dw 0 ; SP prima di push parms per init()
public __savSP2
__savSP2 dw 0 ; SP all'ingresso di SetStack()
public __newTOS
__newTOS dw 0 ; offset del nuovo Top Of Stack
; Seguono definizioni di variabili date per analogia con lo startup code dei normali
; programmi C.
public __version
__version label word ; versione e revisione DOS
public __osversion
__osversion label word ; versione e revisione DOS
public __osmajor
__osmajor db 0 ; versione DOS
I device driver - 393
public __osminor
__osminor db 0 ; revisione DOS
public __StartTime
__StartTime dd 0 ; clock ticks allo startup
public _errno
_errno dw 0 ; codice di errore
public ___MMODEL
___MMODEL dw 0 ; tiny model
public _DGROUP@
_DGROUP@ dw 0 ; segmento del gruppo DGROUP
; Le variabili definite di seguito sono necessarie alle funzioni di libreria C per
; la gestione dello heap (malloc(), etc.). Quelle relative al far heap non sono
; inizializzate in quanto ai device driver non e' mai possibile effettuare
; allocazioni far mediante farmalloc(). Le allocazioni dello heap sono effettuate
; all'interno dello stack, secondo lo schema del modello TINY.
public ___heapbase
___heapbase dw offset _DrvStk ; inizio near heap
public ___brklvl
___brklvl dw offset _DrvStk ; attuale fine near heap
public __heapbase
__heapbase dd 0 ; inizio far heap
;
public __brklvl ;
__brklvl dd 0 ; inizio far heap
;
public __heaptop ;
__heaptop dd 0 ; fine far heap
;-----------------------------------------------------------------
; Inizia qui il codice eseguibile. Siamo sempre nell'ambito del code segment (il che
; e' normale per le routine, un po' meno per le variabili appena definite. Si veda
; pero' quanto detto a proposito delle variabili nel code segment, a pag. 170.
; Ecco la strategy routine. Essa non fa altro che salvare l'indirizzo del request
; header, passato dal DOS in ES:BX, nel puntatore far RHptr. Si noti che Strategy()
; deve essere una funzione far; inoltre essa non e' pubblicata al C, in quanto si
; tratta di una routine interna al driver, che non deve mai essere chiamata da C.
_Strategy proc far
mov word ptr cs:[_RHptr],bx ; salva ptr al Request Header
mov word ptr cs:[_RHptr+2],es ; prima offset poi segmento
ret
_Strategy endp
;-----------------------------------------------------------------
; Ed ecco la interrupt routine: come si vede, ha una struttura semplice. Essa
; attiva lo stack locale e salva i registri, dopodiche' scandisce la tabella
; dei servizi: se il servizio e' 0 (inizializzazione) richiama driverInit(),
; definita oltre in questo sorgente, la quale a sua volta chiama la init() del
; sorgente C. Se il servizio non e' definito chiama errorReturn(), definita oltre
394 - Tricky C
; in questo sorgente, passandole E_UNSUPPORTED quale codice di errore, altrimenti
; chiama la funzione dedicata al servizio. Se il sorgente C implementa una funzione
; con quel nome (vedere la tabella in testa a questo sorgente) e' invocata proprio
; quella funzione, altrimenti e' chiamata la corrispondente funzione dummy della
; libreria toolkit. Al termine delle operazioni, Interrupt() ripristina i registri
; e lo stack DOS e termina restituendo il controllo al sistema. Interrupt(), come
; Strategy(), deve essere far e non e' pubblicata al C, che non la puo' invocare.
_Interrupt proc far
; E' bene che il driver utilizzi un proprio stack, per evitare di
; sottarre risorse al DOS: quindi bisogna modificare SS:SP in modo
; che puntino allo stack del driver e non piu' a quello DOS. E' ovvio
; che l'indirizzo dello stack DOS (SS:SP) deve essere salvato (NON
; SULLO STACK STESSO!) per poterlo ripristinare in uscita. Allo
; scopo e' usata la variabile DosStkPtr.
mov word ptr cs:[_DosStkPtr],sp ; salva SS:SP (ptr a stack DOS)
mov word ptr cs:[_DosStkPtr+2],ss ; prima offset poi segmento
; Lo stack locale viene attivato caricando SS:SP con l'indirizzo
; della fine (lo stack e' usato dall'alto in basso!) dell'area
; allo scopo riservata. Percio' in SS e' caricato CS (nel modello
; TINY il segmento di stack e' lo stesso del codice) e in SP e'
; caricato l'offset della label DrvStkEnd, che indica la fine di
; DrvStk, l'array di STKSIZE bytes dedicato allo scopo.
mov _DGROUP@,cs ; stack pointers settati allo
mov ss,_DGROUP@ ; stack locale (_DGROUP@ e'
mov sp,offset _DrvStkEnd ; una variabile di comodo)
; A questo punto si puo' usare lo stack locale per salvare tutti i
; registri e generare una standard stack frame, cioe' il settaggio
; di SS, SP e BP secondo le convenzioni C in ingresso alle funzioni
; (vedere pag. 160).
push bp ; genera standard stack frame
mov bp,sp
push ax ; ...e salva tutti i registri
push bx ; senza piu' intaccare lo
push cx ; stack dos
push dx
push si
push di
push ds
push es
pushf
; Tutti i registri di segmento sono uguagliati a CS (tiny model); SS
; e' gia' stato settato.
mov bx,cs
mov ds,bx
mov es,bx
; Qui viene esaminato il servizio richiesto ed e' lanciata la funzione
; corrispondente: il numero di servizio, letto ad offset 2 nel request
; header, e' moltiplicato per 2 (i puntatori alle funzioni sono near e
; percio' ciascuno occupa 2 bytes; quindi in tal modo si ottiene
; direttamente l'offset nella tabella FuncTab del puntatore alla
; funzione da lanciare). Se il risultato della moltiplicazione e'
; maggiore di _FuncIDX__ (massimo indice), e' chiamata la funzione
; unSupported() (definita oltre in questo sorgente), altrimenti si
I device driver - 395
; salta alla label EXECUTE.
push ds
lds si,DGROUP:_RHptr ; DS:SI punta al Request Header
mov al,[si+2] ; AL = servizio (campo a offset 2)
pop ds
shl al,1 ; per 2 (offsets in _FuncTab sono words)
xor ah,ah ; AX = offset in termini di words
cmp ax,__FuncIDX__ ; ** MAX VALORE DEL COMMAND BYTE x 2 **
jle EXECUTE
call _unSupported
jmp EXITDRIVER
EXECUTE:
; Il servizio richiesto e' lecito: la coppia DS:SI e' caricata con
; l'indirizzo del puntatore alla funzione opportuna e si procede
; alla chiamata con una tecnica analoga all'indirezione di puntatore
; a funzione.
mov si,offset _FuncTab
add si,ax ; DS:SI punta al puntat. a funz. in _FuncTab
call word ptr [si] ; chiama funzione void f(void)
EXITDRIVER:
; Alla fine delle operazioni Interrupt() setta a 1 il bit 8 della
; status word nel request header: si presume che tutte le funzioni
; dedicate ai servizi restituiscano (e percio' il compilatore lo
; carichera' in AX) il valore della status word stessa.
or ax,S_DONE ; segnala fine operazioni
push ds
lds si,DGROUP:_RHptr ; DS:SI punta al Request Header
mov [si+3],ax ; valorizza lo STATUS di ritorno
pop ds
; Uscita da Interrupt(): tutti i registri sono ripristinati, viene
; eliminata la standard stack frame ed e' ricaricato in SS:SP
; l'indirizzo dello stack DOS prelevandolo da DosStkPtr. La funzione
; termina con una normale RET (far, dato che Interrupt() e' dichiarata
; tale) e NON con una IRET.
popf ; ripristina tutti i registri
pop es ; estraendone i valori di ingresso
pop ds ; dallo stack locale
pop di
pop si
pop dx
pop cx
pop bx
pop ax
pop bp ; rispristina BP (standard stack frame)
mov sp,word ptr cs:[_DosStkPtr] ; ripristina SS:SP (ora puntano
mov ss,word ptr cs:[_DosStkPtr+2] ; nuovamente allo stack DOS)
ret ; non e' un interrupt!
_Interrupt endp
;-----------------------------------------------------------------
; La funzione errorReturn() e' pubblicata al C e deve essere usata per segnalare
; che un servizio e' terminato in errore. Accetta come parametro un intero il cui
396 - Tricky C
; byte meno significativo rappresenta il codice di errore e lo restituisce dopo
; avere settato a 1 il bit 15. Vedere pag. 361 (status word) e pag. 386
; (DDSEGCOS.ASI).
public _errorReturn ; f() per restituzione errore
_errorReturn proc near ; int errorReturn(int errcod);
; procedura per restituzione codice
push bp ; di errore secondo costanti manifeste
mov bp,sp ; Il parm e' referenziato [BP+4] infatti
mov ax,[bp+4] ; [BP+0] = BP e [BP+2] = IP (per la ret)
or ax,S_ERROR ; setta bit di errore
pop bp
ret
_errorReturn endp
;-----------------------------------------------------------------
; La funzione unSupported(), pubblicata al C, e' dedicata a restituire lo stato di
; errore per servizio non supportato. Non fa altro che chiamare errorReturn() con
; l'appropriato codice di errore.
public _unSupported ; f() per servizio non supportato
_unSupported proc near ; int unSupported(void);
mov ax,E_UNKNOWN_CMD
push ax
call _errorReturn ; restituisce codice errore
add sp,2
ret
_unSupported endp
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT ends ; Fine del segmento di codice
;------------------------------------------------------------------------------
; Labels pubbliche per individuare gli offsets dei segmenti (non possono
; essere dichiarate in DDSEGCOS.ASI) perche' devono essere dichiarate una
; volta soltanto.
;-----------------------------------------------------------
_DATA segment word public 'DATA'
public _ecode@ ; fine codice (_TEXT)
_ecode@ label byte
_DATA ends
;-----------------------------------------------------------
_CVTSEG SEGMENT WORD PUBLIC 'DATA' ; da startup code
public __RealCvtVector
__RealCvtVector label word
_CVTSEG ENDS
;-----------------------------------------------------------
_SCNSEG SEGMENT WORD PUBLIC 'DATA' ; da startup code
public __ScanTodVector
__ScanTodVector label word
I device driver - 397
_SCNSEG ENDS
;-----------------------------------------------------------
_BSS segment word public 'BSS' ; da startup code
public _bdata@ ; inizio BSS
_bdata@ label byte
_BSS ends
;-----------------------------------------------------------
_BSSEND SEGMENT BYTE PUBLIC 'BSSEND' ; da startup code
public _edata@ ; fine BSS
_edata@ label byte
_BSSEND ENDS
;-----------------------------------------------------------
_DRVREND segment byte public 'DRVREND'
public _edrvr@ ; fine driver
_edrvr@ label byte
_DRVREND ends
;------------------------------------------------------------------------------
end
Assemblando il sorgente con il comando
tasm -ml ddheader.asm
si ottiene il file DDHEADER.OBJ, che deve essere consolidato in testa al file .OBJ prodotto dal
compilatore a partire dal sorgente C implementante il device driver, al fine di ottenere il file binario
caricabile dal sistema operativo. L'opzione -ml impone all'assemblatore di distinguere le maiuscole dalle
minuscole nei nomi di segmento, di variabile e di funzione, onde consentirne l'utilizzo in C secondo le
consuete convenzioni del linguaggio.
Il primo ostacolo è alle nostre spalle: nello scrivere un device driver in C possiamo quasi
dimenticarci dell'esistenza del nuovo startup module, così come scrivendo normali programmi ignoriamo
del tutto quello originale.
La libreria di funzioni
Perché una libreria di funzioni? Per comodità, ma, soprattutto, per ragioni di efficienza. Dal
momento che un device driver è largamente assimilabile ad un programma TSR ed è sottoposto ai
medesimi vincoli per quel che riguarda l'occupazione di memoria, inserire in una libreria alcune funzioni
utilizzate solo durante la fase di inizializzazione può consentire di confinarle nella porzione transiente del
codice. Vale la pena di presentare per prima la funzione driverInit(), utilizzata una sola volta
durante l'inizializzazione del driver: va precisato che inserirla nella libreria permette di evitarne la
permanenza in memoria dopo la fase di inizializzazione stessa, in quanto essa è inclusa dal linker
nell'eseguibile solo dopo le funzioni definite nel sorgente C. Tuttavia, dal momento che essa è
referenziata nello startup module prima delle funzioni di gestione dei servizi, è indispensabile che queste
ultime siano tutte definite nel sorgente C (e non siano utilizzate le dummy function presenti in libreria)
perché la _driverInit() possa essere considerata transiente senza pericolo di scartare routine
residenti.
; DDINIT.ASM - Barninga Z! - 1994
;
398 - Tricky C
; ASSEMBLER SOURCE FILE PER DEVICE DRIVER TOOLKIT - LIBRARY
;
; funzione driverInit() per l'inizializzazione standard del device driver
include ddsegcos.asi
; dichiarazione di init(). Equivale alla main() dei normali programmi C, assente
; nei device driver. E' richiamata dalla interrupt routine quando il DOS
; richiede il servizio 0, cioe' al caricamento del driver. Tutte le operazioni
; di inizializzazione devono percio' essere gestite nella init(), che deve essere
; presente in tutti i device driver scritti utilizzando il toolkit: vedere pag. 441
; per i dettagli. Ovviamente non deve esserci main().
extrn _init : near ; user defined! E' la "main()" del
; device driver (pag. 441).
; Dichiarazione della funzione di libreria toolkit setupcmd() (pag. 421), che
; effettua la scansione della command line e genera argc e argv per la init().
extrn _setupcmd : near
; Altri simboli esterni dallo startup module
extrn __version : word
extrn __stklen : word
extrn __baseseg : word
extrn __systemMem : word
extrn __farMemTop : dword
extrn __farMemBase : dword
extrn __StartTime : dword
extrn __cmdArgs : word
extrn __cmdArgsN : word
extrn __savSP1 : word
extrn _DGROUP@ : word
extrn _edrvr@ : byte
extrn _bdata@ : byte
extrn _edata@ : byte
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT segment
;------------------------------------------------------------------------------
; driverInit() e' il vero e proprio startup code del driver. Dal momento che il
; suo indirizzo si trova ad offset 0 nella FuncTab (e' il primo puntatore nella
; tabella) essa e' chiamata da Interrupt() in corrispondenza del servizio 0 e
; procede alla inizializzazione del driver. driverInit() si occupa delle operazioni
; di inizializzazione standardizzate per tutti i driver: al termine di queste
; chiama init(), che deve essere definita dal programmatore nel sorgente C, la
; quale esegue le operazioni peculiari per quel driver. Il programmatore C deve
; gestire l'inizializzazione dedicata allo specifico driver esclusivamente con
; init(), di cui si parla a pagina 441.
public _driverInit
_driverInit proc near ; driverInit(): simula parte dello startup code
mov ah,30h
int 21h ; richiede versione dos
mov __version,ax ; e la salva
mov __stklen, STKSIZE ; dimensione stack
mov word ptr __baseseg,cs ; segmento di caricamento
I device driver - 399
; L'algoritmo che segue non trova corrispondenza nello startup code
; dei normali programmi. Viene calcolato EMPIRICAMENTE il confine
; superiore della memoria libera oltre il driver: in caso di problemi
; può essere necessario aumentare il valore di SYSINIT_KB, costante
; manifesta definita in DDSEGCOS.ASI, che esprime il numero di Kb
; riservati alla routine SYSINIT del DOS (vedere pag. 353). E' poi
; individuato l'offset della fine dello spazio occupato dal driver e,
; a partire da quello, l'indirizzo far dell'inizio della memoria
; libera oltre il driver. Lo spazio tra gli indirizzi far _farMemBase
; e _farMemTop e' a disposizione del driver per qualsiasi utilizzo,
; purche' limitato alla sola fase di inizializzazione, in quanto
; quella memoria sara' successivamente usata dal DOS (e non e'
; comunque gestibile via farmalloc(), etc.).
int 12h ; Kb RAM instal. (AX); <= 640
mov __systemMem,ax ; salva valore restituito
sub ax,SYSINIT_KB ; protegge spazio per SYSINIT
mov cx,6
shl ax,cl ; Kb * 64 = Seg esa
mov word ptr __farMemTop+2,ax ; top della memoria far libera
mov ax,offset DGROUP:_edrvr@ ; offset fine spazio driver
mov cx,4
shr ax,cl ; off / 16 = normalizzazione
inc ax ; annulla arrotondamento
add ax,word ptr _DGROUP@ ; segmento normalizzato
mov word ptr __farMemBase+2,ax ; base far free mem e' il primo
; seg:0000 oltre il driver
; Seguono nuovamente operazioni derivate dal normale startup code.
mov ah,0
int 1ah ; BIOS time ticks
mov word ptr __StartTime,dx ; per la funzione C clock()
mov word ptr __StartTime+2,cx
or al,al ; midnight flag settato?
jz NOT_MIDNIGHT
push es
mov ax,40h ; setta BIOS midnight flag
mov es,ax ; all'indirizzo 0040:0070
mov bx,70h
mov byte ptr es:[bx],1
pop es
NOT_MIDNIGHT:
mov di,offset DGROUP:_bdata@ ; da startup code: azzera area
mov cx,offset DGROUP:_edata@ ; BSS. (ES = CS = DGROUP)
sub cx,di ; CX = dist. _bdata@-_edata@
xor ax,ax
cld
rep stosb
; A questo punto e' chiamata la funzione di libreria toolkit
; setupcmd() (pag. 421), che effettua la scansione della command line
; data in CONFIG.SYS e setta _cmdArgsN e _cmdArgs, equivalenti a argc
; e, rispettivamente, argv.
call _setupcmd ; scansione command line
mov bx,offset __cmdArgs
push bx ; analogo ad argv
push __cmdArgsN ; analogo ad argc
400 - Tricky C
mov __savSP1,sp ; per setStack(): deve essere
; l'ultima prima di call _init
; Infine e' chiamata init(): il controllo dell'inizializzazione passa
; al sorgente C. Vedere pag. 441.
call _init ; int init(...) USER DEFINED
add sp,4 ; pulizia stack
; Al termine dell'inizializzazione sono (per prudenza) azzerati i
; puntatori all'inizio e alla fine della memoria far disponibile oltre
; il driver, dal momento che, come sottolineato poco fa, dopo la fase
; di bootstrap essa non e' piu' disponibile.
mov word ptr __farMemBase,0 ; dopo init() non ha piu'
mov word ptr __farMemBase+2,0 ; alcun significato
mov word ptr __farMemTop,0 ; dopo init() non ha piu'
mov word ptr __farMemTop+2,0 ; alcun significato
ret ; torna a Interrupt()
_driverInit endp
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT ends
;------------------------------------------------------------------------------
end
La libreria comprende poi le funzioni per la gestione dei servizi non implementati dal driver, le
quali non fanno altro che chiamare la unSupported() dello startup module (pag. 396): vediamole
ordinate per codice crescente di servizio.
; DDMEDCHE.ASM - Barninga Z! - 1994
;
; ASSEMBLER SOURCE FILE PER DEVICE DRIVER TOOLKIT - LIBRARY
;
; funzione mediaCheck() dummy usata solo se non implementata in C
include ddsegcos.asi
extrn _unSupported : near
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT segment
;------------------------------------------------------------------------------
public _mediaCheck
_mediaCheck proc near ; int mediaCheck(void);
call _unSupported
ret
_mediaCheck endp
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT ends
I device driver - 401
;------------------------------------------------------------------------------
end
; DDBUIBPB.ASM - Barninga Z! - 1994
;
; ASSEMBLER SOURCE FILE PER DEVICE DRIVER TOOLKIT - LIBRARY
;
; funzione buildBPB() dummy usata solo se non implementata in C
include ddsegcos.asi
extrn _unSupported : near
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT segment
;------------------------------------------------------------------------------
public _buildBPB
_buildBPB proc near ; int buildBPB(void);
call _unSupported
ret
_buildBPB endp
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT ends
;------------------------------------------------------------------------------
end
; DDINPIOC.ASM - Barninga Z! - 1994
;
; ASSEMBLER SOURCE FILE PER DEVICE DRIVER TOOLKIT - LIBRARY
;
; funzione inputIOCTL() dummy usata solo se non implementata in C
include ddsegcos.asi
extrn _unSupported : near
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT segment
;------------------------------------------------------------------------------
public _inputIOCTL
_inputIOCTL proc near ; int inputIOCTL(void);
call _unSupported
_inputIOCTL endp
;------------------------------------------------------------------------------
402 - Tricky C
_TEXT ends
;------------------------------------------------------------------------------
end
; DDINPUT.ASM - Barninga Z! - 1994
;
; ASSEMBLER SOURCE FILE PER DEVICE DRIVER TOOLKIT - LIBRARY
;
; funzione input() dummy usata solo se non implementata in C
include ddsegcos.asi
extrn _unSupported : near
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT segment
;------------------------------------------------------------------------------
public _input
_input proc near ; int input(void);
call _unSupported
ret
_input endp
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT ends
;------------------------------------------------------------------------------
end
; DDINPND.ASM - Barninga Z! - 1994
;
; ASSEMBLER SOURCE FILE PER DEVICE DRIVER TOOLKIT - LIBRARY
;
; funzione inputND() dummy usata solo se non implementata in C
include ddsegcos.asi
extrn _unSupported : near
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT segment
;------------------------------------------------------------------------------
public _inputND
_inputND proc near ; int inputND(void);
call _unSupported
ret
I device driver - 403
_inputND endp
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT ends
;------------------------------------------------------------------------------
end
; DDINPSTA.ASM - Barninga Z! - 1994
;
; ASSEMBLER SOURCE FILE PER DEVICE DRIVER TOOLKIT - LIBRARY
;
; funzione inputStatus() dummy usata solo se non implementata in C
include ddsegcos.asi
extrn _unSupported : near
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT segment
;------------------------------------------------------------------------------
public _inputStatus
_inputStatus proc near ; int inputStatus(void);
call _unSupported
ret
_inputStatus endp
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT ends
;------------------------------------------------------------------------------
end
; DDINPFLU.ASM - Barninga Z! - 1994
;
; ASSEMBLER SOURCE FILE PER DEVICE DRIVER TOOLKIT - LIBRARY
;
; funzione inputFlush() dummy usata solo se non implementata in C
include ddsegcos.asi
extrn _unSupported : near
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT segment
;------------------------------------------------------------------------------
public _inputFlush
_inputFlush proc near ; int inputFlush(void);
404 - Tricky C
call _unSupported
ret
_inputFlush endp
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT ends
;------------------------------------------------------------------------------
end
; DDOUTPUT.ASM - Barninga Z! - 1994
;
; ASSEMBLER SOURCE FILE PER DEVICE DRIVER TOOLKIT - LIBRARY
;
; funzione output() dummy usata solo se non implementata in C
include ddsegcos.asi
extrn _unSupported : near
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT segment
;------------------------------------------------------------------------------
public _output
_output proc near ; int output(void);
call _unSupported
ret
_output endp
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT ends
;------------------------------------------------------------------------------
end
; DDOUTVER.ASM - Barninga Z! - 1994
;
; ASSEMBLER SOURCE FILE PER DEVICE DRIVER TOOLKIT - LIBRARY
;
; funzione outputVerify() dummy usata solo se non implementata in C
include ddsegcos.asi
extrn _unSupported : near
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT segment
;------------------------------------------------------------------------------
I device driver - 405
public _outputVerify
_outputVerify proc near ; int outputVerify(void);
call _unSupported
ret
_outputVerify endp
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT ends
;------------------------------------------------------------------------------
end
; DDOUTSTA.ASM - Barninga Z! - 1994
;
; ASSEMBLER SOURCE FILE PER DEVICE DRIVER TOOLKIT - LIBRARY
;
; funzione outputStatus() dummy usata solo se non implementata in C
include ddsegcos.asi
extrn _unSupported : near
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT segment
;------------------------------------------------------------------------------
public _outputStatus
_outputStatus proc near ; int outputStatus(void);
call _unSupported
ret
_outputStatus endp
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT ends
;------------------------------------------------------------------------------
end
; DDOUTFLU.ASM - Barninga Z! - 1994
;
; ASSEMBLER SOURCE FILE PER DEVICE DRIVER TOOLKIT - LIBRARY
;
; funzione outputFlush() dummy usata solo se non implementata in C
include ddsegcos.asi
extrn _unSupported : near
;------------------------------------------------------------------------------
406 - Tricky C
_TEXT segment
;------------------------------------------------------------------------------
public _outputFlush
_outputFlush proc near ; int outputFlush(void);
call _unSupported
ret
_outputFlush endp
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT ends
;------------------------------------------------------------------------------
end
; DDOUTIOC.ASM - Barninga Z! - 1994
;
; ASSEMBLER SOURCE FILE PER DEVICE DRIVER TOOLKIT - LIBRARY
;
; funzione outputIOCTL() dummy usata solo se non implementata in C
include ddsegcos.asi
extrn _unSupported : near
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT segment
;------------------------------------------------------------------------------
public _outputIOCTL
_outputIOCTL proc near ; int outputIOCTL(void);
call _unSupported
ret
_outputIOCTL endp
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT ends
;------------------------------------------------------------------------------
end
; DDDEVOPE.ASM - Barninga Z! - 1994
;
; ASSEMBLER SOURCE FILE PER DEVICE DRIVER TOOLKIT - LIBRARY
;
; funzione deviceOpen() dummy usata solo se non implementata in C
include ddsegcos.asi
extrn _unSupported : near
I device driver - 407
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT segment
;------------------------------------------------------------------------------
public _deviceOpen
_deviceOpen proc near ; int deviceOpen(void);
call _unSupported
ret
_deviceOpen endp
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT ends
;------------------------------------------------------------------------------
end
; DDDEVCLO.ASM - Barninga Z! - 1994
;
; ASSEMBLER SOURCE FILE PER DEVICE DRIVER TOOLKIT - LIBRARY
;
; funzione deviceClose() dummy usata solo se non implementata in C
include ddsegcos.asi
extrn _unSupported : near
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT segment
;------------------------------------------------------------------------------
public _deviceClose
_deviceClose proc near ; int deviceClose(void);
call _unSupported
ret
_deviceClose endp
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT ends
;------------------------------------------------------------------------------
end
; DDMEDREM.ASM - Barninga Z! - 1994
;
; ASSEMBLER SOURCE FILE PER DEVICE DRIVER TOOLKIT - LIBRARY
;
; funzione mediaRemove() dummy usata solo se non implementata in C
408 - Tricky C
include ddsegcos.asi
extrn _unSupported : near
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT segment
;------------------------------------------------------------------------------
public _mediaRemove
_mediaRemove proc near ; int MediaRemove(void);
call _unSupported
ret
_mediaRemove endp
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT ends
;------------------------------------------------------------------------------
end
; DDOUTBUS.ASM - Barninga Z! - 1994
;
; ASSEMBLER SOURCE FILE PER DEVICE DRIVER TOOLKIT - LIBRARY
;
; funzione outputBusy() dummy usata solo se non implementata in C
include ddsegcos.asi
extrn _unSupported : near
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT segment
;------------------------------------------------------------------------------
public _outputBusy
_outputBusy proc near ; int outputBusy(void);
call _unSupported
ret
_outputBusy endp
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT ends
;------------------------------------------------------------------------------
end
; DDGENIOC.ASM - Barninga Z! - 1994
;
; ASSEMBLER SOURCE FILE PER DEVICE DRIVER TOOLKIT - LIBRARY
I device driver - 409
;
; funzione genericIOCTL() dummy usata solo se non implementata in C
include ddsegcos.asi
extrn _unSupported : near
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT segment
;------------------------------------------------------------------------------
public _genericIOCTL
_genericIOCTL proc near ; int genericIOCTL(void);
call _unSupported
ret
_genericIOCTL endp
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT ends
;------------------------------------------------------------------------------
end
; DDGETLOG.ASM - Barninga Z! - 1994
;
; ASSEMBLER SOURCE FILE PER DEVICE DRIVER TOOLKIT - LIBRARY
;
; funzione getLogicalDev() dummy usata solo se non implementata in C
include ddsegcos.asi
extrn _unSupported : near
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT segment
;------------------------------------------------------------------------------
public _getLogicalDev
_getLogicalDev proc near ; int getLogicalDev(void);
call _unSupported
ret
_getLogicalDev endp
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT ends
;------------------------------------------------------------------------------
end
410 - Tricky C
; DDSETLOG.ASM - Barninga Z! - 1994
;
; ASSEMBLER SOURCE FILE PER DEVICE DRIVER TOOLKIT - LIBRARY
;
; funzione setLogicalDev() dummy usata solo se non implementata in C
include ddsegcos.asi
extrn _unSupported : near
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT segment
;------------------------------------------------------------------------------
public _setLogicalDev
_setLogicalDev proc near ; int setLogicalDev(void);
call _unSupported
ret
_setLogicalDev endp
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT ends
;------------------------------------------------------------------------------
end
Le funzioni sin qui presentate hanno il solo scopo di evitare al programmatore l'obbligo di
definire comunque una funzione dedicata per i servizi non supportati: infatti, se nel sorgente C non esiste
una funzione con lo specifico nome previsto per ogni servizio, il linker include nel file binario la
corrispondente funzione di libreria. Ad esempio, se il driver supporta unicamente i servizi 4, 5, 6 e 9
(vedere pag. 362), nel sorgente C devono essere definite, oltre alla init(), anche una input(), una
inputND(), una inputStatus() e una output(), rispettivamente: i loro nomi non possono essere
modificati. Per tutti gli altri servizi viene automaticamente importata nel file binario la corrispondente
funzione di libreria, la quale segnala al DOS che il servizio non è supportato dal driver.
La funzione che segue è inserita in libreria dopo quelle di gestione dei servizi non supportati a
soli fini di comodità: il suo indirizzo, infatti, rappresenta l'indirizzo al quale terminano in memoria le
funzioni di servizio (quelle definite nel sorgente C precedono sempre, nel file binario, le funzioni di
libreria). Essa non esegue alcuna azione e restituisce immediatamente il controllo alla funzione
chiamante.
; DDENDOFS.ASM - Barninga Z! - 1994
;
; ASSEMBLER SOURCE FILE PER DEVICE DRIVER TOOLKIT - LIBRARY
;
; funzione endOfServices() dummy usata solo per calcolare l'indirizzo al
; quale termina l'ultima delle f() dummy di servizio. non e' mai eseguita
include ddsegcos.asi
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT segment
;------------------------------------------------------------------------------
I device driver - 411
public _endOfServices
_endOfServices proc near
ret
_endOfServices endp
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT ends
;------------------------------------------------------------------------------
end
I cinque listati che seguono rendono disponibili funzionalità normalmente incluse nello startup
code originale fornito con il compilatore. Si tratta di variabili e funzioni che i normali programmi
utilizzano in modo automatico: a scopo di maggiore effiecienza esse sono invece inserite in libreria e il
programmatore deve farne esplicito uso se necessario362. Vale la pena di sottolineare che nei file
DDRESVEC.ASM e DDSAVVEC.ASM sono definite SaveVectors() e _restorezero(), sulla
quale ci si sofferma a pag. 327. Inoltre, DDDUMMY.ASM contiene il codice necessario a simulare alcune
funzioni di uscita da programmi C (exit(), abort(), etc.), private però di qualunque effetto, in
quanto i device driver non terminano mai nel modo consueto ai normali programmi.
; DD_EXPTR.ASM - Barninga Z! - 1994
;
; ASSEMBLER SOURCE FILE PER DEVICE DRIVER TOOLKIT - LIBRARY
;
; procedure dummy che i normali programmi usano per uscire a DOS o
; resettare vettori ed effettuare il flush degli streams: dati
;
include DDSEGCOS.ASI
extrn _dummy : near ; dummy() e' definita in DDDUMMY.ASM
;------------------------------------------------------------------------------
_DATA segment
;------------------------------------------------------------------------------
; puntatori a funzioni di cleanup per streams e file
;--------------------------------------------------------------
public __exitbuf
__exitbuf dw offset _TEXT:_dummy
public __exitfopen
__exitfopen dw offset _TEXT:_dummy
public __exitopen
__exitopen dw offset _TEXT:_dummy
;------------------------------------------------------------------------------
362 Alcune sono utilizzate da funzioni di libreria C: ne segue che sono consolidate al file binario solo se quelle
funzioni sono invocate nel sorgente C.
412 - Tricky C
_DATA ends
;------------------------------------------------------------------------------
end
; DD_VECT.ASM - Barninga Z! - 1994
;
; ASSEMBLER SOURCE FILE PER DEVICE DRIVER TOOLKIT - LIBRARY
;
include DDSEGCOS.ASI
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT segment
;------------------------------------------------------------------------------
_Int0Vector dd 0 ; area locale memorizzazione
_Int4Vector dd 0 ; vettori per SaveVectors() e
_Int5Vector dd 0 ; _restorezero()
_Int6Vector dd 0 ;
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT ends
;------------------------------------------------------------------------------
end
; DDDUMMY.ASM - Barninga Z! - 1994
;
; ASSEMBLER SOURCE FILE PER DEVICE DRIVER TOOLKIT - LIBRARY
;
; procedure dummy che i normali programmi usano per uscire a DOS o
; resettare vettori ed effettuare il flush degli streams
;
include DDSEGCOS.ASI
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT segment
;------------------------------------------------------------------------------
; labels per nomi funzioni di uscita e cleanup: puntano
; tutte a __dummy__proc, che segue solo una RET
;--------------------------------------------------------------
public dummy ; static dummy
dummy label
;--------------------------------------------------------------
public _abort ; abort()
_abort label
I device driver - 413
;--------------------------------------------------------------
public _atexit ; atexit()
_atexit label
;--------------------------------------------------------------
public _dummy ; static dummy
_dummy label
;--------------------------------------------------------------
public _exit ; exit()
_exit label
;--------------------------------------------------------------
public _keep ; keep()
_keep label
;--------------------------------------------------------------
public __cexit ; _cexit()
__cexit label
;--------------------------------------------------------------
public __checknull ; asm
__checknull label
;--------------------------------------------------------------
public __cleanup ; asm
__cleanup label
;--------------------------------------------------------------
public __c_exit ; _c_exit()
__c_exit label
;--------------------------------------------------------------
public __dos_keep ; _dos_keep()
__dos_keep label
;--------------------------------------------------------------
public __exit ; _exit()
__exit label
;--------------------------------------------------------------
public __terminate ; asm
__terminate label
;--------------------------------------------------------------
public ___EXIT ; pascal ___exit()
___EXIT label
;--------------------------------------------------------------
public ___exit ; pascal ___exit()
___exit label
414 - Tricky C
;------------------------------------------------------------------------------
__dummy__proc PROC near ; funzione dummy: esegue solo RET
ret
__dummy__proc ENDP
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT ends
;------------------------------------------------------------------------------
end
; DDRESVEC.ASM - Barninga Z! - 1994
;
; ASSEMBLER SOURCE FILE PER DEVICE DRIVER TOOLKIT - LIBRARY
;
; procedure per la gestione dei vettori int 0, 4, 5, 6 e del gestore
; dell'int 0 (divide by zero). Nei normali programmi al ritorno a DOS
; e' chiamata _restorezero(), che ripristina detti vettori, salvati da
; SaveVectors() e modificati da alcune funzioni di libreria C. Il device
; driver deve invocare esplicitamente SaveVectors() e _restorezero()
; se necessario.
;
include DDSEGCOS.ASI
extrn _Int0Vector : dword ; definiti in DD_VECT.ASM
extrn _Int4Vector : dword
extrn _Int5Vector : dword
extrn _Int6Vector : dword
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT segment
;------------------------------------------------------------------------------
public __restorezero
__restorezero proc near ; void _restorezero(void)
push ds
mov ax,2500h
lds dx,_Int0Vector
int 21h
pop ds
push ds
mov ax,2504h
lds dx,_Int4Vector
int 21h
pop ds
push ds
mov ax,2505h
lds dx,_Int5Vector
int 21h
pop ds
push ds
mov ax,2506h
lds dx,_Int6Vector
I device driver - 415
int 21h
pop ds
ret
__restorezero endp
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT ENDS
;------------------------------------------------------------------------------
END
; DDSAVVEC.ASM - Barninga Z! - 1994
;
; ASSEMBLER SOURCE FILE PER DEVICE DRIVER TOOLKIT - LIBRARY
;
; procedure per la gestione dei vettori int 0, 4, 5, 6 e del gestore
; dell'int 0 (divide by zero). Nei normali programmi SaveVectors() e'
; chiamata dallo startup code e installa ZeroDivision. Al ritorno a DOS
; e' chiamata _restorezero(), che ripristina i vettori. La ErrorDisplay
; scrive su stderr un mesaggio di errore. Il device driver deve invocare
; esplicitamente SaveVectors() e _restorezero() se necessario.
;
include DDSEGCOS.ASI
extrn _Int0Vector : dword ; definiti in DD_VECT.ASM
extrn _Int4Vector : dword
extrn _Int5Vector : dword
extrn _Int6Vector : dword
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT segment
;------------------------------------------------------------------------------
ZDivMsg db 'Divide error', 13, 10 ; messaggio di errore int 0
ZDivMsgLen equ $ - ZDivMsg
ErrorDisplay proc near ; void pascal ErrorDisplay(void)
mov ah,040h
mov bx,2
int 021h
ret
ErrorDisplay endp
;--------------------------------------------------------------
ZeroDivision proc far ; void far pascal ZeroDivision(void)
mov cx,ZDivMsgLen
mov dx,offset DGROUP:ZDivMsg
push cs ; modello tiny: DS = CS
pop ds
call ErrorDisplay
mov ax, 3
push ax
416 - Tricky C
ret
ZeroDivision endp
;--------------------------------------------------------------
public SaveVectors
SaveVectors proc near ; void pascal SaveVectors(void)
push ds
mov ax, 3500h
int 021h
mov word ptr _Int0Vector,bx
mov word ptr _Int0Vector+2,es
mov ax,3504h
int 021h
mov word ptr _Int4Vector,bx
mov word ptr _Int4Vector+2,es
mov ax,3505h
int 021h
mov word ptr _Int5Vector,bx
mov word ptr _Int5Vector+2,es
mov ax,3506h
int 021h
mov word ptr _Int6Vector,bx
mov word ptr _Int6Vector+2,es
mov ax,2500h
mov dx,cs
mov ds,dx
mov dx,offset ZeroDivision
int 21h
pop ds
ret
SaveVectors endp
;---------------------------------------------------------------------------
_TEXT ENDS
;---------------------------------------------------------------------------
END
Il listato seguente è relativo alla funzione setStack(), che ha un ruolo di estrema importanza
nel toolkit: essa, infatti, consente di rilocare lo stack originale del driver durante l'inizializzazione. Il
device driver, per sicurezza, non deve utilizzare lo stack del DOS per effettuare le proprie operazioni; allo
scopo, nello startup module, è definita la variabile DrvStk, la quale è semplicemente un array (cioè una
sequenza) di byte. La Interrupt(), in ingresso, salva l'indirizzo attualmente attivo nello stack DOS
(SS:SP) e carica in SS:SP l'indirizzo del primo byte successivo a DrvStk, individuato dalla label
DrvStkEnd (lo stack è sempre usato a ritroso, e viene "riempito" dall'ultima word alla prima). La
dimensione di default dello stack è pari a STKSIZE byte363 e potrebbe rivelarsi insufficiente; d'altra
parte, incrementare il valore di STKSIZE non rappresenterebbe una valida soluzione per tutti i device
driver realizzati con il toolkit, in quanto, oltre a non garantire con certezza assoluta un'adeguata capienza
di stack in alcuni casi, potrebbe, in altri, determinare uno spreco di memoria pari a tutta la parte di stack
non utilizzata.
363 La costante manifesta STKSIZE è definita nel file DDSEGCOS.ASI (pag. 386).
I device driver - 417
La setStack() permette al programmatore di creare un nuovo stack, dimensionato in modo
ottimale secondo le presumibili esigenze del singolo driver e di forzare la Interrupt() a servirsi di
questo, in luogo di quello originale (che può essere riutilizzato a runtime per ogni necessità, come un
qualsiasi array). E' sufficiente invocare setStack() passandole come parametri l'indirizzo near (di
tipo (void *)) del nuovo stack e un unsigned int che ne esprime la dimensione in byte; essa
restituisce un intero senza segno pari al numero di byte effettivamente disponibili nel nuovo stack364. In
caso di fallimento, setStack() restituisce 0.
Una funzione jolly (pag. 170) è un mezzo semplice per implementare un nuovo stack: il nome
della funzione può essere passato a setStack() come indirizzo near365 (primo parametro).
#pragma option -k-
#include // include file per la libreria toolkit (pag. 425)
....
void newDrvStack(void)
{
asm db 1024; // nuovo stack: 1024 bytes, 512 words
}
....
int init(int argc,char **argv) // inizializzazione del driver
{ // init() e' descritta a pag. 441
if(!setStack(newDrvStk,1024)) {
discardDriver(); // vedere pag. 423
return(errorReturn(E_GENERAL));
}
....
}
Nulla di particolarmente complesso, come si può facilmente constatare, quando si osservino
scrupolosamente alcuni accorgimenti: in primo luogo, setStack() deve essere chiamata da init()
(vedere pag. 441). Questa, inoltre, non deve dichiarare variabili automatiche (ma può dichiarare variabili
static e register, purché, si abbia una ragionevole certezza che queste ultime siano effettivamente
gestite nei registri della CPU e non allocate nello stack366). Possono essere utilizzate variabili globali,
eventualmente redichiarate come extern. In pratica, la rilocazione dello stack, se necessaria, deve
essere la prima operazione effettuata dal driver; i suddetti limiti, però, non rappresentano un reale
problema: è sufficiente che init() deleghi ad un'altra funzione tutte le successive operazioni di
inizializzazione per eliminare ogni rischio.
364 Nel nuovo stack può essere disponibile meno spazio di quanto richiesto: dal momento che ogni stack deve
iniziare ad un indirizzo pari e deve essere composto da un numero pari di byte, setStack() effettua gli
aggiustamenti eventualmente necessari. Ad esempio, se la dimensione specificata è pari, ma l'indirizzo base del
nuovo stack è dispari, setStack() rende disponibile un byte in meno di quanto richiesto e modifica
opportunamente l'indirizzo ricevuto come parametro. La differenza tra dimensione richiesta ed effettiva può essere
al massimo pari a 2 byte.
365 Il modello di memoria di riferimento è il tiny model, pertanto tutti gli indirizzi sono, per default, near;
inoltre CS = DS = SS.
366 In realtà, la dichiarazione di variabili automatiche, allocate nello stack, non è di per sé un problema, ma
potrebbe esserlo il loro contenuto. Se, ad esempio, una di esse è un puntatore inizializzato, prima della chiamata a
setStack(), con un indirizzo relativo allo stack stesso, appare evidente che "spostando" questo, detto indirizzo
dovrebbe essere aggiornato di conseguenza; setStack(), tuttavia, conosce lo spazio occupato dai dati che è
chiamata a rilocare, ma non il loro significato.
418 - Tricky C
....
int install(int argc,char **argv)
{
int a, b, c;
long val;
.... // qui possiamo fare tutto quello che ci pare!
setResCodeEnd(_endOfDrvr);
return(E_OK); // vedere BZDD.H (pag. 425)
}
....
int init(int argc,char **argv)
{
printf("Installazione di %s\n",argv[0]); // visualizza il nome del driver
if(!setStack(newDrvStk,1024)) {
discardDriver();
return(errorReturn(E_GENERAL));
}
return(install(argc,argv));
}
E' molto importante ricordare che la rilocazione dello stack è permanente: ciò significa che
setStack() deve essere invocata una sola volta e che tutte le operazioni effettuate dal driver dopo la
chiamata a setStack(), sia in fase di inizializzazione che durante la normale operatività del computer,
utilizzano il nuovo stack; d'altra parte, non è possibile riattivare lo stack originale: questo rimane
disponibile come un comune array, il cui indirizzo near è dato dal puntatore _freArea e la cui
dimensione in byte è pari a _freAreaDim (vedere BZDD.H, a pag. 425 e seguenti). Le variabili
void *_freArea e unsigned _freAreaDim valgono NULL e, rispettivamente, 0 se lo stack non
è stato rilocato.
Quanto stack serve al driver? Nell'implementazione qui descritta, la costante manifesta
STKSIZE vale 512 byte: tale valore, per esigenze intrinseche alla libreria C, non può essere diminuito;
tuttavia esso è appena sufficiente per aprire pochi file via stream (vedere pag. 116) e per allocare (con
malloc(), etc.: pag. 109) poche decine di byte. La rilocazione dello stack è, pertanto, un'operazione
quasi obbligatoria per molti device driver: 2 o 4 Kb sono, di norma, sufficienti per la maggior parte delle
esigenze, ma non vi sono problemi ad utilizzare uno stack di dimensioni superiori, a parte il maggior
"consumo" di memoria.
; DDSETSTK.ASM - Barninga Z! - 1994
;
; ASSEMBLER SOURCE FILE PER DEVICE DRIVER TOOLKIT - LIBRARY
;
; unsigned setStack(unsigned base,unsigned len);
;
; genera un nuovo stack locale per il device driver
;
; unsigned base; offset del (puntatore near al) nuovo stack
; unsigned len; lunghezza dello stack in bytes
;
; restituisce: la lunghezza effettiva del nuovo stack; puo' essere
; inferiore a quella richiesta se quest'ultima e'
; dispari o se e' dispri l'offset dello stack (viene
; effettuato allineamento alla word); se il valore
; restituito e' 0 uno dei parametri e' errato e lo
; stack non e' stato generato
;
; note: se utilizzata, e' opportuno che sia la prima f()
; chiamata da init(), inoltre non e' disponibile una
I device driver - 419
; funzione per ritornare allo stack precedente ed
; eliminare quello generato da setStack(); se il
; nuovo stack viene effettivamente attivato, allora
; l'area statica occupata dallo stack originale del
; driver e' riutilizzabile secondo le necessita'
; dell'utente: il suo offset (puntatore near) e la
; sua lunghezza in bytes sono disponibili in _freArea
; e _freAreaDim rispettivamente.
;
INCLUDE DDSEGCOS.ASI
; dichiarazione simboli esterni
extrn __savSP1 : word
extrn __savSP2 : word
extrn __newTOS : word
extrn _DrvStk : byte
extrn _DrvStkEnd : byte
extrn ___heapbase : word
extrn ___brklvl : word
extrn __freArea : word
extrn __freAreaDim : word
extrn __stklen : word ; da libreria C
extrn __setupio : near ; e' una funzione di libreria C
; chiamata dallo startup code dei
; normali programmi: prepara le
; strutture statiche di tipo FILE
; per gli streams
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT segment
;------------------------------------------------------------------------------
public _setStack
_setStack proc near ; unsigned setStack(unsigned base,unsigned len);
mov __savSP2,sp ; salva SP in ingresso: deve essere la
; prima istruzione di setStack()
push bp ; genera std stack frame per accedere
mov bp,sp ; ai parametri passati da init()
mov dx,word ptr [bp+4] ; DX = offset di inizio del nuovo stack
mov ax,word ptr [bp+6] ; AX = lunghezza
pop bp ; elimina stack frame per operaz. copia
test dx,1 ; offset base del nuovo stack e' pari?
jz W_ALIGNED_BASE ; si; salta
inc dx ; allinea base stack e heap a word
dec ax ; no: lo spazio e' diminuito di 1 byte!
W_ALIGNED_BASE:
and ax,0FFFEh ; impone lunghezza stack pari
mov cx,offset _DrvStkEnd ; CX = attuale TopOfStack
sub cx,__savSP2 ; CX = TOS - SP = bytes da copiare
cmp ax,cx ; lungh. (AX) > bytes (CX) ?
jbe ERROR ; no: stack insufficiente; salta
mov bx,dx ; si: BX = offset base nuovo stack
add dx,ax ; DX = off base + lunghezza = nuovo TOS
jnc PARMS_OK ; CARRY = 0: TOS <= FFFFh: OK; salta
ERROR:
xor ax,ax ; segnala errore
jmp EXIT_FUNC
420 - Tricky C
PARMS_OK:
mov __newTOS,dx ; salva nuovo TOS
mov ___heapbase,bx ; base heap = base nuovo stack
mov ___brklvl,bx ; attuale fine heap = base nuovo stack
mov __freArea,offset _DrvStk ; offset ex-stack per riutilizzo
mov __freAreaDim,STKSIZE ; dimensione vecchio stack
mov bx,__savSP1 ; SP prima di push parametri di init()
sub bx,__savSP2 ; differenza tra i due SP
cmp bx,NPA_SP_DIFF ; diff se init() non ha parms e var. auto
je BP_ADJUST ; se = basta settare BP e copiare stack
STACK_ADJUST: ; altrimenti prima di copiare:
mov word ptr [bp],dx ; BP = offset da SS della copia di BP
; PUSHed in init(), cioe' SS:[BP]
; = precedente BP (TOS), ora = __newTOS
mov bx,offset _DrvStkEnd ; BP e' offset rispetto a SS, ora BX =
sub bx,bp ; distanza tra quell'offset e fine stack
mov bp,dx ; BP viene trasformato per puntare allo
sub bp,bx ; stesso offset rispetto a __newTOS (AX)
jmp COPY_STACK ; BP gia' valorizzato
BP_ADJUST:
mov bp,dx ; BP = __newTOS: init(void) e no var auto
COPY_STACK:
push es ; salva ES (DS e' sempre = CS = SS), SI
push si ; e DI. Non copiati perche' estratti da
push di ; stack prima dell'attivazione nuovo stk
std ; copia dall'alto al basso
mov si,offset _DrvStkEnd ; fine vecchio stack
sub si,2 ; DS:SI -> prima word da copiare (BP DOS)
push ds
pop es ; ES = DS
mov di,dx ; DI = __newTOS
sub di,2 ; ES:DI -> ultima word del nuovo stack
mov bx,cx ; CX contiene ancora numero bytes stack
cli
rep movsb ; copia il contenuto dello stack
sti
pop di ; ripristina i registri salvati
pop si ; estraendoli ancora dal vecchio stack
pop es ; ES era la prima word non copiata
mov sp,dx ; SP = __newTOS
sub sp,bx ; __newTOS - bytes_in_stack = nuovo SP
mov __stklen,ax ; per libreria C
push ax ; usa gia' il nuovo stack
call __setupio ; ora ha senso: c'e' spazio (da startup)
pop ax ; restit. AX = LEN: nuovo stack attivato!
EXIT_FUNC:
ret
_setStack endp
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT ends
;------------------------------------------------------------------------------
end
I device driver - 421
Un altro tassello della libreria toolkit è rappresentato dalla funzione setupcmd(), che
analizza la command line del driver e inizializza una variabile ed un array che possono essere utilizzati da
init() in modo del tutto analogo a quello comunemente seguito nella main() dei normali programmi
per argc e argv (vedere pag. 105).
La setupcmd() non accetta parametri e non restituisce alcunché; è progettata come procedura
di servizio per lo startup module e da questo viene automaticamente invocata: essa accede alla command
line presente in CONFIG.SYS tramite il puntatore passato dal DOS nel request header del servizio 0
(vedere pag. 363) e ne effettua una copia locale, sulla quale opera la scansione, sostituendo con un NULL
lo spazio immediatamente successivo ad ogni parametro367. Al termine della scansione la copia della
command line risulta trasformata in una sequenza di stringhe: i loro indirizzi sono memorizzati nell'array
char **_cmdArgs ed il loro numero nella variabile int _cmdArgsN; lo startup module
(driverInit(), vedere pag. 399), prima di invocare init(), copia nello stack l'indirizzo del primo e
il valore contenuto nella seconda, predisponendo così i due parametri che la stessa init() può
utilizzare, se dichiarati (vedere pag. 441).
Va ancora precisato che, qualora il device driver non abbia necessità di accedere alla command
line, è possibile definire nel sorgente C una
void setupcmd(void)
{
}
per evitare che il linker importi nel file binario la versione della funzione presente in libreria, col
vantaggio di ottenere un driver di dimensioni minori.
; DDSETCMD.ASM - Barninga Z! - 1994
;
; ASSEMBLER SOURCE FILE PER DEVICE DRIVER TOOLKIT - LIBRARY
;
;
; void setupcmd(void);
;
; funzione di parsing della command line
;
; genera una copia locale statica della command line e in questa tronca
; opportunamente le stringhe con NULLs, valorizzando un array statico di
; puntatori a char (_cmdArgs) e un intero (_cmdArgsN) che contiene il
; numero degli items presenti sulla cmd line (compreso il nome del driver)
;
include DDSEGCOS.ASI
; dichiarazioni dei simboli esterni
extrn _RHptr : dword
extrn __cmdLine : word
extrn __cmdArgs : word
extrn __cmdArgsN : word
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT segment
367 L'indirizzo passato dal DOS nel request header è quello del byte che segue immediatamente la stringa
DEVICE= in CONFIG.SYS. La stringa che si trova a quell'indirizzo non deve essere modificata: di qui la necessità
di crearne una copia locale ad uso esclusivo del device driver. Si tenga inoltre presente che la stringa non termina
con un NULL, ma con un CR o un LF o un EOF (ASCII 13, 10, 26 rispettivamente).
422 - Tricky C
;------------------------------------------------------------------------------
public _setupcmd
_setupcmd proc near ; void setupcmd(void) prepara due parametri
; per init() analoghi a argc e argv
push si
push di
push ds
lds si,DGROUP:_RHptr ; DS:SI punta a Request Header
lds si,[si+18] ; DS:SI punta a Command Line
mov di,offset __cmdLine ; ES:DI punta a _cmdLine (ES = SS = CS)
mov cx,CMDSIZE
rep movsb ; crea copia locale della command line
pop ds
mov si,offset __cmdLine ; DS:SI -> _cmdLine (ES = DS = SS = CS)
inc si ; punta al secondo byte (emula LODSB)
mov di,offset __cmdArgs ; ES:DI -> _cmdArgs (ES = DS = SS = CS)
xor dx,dx ; contatore argomenti
cld ; operazioni stringa: forward
call _setarg ; funz. di servizio: vedere a fine listato
NEXTARG:
NEXTCHAR: ;;;; scansione di un parametro
lodsb
cmp al,32
je ENDARG ; blank \
cmp al,9 ; > fine argomento
je ENDARG ; tab /
cmp al,13
je ENDCMD ; CR \
cmp al,10 ; |
je ENDCMD ; LF > fine command line
cmp al,26 ; |
je ENDCMD ; EOF /
cmp al,34 ;
je DQUOTES ; DOUBLE QUOTES
jmp NEXTCHAR
ENDARG: ;;;; fine parametro
mov byte ptr [si-1],0 ; termina str. con NULL (SI gia' incr.)
ENDARG_1: ;;;; scansione spazio tra due parametri
lodsb
cmp al,32
je ENDARG_1 ; blank \
cmp al,9 ; > separatori argomenti
je ENDARG_1 ; tab /
cmp al,13
je ENDCMD_1 ; CR \
cmp al,10 ; |
je ENDCMD_1 ; LF > fine command line
cmp al,26 ; |
je ENDCMD_1 ; EOF /
cmp al,34 ;
je DQUOTES ; DOUBLE QUOTES: inizio parametro
call _setarg
jmp NEXTARG
DQUOTES: ;;;; virgolette nella command line
mov byte ptr [si-1],0
inc si ; le virgolette sono scartate:
call _setarg ; in _setarg AX=SI e DEC AX
dec si ; ripristina il puntatore
DQUOTES_1:
lodsb
cmp al,13
je ENDCMD ; CR \
cmp al,10 ; |
I device driver - 423
je ENDCMD ; LF > fine command line
cmp al,26 ; |
je ENDCMD ; EOF /
cmp al,34 ;
je ENDARG ; DQUOTES: fine parametro
jmp DQUOTES_1
ENDCMD: ;;;; fine parametro e command line
mov byte ptr [si-1],0 ; termina str. con NULL (SI gia' incr.)
ENDCMD_1: ;;;; fine command line
xor ax,ax
stosw ; _cmdArgs[DX] = NULL
mov __cmdArgsN,dx ; _cmdArgsN = numero argomenti
pop di
pop si
ret
_setupcmd endp
;-----------------------------------------------------------------
_setarg proc near ;;;; inizio di un nuovo parametro
;;;; routine di servizio per setupcmd()
mov ax,si
dec ax ; SI e' gia' stato incrementato
stosw ; _cmdArgs[DX] -> argomento
inc dx ; trovato un altro argomento
ret
_setarg endp
;------------------------------------------------------------------------------
_TEXT ends
;------------------------------------------------------------------------------
end
Ancora un sorgente, questa volta in C. La funzione discardDriver() comunica al DOS che
il device driver non deve rimanere residente in memoria. Le operazioni effettuate seguono le indicazioni
di Microsoft per la gestione del servizio 0 (vedere pag. 363). Essa può essere invocata quando, fallite le
operazioni di inizializzazione, si renda necessario evitare l'installazione in memoria del driver. Per un
esempio di utilizzo, vedere pag. 446.
/*******************************************
DDDISCRD.C - Barninga Z! - 1994
C SOURCE FILE PER DEVICE DRIVER TOOLKIT - LIBRARY
discardDriver() - comunica al DOS di NON lasciare residente
il device driver, secondo la procedura
definita nelle specifiche Microsoft.
Sintassi:
void discardDriver(void);
Compilare con
424 - Tricky C
bcc -mt -c dddiscrd.c
*******************************************/
#include "bzdd.h"
void discardDriver(void)
{
extern RequestHeaderFP RHptr; // accesso al request header
extern DevDrvHeader DrvHdr; // accesso ad device driver header
DrvHdr.attrib &= 0x7FFF; // trasforma in block device driver
RHptr->cp.initReq.nUnits = 0; // nessuna unita' supportata
setResCodeEnd(NOT_RESIDENT); // primo byte libero = indirizzo del driver
}
La nostra libreria è (finalmente!) completa. Non resta che assemblare tutti i sorgenti e generare
il file .LIB; la prima operazione è banale:
tasm -ml *.asm
L'opzione -ml richiede all'assemblatore di distinguere i caratteri maiuscoli da quelli minuscoli;
l'unica precauzione da prendere consiste nell'evitare di riassemblare, se non necessario, il file
DDHEADER.ASM, contenente lo startup module (dunque è meglio rinominarlo o spostarlo
temporaneamente in un'altra directory).
Non va poi dimenticato il sorgente C di discardDriver(), per il quale bisogna effettuare la
compilazione senza linking (opzione -c) per il modello di memoria tiny (-mt):
bcc -c -mt dddiscrd.c
La libreria può essere costruita utilizzando la utility TLIB: visto il numero di file coinvolti
nell'operazione, può risultare comodo predisporre un response file analogo a quello presentato di seguito.
+-ddinit &
+-ddmedche &
+-ddbuibpb &
+-ddinpioc &
+-ddinput &
+-ddinpnd &
+-ddinpsta &
+-ddinpflu &
+-ddoutput &
+-ddoutver &
+-ddoutsta &
+-ddoutflu &
+-ddoutioc &
+-dddevope &
+-dddevclo &
+-ddmedrem &
+-ddoutbus &
+-ddgenioc &
+-ddgetlog &
+-ddsetlog &
+-ddendofs &
+-dd_exptr &
+-dd_vect &
+-dddummy &
+-ddresvec &
+-ddsavvec &
+-ddsetstk &
I device driver - 425
+-ddsetcmd &
+-dddiscrd
Il response file (in questo esempio BZDD.LST) elenca tutti i file .OBJ da inserire in libreria368;
la presenza di entrambi i simboli + e - davanti ad ogni nome forza TLIB a sostituire nella libreria il
corrispondente modulo .OBJ, se già esistente (il carattere "&" indica che l'elenco prosegue sulla riga
successiva). Pertanto, il comando
tlib /C bzdd @bzdd.lst
produce il file BZDD.LIB, contenente tutte le funzioni sin qui presentate. L'opzione /C impone
a TLIB di distinguere i caratteri maiuscoli da quelli minuscoli nei nomi dei simboli referenziati e definiti
all'interno di ogni singolo object file (vedere anche pag. 149).
Per utilizzare produttivamente la libreria è ancora necessario creare un file .H (include file)
contenente, al minimo, i prototipi delle funzioni, le dichiarazioni delle costanti e le definizioni di alcune
macro. Il file BZDD.H è listato di seguito.
// BZDD.H - Barninga Z! - 1994
//
// include file per libreria device driver
//
#ifndef __BZDD_H // evita doppia inclusione
#define __BZDD_H
// necessario includere DOS.H se non ancora incluso
#ifndef __DOS_H
#include
#endif
// COSTANTI MANIFESTE
// codici di ritorno e di stato
#define S_SUCCESS 0x0000
#define S_ERROR 0x8000 // codici di status
#define S_BUSY 0x0200 // in OR tra di loro
#define S_DONE 0x0100
#define E_OK 0 // codici di ritorno in OR coi precedenti
#define E_WR_PROTECT 0
#define E_UNKNOWN_UNIT 1
#define E_NOT_READY 2
#define E_UNKNOWN_CMD 3
#define E_CRC 4
#define E_LENGTH 5
#define E_SEEK 6
#define E_UNKNOWN_MEDIA 7
#define E_SEC_NOTFOUND 8
#define E_OUT_OF_PAPER 9
#define E_WRITE 10
#define E_READ 11
#define E_GENERAL 12
#define E_RESERVED_1 13
#define E_RESERVED_2 14
#define E_INVALID_DSKCHG 15
368 Il nome del response file deve essere passato a TLIB preceduto dal carattere @.
426 - Tricky C
// servizi del driver
#define C_INIT 0
#define C_MEDIACHECK 1
#define C_BUILDBPB 2
#define C_INPUTIOCTL 3
#define C_INPUT 4
#define C_INPUTND 5
#define C_INPUTSTATUS 6
#define C_INPUTFLUSH 7
#define C_OUTPUT 8
#define C_OUTPUTVERIFY 9
#define C_OUTPUTSTATUS 10
#define C_OUTPUTFLUSH 11
#define C_OUTPUTIOCTL 12
#define C_DEVICEOPEN 13
#define C_DEVICECLOSE 14
#define C_MEDIAREMOVE 15
#define C_OUTPUTBUSY 16
#define C_GENERICIOCTL 19
#define C_GETLOGICALDEV 23
#define C_SETLOGICALDEV 24
// altre
#define NO_VLABEL "NO NAME" // per dischi senza volume label
#define RB_CHG 0xFF // dischetto sostituito
#define RB_MAYBE 0 // dischetto sostituito... forse
#define RB_NOTCHG 1 // dischetto non sostituito
#define NOT_RESIDENT 0 // da passare a setResCodeEnd() se il
// driver non deve rimanere residente.
// setResCodeEnd() e' una macro definita
// in questo sorgente a pag. 431.
// FUNZIONI CORRISPONDENTI AI SERVIZI DEI DRIVER
// servizi del driver, da implementare in C. Le implementazioni assembler in
// libreria servono solo come placeholders per quelle non realizzate in C e
// non fanno che chiamare unSupported()
#ifdef __cplusplus // per poter usare il toolkit con il C++
extern "C" {
#endif
int mediaCheck(void);
int buildBPB(void);
int inputIOCTL(void);
int input(void);
int inputND(void);
int inputStatus(void);
int inputFlush(void);
int output(void);
int outputVerify(void);
int outputStatus(void);
int outputFlush(void);
int outputIOCTL(void);
int deviceOpen(void);
int deviceClose(void);
int mediaRemove(void);
int outputBusy(void);
int genericIOCTL(void);
int getLogicalDev(void);
int setLogicalDev(void);
I device driver - 427
// ALTRE FUNZIONI
void discardDriver(void); // comunica al DOS di non lasciare residente il driver
int errorReturn(int errNum); // restit. al DOS il codice errNum
unsigned setStack(unsigned base,unsigned len); // genera un nuovo stack
int unSupported(void); // rest. al DOS l'err E_UNKNOWN_CMD
// FUNZIONI DA STARTUP CODE
void pascal SaveVectors(void); // salva vett. 0 4 5 6 installa handler int 0
void _restorezero(void); // ripristina vettori 0 4 5 6
// VARIABILI GLOBALI (derivate da startup code o definite liberamente)
extern int errno; // codice di errore
extern unsigned _version; // versione e revisione DOS
extern unsigned _osversion; // versione e revisione DOS
extern unsigned char _osmajor; // versione DOS
extern unsigned char _osminor; // revisione DOS
extern unsigned long _StartTime; // timer clock ticks al caricamento
extern unsigned _systemMem; // Kb di memoria convenzionale installati
extern unsigned _psp; // segmento di caricamento (CS), non vero PSP
extern unsigned _baseseg; // segmento di caricamento (CS)
extern void huge *_farMemBase; // ptr huge a mem libera dos (varia atomatic.)
extern void huge *_farMemTop; // ptr huge a fine mem libera dos (varia aut.)
extern void *_endOfSrvc; // offset fine funzioni dummy dei servizi
extern void *_endOfCode; // offset fine codice eseguibile
extern void *_endOfData; // offset fine spazio dati (= Drvr)
extern void *_endOfDrvr; // offset fine spazio driver
extern void *_freArea; // offset area statica libera (ex-stack)
extern unsigned _freAreaDim; // dimensione dell'area statica libera
extern int _cmdArgsN; // num. parametri cmd line (argc)
extern char **_cmdArgs; // array ptr param. cmd line (argv)
#ifdef __cplusplus
}
#endif
// typedefs per semplificare le dichiarazioni
typedef unsigned char BYTE;
typedef unsigned int WORD;
typedef unsigned long DWORD;
// strutture di vario tipo
typedef struct { // struct per Bios Parameter Block (pag. 364)
WORD secsize; // bytes in un settore
BYTE clusecs; // settori in un cluster
WORD ressecs; // settori riservati prima della FAT
BYTE fatno; // numero di FATs esistenti
WORD rootntr; // numero di entries nell root
WORD totsecs; // numero di settori nel disco
BYTE mediadb; // Media Descriptor Byte
WORD fatsecs; // numero di settori in una copia della FAT
} BPBLK;
// GESTIONE DEL DEVICE DRIVER HEADER
// la struct e la union seguenti possono essere utilizzate per la gestione del campo
// nome logico del device driver header (pag. 358): infatti la union consente di
// utilizzare gli 8 bytes a disposizione come una stringa di caratteri (e' il caso
// dei character device driver) oppure come una struttura blkName, definita come
428 - Tricky C
// 1 byte (numero i unita' supportate) e un campo riservato di 7 bytes (e' il caso
// dei block device driver)
typedef struct { // struttura Nome Logico per Block Device
BYTE nUnits; // unita' supportate
char breserved[7]; // riservato
} blkName;
typedef union { // union Nome Logico per Dev. Driver Header
char cname[8]; // nome character device
blkName bn; // nome block device
} h_logName;
// La struct DevDrvHeader ricalca la struttura del device driver header, consentendo
// altresi' l'uso della union h_logName per la gestione del nome logico del device
typedef struct { // struttura per Device Driver Header
void far *nextDrv; // ptr al prossimo device driver
WORD attrib; // device attribute word
WORD stratOff; // offset della Strategy routine
WORD intrOff; // offset della Intterupt routine
h_logName ln; // gestione nome logico del device
} DevDrvHeader;
// GESTIONE DEL REQUEST HEADER
// E' definita una struct per la parte di request header differenziata per ogni
// specifico servizio ed una union che le comprende tutte. Vi e' poi una struct
// che rappresenta la parte fissa del reqest header piu' la union da utilizzare
// per il servizio. In altre parole, i templates di seguito definiti consentono
// di gestire il request header come una struttura (la stessa per tutti i servizi)
// che rappresenta la parte fissa, alla quale ne e' "accodata" una seconda a
// scelta tra quelle definite appositamente per i vari servizi.
// parti variabili per i diversi servizi
typedef struct { // servzio 0 (init)
BYTE nUnits;
void far *endAddr;
char far *cmdLine;
BYTE firstUnit;
} c_init;
typedef struct { // 1 (media check)
BYTE mdByte;
BYTE retByte;
char far *vLabel;
} c_mediaCheck;
typedef struct { // 2 (build BPB)
BYTE mdByte;
BYTE far *trAddr;
BPBLK *bpb;
} c_buildBPB;
typedef struct { // 3 (input IOCTL)
BYTE mdByte;
BYTE far *trAddr;
WORD itemCnt;
WORD startSec;
char far *vLabel;
} c_inputIOCTL;
typedef struct { // 4 (input)
I device driver - 429
BYTE mdByte;
BYTE far *trAddr;
WORD itemCnt;
WORD startSec;
char far *vLabel;
} c_input;
typedef struct { // 5 (non destructive input)
BYTE readCh;
} c_inputND;
typedef struct { // 6 (input status)
BYTE dummy;
} c_inputStatus;
typedef struct { // 7 (flush input buffers)
BYTE dummy;
} c_inputFlush;
typedef struct { // 8 (output)
BYTE mdByte;
BYTE far *trAddr;
WORD itemCnt;
WORD startSec;
char far *vLabel;
} c_output;
typedef struct { // 9 (output with verify)
BYTE mdByte;
BYTE far *trAddr;
WORD itemCnt;
WORD startSec;
char far *vLabel;
} c_outputVerify;
typedef struct { // 10 0A (output status)
BYTE dummy;
} c_outputStatus;
typedef struct { // 11 0B (flush output buffers)
BYTE dummy;
} c_outputFlush;
typedef struct { // 12 0C (output IOCTL)
BYTE mdByte;
BYTE far *trAddr;
WORD itemCnt;
WORD startSec;
char far *vLabel;
} c_outputIOCTL;
typedef struct { // 13 0D (device open)
BYTE dummy;
} c_deviceOpen;
typedef struct { // 14 0E (device close)
BYTE dummy;
} c_deviceClose;
typedef struct { // 15 0F (is media removable)
BYTE dummy;
} c_mediaRemove;
typedef struct { // 16 10 (output until busy)
430 - Tricky C
BYTE mdByte;
BYTE far *trAddr;
WORD itemCnt;
WORD startSec;
char far *vLabel;
} c_outputBusy;
typedef struct { // 19 13 (generic IOCTL interface)
BYTE category;
BYTE function;
WORD siReg;
WORD diReg;
void far *packet;
} c_genericIOCTL;
typedef struct { // 23 17 (get logical device)
BYTE dummy;
} c_getLogicalDev;
typedef struct { // 24 18 (set logical device)
BYTE dummy;
} c_setLogicalDev;
// union raggruppante le struct che descrivono la parte variabile di request
// header per i vari servizi
typedef union {
c_init initReq;
c_mediaCheck mCReq;
c_buildBPB bBReq;
c_inputIOCTL iIReq;
c_input iReq;
c_inputND iNReq;
c_inputStatus iSReq;
c_inputFlush iFReq;
c_output oReq;
c_outputVerify oVReq;
c_outputStatus oSReq;
c_outputFlush oFReq;
c_outputIOCTL oIReq;
c_deviceOpen dOReq;
c_deviceClose dCReq;
c_mediaRemove mRReq;
c_outputBusy oBReq;
c_genericIOCTL gIReq;
c_getLogicalDev gLReq;
c_setLogicalDev sLReq;
} cParms;
// struct rappresentante il request header (5 campi per la parte fissa piu' la
// union per la parte variabile). La typedef consente di definire, per
// comodita', tipi di dato corrispondenti al request header stesso,
// all'indirizzo near e all'indirizzo far di un request header.
typedef struct {
BYTE length;
BYTE unitCode;
BYTE command;
WORD status;
BYTE reserved[8];
cParms cp;
} RequestHeader, *RequestHeaderP, far *RequestHeaderFP;
// DICHIARAZIONE DEGLI ITEMS DEFINITI NEL MODULO DI STARTUP (DDHEADER.ASM, pag. 386)
I device driver - 431
extern RequestHeaderFP RHptr; // puntatore al request header
extern DevDrvHeader DrvHdr; // header del device driver
// MACRO di comodo
// La macro che segue puo' essere utilizzata per settare nella parte variabile del
// request header (per il servizio 0) l'indirizzo di fine codice residente del
// device driver. Per scaricare il driver dalla memoria evitandone l'installazione
// e' sufficiente passarle 0. Vedere la costante manifesta NOT_RESIDENT sopra
// definita e la funzione discardDriver() a pag. 423, il cui utilizzo sostituisce la
// chiamata setResCodeEnd(NOT_RESIDENT). La setResCodeEnd() fornisce, tra l'altro,
// un esempio di utilizzo delle strutture e della union definite per manipolare il
// request header.
#define setResCodeEnd(off) (RHptr->cp.initReq.endAddr = MK_FP(_CS,off));
#endif // __BZDD_H
E' sufficiente includere BZDD.H nel sorgente C del device driver per poter utilizzare tutte le
funzioni di libreria, le costanti manifeste, le macro e i template di struttura.
La utility per modificare gli header
Lo startup module e la libreria ci consentono, come vedremo a pag. 439, di scrivere un device
driver interamente in linguaggio C; tuttavia ci occorre ancora uno strumento. Infatti, il device driver
header è incorporato nello startup module (pag. 386): questo viene compilato una volta per tutte, mentre
alcuni campi dello header, quali device attribute word e nome logico (vedere pag. 359 e dintorni) variano
per ogni driver. Non ci sono scappatoie: o ci si adatta a riassemblare ogni volta DDHEADER.ASM, o si
modificano i campi del device driver header direttamente nel file binario risultante da compilazione e
linking369. Alla seconda ipotesi può facilmente fornire supporto una utility appositamente confezionata: il
listato di DRVSET.C è presentato e commentato di seguito.
/************************************************************
DRVSET.C - Barninga Z! - 1994
Utility per modificare la device attribute word e il logical name nello header
dei device driver. Funziona con qualsiasi device driver (purché non .EXE)
anche se non realizzato con la libreria toolkit. Lanciare DRVSET con:
drvset [opzioni] nome_di_file
dove:
nome_di_file e' il nome del device driver da modificare
opzioni puo' essere:
-b o -d o -h e -n
Le opzioni -b, -d e -h sono alternative tra loro e devono essere seguite (senza
spazi frapposti) dalla nuova device attribute word in binario, decimale e,
rispettivamente, esadecimale.
369 A dire il vero esiste una terza possibilità: scorporare il device driver header da DDHEADER.ASM: si otterebbe
così un (piccolo) DDHEADER.ASM, contenente il solo device driver header, e un DDSTART.ASM, contenente tutto
il resto. DDSTART.ASM potrebbe essere assemblato una volta per sempre, mentre DDEHADER.ASM dovrebbe
essere editato e riassemblato per ogni driver. Inoltre bisognerebbe ricordarsi sempre di specificare al linker, prima
dell'object file risultante dalla compilazione del sorgente C, DDHEADER.OBJ e DDSTART.OBJ, in questo preciso
ordine.
432 - Tricky C
L'opzione -n deve essere seguita (senza spazi frapposti) dal nome logico del
device driver, che viene troncato o completato con blanks, se necessario, e
convertito in maiuscole. Nel caso di block device driver, in luogo del nome
logico deve essere specificato il numero di unita' supportate, racchiuso tra
barre ('/').
I campi dello header sono aggiornati solo previa conferma da parte dell'utente.
Compilato con Borland C++ 3.1
bcc drvset.c parseopt.obj
Circa PARSEOPT.OBJ vedere pag. 479 e seguenti.
************************************************************/
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include // per la gestione della command line (vedere pag. 479)
#define PRG "DRVSET"
#define VER "1.0"
#define YEAR "1994"
#define SWCHAR '-'
#define BLANK ' '
#define UFLAG '/'
#define ILLMSG "Illegal Option"
#define ATTR_MASK 0x17A0 // tutti i bits illeciti nella attrib word
#define BIT_15 0x8000 // character device driver
#define NAMELEN 8
#define MIN_UNITS 1L
#define MAX_UNITS 26L
#define MAX_LINE 128
typedef struct { // struttura gestione device driver header
long nextDev;
unsigned attrib;
unsigned strategyOff;
unsigned interruptOff;
char name[NAMELEN];
} DEVHDR; // la typedef consente di usare DEVHDR per dichiarare variabili
// prototipi di gestione delle opzioni di command line (vedere pag. 479 e seguenti)
int valid_b(struct OPT *vld,int cnt);
int valid_d(struct OPT *vld,int cnt);
int valid_h(struct OPT *vld,int cnt);
int valid_n(struct OPT *vld,int cnt);
int err_handler(struct OPT *vld,int cnt);
int name_flag(struct OPT *vld,int cnt);
// prototipi delle altre funzioni
int main(int argc,char **argv);
void checkAttrBits(void);
int confirm(char *prompt,char yes,char no);
void displayHeader(DEVHDR *hdr,char *title);
int setDevDrvHdr(char *fname);
I device driver - 433
DEVHDR DevDrvHdr; // globale per semplicita'; e' la struttura per gestire lo header
const char *helpStr = "\
filename is : the name of the device driver file to be updated\n\
option(s) are:\n\n\
One of the following:\n\
-bBinAttr\n\
-dDecAttr\n\
-hHexAttr\n\
where BinAttr, DecAttr and HexAttr are the Device Driver Attribute Word\n\
in binary, decimal or hexadecimal notation.\n\
And/or one of the following:\n\
-nDevDrvName (for character devive driver)\n\
-n/LogUnits/ (for block device driver)\n\
Device Driver Logical Name (will be uppercased and truncated if necessary).\n\
If Block Device Driver, /LogUnits/ specifies the number of Supported\n\
Logical Units (slashes must be typed).\n\n\
*** No update done. ***\n\
";
const char *invAttrib = "%s: Invalid Device Driver Attribute Word.\n";
const char *invName = "%s: Invalid Device Driver Logical Name.\n";
const char *invUnits = "%s: Invalid Device Driver Supported Units.\n";
const char *invFile = "%s: Too many filenames specified.\n";
const unsigned char nonFNameChars[] = { // caratteri illeciti in nomi file
0x22,0x2A,0x2C,0x2E,0x2F,0x3A,0x3B,0x3C,0x3D,0x3E,0x5B,0x5C,0x5D,0x7C,0x81,
0x82,0x83,0x84,0x85,0x86,0x87,0x88,0x89,0x8A,0x8B,0x8C,0x8D,0x91,0x93,0x94,
0x95,0x96,0x97,0x98,0xA0,0xA1,0xA2,0xA3,0xA4,NULL
};
unsigned optCnt; // contatore opzioni: massimo una tra -b, -h, -d
unsigned nameFlag; // nome file specificato?
// FUNZIONI DI CONTROLLO DELLE OPZIONI DELLA COMMAND LINE
#pragma warn -par
#pragma warn -rvl
// La funzione valid_b() effettua i controlli sul parametro specificato per
// l'opzione -b, onde verificare la correttezza dei bits impostati per la device
// attribute word. Il parametro specificato e' un numero BINARIO. Non vengono
// effettuati controlli sulla coerenza reciproca dei bits settati.
int valid_b(struct OPT *vld,int cnt) // convalida opzione "b"
{
extern unsigned optCnt;
extern DEVHDR DevDrvHdr;
extern const char *invAttrib;
char *ptr;
register i;
if(optCnt++)
err_handler(NULL,NULL);
for(ptr = vld->arg; *ptr == '0'; ptr++);
if(strlen(ptr) > 16) {
fprintf(stderr,invAttrib,PRG);
err_handler(NULL,NULL);
}
strrev(ptr);
434 - Tricky C
for(i = 0; ptr[i]; i++)
switch(ptr[i]) {
case '1':
DevDrvHdr.attrib += (1 << i);
case '0':
break;
default:
fprintf(stderr,invAttrib,PRG);
err_handler(NULL,NULL);
}
checkAttrBits();
}
// La funzione valid_d() effettua i controlli sul parametro specificato per
// l'opzione -d, onde verificare la correttezza dei bits impostati per la device
// attribute word. Il parametro specificato e' un numero DECIMALE. Non vengono
// effettuati controlli sulla coerenza reciproca dei bits settati.
int valid_d(struct OPT *vld,int cnt) // convalida opzione "d"
{
extern unsigned optCnt;
extern DEVHDR DevDrvHdr;
extern const char *invAttrib;
register temp;
if(optCnt++)
err_handler(NULL,NULL);
if(atol(vld->arg) > UINT_MAX) {
fprintf(stderr,invAttrib,PRG);
err_handler(NULL,NULL);
}
if((temp = atoi(vld->arg)) < 0) {
fprintf(stderr,invAttrib,PRG);
err_handler(NULL,NULL);
}
DevDrvHdr.attrib = temp;
checkAttrBits();
}
// La funzione valid_h() effettua i controlli sul parametro specificato per
// l'opzione -h, onde verificare la correttezza dei bits impostati per la device
// attribute word. Il parametro specificato e' un numero ESADECIMALE. Non vengono
// effettuati controlli sulla coerenza reciproca dei bits settati.
int valid_h(struct OPT *vld,int cnt) // convalida opzione "h"
{
extern unsigned optCnt;
extern DEVHDR DevDrvHdr;
extern const char *invAttrib;
register i;
if(optCnt++)
err_handler(NULL,NULL);
for(i = 0; vld->arg[i] == '0'; i++);
if(strlen(vld->arg+i) > 4) {
fprintf(stderr,invAttrib,PRG);
err_handler(NULL,NULL);
}
sscanf(vld->arg+i,"%X",&DevDrvHdr.attrib);
checkAttrBits();
}
// La valid_n() controlla la validita' del nome logico specificato per il device e
// lo copia nel campo apposito del device driver header, trasformando tutti i
I device driver - 435
// caratteri in maiuscoli, troncandolo se piu' lungo di 8 caratteri e aggiungendo
// spazi a "tappo" se piu' corto. Nel caso sia usata la sintassi /units/ per
// specificare il numero di unita' supportate (block device driver) controlla la
// correttezza sintattica e la validita' del parametro e lo copia nel primo byte
// del campo. Il controllo tra tipo di parametro e tipo di device e' effettuato
// dalla name_flag(), listata poco sotto.
int valid_n(struct OPT *vld,int cnt) // convalida opzione "n"
{
extern const unsigned char nonFNameChars[];
extern DEVHDR DevDrvHdr;
extern const char *invName;
extern const char *invUnits;
static int instance;
register i;
long units;
char *ptr;
char line[MAX_LINE];
if(instance++)
err_handler(NULL,NULL); // consentito solo un nome
if(*vld->arg == UFLAG) { // BLOCK DEVICE DRIVER
if(sscanf(vld->arg+1,"%ld%s",&units,line) != 2) {
fprintf(stderr,invUnits,PRG);
err_handler(NULL,NULL);
}
if((units > MAX_UNITS) || (units < MIN_UNITS)) {
fprintf(stderr,invUnits,PRG);
err_handler(NULL,NULL);
}
if(strcmp(line,"/")) {
fprintf(stderr,invUnits,PRG);
err_handler(NULL,NULL);
}
DevDrvHdr.name[0] = (unsigned char)units;
}
else { // CHARACTER DEVICE DRIVER
ptr = vld->arg;
if(strpbrk(strupr(ptr),(char *)nonFNameChars)) {
fprintf(stderr,invName,PRG);
err_handler(NULL,NULL);
}
strncpy(DevDrvHdr.name,ptr,NAMELEN);
for(i = strlen(ptr); i < NAMELEN; i++)
DevDrvHdr.name[i] = BLANK; // lunghezza fissa 8 blank padded
}
}
// La err_handler() gestisce il caso di opzione errata
int err_handler(struct OPT *vld,int cnt) // gestione opz. errate
{
extern const char *helpStr;
fprintf(stderr,"%s: Syntax is:\n%s option[s] filename\n\n%s",PRG,PRG,
helpStr);
exit(1);
}
// la name_flag() e' chiamata dalla parseopt() una volta per ogni parametro
// non-option incontrato sulla command line, pertanto e' chiamata una sola volta
// se sulla cmd line e' specificato un solo nome di file. Tramite il contatore
// nameFlag verifica di non essere chiamata piu' di una volta. Inoltre essa
// controlla che vi sia coerenza tra il tipo di device driver indicato nella
436 - Tricky C
// device attribute word (bit 15 settato) e il tipo di parametro per l'opzione
// -n (nome logico o numero di unita').
int name_flag(struct OPT *vld,int cnt) // gestione nome file
{
extern DEVHDR DevDrvHdr;
extern unsigned nameFlag;
extern const char *invAttrib;
extern const char *invFile;
if(nameFlag++) {
fprintf(stderr,invFile,PRG);
err_handler(NULL,NULL);
}
if((DevDrvHdr.name[0] < BLANK) && (DevDrvHdr.attrib & BIT_15)) {
fprintf(stderr,invAttrib,PRG);
err_handler(NULL,NULL);
}
}
#pragma warn .par
#pragma warn .rvl
// Struttura per la gestione delle opzioni (associa ogni opzione lecita alla
// funzione corrispondente).
struct VOPT valfuncs[] = {
{'?',err_handler},
{'b',valid_b},
{'d',valid_d},
{'h',valid_h},
{'n',valid_n},
{ERRCHAR,err_handler},
{NULL,name_flag}
};
// stringa di definizione delle opzioni (se seguite dai due punti richiedono un
// parametro)
const char *optionS = "?b:d:h:n:";
// FUNZIONI: main(), poi tutte le altre in ordine alfabetico
int main(int argc,char **argv)
{
extern unsigned optCnt;
extern unsigned nameFlag;
extern const char *optionS;
extern struct VOPT valfuncs[];
struct OPT *opt;
fprintf(stderr,"%s %s - Set DevDrv Header - Barninga Z! %s. -? help\n\n",
PRG,VER,YEAR);
// main() usa perseopt (da PARSEOPT.C, vedere pag. 479) per analizzare le opzioni
// specificate sulla command line. Sono queste ad effettuare tutti i controlli
// (vedere sopra).
if(!(opt = parseopt(argc,argv,(char *)optionS,SWCHAR,ILLMSG,ILLMSG,
valfuncs))) {
perror(PRG);
return(1);
}
I device driver - 437
if(!optCnt) {
fprintf(stderr,"%s: No option specified.\n",PRG);
return(1);
}
if(!nameFlag) {
fprintf(stderr,"%s: No filename specified.\n",PRG);
return(1);
}
return(setDevDrvHdr(opt[opt[0].opt].arg));
}
// Controlla che i bits settatti nella attribute word del device driver header
// non siano tra quelli riservati DOS (che devono essere zero)
void checkAttrBits(void)
{
if(DevDrvHdr.attrib & ATTR_MASK) {
fprintf(stderr,invAttrib,PRG);
err_handler(NULL,NULL);
}
}
// Chiede conferma all'utente. Dal momento che attende lo standard input, la
// conferma puo' essere letta da un file (con la redirezione '<') contenente
// la lettera 'Y' o 'N' seguita da un CR LF. Cio' risulta utile nei casi in cui
// si voglia automatizzare l'operazione di agiornamento, ad esempio in un
// batch file di compilazione del device driver.
int confirm(char *prompt,char yes,char no)
{
int ch;
fprintf(stderr,prompt,yes,no);
do {
ch = toupper(getch());
} while((ch != yes) && (ch != no));
fprintf(stderr," %c\n\n",ch);
return((ch == yes) ? 1 : 0);
}
// Visualizza i campi dello header
void displayHeader(DEVHDR *hdr,char *title)
{
register i = 0;
fprintf(stdout,"%s\n",title);
fprintf(stdout,"\tNext Device Address: %Fp\n",hdr->nextDev);
fprintf(stdout,"\tAttribute Word: %04X\n",hdr->attrib);
fprintf(stdout,"\tStrategy Routine Offset: %04X\n",hdr->strategyOff);
fprintf(stdout,"\tInterrupt Routine Offset: %04X\n",hdr->interruptOff);
fprintf(stdout,"\tLogical Name: \"");
if(*hdr->name < BLANK) {
i = 1;
putch(*hdr->name);
}
for( ; i < NAMELEN; i++)
fputc(hdr->name[i],stdout);
fprintf(stdout,"\"\n\n");
}
// Legge lo header attuale del driver e chiama displayHeader() una prima volta per
// visualizzarne i campi. Successivamente visualizza, sempre tramite displayHeader()
// i campi come saranno scritti nel driver in base ai parametri passati sulla
438 - Tricky C
// command line e attende conferma via confirm().
int setDevDrvHdr(char *fname)
{
extern DEVHDR DevDrvHdr;
DEVHDR fileHdr;
FILE *file;
if(!(file = fopen(fname,"r+b"))) {
perror(PRG);
return(1);
}
if(fread(&fileHdr,sizeof(DEVHDR),1,file) < 1) {
perror(PRG);
return(1);
}
displayHeader(&fileHdr,"Current Header Fields:");
fileHdr.attrib = DevDrvHdr.attrib;
strncpy(fileHdr.name,DevDrvHdr.name,NAMELEN);
displayHeader(&fileHdr,"New Header Fields:");
if(confirm("Confirm Update (%c/%c)?",'Y','N')) {
rewind(file);
if(fwrite(&fileHdr,sizeof(DEVHDR),1,file) < 1) {
perror(PRG);
fprintf(stdout,"%s: %s may have been partially modified.\n",PRG,
strupr(fname));
return(1);
}
fprintf(stdout,"%s: %s updated successfully.\n",PRG,strupr(fname));
}
else
fprintf(stdout,"%s: %s not updated.\n",PRG,strupr(fname));
return(0);
}
Il programma non si preoccupa di controllare la coerenza reciproca dei bit della attribute word,
perciò è compito del programmatore evitare di violare le regole che stabiliscono quali bit debbano,
contemporaneamente, avere medesimo o diverso valore. Tuttavia, è verificato che i bit riservati al DOS
siano lasciati a 0. E' effetuato un solo controllo di carattere logico: la consistenza tra utilizzo del campo
riservato al nome logico nel device driver header e tipo del driver, come desumibile dalla attribute word
impostata (vedere pag. 358 e dintorni per i particolari).
Compilando il sorgente, occorre richiedere che ad esso sia consolidato PARSEOPT.OBJ,
necessario alla gestione delle opzioni della command line, come descritto a pag. 479 e seguenti. Il
comando
bcc drvset.c parseopt.obj
consente di ottenere DRVSET.EXE che, invocato con l'opzione -? visualizza un testo di aiuto.
Vediamone un esempio di utilizzo:
drvset -h8000 -nZ! devprova.sys
Il comando presentato modifica il device driver header di DEVPROVA.SYS, impostando la
device attribute word a 8000h (solo il bit 15 a 1, per indicare che si tratta di un character device driver)
ed il nome logico del device "Z!". L'output prodotto da DRVSET è analogo al seguente:
Current Header Fields:
Next Device Address: FFFF:FFFF
Attribute Word: 0000
Strategy Routine Offset: 038A
Interrupt Routine Offset: 0395
I device driver - 439
Logical Name: " "
New Header Fields:
Next Device Address: FFFF:FFFF
Attribute Word: 8000
Strategy Routine Offset: 038A
Interrupt Routine Offset: 0395
Logical Name: "Z! "
Confirm Update (Y/N)?
Digitando Y o N, DRVSET tenta, o meno, di modificare lo header del file DEVPROVA.SYS,
visualizzando poi un messaggio di conferma dell'avvenuta modifica o della rinuncia. Se nella directory
corrente è presente un file, ad esempio YES.TXT, costituito di una sola riga di testo contenente il solo
carattere Y (in pratica il file si compone di 3 byte: Y, CR e LF), e si redirige lo standard input (vedere
pag. 116 e seguenti) di DRVSET a quel file, la risposta affermativa alla domanda diviene automatica: il
comando
drvset -h8000 -nZ! devprova.sys < yes.txt
si rivela particolarmente adatto ad essere inserito in un file batch di compilazione e linking del driver
DEVPROVA.SYS (vedere, ad esempio, pag. 450).
Il toolkit al lavoro
Abbiamo a disposizione un nuovo startup module, una libreria di funzioni dedicate ai device
driver e un programma in grado di modificare secondo le nostre esigenze la device attribute word e il
logical name nel device driver header del file binario risultante dal linking. Per avere un device driver
manca soltanto... il sorgente C, che deve implementare tutte le funzionalità desiderate per il driver, senza
mai perdere d'occhio i necessari requisiti di efficienza. Vediamo un elenco delle principali regole a cui
attenersi nello scrivere il driver.
1) Nel sorgente C deve essere definita la funzione init(), le cui caratteristiche sono discusse a
pagina 441.
2) Nel sorgente C devono inoltre essere definite tutte le funzioni che implementano i servizi
desiderati. Dette funzioni devono necessariamente uniformarsi ai prototipi dichiarati in BZDD.H
(pag. 425 e seguenti). Ad esempio, il servizio 19 (generic IOCTL request), deve sempre essere
implementato da una funzione, definita nel sorgente C, avente prototipo
int genericIOCTL(void): tutte queste funzioni devono restituire un intero e non possono
richiedere parametri.
3) L'intero restituito dalle funzioni di servizio rappresenta lo stato dell'operazione eseguita ed è
utilizzato dalla Interrupt() per valorizzare la status word (pag. 361) nel device driver request
header. Allo scopo possono essere utilizzate le costanti manifeste definite in BZDD.H.
4) L'inizializzazione del driver deve includere una chiamata alla macro setResCodeEnd() o alla
funzione discardDriver(). Vedere pag. 441.
440 - Tricky C
5) Possono essere chiamate liberamente le funzioni di libreria C, tenendo presente che il loro utilizzo
nella parte residente del driver comporta i problemi tipici dei programmi TSR discussi a pag. 289.
Si noti che la parte residente si compone almeno di tutte le funzioni di servizio e di quelle da esse
invocate direttamente o indirettamente, mentre non sono necessariamente residenti la init() e
le funzioni chiamate esclusivamente all'interno di questa.
6) Va tenuto presente che vi sono, comunque, limiti all'uso delle funzioni di libreria C: alcune di
esse non possono essere referenziate in quanto incoerenti con la logica di implementazione dei
device driver. Ad esempio, non è possibile effettuare allocazioni di memoria far
(farmalloc(), etc.): tali operazioni falliscono sistematicamente (farmalloc() restituisce
sempre 0L) in quanto i device driver non hanno far heap. Inoltre i device driver sono installati
residenti da parte del DOS, perciò non deve essere usata la funzione keep(). Ancora, dal
momento che i device driver non terminano mai la propria esecuzione, non è possibile utilizzare
exit(), _exit(), abort(), etc.. Inoltre, vista la mancanza di environment, i device driver
non possono usare getenv() e putenv().
7) Alcune funzioni di libreria non possono essere utilizzate nella fase di inizializzazione, mentre
possono esserlo nell'espletamento di tutti gli altri servizi. Ad esempio, l'allocazione di memoria
via DOS (int 21h, servizio 48h) è possibile solo a caricamento del sistema completato, quindi
solamente dopo l'installazione di tutti i device driver e dell'interprete dei comandi: pertanto
allocmem() fallisce se chiamata da init() o da sue subroutine, mentre può avere successo
se chiamata dalle funzioni di servizio durante la sessione di lavoro del computer.
8) Le variabili globali possono essere dichiarate e referenziate come in qualsiasi programma C; si
tenga però presente che esse risiedono in memoria oltre il codice dell'ultima funzione estratta
dalle librerie: ciò può porre vincoli qualora si intenda ridurre al minimo l'ingombro in memoria
della porzione residente del driver. L'ostacolo può essere facilmente aggirato col solito trucco
delle funzioni jolly, analogamente ai TSR (vedere pag. 280).
9) La compilazione del sorgente C deve sempre essere effettuata con le opzioni -mt (modello di
memoria tiny; vedere pag. 143 e seguenti) e -c (generazione del file .OBJ senza linking). Il
linker deve essere lanciato successivamente, con le opzioni -t (generazione di un file .COM)
e -c (case sensitivity), elencando DDHEADER.OBJ (lo startup module) in testa a tutti i file
.OBJ; l'ordine in cui elencare le librerie (BZDD.LIB; la libreria C per il modello di memoria
small CS.LIB; le altre librerie eventualmente necessarie) non è fondamentale. Si ricordi, però,
che BZDD.LIB e CS.LIB devono essere sempre indicate, mentre altre librerie devono esserlo
solo se in esse si trovano funzioni o simboli comunque referenziati. Infine, il device driver header
deve essere modificato con DRVSET, secondo necessità. Ad esempio, il character device driver
DEVPROVA.SYS (nome logico ZDEV) può essere ottenuto a partire da DEVPROVA.C attraverso
i seguenti 3 passi:
bcc -c -mt devprova.c
tlink -c -t ddheader.obj devprova.obj,devprova.sys,,bzdd.lib cs.lib altre.lib
drvset -h8000 -nzdev devprova.sys
L'operazione di linking produce anche DEVPROVA.MAP (file ASCII contenente l'elenco dei
simboli pubblici definiti nel driver con i rispettivi indirizzi), che può essere tranquillamente
gettato alle ortiche370.
370 Beh, vale la pena di dargli almeno un'occhiata: si può capire molto circa la struttura del file binario e la
posizione, al suo interno, dei segmenti, delle funzioni e delle variabili globali.
I device driver - 441
Le complicazioni sono, per la maggior parte, più apparenti che reali. La descrizione della
init() e qualche esempio lo possono dimostrare.
La funzione init()
Come più volte si è detto, nel sorgente C di ogni device driver realizzato con il toolkit deve
essere definita una funzione avente nome init(), analogamente a quanto avviene nei comuni
programmi C, nei quali deve essere definita una main(). In effetti, tra init() e main() vi sono
analogie, in quanto entrambe sono automaticamente chiamate dallo startup module e possono accedere
alla command line attraverso i parametri formali; tuttavia le due funzioni sono differenti, in quanto
main() può accedere anche alle variabili d'ambiente (vedere pag. 105), mentre init() non ha tale
possibilità, dal momento che i device driver non hanno environment. Inoltre, una istruzione return
eseguita in main() determina sempre la fine dell'esecuzione del programma, mentre in init() causa
la restituzione del controllo al DOS da parte del driver, che può rimanere, però, residente in memoria (a
seconda dell'indirizzo di fine codice residente impostato nel request header). Ancora, main() può
restituire o meno un valore (in altre parole, può essere dichiarata int o void), mentre init() è
obbligatoriamente int: il valore restituito è utilizzato dalla Interrupt() per impostare la status word
(pag. 361) del request header371.
In particolare, la init() può essere definita secondo 3 differenti prototipi:
int init(void);
int init(int argc);
int init(int argc,char **argv);
Nella prima forma, init() non riceve parametri; nella seconda essa rende disponibile un
intero, che esprime il numero di argomenti presenti sulla riga di comando del device driver, incluso il
nome del driver stesso. La terza forma, oltre all'intero di cui si è detto, rende disponibile un puntatore a
puntatore a carattere, cioè un array di puntatori a carattere o, in parole povere, un array di stringhe. Ogni
stringa è un argomento della command line: la prima (indice 0) è il nome del driver (completo di
eventuale path); il puntatore all'ultimo argomento è seguito da un puntatore nullo (NULL). La stretta
parentela con argc e argv della main() dei comuni programmi C è evidente e da essa, del resto, sono
derivati i nomi utilizzati372; dal punto di vista tecnico essi sono le copie di _cmdArgsN e _cmdArgs
effettuate nello stack da driverInit() prima di effettuare la chiamata alla stessa init() (vedere
pag. 399).La init() è eseguita una sola volta, durante il caricamento del driver da parte del sistema,
pertanto deve effettuare, eventualmente tramite funzioni richiamate direttamente o indirettamente, tutte le
operazioni necessarie all'inizializzazione del driver. Qualora il device driver abbia la necessità di rilocare
il proprio stack iniziale, è proprio init() che deve provvedervi, invocando setStack() con le
precauzioni descritte a pagina 416.
Inoltre init() ha l'importante compito di comunicare al DOS se installare o no il driver in
memoria e, in caso affermativo, di indicare l'indirizzo del primo byte successivo all'area di RAM destinata
al driver stesso. Allo scopo è definita in BZDD.H la macro setResCodeEnd(), ed esiste in libreria la
funzione discardDriver(): la prima accetta detto indirizzo quale parametro: va ricordato che si
371 Va infine sottolineato che il sorgente del device driver può definire anche una main(), ma con il ruolo di
una funzione qualsiasi: non viene invocata in modo automatico e riceve i parametri che le passa la funzione che la
chiama, coerentemente al prototipo definito "per l'occasione".
372 Come nel caso di main(), non è obbligatorio utilizzare argc e argv: i nomi possono essere liberamente
scelti dal programmatore.
442 - Tricky C
tratta di un indirizzo near, cioè, in altre parole, della parte offset dell'indirizzo far, la cui parte
segmento è rappresentata dal valore del registro CS. Esempio:
....
#include
int init(int argc,char **argv)
{
....
if(....) { // in caso di errore...
....
discardDriver(); // non lascia residente il driver
return(E_GENERAL)) // restituisce errore per la status word
}
....
setResCodeEnd(_endOfDrvr); // lascia residente tutto il codice del driver
return(E_OK); // restituisce OK per la status word
}
L'indirizzo _endOfDrvr, passato a setResCodeEnd(), è una variabile, definita nello
startup module 373, esprimente l'offset di una porzione di driver fittizia, collocata dal linker in coda al file
binario e può validamente rappresentare, di conseguenza, un indirizzo di sicurezza. A
setResCodeEnd() la init() può passare, ad esempio, il proprio indirizzo quando il sorgente sia
organizzato in modo tale che init() sia definita per prima tra tutte le funzioni transienti e nessuna di
queste referenzi funzioni di libreria (toolkit o C):
....
setResCodeEnd(init);
....
E' ovvio che init() può valorizzare con l'opportuno indirizzo l'apposito campo del request
header accedendo direttamente ad esso, senza utilizzare setResCodeEnd()374; inoltre, non
necessariamente tale operazione deve essere svolta immediatamente prima di eseguire un'istruzione
return, anche se, spesso, ciò è causato dalla logica stessa dell'algoritmo di inizializzazione.
La init() invoca, al contrario, discardDriver() (vedere pag. 423) se la procedura di
inizializzazione deve concludersi senza rendere residente il device driver: sebbene nel caso dei character
device driver si riveli sufficiente chiamare la macro setResCodeEnd() con la costante manifesta
NOT_RESIDENT, definita in BZDD.H, o il valore 0 quale parametro, si raccomanda di utilizzare
comunque discardDriver(), come nell'esempio poco sopra presentato, dal momento che questa è
aderente alle indicazioni in materia presenti nella documentazione ufficiale del DOS.
Altre funzioni e macro
Nello startup module sono definite due funzioni, utili per la restituzione di codici di errore alla
Interrupt() del device driver. Esse sono:
int errorReturn(int errcode);
373 Si veda BZDD.H per la dichiarazione di questa ed altre variabili esprimenti gli indirizzi di diverse porzioni
del device driver. Esse, inoltre, sono descritte a pag. 445.
374 Come fare? Basta un'occhiata alla definizione della stessa setResCodeEnd() in BZDD.H per capirlo.
Vedere anche, di seguito, la descrizione della modalità di accesso ai campi del request header.
I device driver - 443
che valorizza il byte meno significativo della status word (pag. 361) del request header con errcode e
pone a 1 il bit di errore del byte più significativo, e
int unSupported(void);
che chiama errorReturn() passandole quale parametro il codice di errore corrispondente allo stato di
servizio non definito. Entrambe le funzioni, come si è detto, sono definite nello startup module: pertanto
non provocano l'inclusione nel file binario di moduli .OBJ dalle librerie.
In libreria è presente la
void discardDriver(void);
che ha lo scopo di richiedere al DOS di non installare il device driver in memoria. Il suo utilizzo è
descritto a pag. 441, con riferimento alla funzione user-defined init().
Per installare il driver occorre invece chiamare la
setResCodeEnd(off);
macro definita in BZDD.H (pag. 431): off rappresenta l'offset, rispetto a CS, del primo byte di memoria
libera oltre la parte residente del driver e deve essere un valore di tipo unsigned int.
L'accesso al device driver request header
La gestione del request header (pag. 360) è di fondamentale importanza, in quanto esso è il
mezzo attraverso il quale DOS e device driver si scambiano tutte le informazioni necessarie
all'espletamento dei diversi servizi. Quasi tutte le funzioni di servizio devono quindi accedere al request
header per conoscere i parametri forniti dal DOS e, spesso, memorizzarvi i risultati delle loro
elaborazioni.
L'indirizzo del request header è comunicato dal DOS alla Strategy(), la quale lo memorizza
in una variabile dichiarata nello startup module, per uso successivo da parte della Interrupt() e delle
funzioni di servizio. Allo scopo, nel file BZDD.H sono definiti template di struct e union, che
consentono l'accesso ai campi delle parti fissa e variabile del request header tramite un puntatore
dichiarato globalmente.
In particolare, per ogni servizio è definito un template di struttura che rappresenta tutti i campi
della parte variabile del request header secondo le specifiche del servizio medesimo. Detti template sono
raggruppati in una union, che rappresenta così la parte variabile di tutti i servizi. Il request header è
infine rappresentato da un template di struttura, i cui elementi includono i campi della parte fissa e, da
ultimo, la union definita come descritto. Le typedef associate ai template rendono più leggibili e
concise eventuali dichiarazioni.
Vediamo un esempio pratico di accesso al request header, avendo sott'occhio il listato di
BZDD.H (pag. 425 e seguenti): la funzione mediaCheck(), che implementa il servizio 1 (vedere
pag. 365), deve conoscere il numero e il media ID byte dell'unità disco sulla quale il DOS richiede
informazioni per poi restituire il media change code e l'indirizzo far dell'etichetta di volume. Il campo
media ID byte si trova nella parte fissa del request header, mentre tutti gli altri sono nella parte variabile.
Innanzitutto, per chiarezza, in mediaCheck() è opportuno redichiarare come extern il puntatore al
request header:
extern RequestHeaderFP RHptr;
Il tipo di dato RequestHeaderFP (definito con una typedef) indica un puntatore far ad
una struttura di template RequestHeader.
L'accesso al numero dell'unità è ottenuto in modo assai semplice, con l'espressione:
444 - Tricky C
RHptr->unitCode
Infatti, unitCode è un campo (di tipo BYTE, cioè unsigned char) della parte fissa del
request header e, come tale, è direttamente membro del template RequestHeader.
Le espressioni che accedono ai campi della parte variabile sono più complesse, in quanto
devono tenere presente che questa è rappresentata come una union, membro dello stesso template
RequestHeader, avente nome cp: la base dell'espressione per accedere ad ogni campo della parte
variabile è dunque
RHptr->cp
Nella union cp occorre, a questo punto, selezionare il template di struttura che rappresenta la
parte variabile del request header dello specifico servizio di nostro interesse: quello relativo al servizio 1
ha nome mCReq. Ne segue che la base dell'espressione necessaria per accedere ad ogni campo della parte
variabile per il servizio 1 è
RHptr->cp.mCReq
Il gioco è fatto: ogni membro di mCReq è, come accennato, un campo della parte variabile per il
servizio 1. Le espressioni complete per l'accesso ai campi usati sono pertanto:
RHptr->cp.mCreq.mdByte
per il media ID byte (di tipo BYTE, cioè unsigned char);
RHptr->cp.mCreq.retByte
per il media change code (anch'esso di tipo BYTE, cioè unsigned char), ed infine
RHptr->cp.mCreq.vLabel
per la volume label (di tipo char far *).
Anche la macro setResCodeEnd() è definita in base alla tecnica descritta, ma della union
"parte variabile" (cp) utilizza il membro struttura che rappresenta proprio la parte variabile del servizio 0
e, all'interno di quest'ultima, il campo opportuno:
RHptr->cp.initReq.endAddr
Un po' di allenamento consente di orientarsi nel labirinto dei template ad occhi (quasi) chiusi.
Le variabili globali dello startup module
Nel file BZDD.H (pag. 425) sono dichiarate (extern) le variabili globali accessibili al C
definite nello startup module DDHEADER.ASM (pag. 386). Alcune di esse sono il perfetto equivalente
delle variabili globali definite nello startup code dei normali programmi C:
extern int errno; // codice di errore
extern unsigned _version; // versione e revisione DOS
extern unsigned _osversion; // versione e revisione DOS
extern unsigned char _osmajor; // versione DOS
extern unsigned char _osminor; // revisione DOS
extern unsigned long _StartTime; // timer clock ticks al caricamento
La variabile _psp è anch'essa definita nello startup code C, ma con differente significato: per
un programma essa rappresenta la parte segmento dell'indirizzo al quale è caricato il proprio PSP; nel
I device driver - 445
caso di un device driver, non essendo presente un PSP, essa rappresenta la parte segmento dell'indirizzo al
quale è caricato il driver stesso, cioè il valore del registro CS:
extern unsigned _psp;
Le altre variabili globali dichiarate in BZDD.H sono caratteristiche del toolkit startup module e
contengono dati che possono risultare di qualche utilità per il programmatore.
La variabile
extern unsigned _baseseg;
è del tutto equivalente alla _psp.
La variabile
extern unsigned _systemMem;
contiene il numero di Kb di memoria convenzionale installati sul personal computer.
Le variabili
extern void huge *_farMemBase;
extern void huge *_farMemTop;
esprimono gli indirizzi dell'inizio e, rispettivamente, della fine della memoria convenzionale libera,
compresa tra la RAM occupata dal device driver e quella occupata dalla routine SYSINIT del DOS
(vedere pag. 353). La memoria compresa tra i due indirizzi è disponibile per il device driver, ma va tenuto
presente che il valore di _farMemTop è determinato empiricamente ed è quindi da utilizzare con
cautela. Dette variabili sono significative solo durante l'esecuzione di init() e vengono azzerate
quando essa termina.
Alcune variabili rappresentano puntatori near a zone di memoria "notevoli":
extern void *_endOfSrvc;
extern void *_endOfCode;
extern void *_endOfData;
extern void *_endOfDrvr;
La _endOfSrvc contiene l'indirizzo del primo byte successivo all'ultima delle funzioni di
servizio del driver; la _endOfCode punta al primo byte successivo al codice eseguibile del driver375; la
_endOfData punta al primo byte successivo al segmento riservato ai dati statici, globali e alle costanti.
Detto indirizzo coincide con quello di inizio della memoria libera al di sopra del driver: _endOfDrvr
contiene perciò il medesimo valore di _endOfData.
Le variabili
extern void *_freArea;
extern unsigned _freAreaDim;
sono significative solamente dopo la rilocazione dello stack originale. Se la chiamata a setStack() ha
successo (vedere pag. 416), _freArea contiene l'indirizzo near dello stack originale, ora riutilizzabile
come generico buffer, mentre _freAreaDim ne esprime la dimensione in byte. Se lo stack non viene
rilocato (setStack() non è chiamata o fallisce) esse contengono entrambe 0.
375 Si noti che lo stack del driver è sempre all'interno dell'area del codice eseguibile: infatti, lo stack originale è
esplicitamente definito (startup module) nel code segment, mentre quello rilocato lo è implicitamente, essendo
definito mediante una funzione (fittizia).
446 - Tricky C
Infine, le variabili
extern int _cmdArgsN;
extern char **_cmdArgs;
sono l'equivalente dei parametri formali attribuibili alla init() (pag. 441): _cmdArgsN contiene il
numero di argomenti della command line del driver, incluso il pathname del driver stesso, mentre
_cmdArgs è un array di puntatori a carattere, ogni elemento del quale punta ad una stringa contenente
un argomento della command line: _cmdArgs[0] punta al nome del driver, come specificato in
CONFIG.SYS; _cmdArgs[_cmdArgsN] è NULL.
Esempio: alcune cosette che il toolkit rende possibili
Il device driver TESTINIT.SYS fa ciò che il nome suggerisce: pasticcia nella init() per
saggiare alcune delle funzionalità offerte dal toolkit: rilocazione dello stack, allocazione dinamica della
memoria, gestione dei file via stream... Il listato è presentato di seguito; i numerosi commenti in esso
presenti rendono superfluo soffermarsi oltre sulle sue caratteristiche.
/***************************************************************
TESTINIT.C - Barninga Z! - 1994
Device driver di prova - funzionalita' toolkit
Il driver effettua varie operazioni di inizializzazione in init()
ma non si installa residente in memoria.
Compilato con Borland C++ 3.1:
bcc -c -mt testinit.c
tlink -c -t ddheader.obj testinit.obj,testinit.sys,,bzdd.lib cs.lib
drvset -h8000 -nZ! testinit.sys
****************************************************************/
#pragma inline
#include
#include
#include
#include
#define MAXLIN 128
// Le variabili extern dichiarate di seguito sono definite nello startup module ma
// non sono dichiarate in BZDD.H (tuttavia sono pubbliche perche' devono essere
// visibili per alcune funzioni di libreria C): le dichiarazioni qui effettuate
// hanno lo scopo di renderle utilizzabili nel listato esclusivamente a scopo di
// debugging e di controllo. I LORO VALORI NON DEVONO ESSERE MODIFICATI.
extern unsigned _newTOS; // DEBUG
extern unsigned __brklvl; // DEBUG
extern unsigned __heapbase; // DEBUG
extern void far *_heapbase; // DEBUG
extern void far *_heaptop; // DEBUG
void testMemFile(char **argv);
// La stk() e' la funzione jolly che riserva lo spazio per il nuovo stack del driver
void stk(void)
I device driver - 447
{
asm db 4000 dup(0); // 4000 bytes di stack per il driver
}
// La variabile globale base e' inizializzata con l'offset dell'indirizzo di stk()
// mentre len contiene la lunghezza del nuovo stack: esse sono passate a setStack()
unsigned base = (unsigned)stk;
unsigned len = 4000;
// init(): tutte le operazioni di inizializzazione devono essere svolte qui. La
// dichiarazione di init() rende disponibili il numero di parametri della riga di
// comando in CONFIG.SYS (argc) e le stringhe dei parametri stessi (argv). In init()
// sono tranquillamente utilizzate le funzioni di libreria printf() e getch().
int init(int argc,char **argv)
{
extern RequestHeaderFP RHptr; // per accedere al request header
register unsigned i;
// _baseseg: segmento di caricamento del driver (CS)
// _osmajor e _osminor: versione e revisione DOS
printf("\nDevice Driver di prova a %04X:0000. DOS %d.%d.\n",
_baseseg,_osmajor,_osminor);
// visualizzati: l'indirizzo di stk(), il suo offset, la lunghezza del nuovo stack
printf("stk: %Fp base: %04X len: %d\n",(void far *)stk,base,len);
// __brklvl: confine tra heap e stack
// __heapbase: offset di inizio dello heap
// _freArea e _freAreaDim: offset e lunghezza dello stack originale se rilocato e
// quindi disponibile per altri usi. Non e' ancora chiamata setStack(), percio'
// entrambe valgono 0.
printf("__brklvl: %04X __heapbase: %04X _freArea: %04X Dim: %d\n",
__brklvl,__heapbase,_freArea,_freAreaDim);
// e' chiamata setStack() e il risultato e' memorizzato in i. Si noti che la
// variabile i e' register e RHptr e' extern: e' soddisfatta la condizione di
// non dichiarare in init() variabili che facciano uso dello stack se e'
// usata setStack() (vedere pag. 416). Se i non e' 0, la rilocazione ha avuto
// successo e il suo valore esprime la lunghezza effettiva del nuovo stack
printf("%d = setStack(%04X,%d)\n",i = setStack(base,len),base,len);
// visualizzate nuovamente __brklvl, __heapbase, _freArea e _freAreaDim: questa
// volta, se la rilocazione ha avuto successo, _freArea e _freAreaDim non sono 0
printf("__brklvl: %04X __heapbase: %04X _freArea: %04X Dim: %d\n",
__brklvl,__heapbase,_freArea,_freAreaDim);
// visualizzate la lunghezza del nuovo stack e l'offset del nuovo top of stack
printf("newLen: %d (%04X) __newTOS: %04X\n",i,i,_newTOS);
// _endOfSrvc: offset dell'indirizzo di fine ultima funzione di servizio del driver
// _endOfCode: offset dell'indirizzo di fine segmento codice eseguibile
// _endOfData: offset dell'indirizzo di fine segmento dati globali e statici
// _endOfDrvr: offset dell'indirizzo di fine spazio occupato in memoria dal driver
// La parte segmento di tutti questi indirizzi e' _baseseg, ovvero _psp, ovvero CS
// Si noti inoltre che il nuovo stack fa sempre parte del segmento di codice
// eseguibile, essendo definito mediante una funzione (fittizia)
448 - Tricky C
printf("_endOfSrvc:%04X _endOfCode:%04X _endOfData:%04X _endOfDrvr:%04X\n",
_endOfSrvc,_endOfCode,_endOfData,_endOfDrvr);
// indirizzi (empirici) dell'inizio e fine della memoria libera oltre il driver
printf("_farMemBase: %Fp _farMemTop: %Fp\n",_farMemBase,_farMemTop);
// indirizzo del request header
printf("Request Header a %Fp.\n",RHptr);
// indirizzo della command line. Notare l'espressione di accesso al puntatore alla
// command line (e' un campo della parte variabile del request header specifica del
// servizio 0)
printf("Indirizzo della command line: %Fp.\n",RHptr->cp.initReq.cmdLine);
// ciclo di visualizzazione dei parametri della command line (sfrutta argc e argv)
for(i = 0; i < argc; i++)
printf("P_%02d:::%s:::\n",i,argv[i]);
// invoca la fuzione testMemFile(), definita dopo init()
testMemFile(argv);
// visualizza il valore passato a setResCodeEnd() (offset di fine parte residente
// del driver) e poi attende la pressione di un tasto per terminare le operazioni di
// inizializzazione
printf("\nsetResCodeEnd(%04X).\nPremere un tasto...\n",0);
getch();
// chiama discardDriver(), richiedendo cosi' al DOS di non installare in memoria
// il driver: in effetti lo scopo era unicamente testare il toolkit in init().
discardDriver();
return(E_OK); // tutto OK
}
// testMemFile() effettua operazioni di allocazione e disallocazione di memoria
// e apre e visualizza un file ASCII, il cui nome e' il primo argomento della
// command line di TESTINIT.SYS
void testMemFile(char **argv)
{
// Non siamo in init(), dunque, indipendentemente dall'uso di setStack(), si puo'
// dichiarare un po' di tutto...
register i;
char *p[3];
FILE *f;
char line[MAXLIN];
printf("Premere un tasto...\n");
getch();
// ciclo di allocazioni successive di 100 bytes memoria tramite malloc(). Ad ogni
// iterazione e' visualizzato lo heap libero, l'indirizzo allocato e lo heap residuo
for(i = 0; i < 3; i++) {
printf("Coreleft: %u.\n",coreleft());
I device driver - 449
printf("malloc(100): %04X\n",p[i] = malloc(100));
}
printf("Coreleft: %u.\n",coreleft());
// ciclo di disallocazione per step successivi della memoria allocata in
// precedenza. Ad ogni ciclo e' visualizzato lo heap libero, l'indirizzo
// disallocato e il nuovo heap libero
for(i--; i >= 0; i--) {
printf("free(%04X):\n",p[i]);
free(p[i]);
printf("Coreleft: %u.\n",coreleft());
}
printf("Premere un tasto...\n\n");
getch();
// TESTINIT.SYS presume che sulla command line gli sia passato almeno un argomento
// utilizzato qui come nome di file da aprire. Deve essere un file ASCII. Il file
// e' aperto con fopen() e letto e visualizzato riga per riga con fgets() e printf()
// Infine il file e' chiuso con fclose()
if(!(f = fopen(argv[1],"r")))
perror("TESTINIT.SYS");
else {
while(fgets(line,MAXLIN,f))
printf(line);
fclose(f);
}
}
La generazione di TESTINIT.SYS a partire da TESTINIT.C può essere automatizzata con
un semplice file batch:
@echo off
REM
REM *** generazione di testinit.obj
REM
bcc -c -mt testinit
if errorlevel 1 goto error
REM
REM *** generazione di testinit.sys
REM
tlink -c -t ddheader testinit,testinit.sys,,bzdd cs
if errorlevel 1 goto error
REM
REM *** attribute word settata per character device driver; nome logico: "Z!"
REM
drvset -h8000 -nZ! testinit.sys < yes.txt
if errorlevel 1 goto error
REM
REM *** eliminazione file inutili
REM
del testinit.obj
del testinit.map
goto end
REM
REM *** visualizza messaggio in caso di errore
REM
:error
echo TESTINIT.SYS non generato!
REM
REM *** fine batch job
REM
450 - Tricky C
:end
Si noti che DRVSET riceve lo standard input dal file YES.TXT, contenente esclusivamente il
carattere "Y" seguito da CR e LF (vedere pag. 438).
TESTINIT.SYS è copiato nella directory root del drive C: dal file batch medesimo, perciò la
riga di CONFIG.SYS che ne determina il caricamente deve essere analoga alla seguente:
DEVICE=C:\TESTINIT.SYS C:\CONFIG.SYS 1234 " abc 678" DeF
Il primo argomento (C:\CONFIG.SYS) è l'unico significativo, in quanto indica il file ASCII
che la testMemFile() deve aprire e visualizzare; i rimanenti parametri hanno unicamente lo scopo di
verificare il buon funzionamento della funzione di libreria toolkit setupcmd() (vedere pag. 421). Si
noti che " abc 678" è un unico parametro, grazie alla presenza delle virgolette, le quali consentono
inoltre la prsenza di uno spazio prima dei caratteri abc. Tutti i parametri sono convertiti in caratteri
maiuscoli da setupcmd().
Esempio: esperimenti di output e IOCTL
Il driver TESTDEV.SYS gestisce i servizi Output, Output With Verify e Generic IOCTL
Request. Si tratta di routine estremamente semplificate, che hanno unicamente lo scopo di dimostrarne le
funzionalità di base.
/***************************************************************
TESTDRV.C - Barninga Z! - 1994
Device driver di prova - funzionalita' toolkit
Il driver gestisce una funzione di output e di output with
verify equivalenti e consente di modificare la modalita'
di output mediante una generic IOCTL request.
Compilato con Borland C++ 3.1:
bcc -c -mt testdrv.c
tlink -c -t ddheader.obj testdrv.obj,testdrv.sys,,bzdd.lib cs.lib
drvset -h8040 -nzeta testdrv.sys
****************************************************************/
#pragma inline
#include
#include
#include
#include
void colortext(WORD count,BYTE far *buffer); // funzione di servizio per output()
// costanti manifeste definite per comodita'.
#define DEFAULT_ATTR 7 // Bianco/Nero
#define DEFAULT_PAGE 0 // Pagina video (unica usata)
#define BLANK ' ' // Spazio
// costanti manifeste definite per supporto a Generic IOCTL Request (servizio 19)
// IOCTL_CATEGORY e' un identificativo del driver, una specie di parola d'ordine
// inventata di sana pianta. Anche i sottoservizi implementati, IOCTL_GETATTR e
// IOCTL_SETATTR, sono stati numerati 1 e 2 per libera scelta.
I device driver - 451
#define IOCTL_CATEGORY 0x62 // Identificativo
#define IOCTL_GETATTR 1 // IOCTL servizio 1
#define IOCTL_SETATTR 2 // IOCTL servizio 2
// attrib e' una normale variabile globale, destinata a contenere l'attributo video
// per gli output di testo.
BYTE attrib;
// funzione per la gestione del servizio Write (8). Il suo prototipo e' identico a
// quello dichiarato in BZDD.H. Essa chiama la funzione colortext(), che effettua
// la vera e propria operazione di output, passandole i necessari parametri,
// prelevati dalla parte variabile del request header. Restituisce E_OK, definita in
// BZDD.H per segnalare la fine dell'operazione.
int output(void)
{
extern RequestHeaderFP RHptr; // per accedere al request header
colortext(RHptr->cp.oReq.itemCnt,RHptr->cp.oReq.trAddr);
return(E_OK);
}
// funzione per la gestione del servizio Write With Verify (9). Come si vede non fa
// altro che chiamare la output, quindi non vi e' alcuna verifica. E' qui solamente
// a scopo dimostrativo. Il prototipo e' identico a quello dichiarato in BZDD.H.
int outputVerify(void)
{
return(output());
}
// funzione per la gestione del servizio Generic IOCTL Request (19). Il prototipo
// e' identico a quello dichiarati in BZDD.H. Essa consente di modificare
// l'attributo video usato dalla output(), o meglio, dalla colortext(), o,
// semplicemente, di conoscere quello attuale, memorizzato nella variabile globale
// attrib. La generic IOCTL Request e' attivata dalle applicazioni mediante
// l'int 21h, servizio 44h, subfunzione 0Ch (character device driver) o 0Dh (block
// device driver). Vedere pagina 456 per un esempio. Per entrambe le funzioni
// IOCTL_GETATTR e IOCTL_SETATTR il formato del campo packet (parte variabile del
// request header) e' molto semplice: il primo byte contiene l'attributo video sia
// in ingresso (se comunicato dall'applicazione al driver) che in uscita (comunicato
// dal driver all'applicazione).
int genericIOCTL(void) // buffer dati "packet": 1 byte = nuovo attributo
{
extern RequestHeaderFP RHptr; // per accedere al request header
extern BYTE attrib;
register oldAttr;
if(RHptr->cp.gIReq.category != IOCTL_CATEGORY)
return(unSupported());
// Se il campo category della parte variabile del request header contiene
// IOCTL_CATEGORY, viene analizzato il contenuto del campo function.
switch(RHptr->cp.gIReq.function) {
case IOCTL_GETATTR:
// e' richiesto di comunicare l'attuale valore dell'attributo per il video
*(BYTE far *)(RHptr->cp.gIReq.packet) = attrib;
break;
case IOCTL_SETATTR:
452 - Tricky C
// e' richiesto di sostituire l'attuale valore dell'attributo per il video con
// quello specificato dall'applicazione; inoltre viene comunicato il vecchio
// valore.
oldAttr = (WORD)attrib;
attrib = *(BYTE far *)(RHptr->cp.gIReq.packet);
*(BYTE far *)(RHptr->cp.gIReq.packet) = (BYTE)oldAttr;
break;
default:
// non e' supportata alcuna altra funzione
return(unSupported());
}
return(E_OK);
}
void colortext(WORD count,BYTE far *buffer)
{
extern BYTE attrib;
_BH = DEFAULT_PAGE;
_AH = 3;
geninterrupt(0x10); // in uscita dall'interrupt: DH,DL = riga,col del cursore
_BL = attrib;
_CX = count;
// BP puo' essere modificata solo dopo avere terminato di referenziare
// tutte le variabili allocate nello stack (in questo caso i parametri
// count e buffer); solo a questo punto percio' e'possibile settare ES:BP
// con l'indirizzo del buffer di bytes da scrivere a video.
asm push es;
asm push bp;
_ES = FP_SEG(buffer);
_BP = FP_OFF(buffer);
// L'uso degli pseudoregistri puo' produrre codice assembly in maniera non
// sempre trasparente (vedere pag. 167). Per questo motivo AX e' caricato
// solo dopo avere modificato ES, in quanto la sequenza sopra potrebbe
// generare una istruzione LES BP (nel qual caso non vi sarebbe alcun
// problema), oppure potrebbe causare il caricamento del segmento di buffer
// in AX seguito da una PUSH AX e una POP ES: e' evidente che in questo caso
// il valore di AX sarebbe perso.
_AH = 0x13;
_AL = 1; // aggiorna cursore e usa BL come attributo (pag. 317)
geninterrupt(0x10); // scrive CX bytes da ES:BP con attributo BL
asm pop bp;
asm pop es;
}
// init() inizializza il driver, valorizzando la variabile globale attrib. Le altre
// operazioni sono semplicemente la visualizzazione di alcuni dati
int init(int argc,char **argv)
{
extern DevDrvHeader DrvHdr; // per accedere al device driver header
extern BYTE attrib;
register i;
char logicalName[9];
// se vi e' un parametro sulla command line, si assume che esso sia il valore
I device driver - 453
// iniziale di attrib. Se la sua trasformazione da stringa in intero con atoi()
// fornisce 0, o non c'e' alcun parametro, attrib e' inizializzata con il valore
// di default DEFAULT_ATTR, cioe' 7, cioe' testo bianco su fondo nero.
if(argc == 2) {
if(!(attrib = atoi(argv[1])))
attrib = DEFAULT_ATTR;
}
else
attrib = DEFAULT_ATTR;
// visualizza il segmento di caricamento del driver e la versione di DOS
printf("\nDevice Driver di prova a %04X:0000. DOS %d.%d.\n",
_baseseg,_osmajor,_osminor);
// copia il nome logico del device dal device driver header ad un buffer locale
for(i = 0; i < 9; i++)
if((logicalName[i] = DrvHdr.ln.cname[i]) == BLANK)
break;
// trasformazione in stringa ASCIIZ
logicalName[i] = NULL;
// visualizza valore iniziale di attrib e il nome logico del device
printf("Attributo testo device %s : %d\n\n",logicalName,attrib);
// richiede di lasciare residente in memoria tutto il codice/dati del driver
setResCodeEnd(_endOfDrvr);
return(E_OK);
}
Vale la pena di soffermarsi sul servizio 13h dell'int 10h (vedere pag. 317), che implementa la
funzionalità di output: esso, richiedendo che l'indirizzo della stringa da visualizzare sia caricato in
ES:BP, introduce alcune difficoltà nella realizzazione della funzione C colortext(). Infatti, il
registro BP è utilizzato dal compilatore C per generare tutti i riferimenti a parametri attuali e variabili
locali, cioè ai dati memorizzati nello stack (vedere pag. 158): quando se ne modifichi il valore, come è
necessario fare in questo caso, diviene impossibile accedere ai parametri e alle variabili automatiche della
funzione (eccetto le variabili register) fino a quando il valore originale di BP non sia ripristinato.
Come si vede, colortext() salva BP sullo stack con una istruzione PUSH e lo ripristina con una
istruzione POP: ciò è possibile in quanto dette istruzioni referenziano lo stack mediante il registro SP.
L'implementazione di una funzione dedicata (la colortext()), che riceve i dati della parte variabile
del request header come parametri, si è rivelata preferibile all'inserimento dell'algoritmo nella
output(), in quanto l'accesso ai campi di una struttura è effettuato, generalmente, mediante i registri
ES e BX: ciò avrebbe reso più difficoltoso l'utilizzo degli pseudoregistri (vedere pag. 167).
L'uso della macro geninterrupt() non interessa le librerie C (vedere pag. 169): il driver è
pertanto realizzato in modo da rendere possibile il troncamento della parte residente all'indirizzo della
init(). Perché ciò sia possibile è ancora necessario definire la variabile attrib mediante una
funzione jolly (e non come vera variabile globale) e implementare nel sorgente C tutte le funzioni di
servizio prima della stessa init(), come nell'esempio che segue:
int input(void)
{
return(unSupported());
}
454 - Tricky C
Anche il riferimento a unSupported(), come nel caso di geninterrupt(), non interessa
le librerie (unSupported() è definita nel toolkit startup module).
Segue il listato del batch file utilizzato per la generazione di TESTDRV.SYS:
@echo off
REM
REM *** generazione di testdrv.obj
REM
bcc -c -mt testdrv
if errorlevel 1 goto error
REM
REM *** generazione di testdrv.sys
REM
tlink -c -t ddheader testdrv,testdrv.sys,,bzdd cs
if errorlevel 1 goto error
REM
REM *** attribute word per character device driver con generic IOCTL supportato;
REM *** nome logico: "ZETA"
REM
drvset -b1000000001000000 -nzeta testdrv.sys < yes.txt
if errorlevel 1 goto error
REM
REM *** eliminazione file inutili
REM
del testdrv.obj
del testdrv.map
goto end
REM
REM *** visualizza messaggio in caso di errore
REM
:error
echo TESTDRV.SYS non generato!
REM
REM *** fine batch job
REM
:end
Si noti che l'opzione -b richiede a DRVSET di modificare la device attribute word del driver in
modo che il DOS lo riconosca come un character device driver (bit 15) in grado di supportare la
funzionalità di generic IOCTL request (bit 6).
TESTDRV può essere installato inserendo in CONFIG.SYS una riga analoga alla seguente:
DEVICE=C:\TESTDRV.SYS 23
ove il parametro 23 rappresenta l'attributo video iniziale (nell'esempio testo bianco su fondo blu, ma si
può, ovviamente, scegliere qualsiasi combinazione di colori).
Dopo il bootstrap è sufficiente redirigere lo standard output al device ZETA per vedere il nostro
driver in azione: il comando
type c:\config.sys > zeta
visualizza il contenuto del file CONFIG.SYS in caratteri bianchi su fondo blu. Modificando il parametro
sulla command line del driver ed effettuando un nuovo bootstrap è possibile sperimentare altre
combinazioni di colori (ad esempio 77 produce caratteri magenta su fondo rosso376).
376 I numeri da 0 a 7 rappresentano, rispettivamente: nero, blu, verde, azzurro, rosso, viola, marrone e bianco. Al
codice di ogni colore si può sommare 8: nel caso del testo si ottiene il medesimo colore, con effetto alta intensità (il
I device driver - 455
E la generic IOCTL request? L'implementazione di genericIOCTL() consente di indagare o
modificare al volo l'attributo usato per il device ZETA, senza che vi sia necessità di un reset del computer.
L'interfaccia DOS è rappresentata dall'int 21h, servizio 44h, subfunzioni 0Ch (character device driver)
e 0Dh (block device driver).
INT 21H, SERV. 44H, SUBF. 0CH E 0DH: GENERIC IOCTL REQUEST
Input AH 44h
AL 0Ch (character device driver)
0Dh (block device driver)
CH Category Code
CL Function Code
DS:DX indirizzo del buffer dati (packet)
Output AX codice di errore se CarryFlag = 1.
Se CarryFlag = 0, la chiamata ha avuto successo.
Note A partire dalla versione 3.3 del DOS sono state adottate alcune
convenzioni circa Category Code e Function Code, non tutte
documentate ufficialmente.
Il programma DEVIOCTL, listato di seguito, consente di pilotare il driver TESTDEV.SYS
mediante l'invio di una generic IOCTL request al DOS, che, a sua volta (e in modo del tutto trasparente
all'applicazione) la trasmette al device driver e riceve da questo il risultato, poi trasferito (sempre in modo
trasparente) all'applicazione377.
/***************************************************************
DEVIOCTL.C - Barninga Z! - 1994
Applicazione per test funzionalita' Generic IOCTL Request
nel driver TESTDEV.SYS.
Lanciato senza parametri richiede l'attributo testo attuale;
lanciato con un parametro assume che esso sia il nuovo
attributo testo desiderato e lo passa al driver.
Compilato con Borland C++ 3.1:
marrone appare giallo, il viola appare magenta), mentre nel caso del fondo si ha l'effetto intermittenza sul testo.
L'attributo si calcola con la seguente formula:
attributo = (colore_fondo * 16) + colore_testo
dal che si evidenzia che, ad esempio, 23 si ottiene da (1*16)+(7).
377 In pratica i device driver, secondo il normale schema di azione, dialogano esclusivamente con il DOS. A sua
volta, anche l'applicazione dialoga solo con il DOS, il quale isola e, al tempo stesso, interfaccia le due "controparti".
456 - Tricky C
bcc devioctl.c
****************************************************************/
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define HELPSTR "?"
#define IOCTL_CATEGORY 0x62
#define IOCTL_GETATTR 1
#define IOCTL_SETATTR 2
int openZETA(void); // funzione di apertura del device
void requestIOCTL(int argc,char **argv,int handle);// gestione generic IOCTL request
char *help = "\ // stringa di help
Sintassi : DEVIOCTL [nuovo_attrib]\n\
Senza alcun parametro: richiede l'attributo corrente;\n\
Con un parametro numerico: lo utilizza per modificare l'attributo corrente\n\
";
// main() pilota le operazioni, controllando il parametro della command line,
// lanciando le funzioni di apertura device e di invio della IOCTL request e
// chiudendo il device a fine lavoro.
int main(int argc,char **argv)
{
int handle;
printf("DEVIOCTL - Prova TESTDRV.SYS (genIOCTL) - Barninga Z! '94; help: %s\n",
HELPSTR);
if((argc > 2) || (!strcmp(argv[1],HELPSTR))) { // controllo parametri
puts(help);
return(1);
}
if(!(handle = openZETA())) { // apertura device
puts("DEVPROV1 (device ZETA) non installato.");
return(1);
}
requestIOCTL(argc,argv,handle) // invio della generic IOCTL request
close(handle); // chiusura del device
return(0);
}
// Un'applicazione puo' scrivere o leggere un character device solo dopo averlo
// aperto, utilizzando il nome logico come un vero e proprio nome di file. La
// funzione openZETA() apre il device avente nome logico ZETA mediante la funzione di
// libreria C open(); se l'operazione ha successo utilizza l'int 21h, servizio 44h,
// subfunzione 00h per assicurarsi di avere aperto un device e non un file: se il
// carry flag e' 0 e il bit 7 di DX e' 1, allora e' proprio un device driver.
// Infatti il carry flag a 1 indica un errore, mentre il bit 7 di DX a 0 indica che
// si tratta di un file (TESTDRV.SYS non e' installato ed esiste un file "ZETA"
// nella directory corrente del drive di default).
int openZETA(void)
{
int handle;
struct REGPACK r;
I device driver - 457
if((handle = open("ZETA",O_RDWR)) == -1)
return(NULL);
r.r_ax = 0x4400;
r.r_bx = handle;
intr(0x21,&r);
if((!(r.r_flags & 1)) && (r.r_dx & 0x80))
return(handle); // e' un device driver
close(handle); // e' un file
return(NULL);
}
// La generic IOCTL request e' inviata invocando l'int 21h attraverso la funzione
// di libreria C intr() (vedere pag. 115 e seguenti). Il request packet si compone
// di un solo byte, usato per comunicare al driver il nuovo attributo video e
// ricevere in risposta quello attuale.
void requestIOCTL(int argc,char **argv,int handle)
{
struct REGPACK r;
unsigned char attrib, newAttrib;
r.r_bx = handle;
r.r_ax = 0x440C;
// come request packet e' utilizzata la stessa variabile attrib
r.r_ds = FP_SEG((unsigned char far *)&attrib);
r.r_dx = FP_OFF((unsigned char far *)&attrib);
// la IOCTL_CATEGORY va in CH
r.r_cx = IOCTL_CATEGORY << 8; // CH = 0x62 (category)
switch(argc) {
case 1:
// nessun parametro sulla command line di DEVIOCTL: si richiede al driver
// l'attributo video attualmente utilizzato.
r.r_cx |= IOCTL_GETATTR; // CL = 1 (function)
// l'indirizzo della variabile attrib, che funge da IOCTL packet, e' gia' stato
// caricato in DS:DX prima della switch
intr(0x21,&r);
if(r.r_flags & 1) {
printf("Errore %d\n",r.r_ax);
break;
}
// il valore per l'attributo e' stato posto nel primo byte del request packet,
// cioe' direttamente nella variabile attrib
printf("Attributo corrente = %d\n",attrib);
break;
case 2:
// un parametro sulla command line: e' il nuovo attributo da comunicare al driver
r.r_cx |= IOCTL_SETATTR; // CL = 2 (function)
attrib = newAttrib = (unsigned char)atoi(argv[1]);
// l'indirizzo della variabile attrib, che funge da IOCTL packet, e' gia' stato
// caricato in DS:DX prima della switch
458 - Tricky C
intr(0x21,&r);
if(r.r_flags & 1) {
printf("Errore %d\n",r.r_ax);
break;
}
// il valore per l'attributo e' stato posto nel primo byte del request packet,
// cioe' direttamente nella variabile attrib
printf("Attributo: corrente = %d; nuovo = %d\n",attrib,newAttrib);
break;
}
}
DEVIOCTL può essere compilato con il comando
bcc devioctl.c
che produce l'eseguibile DEVIOCTL.EXE. Questo, se lanciato con un punto interrogativo ("?") quale
unico parametro della command line, visualizza un breve testo di aiuto.
Se invocato senza alcun parametro, DEVIOCTL richiede al driver la funzione
IOCTL_GETATTR per conoscere l'attributo video attualmente utilizzato per il device ZETA e visualizza
la risposta del driver.
Se invocato con un parametro numerico, DEVIOCTL richiede al driver la funzione
IOCTL_SETATTR, per forzare il driver a utilizzare quale nuovo attributo video il parametro della
command line; il driver risponde restituendo il precedente attributo utilizzato, che viene visualizzato da
DEVIOCTL.
Se TESTDRV non è installato (e quindi il device ZETA non è attivo), DEVIOCTL segnala
l'errore. E' sufficiente installare TESTDRV.SYS come sopra descritto e giocherellare con DEVIOCTL
per provare l'ebbrezza di pilotare direttamente il device driver.
Linguaggio C e portabilità - 459
L I N G U A G G I O C E P O R T A B I L I T À
Una caratteristica di rilievo del linguaggio C consiste nella portabilità. In generale, si dice
portabile un linguaggio che consente di scrivere programmi in grado di funzionare correttamente su
piattaforme hardware diverse e sotto differenti sistemi operativi, richiedendo semplicemente la
ricompilazione dei sorgenti nel nuovo ambiente (e dunque, implicitamente, con una differente
implementazione del compilatore).
Tutto ciò è reso possibile, nel caso del C, dalla standardizzazione del medesimo operata
dall'ANSI e dal fatto che si tratta di un linguaggio basato in massima parte su routine (funzioni)
implementate in librerie esterne al compilatore, e dunque sempre disponibili con caratteristiche coerenti a
quelle dei differenti ambienti in cui il compilatore deve operare.
Tali caratteristiche non sono però, da sole, sufficienti a rendere portabile qualsiasi
programma C: molto dipende dalla cura spesa nella realizzazione del medesimo nonché, in ultima analisi,
dagli scopi che il programmatore si prefigge. In molti casi è impossibile, o sostanzialmente inutile,
eliminare quelle caratteristiche del programma che lo rendono più o meno dipendente dallo hardware, dal
compilatore e dal sistema operativo, e ciò soprattutto quando si desideri controllare e sfruttare a fondo le
prestazioni dell'ambiente in cui il programma deve operare378.
D I P E N D E N Z E D A L L O H A R D W A R E
Un programma può risultare hardware-dipendente per molte cause, dalle più scontate a quelle di
più difficile individuazione.
Esempio di banalità mostruosa: un programma che assuma aprioristicamente la presenza di un
disco rigido non è portabile (fatta salva la possibilità di modificare il sorgente) su macchine che non ne
siano dotate.
E ancora: l'accesso diretto al buffer video è un ottimo metodo per rendere molto efficienti le
operazioni di output, ma comporta la necessità di conoscerne l'indirizzo fisico, che può variare a seconda
dello hardware installato.
Più sottili considerazioni si possono fare sulle relazioni intercorrenti tra i tipi di dati gestiti dal
programma e il microprocessore installato sulla macchina. Il tipo di dato forse più "gettonato" nei
programmi C è l'integer, e proprio l'integer può essere fonte di fastidiosi grattacapi. Il C consente tre modi
di dichiarare integer una variabile:
short s;
long l;
int i;
Va osservato che non è possibile specificarne la dimensione in bit; il compilatore garantisce
soltanto che la variabile dichiarata short integer ha dimensione minore o uguale a quella long, mentre la
variabile dichiarata semplicemente int viene gestita in modo da ottimizzarne la manipolazione da parte
del processore. Se la compilazione avviene su una macchina a 16 bit essa risulta equivalente a quella
short, ma la compilazione su macchine a 32 bit la rende equivalente a quella long. Non è difficile
immaginare i problemi che potrebbero manifestarsi portando ad una macchina a 16 bit un programma
compilato su una a 32 bit. E' dunque opportuno utilizzare (quando le dimensioni in bit o byte delle
378 In effetti questo è proprio lo scopo, più o meno manifesto, di gran parte degli esempi presentati nel testo: dal
loro esame appare evidente come spesso la portabilità sia stata sacrificata, a fronte di altri vantaggi.
460 - Tricky C
variabili assumano rilevanza) l'operatore sizeof() (vedere pag. 68) e le costanti manifeste definite in
base allo standard ANSI negli header file LIMITS.H e FLOAT.H.
In LIMITS.H troviamo, ad esempio, CHAR_BIT (numero di bit in un char); INT_MIN
(minimo valore per un int); INT_MAX (massimo valore per un int); UINT_MAX (massimo valore per
un unsigned int). A queste si aggiungono minimi e massimi per gli altri tipi: SCHAR_MIN,
SCHAR_MAX e UCHAR_MAX per signed char e unsigned char; CHAR_MIN e CHAR_MAX per i
char; SHRT_MIN, SHRT_MAX e USHRT_MAX per gli short; LONG_MIN, LONG_MAX e ULONG_MAX
per i long.
In STDDEF.H è definito un gruppo di costanti manifeste il cui simbolo è costituito da un
prefisso indicante il tipo di dato (FLT_ per float; DBL_ per double; LDBL_ per long double) e
da un suffisso al quale è associato il significato della costante medesima. Presentiamo un elenco dei soli
suffissi (per brevità) precisando che l'elenco completo delle costanti manifeste si ottiene unendo ogni
prefisso ad ogni suffisso (ad es.: FLT_DIG; DBL_DIG; LDBL_DIG; etc.):
SUFFISSI PER LE COSTANTI MANIFESTE DEFINITE IN STDDEF.H
SUFFISSI SIGNIFICATI SUFFISSI SIGNIFICATI
MAX Massimo valore MIN Minimo valore positivo
MAX_10_EXP Max.esponente decimale MIN_10_EXP Min.esponente decimale
MAX_EXP Max.esponente binario MIN_EXP Min.esponente binario
DIG N.cifre di precisione MANT_DIG N.di bit in mantissa
EPSILON Min.valore di macchina RADIX Radice dell'esponente
Con riferimento ai tipi in virgola mobile, va ancora ricordato che lo standard ANSI ha definito il
tipo long double, stabilendo che esso deve essere di dimensione maggiore o uguale al double, senza
fissare altri vincoli all'implementazione. Sulle macchine 80x86 esso occupa 80 bit379, ma su altre
piattaforme hardware i compilatori possono gestirlo diversamente.
Le difficoltà non si limitano alla dimensione dei tipi di dato. Appare rilevante, ai nostri fini,
anche il modo in cui il processore ne gestisce l'aritmetica. Esistono infatti processori basati sull'aritmetica
in complemento a due (come quelli appartenenti alla famiglia Intel 80x86) ed altri basati sull'aritmetica in
complemento a uno. Le differenze sono notevoli: questi ultimi, a differenza dei primi, gestiscono due
rappresentazioni dello zero (una negativa e una positiva). Inoltre varia la rappresentazione binaria interna
dei numeri negativi: ad esempio, -1 ad otto bit è 11111111 in complemento a due e 11111110 in
complemento a uno380.
Infine, alcune considerazioni sul metodo utilizzato dal processore per ordinare i byte in
memoria. Gli Intel 80x86 lavorano nella modalità cosiddetta backwords, cioè a parole rovesciate: ogni
coppia di byte (detta word, o parola) è memorizzata in modo che al byte meno significativo corrisponda la
locazione di memoria di indirizzo inferiore; quando un dato è formato da due parole (ad esempio un
long a 32 bit), un analogo criterio è applicato ad ognuna di esse (la word meno significativa precede in
379 In tal modo esso è particolarmente adatto ad essere elaborato nei registri interni dei coprocessori
matematici 80x07. Il float e il double occupano invece, ripettivamente, 32 e 64 bit.
380 Quando si abbiano esigenze di portabilità è dunque preferibile evitare il ricorso diffuse prassi quali
inizializzare a -1 un char o int per utilizzarlo come maschera avente tutti i bit a 1.
Linguaggio C e portabilità - 461
memoria quella più significativa). La conseguenza è che i dati sono memorizzati, in sostanza, a rovescio.
Altri processori si comportano in modo differente, e ciò può rendere problematico portare da una
macchina all'altra programmi che assumano come scontata una certa modalità di memorizzazione dei
byte381.
D I P E N D E N Z E D A I C O M P I L A T O R I
Anche le differenze esistenti tra le molteplici implementazioni di compilatori hanno rilevanti
riflessi sulla portabilità. E' del tutto palese che costrutti sintattici ammessi da un compilatore ma non
rientranti negli standard (ancora una volta il punto di riferimento è lo standard ANSI) possono non essere
ammessi da altri, con ovvie conseguenze. Un macroscopico esempio è rappresentato dallo inline
assembly, cioè dalle istruzioni di linguaggio assembler direttamente inserite nel codice C.
Talvolta, problemi di portabilità possono sorgere tra successive release della medesima
implementazione di compilatore: la famigerata opzione -k- insegna (pag. 173 e seguenti).
Il numero dei caratteri significativi nei simboli (nomi di variabili, di funzioni, di etichette) non è
fissato da alcuno standard. Ad esempio, alcuni compilatori sono in grado di distinguere tra loro nomi
(ipotetici) di funzioni quali ConvertToUpper() e ConvertToLower(), mentre altri non lo sono.
Inoltre, nonostante il C sia un linguaggio case sensitive (che distingue, cioè, le lettere minuscole da quelle
maiuscole), e dunque lo siano tutti i compilatori, possono non esserlo alcuni linker (quantomeno per
default): pericoloso, perciò, includere nei sorgenti simboli che differiscono tra loro solo per maiuscole e
minuscole (es.: DOSversion e DosVersion).
Anche in tema di compilatori vi è spazio, comunque, per considerazioni più particolari. Il C
riconosce gli operatori unari di incremento ++ e decremento -- (vedere pag. 64), che possono essere
anteposti o, in alternativa, posposti alla variabile che si intende incrementare (decrementare): vale la
regola generale che quando esso precede la variabile, questa è incrementata (decrementata) prima di
valutare l'espressione di cui fa parte; quando esso la segue, l'incremento (il decremento) avviene dopo la
valutazione dell'intera espressione. Consideriamo, però, le due seguenti chiamate a funzione:
funz(++a);
funz(a++);
Contrariamente a quanto si potrebbe supporre, non è garantito che nella prima la variabile a sia
incrementata prima di passarne il valore alla funzione e, viceversa, nella seconda essa sia incrementata
successivamente. Lo standard del linguaggio non prevede, al riguardo, vincoli particolari per
381 Vediamo un esempietto. Su una macchina equipaggiata con un Intel 80x86 si può validamente utilizzare il
costrutto seguente:
union farptr {
void far *pointer;
struct ptrparts {
unsigned offset;
unsigned segment;
} ptr;
} point;
Esso consente di referenziare un puntatore far (point.pointer) oppure la sua word segmento
(point.ptr.segment), oppure ancora la word offset (point.ptr.offset) semplicemente utilizzando
l'opportuno elemento della union: su macchine equipaggiate con il processore Z8000 tale costrutto maniene la
propria validità sintattica, ma point.ptr.offset contiene il segmento del puntatore e, viceversa,
point.ptr.segment ne contiene l'offset, in quanto lo Z8000 non utilizza la tecnica backwords.
462 - Tricky C
l'implementazione, coerentemente con la generale libertà che ogni compilatore C può concedersi nella
valutazione delle espressioni382.
A tutti i programmatori C è noto, inoltre, il problema degli effetti collaterali (side-effect) che
possono verificarsi quando una variabile in autoincremento (o decremento) costituisce il parametro di una
macro, piuttosto che di una funzione. Al riguardo precisiamo che, a seconda dell'implementazione del
compilatore, una funzione C può benissimo essere in realtà... una macro: è meglio dunque documentarsi a
fondo383, al minimo curiosando nei file .H.
Ancora sulle funzioni: le implementazioni recenti di compilatori ammettono (ed è lo stile di
programmazione consigliato) che nelle dichiarazioni di funzione siano specificati tipo e nome dei
parametri formali:
int funzione(int *ptr,long parm);
Ciò consente controlli precisi sul tipo dei parametri attuali e limita le possibilità di errore. I
compilatori obsoleti individuano in tali dichiarazioni un errore di sintassi e precisano che i parametri
possono essere specificati solo nelle definizioni di funzione (non nelle dichiarazioni).
E' ora il momento di affrontare i puntatori. In C è del tutto lecito e normale calcolare la
differenza tra due puntatori: ci si potrebbe aspettare che il risultato sia un integer (o unsigned integer). In
realtà esso può essere un long: dipende, ancora una volta, dall'implementazione del compilatore. Lo
standard ANSI definisce il tipo ptrdiff_t384, il quale garantisce la coerenza della dimensione delle
variabili ad esso appartenenti con il comportamento del compilatore nel calcolo di differenze tra
puntatori.Aggiungiamo, per rimanere in tema, che il puntatore nullo NULL non è necessariamente uno
zero binario in tutte le implementazioni.
Per quanto riguarda i tipi di dato, occorre prestare attenzione al trattamento riservato dal
compilatore ai char, i quali possono essere considerati signed o unsigned char per default.
Ignorare le convenzioni in base alle quali il compilatore utilizzato si comporta può essere fonte di bug
inaspettati e molto difficili da scovare: ci si ricordi che se, per esempio, i char sono trattati come segnati,
382 Ovviamente ogni compilatore C è tenuto al rispetto delle priorità algebriche; tuttavia la valutazione di
un'espressione può procedere, a parità di priorità algebrica tra gli elementi valutati, indifferentemente da sinistra a
destra o viceversa (per alcuni operatori non sono definiti vincoli di associatività: vedere pag. 61), a tutto vantaggio
dell'efficienza complessiva del programma.
383 Esempio, tratto dalla realtà. In tutte le implementazioni standard, toupper(char c) converte in
maiuscolo, se minuscolo, il carattere contenuto in c. Se la libreria utilizzata implementa toupper() come
funzione, la riga di codice:
a = toupper(++c);
può dare luogo alle ambiguità concernenti il momento in cui c è incrementata. Ma portando il sorgente ad un
compilatore che implementi toupper() come macro:
#define toupper(c) (islower(c) ? c - 'a' + 'A' : c)
la riga di codice viene espansa dal preprocessore nel modo seguente:
a = (islower(++c) ? ++c - 'a' + 'A' : ++c);
con le immaginabili conseguenze sui valori finali di c e di a.
384 In STDDEF.H.
Linguaggio C e portabilità - 463
un'espressione del tipo (a < 0x90), dove a è dichiarata semplicemente char, è sempre vera;
analogamente, se i char sono considerati privi di segno, (a < 0x00) è sempre e comunque falsa. Le
costanti esadecimali, infatti, sono sempre considerate prive di segno. Altre "stranezze" si verificano nel
caso di assegnamento del valore (negativo) di una variabile char ad una variabile int, come risulta dal
seguente esempio:
....
char c;
int i;
....
c = -1;
i = c;
....
Quanto vale i? Se il compilatore considera i char grandezze senza segno, allora i vale 255; in
caso contrario assume il valore -1.
D I P E N D E N Z E D A L S I S T E M A O P E R A T I V O
Il sistema operativo mette a disposizione del programmatore un insieme di servizi che possono
costituire una comoda interfaccia tra il software applicativo e il ROM BIOS o lo hardware. Sistemi
operativi progettati per fornire ambienti differenti sono (è ovvio) interinsecamente diversi; ciononostante
è spesso possibile portare programmi dall'uno all'altro senza particolari difficoltà. E' il caso, ad esempio,
di Unix e DOS, quando si conoscano entrambi i sistemi appena un poco in profondità e si rinunci ad
ottimizzazioni a basso livello del codice. Al riguardo intendiamo ricordare solo alcune delle differenze
più notevoli tra DOS e Unix, quale spunto per meditazioni più approfondite.
In primo luogo Unix è, contrariamente al DOS, un sistema multiuser/multitask; un programma
scritto sotto DOS con "ambizioni" di portabilità deve essere in grado di gestire la condivisione delle
risorse con altri processi.
Un'altra differenza di rilievo consiste nell'assenza, in Unix, del concetto di volume (cioè di disco
logico): pertanto un pathname, sotto Unix, non può includere un identificativo di drive. Vi sono poi
sistemi operativi (CP/M, antesignano dello stesso DOS) che non gestiscono file systems gerarchici (in
altre parole: non consentono l'uso delle directory). Inoltre la backslash ('\') che in DOS separa i nomi di
directory e identifica la root è una slash ('/') in Unix, il quale considera il punto ('.'), nei nomi di file, alla
stregua di un carattere qualsiasi, mentre in DOS esso ha la funzione di separare nome ed estensione. In
ambiente DOS, infine, i nomi di file possono contare un massimo di undici caratteri (otto per il nome e tre
per l'estensione); Unix ammette fino a quattordici caratteri; OS/2 (se installato con HPFS385) fino a 256.
Unix gestisce le unità periferiche come device386: tale caratteristica è stata in parte ripresa dal
DOS ed il linguaggio C consente di sfruttarla proficuamente attraverso le funzioni basate su stream
(pag. 116). Particolarmente interessanti sono gli stream standard, resi disponibili dal sistema, ed usati da
funzioni e macro come printf(), puts(), gets(), etc.: si tratta di stdin (standard input),
stdout (standard output), stderr (standard error), stdaux (standard auxiliary) e stdprn (standard
385 High Performance File System.
386 Dispositivi hardware pilotati da apposite interfaccia software (device driver: pag. 353), che comunicano con
le periferiche attraverso un protocollo dedicato e con il sistema mediante flussi (stream) di dati; i programmi
applicativi risultano così, in larga misura, indipendenti dal dispositivo fisico (stampante, disco, console) dal quale
provengono (o al quale sono diretti) i dati.
464 - Tricky C
printer). La portabilità tra Unix e DOS del codice che ne fa uso è quasi totale387, ma vi sono sistemi
operativi che gestiscono le periferiche in modo assai differente.
Approfondimenti circa problemi di portabilità tra Unix e DOS di sorgenti che implementano
controllo e gestione di processi si trovano a pag. 136.
Se, da una parte, è prevedibile incontrare problemi di portabilità tra sistemi di differente
concezione tecnica, dall'altra sarebbe un errore ritenere che lo scrivere codice portabile tra sistemi
fortemente analoghi sia privo di ogni difficoltà: si pensi, ad esempio, alle differenze esistenti tra versioni
successive del DOS. Il codice che utilizzi servizi DOS non presenti in tutte le versioni non può dirsi
completamente portabile neppure nell'ambito del medesimo ambiente operativo. La realizzazione di
codice portabile tra ogni release di DOS implica la rinuncia alle funzionalità introdotte via via con le
nuove versioni388: si tratta, con ogni probabilità, di un prezzo troppo alto e spetta pertanto al
programmatore scegliere un opportuno compromesso tra il grado di portabilità da un lato e il livello di
efficienza, unitamente al contenuto innovativo del codice, dall'altro389. Le funzioni implementate dalle
librerie standard dei recenti compilatori C si basano su servizi DOS disponibili a partire dalla versione 2.0
o 3.0.
Va aggiunto che esistono versioni di DOS modificate da produttori di hardware per migliorarne
la compatibilità con le macchine da essi commercializzate; possono così riscontrarsi diversità non solo tra
release successive, ma anche tra differenti "marchi" nell'ambito della medesima release. Quasi sempre si
tratta, in questi casi, di differenze nelle modalità con le quali il DOS interagisce con BIOS e hardware;
pertanto difficilmente esse hanno reale influenza sulla portabilità del codice, eccetto i casi in cui questo
incorpori o utilizzi servizi implementati a basso livello. Con un approccio forse un po' grossolano si può
inoltre osservare che il DOS è costituito da un insieme di routine, ciascuna in grado di svolgere un
compito piuttosto elementare (aprire un file, visualizzare un carattere...). Alcune di esse formano l'insieme
dei servizi resi disponibili da quella particolare release: sono, pertanto descritte nella documentazione
tecnica e la loro permanenza in future versioni è garantita. Altre, realizzate quali routine di supporto alle
precedenti, sono riservate ad uso "interno" da parte del sistema operativo stesso: i manuali tecnici non vi
fanno cenno e non è possibile contare sulla loro presenza nelle versioni future390.
387 "Quasi" significa che comunque vi sono alcune differenze tra il comportamento dei due sistemi operativi in
questione. Ad esempio, Unix consente di redirigere lo standard error, al contrario del DOS.
388 Ogni versione di DOS affianca i nuovi servizi a quelli preesistenti, anche quando questi ultimi siano resi
obsoleti dai primi: ne deriva una sostanziale compatibilità verso il basso.
389 Inoltre è lecito ipotizzare che le nuove versioni del DOS abbiano, nel tempo, rimpiazzato quelle
originariamente installate.
390 Inoltre, qualora esse siano presenti in altre versioni del DOS, nulla assicura che il contenuto dei registri della
CPU o la struttura dei dati gestiti rimangano invariati. E' un vero peccato: di solito si rivelano utilissime.
Di tutto... di più - 465
D I T U T T O . . . D I P I Ù
Il presente capitolo presenta una raccolta di esempi. Si tratta di idee e spunti che non hanno, per
le ragioni più svariate, trovato una sistemazione logica altrove nel testo.
D U E F I L E S O N O I L M E D E S I M O F I L E ?
La domanda è formulata in modo fuorviante. Il problema che intendiamo affrontare è, in realtà,
come capire se due pathname, apparentemente differenti, si riferiscono al medesimo file: la questione non
è banale, in quanto occorre tenere nella dovuta considerazione i default assunti di volta in volta dal DOS.
Vediamo un semplice esempio: "\PROGS\BIN\DOCS\LEGGIMI.TXT" e "C:LEGGIMI.TXT" sono il
medesimo file? La risposta è SI, se il drive e la directory di default sono, rispettivamente, "C:" e
"\PROGS\BIN\DOCS"; NO altrimenti.
Una prima soluzione del problema consiste nell'utilizzo delle opportune chiamate al DOS per
conoscere i defaults attuali: ad esempio, i servizi 19h e 47h dell'int 21h consentono di conoscere drive e,
rispettivamente, directory di default.
Una seconda possibilità è affidarsi al sistema operativo per ricavare dalle stringhe di partenza i
due pathname completi, ad esempio mediante il servizio 60h dell'int 21h (disponibile a partire dalla
versione 3.0 del DOS), non documentata ufficialmente, ma della quale riportiamo, per completezza, la
descrizione:
INT 21H, SERV. 60H: RISOLVE UN PATH IN PATHNAME COMPLETO
Input AH 60h
DS:SI indirizzo della stringa contenente il pathname da risolvere
ES:DI indirizzo del buffer (80 byte) per il pathname completo
Output Carry 1 = errore
AX = codice dell'errore
02h = stringa non valida
03h = drive non valido
0 = altrimenti
AL = 00h
AH = '\' se il path in input si riferisce ad un file o a una
subdirectory della root; ultima lettera del path in input se esso si
riferisce alla directory di default; 00h altrimenti
Note Il buffer puntato da ES:DI è riempito con il pathname completo
(D:\PATH\FILE.EXT); il pathname in input è valido anche se
inesistente e può contenere '.' e "..". Tutte le lettere sono convertite in
maiuscole. Le '/' sono convertite in '\'.
Entrambi i metodi descritti rivelano un approccio di tipo "umano" al problema; dal momento
che il DOS gestisce i file mediante la File Allocation Table e che un cluster di un disco non può
466 - Tricky C
appartenere contemporaneamente a due file391, possiamo individuare un metodo più diretto: due
pathname referenziano il medesimo file se il DOS, mediante la propria routine FINDFIRST di scansione
della directory (int 21h, servizio 4Eh), evidenzia per entrambi medesimo drive e medesimo cluster
iniziale. La routine che presentiamo si basa sulla funzione di libreria findfirst(), la quale utilizza
una struct ffblk (definita in DIR.H) per memorizzare quanto restituito dalla FINDFIRST del
DOS: isfsame() può pertanto essere definita una funzione di alto livello.
/********************
BARNINGA_Z! - 1990
ISFSAME.C - isfsame()
int cdecl isfsame(char *fname1,char *fname2);
char *fname1, *fname2; puntatori ai due pathnames
Restituisce: !0 se i due pathnames sono il medesimo
0 altrimenti
COMPILABILE CON TURBO C++ 1.0
tcc -O -d -c -mx isfsame.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#include
#include /* richiesto solo per FA_LABEL e FA_DIREC */
#define RESFIELD_LEN 21
int cdecl isfsame(char *fname1,char *fname2)
{
register int i = 0;
struct ffblk ff1, ff2;
if(!findfirst(fname1,&ff1,~(FA_LABEL | FA_DIREC)))
if(!findfirst(fname2,&ff2,~(FA_LABEL | FA_DIREC)))
for(; i < RESFIELD_LEN; i++)
if(ff1.ff_reserved[i] != ff2.ff_reserved[i])
break;
return(i == RESFIELD_LEN);
}
La findfirst() è invocata due volte, una per ogni pathname: in entrambi i casi, l'attributo di
ricerca (il terzo parametro) determina l'esclusione delle etichette di volume e delle directory392; i due
pathname si riferiscono al medesimo file se i campi ff_reserved delle due strutture sono identici. Di
findfirst() si parla anche a pag. 102.
E' necessario precisare che il contenuto del campo ff_reserved non è ufficialmente
documentato: tuttavia in esso si trovano le informazioni necessarie al nostro scopo (drive e cluster iniziale
391 Salvo il caso di anomalie nella gestione della FAT: chi non ha mai usato alemno una volta la utility
CHKDSK?.
392 La ricerca delle FINDFIRST/FINDNEXT è filtrata confrontando gli attributi dei file con il template fornito
alla chiamata: se un bit del template è 0 e il corrispondente bit dell'attribute byte del file è 1, questo viene escluso
dalla ricerca.
Di tutto... di più - 467
del file) ed altre che vengono utilizzate nelle eventuali chiamate alla findnext(), la quale, a sua volta,
si fonda sull'int 21h, funzione 4Fh (la FINDNEXT del DOS). La posizione di tali informazioni all'interno
del campo è differente, a seconda della versione del DOS; tuttavia, la isfsame() sopravvive sulla
constatazione che, se i due pathname si riferiscono al medesimo file, l'algoritmo si risolve nel chiamare
due volte la findfirst() per quel file, e ciò, ovviamente, sotto la stessa versione di DOS.
D O V E M I T R O V O ?
Perdersi in un groviglio di drive e directory non è una bella esperienza. Per questo è opportuno
che un programma possa sapere, se necessario, qual è l'attuale directory di lavoro. La libreria del C
Borland mette a disposizione due funzioni che forniscono informazioni al proposito: getcurdir(), che
permette di conoscere la directory corrente per un dato drive (compreso quello di default), e getcwd(),
che consente di conoscere la directory corrente del drive di default. Come si può facilmente constatare,
esse sono piuttosto simili e inoltre, dato l'algoritmo utilizzato393, vengono entrambe influenzate dai
comandi SUBST e JOIN del DOS. Ad esempio, dopo avere assegnato al path C:\LAVORO\GRAFICA
l'identificativo di drive K: mediante SUBST, possiamo referenziare la directory GRAFICA sia come
sottodirectory di C:\LAVORO, sia come root del drive fittizio K: e posizionarci in essa con il comando
CHDIR su C: oppure cambiando in K: il drive di default. In questo caso getcurdir() e getcwd()
indicano che la directory corrente è la root di K:. Se il programma necessita conoscere la reale directory
di lavoro, ignorando eventuali combinazioni di SUBST e JOIN, può ricorrere al servizio 60h dell'int 21h
(descrizione dettagliata a pag. ). Vediamone un esempio di utilizzo:
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
GETRDIR.C - getrealdir()
int cdecl getrealdir(char *userpath);
char *userpath; puntatore ad array di caratteri allocato a cura
del programmatore e di grandezza sufficiente a
contenere il pathname completo della directory
corrente
Restituisce: 0 se tutto o.k.
0 se si e' verificato un errore
COMPILABILE CON TURBO C++ 1.0
tcc -O -d -rd -c -mx getrdir.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#include
#include
#define MAXPATH 80
int cdecl getrealdir(char *userpath)
{
int retcode;
char realpath[MAXPATH];
struct SREGS sregs;
union REGS regs;
393 Si basano entrambe sul servizio 47h dell'int 21h.
468 - Tricky C
realpath[0] = '.';
realpath[1] = (char)0;
segread(&sregs);
regs.h.ah = 0x60;
sregs.ds = sregs.es = sregs.ss;
regs.x.si = regs.x.di = (unsigned)realpath;
retcode = intdosx(®s,®s,&sregs);
if(!regs.x.cflag) {
retcode = 0;
(void)strcpy(userpath,realpath);
}
return(retcode);
}
L'array realpath funge da buffer sia di input che di output; occorre dunque caricare i registri
DS e ES con il suo indirizzo di segmento, e i registri SI e DI con il suo offset. In quanto variabile
automatica, realpath è allocato nello stack: il suo indirizzo di segmento è dunque rappresentato dal
registro SS; in quanto array, il suo offset è rappresentato dal nome stesso (che è un puntatore all'array). Il
valore di SS è ricavato mediante la funzione di libreria segread(), che copia i valori dei registri di
segmento nei campi della struttura sregs (di tipo SREGS)394. SI e DI sono caricati, attraverso la
union regs di tipo REGS, con l'offset dell'array; il cast ad unsigned è necessario in quanto
realpath è puntatore a char, cioè di tipo char *. Se la funzione di libreria intdosx() non ha
riscontrato la restituzione di un errore da parte dell'int 21h, da essa invocato, il campo .x.cflag della
union REGS è nullo395: la stringa preparata dal servizio 60h è copiata all'indirizzo passato come
parametro a getrealdir(), che restituisce 0. Se .x.cflag non è nullo allora getrealdir()
restituisce il codice di errore riportato dall'int 21h. Si noti che il puntatore userpath, parametro della
funzione, deve essere allocato a cura della routine che invoca la getrealdir() e deve essere in grado
di contenere l'intero pathname (la massima lunghezza di un pathname, in DOS, è 80 caratteri compreso il
terminatore nullo396).
Poche modifiche sono sufficienti per trasformare getrealdir() in una funzione in grado di
risolvere in pathname completo qualunque nome di file o directory passatole come parametro.
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
RSLVPATH.C - resolvepath()
int cdecl resolvepath(char *userpath);
char *userpath; puntatore alla stringa contenente il pathname
parziale da risolvere in pathname completo. Lo
spazio allocato deve essere sufficiente a
contenere quest'ultimo.
Restituisce: 0 se tutto o.k.
!0 se si e' verificato un errore:
2 = userpath contiene caratteri non leciti in
un pathname
3 = drive specificato in userpath non valido
394 Vedere pag. 115 e seguenti.
395 Esso contiene il valore del CarryFlag al ritorno dall'int 21h.
396 Del resto, 80 è il valore della costante manifesta MAXPATH, definita in DIR.H.
Di tutto... di più - 469
COMPILABILE CON TURBO C++ 1.0
tcc -O -d -rd -c -mx RSLVPATH.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#include
#include
#define MAXPATH 80
int cdecl resolvepath(char *userpath)
{
int retcode;
char realpath[MAXPATH];
struct SREGS sregs;
union REGS regs;
segread(&sregs);
regs.h.ah = 0x60;
sregs.es = sregs.ss;
regs.x.di = (unsigned)realpath;
#if defined(__TINY__) || defined(__SMALL__) || defined(__MEDIUM__)
regs.x.si = (unsigned)userpath;
#else
sregs.ds = FP_SEG(userpath);
regs.x.si = FP_OFF(userpath);
#endif
retcode = intdosx(®s,®s,&sregs);
if(!regs.x.cflag) {
retcode = 0;
(void)strcpy(userpath,realpath);
}
return(retcode);
}
La differenza sostanziale tra le due funzioni è che resolvepath() utilizza userpath come
buffer di input per il servizio 60h. Esso punta ad un array allocato nel segmento dati; pertanto la sua
gestione varia a seconda del modello di memoria prescelto per la compilazione. Se lo heap è limitato
a 64Kb (modelli tiny, small e medium), userpath esprime un offset rispetto a DS: segread() carica
dunque sregs.ds con il valore effettivamente necessario all'int 21h. Nei modelli compact, large e huge
userpath è un puntatore far: si rende pertanto necessario l'uso delle macro FP_SEG() e FP_OFF(),
definite in DOS.H, che ricavano, rispettivamente, segmento ed offset da puntatori di tipo far (pag. 24).
Se userpath punta alla stringa ".", resolvepath() può essere utilizzata in luogo di
getrealdir().
Il servizio 60h dell'int 21h non è ufficialmente documentato397: ad esempio, non sembra essere
implementato nel DR-DOS 5.0, rilasciato alcuni mesi dopo lo sviluppo delle due funzioni descritte. Come
accade spesso quando si sfruttano caratteristiche non ufficiali del sistema operativo, è stato indispensabile
correre ai ripari, scrivendo una funzione in grado di emulare il servizio 60h.
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
PATHNAME.C - pathname()
397 Guarda caso, i servizi non documentati sono (quasi) sempre molto utili ed interessanti.
470 - Tricky C
pathname() Risolve un pathname in pathname completo
SINTASSI int cdecl pathname(char *path,char *src,char *badchrs);
PARAMETRI path puntatore ad un'area di memoria di almeno
MAXPATH (80) caratteri (MAXPATH è definita
in fileutil.h) in cui è costrutio il
pathname completo. La funzione non controlla
la lunghezza del buffer; assume
semplicemente che esso sia sufficiente a
contenere tutto il pathname.
src puntatore al pathname sorgente. Se la
stringa è vuota, in pcompl viene posto il
pathname della directory corrente del drive
di default, seguita da una backslash.
badchrs puntatore ad una stringa contenente i
caratteri che devono essere considerati
illeciti in un pathname oltre ai caratteri
da 0x00 a 0x1F. In fileutil.h è definita la
stringa BADCHARS ";,:|><". I due punti (:)
sono comunque ammessi nell'indicatore del
drive.
SCOPO Trasforma un pathname (src) in pathname completo di drive,
percorso e nome di file, considerando gli attuali defaults
di sistema.
RESTITUISCE 0 Operazione completata con successo.
EOF In caso di errore. Le variabili globali errno e
doserrno contengono il codice di errore ENOPATH
(path non trovato); errno e doserrno contengono
il codice dell'errore.
NOTE Il path sorgente può contenere '*' e '?'. Gli '*' sono
trasformati nell'opportuno numero di '?'. Le slashes (/)
eventualmente presenti sono convertite in backslashes (\).
Il path sorgente può anche non esistere, e può fare
riferimento ad un drive inesistente (nel qual caso il path
fornito è assunto quale entry della root). La presenza di
un carattere illecito nel pathname, o di due o più punti
(.) anche non consecutivi, o due o più backslashes o
slashes consecutive determinano errore. Tutti i caratteri
che seguono un '*' e precedono il '.' o la fine del nome
(se il '.' è già stato incontrato) sono ignorati. Un nome
di directory (o di file) che superi gli 8 caratteri viene
troncato ad 8. L'estensione che superi i 3 caratteri è
troncata a 3. La funzione interpreta '.' e '..'; tuttavia
esse devono (ovviamente) trovarsi all'inizio del path
sorgente o immediatamente dopo i due punti (:)
dell'indicativo del drive, onde evitare una condizione di
errore. Il pathname costruito in pcompl non termina con
backslash, a meno che si tratti di root o il path in input
(src) sia una stringa vuota.
COMPILABILE CON TURBO C++ 1.0
tcc -O -d -rd -c -mx PATHNAME.C
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
Di tutto... di più - 471
#pragma warn -pia
#include
#include
#include
#include
#define NAMELEN (MAXFILE-1) /* lunghezza nomi file */
#define EXTLEN (MAXEXT-2) /* lunghezza estensione */
#define CURRENT "."
#define CURDIR ".\\"
#define PARENT ".."
#define PARDIR "..\\"
#define PARDIR2 "\\.."
#define ROOTSYM ":\\"
#define SLASH '/'
#define BSLASH '\\'
#define COLON ':'
#define POINT '.'
#define ASTERISK '*'
#define QMARK '?'
#define D_FIRST 'A'
#define islwctl(c) ((c >= 0 && c < 0x20) ? 1 : 0) /* macro per chr ctl */
#define isslash(c) ((c == SLASH || c == BSLASH) ? 1 : 0) /* separatore? */
int pascal __IOerror(int dosErr); /* funzione C per condizione d'errore */
int pathname(char *pcompl,char *src,char *badchrs)
{
register sx, px, cnt;
char *ptr, temp[MAXPATH];
struct {
unsigned b:1; /* il car. precedente e' BSLASH */
unsigned c:1; /* il path in input parte da .\ */
unsigned p:1; /* il car. precedente e' POINT */
unsigned w:1; /* gia' incontrato QMARK */
} flag;
for(cnt = 0; src[cnt]; cnt++)
temp[cnt] = (src[cnt] == SLASH) ? BSLASH : src[cnt]; /* / --> \ */
temp[cnt] = NULL;
if(temp[--cnt] == BSLASH) /* il path in input non puo' */
if(cnt > 0 && strstr(temp,ROOTSYM) != temp+cnt-1) /* finire in \ a */
return(__IOerror(ENOPATH)); /* meno che sia root */
if(cnt > 0 && temp[1] == COLON) {
if(!isalpha(*temp)) /* errore se 1^ car non alfabet. */
return(__IOerror(ENOPATH));
*pcompl = toupper(*temp);
sx = 2;
}
else {
*pcompl = getdisk()+D_FIRST; /* drive di default */
sx = 0;
}
pcompl[1] = COLON;
pcompl[2] = BSLASH;
px = MAXDRIVE; /* costruito d:\ */
flag.c = 0;
if(temp[sx] == BSLASH) { /* se in temp c'e' BSLASH iniziale o dopo d: */
++sx; /* il percorso e' completo; BSLASH gia' in pcompl */
flag.b = 1;
472 - Tricky C
}
else { /* altrimenti bisogna cercare . e .. */
flag.b = 0;
cnt = 0;
if(!strcmp(temp+sx,CURRENT)) /* temp = "." */
sx += strlen(CURRENT);
else {
if(!strcmp(temp+sx,PARENT)) { /* temp = ".." */
++cnt;
sx += strlen(PARENT);
}
else {
ptr = strstr(temp+sx,CURDIR); /* c'e' ".\" */
if(ptr == temp+sx) { /* nella posiz. attuale */
sx += strlen(CURDIR)-1;
flag.c = 1;
}
else {
ptr = strstr(temp+sx,PARDIR); /* c'e' "..\" */
if(ptr == temp+sx) { /* nella posiz. attuale */
sx += strlen(PARDIR)-1;
cnt = 1;
}
}
while(ptr = strstr(temp+sx,PARDIR2)) { /* cerca "\.." */
if(ptr == temp+sx) { /* seguiti da \ o */
sx += strlen(PARDIR); /* a fine stringa */
if(!temp[sx] || (temp[sx] == BSLASH)) {
++cnt;
continue;
}
}
return(__IOerror(ENOPATH)); /* "\.." in posiz. errata */
}
}
}
if(!getcurdir((*pcompl)-D_FIRST+1,pcompl+px)) /* dir di default */
if((px = strlen(pcompl)) > MAXDRIVE) {
pcompl[px++] = BSLASH;
flag.b = 1;
}
if(cnt) {
pcompl[px] = NULL; /* esclude dal percorso costruito */
for(++cnt; cnt; cnt--) /* le ultime dirs annullate */
if(!(ptr = strrchr(pcompl,BSLASH))) /* dai "\.." */
return(__IOerror(ENOPATH)); /* errore se "\.." piu' */
else /* numerosi delle dirs nel */
*ptr = NULL; /* path costruito */
px = (unsigned)(ptr-pcompl);
flag.b = 0;
}
}
for(flag.w = 0, flag.p = 0, cnt = NAMELEN; temp[sx]; ) { /* copia */
switch(pcompl[px] = toupper(temp[sx])) { /* il resto di temp */
case BSLASH:
if(flag.c) { /* temp = ".\xxxxxx" */
flag.c = 0;
if(flag.b) /* temp = ".\..\xxxxxx" */
--px;
}
else
if(flag.b || flag.p || flag.w)
return(__IOerror(ENOPATH));
flag.b = 1;
Di tutto... di più - 473
cnt = NAMELEN;
break;
case POINT:
if(flag.b || flag.p)
return(__IOerror(ENOPATH));
flag.p = 1;
cnt = EXTLEN;
break;
default:
if(strchr(badchrs,pcompl[px]) || islwctl(pcompl[px]))
return(__IOerror(ENOPATH));
flag.b = 0;
if(!cnt) {
while(temp[sx] && (temp[sx] != POINT) &&
!(temp[sx] == BSLASH))
++sx;
continue;
}
if(pcompl[px] == QMARK)
flag.w = 1;
else
if(pcompl[px] == ASTERISK) { /* risolve asterischi */
for(; cnt; cnt--)
pcompl[px++] = QMARK;
while(temp[sx] && (temp[sx] != POINT)) {
if(temp[sx] == BSLASH)
return(__IOerror(ENOPATH));
++sx;
}
continue;
}
--cnt;
}
++sx;
++px;
}
pcompl[px] = NULL;
cnt = strlen(pcompl)-1;
if((pcompl[cnt] == BSLASH) && strlen(pcompl) != MAXDRIVE && *temp)
--px; /* elimina \ finale a meno che \ sola o temp vuota */
else
if(strlen(pcompl) == MAXDRIVE-1) /* aggiunge \ se path e' */
pcompl[px++] = BSLASH; /* d:\ e la \ finale e' stata tolta */
return(pcompl[px] = NULL); /* da eliminzaione dirs per "\.." */
}
La pathname() non è in grado di riconoscere i pathname originali sottostanti ridefinizioni
effettuate da JOIN e SUBST.
Si noti l'uso della funzione (non documentata) di libreria __IOerror(), mediante la quale
sono valorizzate le variabili globali errno e doserrno, al fine di rendere la gestione degli errori
coerente con lo standard di libreria (per i dettagli su __IOerror() vedere pag. ).
L A C O M M A N D L I N E
Si intende, per command line, la riga di testo digitata al prompt di sistema: essa contiene un
comando DOS (che può essere il nome di un programma), completo degli eventuali parametri da
avviamento. Ad esempio, la command line
pippo /a /b file0 *.dat
474 - Tricky C
lancia il programma PIPPO passandogli quattro parametri, separati tra loro da spazi.
E' noto che il linguaggio C mette a disposizione un metodo semplice e standardizzato per
accedere ai parametri della command line: allo scopo è sufficiente dichiarare la funzione main() con
due parametri, nell'ordine un intero e un array di stringhe (un array di puntatori a carattere),
convenzionalmente chiamati argc e argv (arguments counter e arguments vector):
void main(int argc, char **argv)
....
La variabile argc contiene il numero di parole, separate da spazi, presenti sulla command line
(incluso, dunque, il nome del programma); gli elementi di argv referenziano le parole componenti la
command line (argv[0] punta al nome del programma, completo di pathname398). Ogni sequenza di
caratteri compresa tra due o più spazi (o tabulazioni) è considerata un parametro (se si intende passare al
programma una stringa contenente spazi come un unico parametro è sufficiente racchiuderla tra doppi
apici, "come questa") e le wildcard non vengono espanse (con riferimento all'esempio sopra riportato,
argv[4] in PIPPO contiene "*.dat").
Aggiungendo un terzo parametro a main() è possibile avere a disposizione anche le stringhe
che costituiscono l'environment del programma399:
void main(int argc, char **argv, char **envp)
....
Come argv, anche envp (environment pointer) è un array di puntatori a stringa, o meglio un
array di puntatori a carattere. Vedere anche pag. 105 e seguenti.
Il lavoro di parsing (cioè di scansione) della command line e di valorizzazione di inzializzazione
delle stringhe e dei rispettivi puntatori è svolto da due funzioni di libreria, non documentate in quanto
implementate per uso interno: nelle librerie del C Borland i loro nomi sono _setargv__() e
_setenvp__()400.
_ s e t a r g v _ _ ( ) e _ s e t e n v p _ _ ( )
Appare evidente che _setargv__() e _setenvp__() svolgono un compito utile solo se
effettivamente il programma ha necessità di conoscere le stringhe che compongono l'environment e,
rispettivamente, la command line. Esse vengono tuttavia invocate dal modulo di startup (pag. 105) in ogni
caso: è possibile accrescere l'efficienza dei programma che non necessitano di tali informazioni con un
semplice stratagemma.
#pragma option -k- /* evita stack frame nelle funzioni senza parametri */
void _setargv__(void) /* sostituisce la _setargv__() di libreria */
{
}
398 Solo a partire dalla versione 3.0 del DOS. Se il programma è invocato sotto versioni precedenti argv[0]
contiene la stringa "C".
399 L'environment non c'entra nulla con la command line, ma già che ci siamo...
400 Nelle librerie del C Microsoft troviamo setenvp() e setargv(): la sostanza non cambia.
Di tutto... di più - 475
void _setenvp__(void) /* sostituisce la _setenvp__() di libreria */
{
}
void main(void) /* non usa command line ed environment */
{
....
}
Naturalmente si può dichiarare una sola funzione fittizia, qualora l'altra sia necessaria:
#pragma option -k- /* evita stack frame nelle funzioni senza parametri */
void _setenvp__(void) /* sostituisce la _setenvp__() di libreria */
{
}
void main(int argc, char **argv) /* non usa l'environment */
{
....
}
La dichiarazione di entrambe le funzioni _set...() riduce di alcune centinaia di byte la
dimensione dell'eseguibile401 (.COM o .EXE) e ne rende leggermente più rapido il caricamento.
Entrambe _setargv__() e _setenvp__() sono eseguite prima di main(), siano esse le
funzioni di libreria o quelle dichiarate nel sorgente: in questo caso nulla vieta al programmatore di crearne
versioni personalizzate, non necessariamente "nullafacenti".
W I L D A R G S . O B J
Una versione più sofisticata di _setargv__() è quella implementata nel modulo
WILDARGS.OBJ (fornito con il compilatore): essa è in grado di espandere le wildcards e restituire in
argv l'elenco completo dei file corrispondenti ai nomi "collettivi" specificati sulla command line. Se il
file PIPPO.C è compilato con:
bcc pippo.c wildargs.obj
il vettore argv ricavato dalla command line dell'esempio di pag. può avere più di quattro elementi, in
quanto *.dat è espanso in tante stringhe quanti sono i file .dat effettivamente presenti nella directory.
Solo se non vi è alcun file .dat argv ha cinque elementi ed argv[4] è ancora "*.dat".
Esiste un solo object file WILDARGS.OBJ per tutti i modelli di memoria (pag. 143).
P S P e c o m m a n d l i n e
Le variabili argc e argv e il file WILDARGS.OBJ costituiscono gli strumenti standard per la
gestione della command line: essi rendono disponibili gli elemeti (stringhe) che la compongono. Chi
desideri andare "al di là" del C, ed accedere direttamente alla riga di comando digitata al prompt402, deve
vedersela con il Program Segment Prefix (vedere pagina 324).
401 Il compilatore, diligentemente, inserisce un riferimento esterno (che il linker risolve con una ricerca in
libreria) solo per quelle funzioni il cui codice non si trova nel sorgente.
402 Priva, però, del nome del programma e degli eventuali simboli di piping ('|') e redirezione ('<', '>').
476 - Tricky C
Infatti, nel PSP, il byte ad offset 80h memorizza la lunghezza della command line (escluso il
nome del programma ed incluso il CR terminale); ad offset 81h si trova la riga di comando (a partire dal
primo spazio o tabulazione seguente il nome del programma), che include il carattere di CR.
Il mini-programma dell'esempio seguente, compilato sotto Borland C++ 2.0, stampa la
command line, o meglio la sequenza di argomenti passati al programma tramite questa.
#include
#include // per MK_FP()
#include // per _fstrncpy()
void main(void)
{
int cmdlen;
char cmdline[127];
extern unsigned _psp; // indirizzo di segmento del PSP
cmdlen = (int)(*(char far *)MK_FP(_psp,0x80));
_fstrncpy((char far *)cmdline,(char far *)MK_FP(_psp,0x81),cmdlen);
cmdline[cmdlen] = NULL;
puts(cmdline);
}
Si noti che main() non ha parametri: la command line viene infatti letta direttamente nel PSP.
La variabile cmdlen viene valorizzata con la lunghezza della command line: il doppio cast è necessario
in quanto detto dato è costituito, nel PSP, da un solo byte; il cast di MK_FP() (pag. 24) a (int far
*) avrebbe l'effetto di restituire una word in cui il byte più significativo è, in realtà, il primo carattere
della riga di comando (di solito un blank). Il buffer cmdline è dimensionato a 127 byte: infatti tale è la
massima lunghezza della command line (incluso il CR terminale, che deve essere sostituito con un NULL
per ottenere una stringa stampabile dalle funzioni C). Per copiare in cmdline la porzione di PSP di nostro
interesse è utilizzata _fnstrcpy(), che è equivalente a strncpy() ma accetta puntatori far403. Se
le librerie del compilatore utilizzate non includono una versione far della strncpy() è necessario
copiare la stringa byte per byte, ad esempio con un ciclo while:
....
register i = 0;
....
while((cmdline[i] = *(char far *)MK_FP(_psp,i+0x81)) != (char)0x0D)
i++;
cmdline[i] = NULL;
....
Dal momento che la seconda metà (gli ultimi 128 byte) del PSP è utilizzata dal DOS come DTA
(Disk Transfer Address) di default per il programma, è indispensabile che le operazioni descritte siano le
prime eseguite dal programma stesso, onde evitare che la command line sia sovrascritta.
U n a g e s t i o n e U n i x - l i k e
Nei sistemi Unix la command line è spesso utilizzata per fornire al programma invocato
direttive, dette opzioni, di modifica degli eventuali default di funzionamento. Nel tempo, la modalità di
elencazione delle opzioni ha raggiunto, sia pure in modo non esplicitamente formale, un livello di
403 Un puntatore al PSP è, per definizione, far ed impone l'uso di _fstrncpy(), mentre il buffer cmdline
è near: ciò spiega il cast (char far *)cmdline. La _fstrncpy() è la versione per puntatori a 32 bit della
strncpy() (vedere pag. 25 e seguenti).
Di tutto... di più - 477
standardizzazione tale da poter parlare di una vera e propria sintassi delle opzioni, in parte ripresa e
spesso seguita anche in ambiente DOS.
I parametri di main() argc e argv costituiscono solo una base di partenza per implementare
una gestione Unix-like delle opzioni di command line: il resto è lasciato alla buona volontà del
programmatore. Proviamo a scendere nel dettaglio: lo scopo è definire una sintassi per le command line
option analoga a quella comunemente seguita nei sistemi Unix, e realizzare un insieme di funzioni libreria
in grado di implementare in qualunque programma la gestione delle opzioni secondo quella sintassi.
La sintassi
Va innazitutto precisato che per opzione si intende un carattere alfanumerico, detto optLetter,
preceduto sulla command line da un particolare carattere, detto switch character , che ha proprio lo scopo
di identificare la optLetter quale opzione. In ambiente DOS lo switch character è, solitamente, la barra '/';
nei sistemi Unix è usato il trattino '-'. Il programma può prevedere che l'opzione supporti un parametro,
detto argomento, rappresentato da una sequenza di caratteri qualsiasi, nel qual caso il carattere
alfanumerico che rappresenta l'opzione è detto argLetter (e non optLetter).
Il programma riconosce le optLetter e le argLetter in quanto esse sono elencate in una stringa,
convenzionalmente denominata optionS, in base alle regole elencate di seguito:
1) La stringa optionS non deve contenere spazi404.
2) Le optLetter e le argLetter non possono essere segni di interpunzione.
3) Se il programma deve considerare equivalenti maiuscole e minuscole è necessario inserire in
optionS sia la maiuscola che la minuscola per ogni optLetter o argLetter.
4) Ogni argLetter è seguita dal carattere ':'.
5) Per le argLetter non è data alcuna indicazione sugli argomenti validi: spetta al programma
valutarli ed accettarli o segnalare eventuali errori.
Lo switch character e la optLetter (o argLetter seguita dal proprio argomento) costituiscono un
option cluster (gruppo di opzione), nell'ambito del quale valgono le regole seguenti:
1) Lo switch deve essere preceduto da uno spazio e seguito immediatamente da optLetter o
argLetter.
2) Uno switch isolato tra due spazi è un errore di sintassi.
3) Uno switch seguito da un carattere non compreso tra le optLetter e le argLetter riconosciute dal
programma è un errore di sintassi.
4) Una optLetter può essere seguita da uno spazio o dalla successiva optLetter o argLetter.
5) Una argLetter deve essere seguita dal proprio argomento, che non può essere uno spazio.
6) Tra una argLetter e l'argomento può esservi uno spazio oppure un carattere ':'.
404 Per spazio si intende uno o più blank o tabulazioni.
478 - Tricky C
7) Se un argomento inizia con il carattere ':', questo deve essere ripetuto.
8) Un argomento può contenere (anche quale carattere iniziale) lo switch character; se contiene
spazi deve essere compreso tra virgolette.
9) Un argomento deve essere seguito da uno spazio.
10) Maiuscole e minuscole non sono equivalenti, tanto in optLetter e argLetter quanto negli
argomenti.
11) Gli option cluster devono essere elencati tutti all'inizio della command line; la prima stringa
presente in essa non introdotta dallo switch character è considerata il primo dei parametri
non-option.
12) Se il primo parametro non-option inizia con lo switch character, questo deve essere ripetuto due
volte.
13) La ripetizione, nella command line, della medesima opzione è sintatticamente lecita: spetta al
programma valutare se ciò costituisca un errore.
Spaventati? Non è il caso: tale insieme di regole è complesso solo apparentemente. In effetti
esso formalizza una realtà probabilmente già nota. Vediamo un paio di esempi.
Se optionS è "A:F:PuU:wXZ:", nella command line:
PROG /uPFPi /X /AL /f UnFile AltraStringa
PROG è il nome del programma e sono individuate le optLetter 'u', 'P' e 'X', nonché le argLetter
'F' (il cui argomento è "Pi") e 'A' (con l'argomento "L"), mentre la lettera 'f' non è un'opzione valida; le
stringhe "UnFile" e "AltraStringa" costituiscono validi parametri non-option.
Se optionS è "AT:J:", nella command line
PROG -A -T:4 -AJ::k -T2 --123- -w- - Parola "Due parole"
PROG è il nome del programma ed è riconosciuta la optLetter 'A', presente due volte; sono
inoltre individuate le argLetter 'J' (con l'argomento ":k") e 'T', anch'essa presente due volte (con gli
argomenti, rispettivamente, "4" e "2"). Il primo parametro non-option è la stringa "-123-"; i successivi
sono le stringhe "-w-", "-", "Parola" e "Due parole". Il parametro "-" è valido, in quanto non è il
primo non-option parameter (nel qual caso dovrebbe essere digitato come due trattini).
Se optionS è, ancora, "AT:J:", nella command line
PROG -J -J "UnaSolaParola" -A
PROG è il nome del programma ed è riconosciuta la argLetter 'J', il cui argomento è "-J". Il
primo non-option argument è la stringa "UnaSolaParola". La stringa "-A" rappresenta il secondo
parametro non-option e non viene riconosciuta quale optLetter in quanto tutto ciò che segue il primo
non-option argument è comunque considerato tale a sua volta.
Di tutto... di più - 479
Le funzioni per la libreria
Sulla scorta delle regole descritte è possibile realizzare le funzioni necessarie per una gestione
Unix-like405 della command line. Di seguito è presentato il listato di PARSEOPT.H, header file incluso
nel sorgente delle funzioni e necessario anche per la realizzazione di programmi che le richiamano. Esso
contiene i prototipi delle funzioni, i templates delle strutture appositamente definiti ed alcune costanti
manifeste.
/******************************************************************************
Barninga_Z! - OPTLIB
filename - PARSEOPT.H
getswitch() - legge lo switch character DOS di default
parseopt() - analizza e memorizza le opzioni (low level)
parseoptions() - analizza e memorizza le opzioni
setswitch() - stabilisce lo switch character DOS di defaul
******************************************************************************/
#ifndef __PARSEOPT__
#define ILLEG_S "Illegal option" // : nella cmd line
#define ERROR_S "Unknown option" // opzione non in optionS
#define ERRCHAR ((char)-1) // opzione errata
struct OPT { // usato per le opzioni, gli argomenti e i valori di convalida
char opt; // restituiti dalle funzioni. A storeopt() deve essere passato
char *arg; // un puntatore ad una struttura OPT. Se e' invocata
int val; // parseopt() l'array di strutture e' allocato in modo
}; // automatico e ne e' restituito il puntatore.
struct VOPT { // template per array strutture contenenti le opzioni e i
char opt; // puntatori alle funzioni di validazione
int (*fun)(struct OPT *tmp,int no);
};
int cdecl getswitch(void);
struct OPT *cdecl parseopt(int argc,char **argv,char *optionS,char sw,char
*illegalS,
char *errorS,struct VOPT valfuncs[]);
struct OPT *cdecl parseoptions(int argc,char **argv,char *optionS,
struct VOPT valfuncs[]);
int cdecl setswitch(char sw);
#define __PARSEOPT__
#endif
/****************** FINE DEL FILE PARSEOPT.H ************************************/
L'interfaccia utente di alto livello è costituito dalla parseoptions(), che gestisce al proprio
interno, secondo la sintassi descritta poco sopra, tutte le operazioni necessarie per processare le opzioni
specificate sulla riga di comando del programma.
I suoi primi due parametri sono gli ormai noti argc e argv, che devono quindi essere
dichiarati parametri di main(); il terzo parametro è la stringa optionS, che, come descritto, contiene
405 La principale differenza tra dette regole e la consuetudine Unix è che quest'ultima, generalmente, non
ammette l'uso del carattere ':' quale separatore tra una argLetter e relativo parametro.
480 - Tricky C
l'elenco delle optLetter e delle argLetter. Il quarto parametro è l'indirizzo di un array di strutture di tipo
VOPT, il cui template è definito, come si vede, in PARSEOPT.H. Ogni struttura è formata da due campi:
struct VOPT {
char opt;
int (*fun)(struct OPT *tmp,int no);
};
Il campo opt è un carattere e rappresenta una optLetter o una argLetter, mentre il campo fun,
puntatore a funzione, contiene l'indirizzo della funzione di validazione dell'optLetter o argLetter:
parseoptions(), quando viene individuata sulla command line la optLetter o argLetter del campo
opt, lancia la funzione il cui indirizzo è contenuto in fun, passandole un puntatore a struttura OPT (di
cui diremo tra breve) e un intero esprimente la posizione dell'opzione sulla command line. La funzione a
cui punta fun è definita dall'utente. Vediamo un esempio: se la optionS contiene la optLetter 'a' e
abbiamo definito la funzione valid_a(), che deve essere invocata quando -a è specificata sulla riga di
comando, si ha:
#include
....
char *optionS = "abc:";
....
int valid_a(struct OPT *tmp,int no)
{
....
}
....
int valid_err(struct OPT *tmp,int no)
{
....
}
int valid_glob(struct OPT *tmp,int no)
{
....
}
struct VOPT valfuncs[] = {
....
{'a',valid_a},
....
{ERRCHAR,valid_err},
....
{NULL,valid_glob}
};
....
void main(int argc,char **argv)
{
struct OPT *optArray;
if(!(optArray = parseoptions(argc,argv,optionS,valfuncs)))
perror("Problem");
....
Di tutto... di più - 481
Tralasciamo, per il momento, il contenuto di valid_a() e delle altre funzioni di validazione
opzioni per analizzare alcune altre importanti caratteristiche dell'array valfuncs: il campo opt
dell'ultimo elemento dell'array deve essere il carattere ASCII 0 (NULL), in quanto è proprio questo il
"segnale" che consente a parseoptions() di capire che nell'array non vi sono altri elementi. Il campo
fun corrispondente può, a sua volta, contenere NULL; se invece è inizializzato con un puntatore a
funzione, parseoptions() lo utilizza per invocare quella funzione per ogni oggetto non-option
incontrato sulla command line dopo l'ultima opzione. E' proprio questo il caso dell'esempio: se
ipotizziamo che sulla riga di comando l'ultima opzione sia seguita da tre non-option items,
valid_glob() è chiamata tre volte.
Inoltre, se il campo opt di uno degli elementi di valfuncs contiene il valore definito dalla
costante manifesta ERRCHAR, la funzione indirizzata dal campo fun corrispondente, nell'esempio
valid_err(), è chiamata ogni volta che sulla command line è incontrata una optLetter o argLetter non
valida (non inclusa nella optionS).
L'array valfuncs ha pertanto numero di elementi pari alle optLetter e argLetter in optionS,
più, opzionalmente, un elemento per la gestione delle opzioni errate, più un elemento finale con campo
opt inizializzato a NULL (e campo fun nullo o puntatore alla funzione di validazione dei non-options
items).
La parseoptions() restituisce NULL in caso di errore di sistema406, nel qual caso può
essere utilizzata perror() per visualizzare la descrizione dell'errore (vedere pag. 499). Se, al contrario,
l'elaborazione termina con successo viene restituito un puntatore ad array di strutture OPT, il cui template
è definito in PARSEOPT.H:
struct OPT {
char opt;
char *arg;
int val;
};
Vediamo il significato di ogni elemento dell'array (nell'esempio optArray) e, per ogni
elemento, il significato dei singoli campi. La prima struttura OPT presente in optArray
(optArray[0]) contiene informazioni sugli elementi successivi. In particolare, il campo opt contiene
l'indice407, nell'array stesso, dell'elemento relativo al primo non-option item presente sulla command line;
in altre parole optArray[optArray[0].opt] è la struttura OPT che, nell'array, si riferisce al primo
non-option item. Il campo arg contiene sempre argv[0], cioè il puntatore alla stringa che rappresenta
il path completo del programma. Il campo val contiene il numero dei non-option items presenti sulla riga
di comando; se non ve ne sono, entrambi i campi opt e val sono inizializzati a 0.
Nell'array optArray troviamo poi un elemento per ogni optLetter e argLetter incontrata sulla
command line. Nel caso di una optLetter, il campo opt contiene l'optLetter stessa, il campo arg è NULL
e il campo val contiene l'intero restituito dalla funzione di validazione (campo fun della
struct VOPT). Nel caso di una argLetter, invece, il campo arg punta ad una stringa contenente
l'argomento fornito alla argLetter stessa sulla command line. Si noti che arg è sempre puntatore a
stringa, anche nel caso in cui l'argomento della optLetter sia un numero: in tal caso occorre utilizzare
l'appropriata funzione di conversione (ad esempio atoi()) per ottenere il valore numerico.
Se la optLetter o argLetter incontrata non si trova in errorS, il campo arg contiene il
puntatore alla stringa ERROR_S definita in PARSEOPT.H. Nella riga di comando, i due punti (":")
406 Non nel caso di opzioni errate!
407 Non è un carattere, ma un numero a 8 bit. Ciò significa che per esprimere il numero 4, il campo opt non
contiene '4', ma il carattere ASCII 4.
482 - Tricky C
isolati sono interpretati come opzione illecita ed il campo arg contiene la stringa ILLEGAL_S (anch'essa
definita in PARSEOPT.H). In entrambi i casi appena descritti, il campo val assume valore -1.
Si noti ancora che parseoptions() assume che lo switch character utilizzato sia quello di
default per il sistema operativo: in DOS esso è la barra ("/"); se si preferisce utilizzare un altro carattere
per introdurre le opzioni, ad esempio il trattino ("-") secondo la convenzione Unix, occorre modificare il
default mediante una chiamata a setswitch().
Ipotizziamo ora che il listato d'esempio faccia parte di un programma chiamato PROG ed
invocato con la seguente riga di comando:
PROG /a /c14 /b pippo "Qui, Quo, Qua" pluto
Al ritorno da parseoptions() optArray contiene 6 elementi, valorizzati come segue:
optArray[0].opt 4 4 è l'indice dell'elemento di optArray relativo al
primo non-option item, se ve ne sono; altrimenti
esso esprime il numero di elementi di cui si
compone optArray.
optArray[0].arg pathname di PROG E' argv[0].
optArray[0].val 3 Indica che vi sono 3 non-option item. Essi sono
referenziati da optArray[4], optArray[5] e
optArray[6]; si osservi inoltre che 6, ricavabile
con
(optArray[0].opt+optArray[0].val-1),
è l'indice dell'ultimo elemento dell'array. Infine,
argv[argc-optArray[0].val] è il primo
non-option item in argv.
optArray[1].opt 'a' Prima opzione sulla command line.
optArray[1].arg NULL 'a' è una optLetter: non ha argomento.
optArray[1].val valore restituito da Se 'a' non fosse un'opzione valida, o fosse
valid_a() specificata in modo errato, il campo conterrebbe il
valore della costante manifesta ERRCHAR (-1).
optArray[2].opt 'c' Seconda opzione sulla command line.
optArray[2].arg "14" 'c' è una argLetter: "14" è il suo argomento, sempre
sotto forma di stringa.
optArray[2].val valore restituito da Se 'c' non fosse un'opzione valida, o fosse
valid_c() specificata in modo errato, il campo conterrebbe il
valore della costante manifesta ERRCHAR (-1).
Di tutto... di più - 483
optArray[3].opt 'b' Terza opzione sulla command line.
optArray[3].arg NULL 'b' è una optLetter: non ha argomento.
optArray[3].val valore restituito da Se 'b' non fosse un'opzione valida, o fosse
valid_b() specificata in modo errato, il campo conterrebbe il
valore della costante manifesta ERRCHAR (-1).
optArray[4].opt 0 Primo non-option item sulla command line.
optArray[4].arg "pippo" Il non-option item stesso, come stringa.
optArray[4].val valore restituito da Sempre 0.
valid_glob()
optArray[5].opt 1 Secondo non-option item sulla command line.
optArray[5].arg "Qui, Quo, Qua" Il non-option item stesso, come stringa.
optArray[5].val valore restituito da
valid_glob()
optArray[4].opt 2 Primo non-option item sulla command line.
optArray[4].arg "pluto" Il non-option item stesso, come stringa.
optArray[4].val valore restituito da
valid_glob()
E' il momento di descrivere le funzioni di validazione, quelle, cioè, i cui puntatori sono
contenuti nei campi fun degli elementi dell'array valfuncs. Va precisato subito che il codice di dette
funzioni dipende dalle esigenze del programma. Generalmente, ad ogni optLetter e argLetter corrisponde
una appropriata funzione di validazione, ma nulla vieta di utilizzare una medesima funzione per
controllare più opzioni: è sufficiente che i campi fun a queste corrispondenti siano tutti inizializzati con
lo stesso puntatore. Analoghe considerazioni valgono a proposito della funzione richiamata in caso di
opzione errata, e di quella richiamata una volta per ogni non-option item.
Ad esempio, la funzione valid_err() potrebbe visualizzare un messaggio di errore e
interrompere il programma, tramite la funzione di libreria exit().
Tutte queste funzioni, comunque, devono restituire un intero al fine di valorizzare secondo le
esigenze del programmatore i campi val degli elementi dell'array di strutture OPT; inoltre tutte ricevono
in ingresso, come parametri, il puntatore ad una struct OPT (la quale altro non è che l'elemento
dell'array optArray corrispondente a quell'opzione) in cui i campi opt e arg sono già valorizzati
come mostrato nella tabella sopra esposta, mentre il campo val contiene 0. Può risultare utile, nelle
funzioni di validazione delle argLetter, utilizzare il campo arg per effettuare i necessari controlli di
validità dell'argomento associato all'argLetter stessa. L'intero che le funzioni di validazione ricevono
come secondo parametro esprime la posizione dell'argLetter (o optLetter) sulla command line, e può
essere utilizzato per le opportune verifiche qualora la posizione dell'opzione sia importante.
484 - Tricky C
Nei programmi si ha spesso la necessità di modificare il comportamento dell'algoritmo a
seconda che un'opzione sia stata o meno specificata: in questi casi può essere utile un flag, inizializzato
dalla funzione di validazione e controllato laddove occorra nel corso dell'elaborazione. Un metodo
efficiente di implementare tale tecnica di gestione delle opzioni è rappresentato da una variabile globale
in cui ogni bit è associato ad una opzione. La funzione di validazione pone a 1 il bit; questo è poi
verificato da altre funzioni del programma, che possono accedere a quella variabile, proprio in quanto
globale. Tornando al nostro esempio, le funzioni di validazione potrebbero agire su un intero senza
segno:
unsigned int optBits;
int valid_a(struct OPT *tmp,int no)
{
....
return(optBits |= 1);
}
int valid_b(struct OPT *tmp,int no)
{
....
return(optBits |= 2);
}
int valid_c(struct OPT *tmp,int no)
{
register int test;
test = atoi(tmp->arg);
if(test < 0 || test >= 10)
valid_err(tmp,no);
return(optBits |= 4);
}
int valid_glob(struct OPT *tmp,int no)
{
static int progressiveLen;
return(progressiveLen += strlen(tmp->arg);
}
int valid_err(struct OPT *tmp,int no)
{
fprintf(stderr,"Errore: opzione '%c' non valida.\n",tmp->opt);
exit(-1);
}
I bit della variabile globale optBits sono associati alle singole opzioni: in particolare, il bit 0
corrisponde all'optLetter 'a', il bit 1 all'optLetter 'b' e il bit 2 all'argLetter 'c'; si noti che le costanti
utilizzate per valorizzarli sono potenze di 2 (in particolare, 2 elevato ad esponente pari al numero del bit).
In tal modo è possibile con un'operazione di OR su bit (composta con l'assegnamento) modificare il
singolo bit desiderato. In qualunque altro punto del programma può utilizzare un test analogo al seguente:
if(optBits & 2)....
per verificare se l'opzione 'b' è stata specificata. L'uso di costanti manifeste come
Di tutto... di più - 485
#define OPTION_A 1
#define OPTION_B 2
#define OPTION_C 4
facilita notevolmente la vita.
Si noti che in luogo di una variabile integral si può utilizzare un campo di bit, con il vantaggio,
tra l'altro, di non essere costretti ad utilizzare le operazioni di AND e OR su bit, in quanto ogni campo
rappresenta di per sé un'opzione
struct OPTBITS optBits {
unsigned optionA:1;
unsigned optionB:1;
unsigned optionC:1;
}
....
optBits.optionA = 1;
....
if(optBits.optionA)
....
Si noti che valid_c(), in caso di errore, chiama valid_err() per interrompere il
programma. Inoltre, la scelta dei nomi delle funzioni di validazione è, ovviamente, libera: quelli utilizzati
nell'esempio non sono vincolanti, né rappresentano un default.
Va ancora osservato che parseoptions() è perfettamente compatibile con
WILDARGS.OBJ (pag. 477): se come non-option item sono specificati uno o più nomi di file, essi
verranno trattati nel modo consueto: l'argv che parseoptions() riceve come secondo parametro
contiene già i puntatori ai nomi generati dall'espansione delle wildcard "*" e "?".
Ed ecco, finalmente (?), il sorgente completo delle funzioni, listate in ordine alfabetico, che
realizzano il meccanismo sin qui descritto. Per un esempio pratico di utilizzo vedere pag. 431.
/******************************************************************************
Barninga_Z! - OPTLIB
file - parseopt.c
funzioni:
getswitch - legge lo switch character DOS di default
gopError - ritorna da storeopt() se vi e' un errore nella command line
parseopt - analizza e memorizza le opzioni (low level)
parseoptions - analizza e memorizza le opzioni
setswitch - stabilisce lo switch character DOS di default
storeopt - analizza e memorizza le opzioni (internal only)
******************************************************************************/
#pragma warn -pia // evita warning per assegnamenti con test implicito
#include
#include
#include "parseopt.h"
#define EINVFNC 1 // Invalid function number
#define EINVAL 19 // Invalid argument
// i prototipi di storeopt() e gopError() sono qui e non in PARSEOPT.H perche'
// si tratta di funzioni che l'utente non ha bisogno di chiamare direttamente
486 - Tricky C
// in pratica si tratta di routines di servizio per le funzioni high-level
int cdecl gopError(struct OPT *cmd);
int cdecl storeopt(int argc,char **argv,char *optionS,char sw,struct OPT *cmd,
char *illegalS,char *errorS);
int pascal __IOerror(int dosErr); // funzione di libreria; non documentata
static int optind; // indice della prossima opzione. E' inzializzata a 1 in
// ingresso ed utilizzata da storeopt(). Deve essere
// riazzerata in uscita per consentire chiamate multiple a
// parseopt()
/*----------------------------------------------------------------------------*
getswitch() Restituisce lo switch character di default
SINTASSI int cdecl getswitch(void);
INCLUDE parsopt.h
PARAMETRI Nessuno.
SCOPO Ottiene il carattere che il DOS abilita per default ad
introdurre gli switches (opzioni) sulla command line dei
programmi. Se è usata per valorizzare il parametro sw di
parseopt() o storeopt(), tutte le opzioni sulla command
line devono essere precedute dal carattere restituito da
getswitch(). E' inoltre invocata da parseoptions().
RESTITUISCE -1 funzione non supportata dal DOS.
altro lo switch character di default per il DOS.
SORGENTE getdossw.c
NOTE Nessuna.
*----------------------------------------------------------------------------*/
int cdecl getswitch(void)
{
asm {
mov ax,0x3700;
int 0x21;
cmp al,0xFF;
je notsupported;
mov al,dl;
xor ah,ah;
jmp endfunc;
}
notsupported:
_AX = __IOerror(EINVFNC);
endfunc:
return(_AX);
}
/*----------------------------------------------------------------------------*
gopError() Ritorna da storeopt() in caso di errore - INTERNAL
Di tutto... di più - 487
SINTASSI int cdecl gopError(struct OPT *cmd);
INCLUDE parsopt.h
PARAMETRI cmd puntatore all'elemento dell'array di
strutture OPT (template in storeopt.h) nel
quale l'opzione verrebbe memorizzata.
SCOPO Ritorna da storeopt() quando questa individua un errore
nella command line (es.: opzione sconosciuta). Memorizza
il valore -1 nel campo val della struttura e chiama
__IOerror().
RESTITUISCE l'opzione (anche se non valida).
SORGENTE storeopt.c
NOTE Il programma non deve invocare questa funzione; essa è una
funzione di servizio per storeopt().
*----------------------------------------------------------------------------*/
static int cdecl gopError(struct OPT *cmd)
{
cmd->val = __IOerror(EINVAL);
return((int)cmd->opt);
}
/*----------------------------------------------------------------------------*
parseopt() Analizza la command line - LOW LEVEL
SINTASSI int cdecl parseopt(int argc,char **argv,char *optionS,char sw,
char *illegalS,char *errorS,struct VOPT *valfuncs);
INCLUDE parsopt.h
PARAMETRI argc numero di parametri sulla command line + 1.
E' generalmente argc parametro di main().
argv array di puntatori ai parametri della
command line. E' generalmente argv parametro
di main().
optionS puntatore alla stringa contenente tutti i
caratteri opazione riconosciuti dal
programma.
sw lo switch character che introduce ogni
opzione (o gruppo di opzioni).
illegalS puntatore alla stringa rappresentatnte il
messaggio di errore corrispondente all'uso
non lecito dei due punti (:) nella command
line.
errorS puntatore alla stringa utilizzata come
messaggio di errore per un'opzione non
compresa in optionS.
valfuncs puntatore ad un array di struct VOPT
(template definito in parsopt.h). L'array ha
un elemento per ogni opzione che si desidera
488 - Tricky C
testare o convalidare. Ogni elemento è una
struct VOPT, la quale ha due campi: il primo
(char opt) contiene il carattere-opzione; il
secondo (int (*fun)(struct OPT *,int))
contiene il puntatore alla funzione che deve
essere invocata per testare l'opzione. Tale
funzione deve essere di tipo int ed
accettare due parametri, un puntatore a
struct OPT (template in parsopt.h) e un
int). Il primo punta alla struttura
valorizzata da storeopt() estraendo
l'opzione dalla command line, il secondo
rappresenta la posizione dell'opzione nella
command line. L'array DEVE avere, quale
ultimo elemento, una struct VOPT in cui il
campo opt è NULL: la funzione puntata dal
campo fun viene invocata per ciascun
parametro non-opzione incontrato sulla
command line. Inoltre, se il campo opt di
uno qualunque degli elementi dell'array
contiene il carattere ERRCHAR (parsopt.h)
la funzione puntata dal corrispondente campo
fun viene invocata quando l'opzione
restituita da storeopt() è sconosciuta o,
comunque, in caso di errore.
SCOPO Scandisce e memorizza in un array di struct VOPT i
parametri incontrati sulla command line, per la sintassi
della quale si veda storeopt(). La parseopt() invoca
storeopt() finché tutte i parametri della command line
sono stati scanditi (opzionalmente testati) e memorizzati
nell'array. Alloca automaticamente memoria per l'array,
che al termine contiene una struct OPT per ogni parametro.
RESTITUISCE NULL in caso di errore di allocazione.
SORGENTE parsopll.c
NOTE I campi della prima struct OPT dell'array hanno
significati particolari: il campo opt contiene l'indice
del (elemento dell'array corrispondente al) primo
parametro non-opzione nella command line, se ve ne sono;
il campo arg contiene argv[0]; il campo val contiene il
numero totale di argomenti non-opzione nella command line.
Ancora, il campo opt delle struct OPT relative a
parametri non-opzione sono valorizzati così: 0 per il
primo trovato, 1 per il secondo, etc..
*----------------------------------------------------------------------------*/
struct OPT *cdecl parseopt(int argc,char **argv,char *optionS,char sw,
char *illegalS,char *errorS,struct VOPT valfuncs[])
{
struct OPT *cmd = NULL, *tmp = NULL;
int no, i, fl, carg;
char option;
extern int optind;
if(!(cmd = (struct OPT *)realloc(cmd,sizeof(struct OPT))))
return(NULL);
optind = 1;
for(no = 1;(carg = storeopt(argc,argv,optionS,sw,cmd,illegalS,errorS)) > 0;
no++) {
Di tutto... di più - 489
if(!(tmp = (struct OPT *)realloc(cmd,(no+1)*sizeof(struct OPT)))) {
optind = 0;
return(NULL);
}
cmd = tmp;
(tmp += no)->opt = cmd->opt;
tmp->arg = (*cmd->arg == ':') ? cmd->arg + 1 : cmd->arg;
option = (!(tmp->val = cmd->val)) ? tmp->opt : ERRCHAR;
for(i = 0; (valfuncs+i)->opt; i++)
if((valfuncs+i)->opt == option)
if((valfuncs+i)->fun)
tmp->val = (*((valfuncs+i)->fun))(tmp,no);
}
cmd->opt = no;
cmd->arg = argv[0];
cmd->val = 0;
for(i = 0; (valfuncs+i)->opt; i++);
for(fl = 0, carg = -carg; carg < argc; carg++) {
if(!(tmp = (struct OPT *)realloc(cmd,(no+1)*sizeof(struct OPT))))
free(cmd);
cmd = tmp;
(tmp += no++)->opt = (char)cmd->val++;
tmp->arg = (*argv[carg] == sw && !fl) ? fl++, argv[carg] + 1 : argv[carg];
tmp->val = ((valfuncs+i)->fun) ? (*(valfuncs+i)->fun)(tmp,carg) : 0;
}
optind = 0;
return(cmd);
}
/*----------------------------------------------------------------------------*
parseoptions() Analizza i parametri della commnad line
SINTASSI int cdecl parseoptions(int argc,char **argv,
char *optionS,struct VOPT *valfuncs);
INCLUDE parsop.c
PARAMETRI argc numero di parametri sulla command line + 1.
E' generalmente argc parametro di main().
argv array di puntatori ai parametri della
command line. E' generalmente argv parametro
di main().
optionS puntatore alla stringa contenente tutti i
caratteri opazione riconosciuti dal
programma.
valfuncs puntatore ad un array di struct VOPT
(template definito in parsopt.h). L'array ha
un elemento per ogni opzione che si desidera
testare o convalidare. Ogni elemento è una
struct VOPT, la quale ha due campi: il primo
(char opt) contiene il carattere-opzione; il
secondo (int (*fun)(struct OPT *,int))
contiene il puntatore alla funzione che deve
essere invocata per testare l'opzione. Tale
funzione deve essere di tipo int ed
accettare due parametri, un puntatore a
struct OPT (template in parsopt.h) e un
int). Il primo punta alla struttura
valorizzata da storeopt() estraendo
490 - Tricky C
l'opzione dalla command line, il secondo
rappresenta la posizione dell'opzione nella
command line. L'array DEVE avere, quale
ultimo elemento, una struct VOPT in cui il
campo opt è NULL: la funzione puntata dal
campo fun viene invocata per ciascun
parametro non-opzione incontrato sulla
command line. Inoltre, se il campo opt di
uno qualunque degli elementi dell'array
contiene il carattere ERRCHAR (parsopt.h)
la funzione puntata dal corrispondente campo
fun viene invocata quando l'opzione
restituita da storeopt() è sconosciuta o,
comunque, in caso di errore. Vedere
storeopt() circa la struct OPT.
SCOPO Analizza la command line e ne memorizza i parametri in un
array di struct OPT dopo averli (opzionalmente) testati.
Vedere storeopt() e parseopt(). Invoca parseopt() dopo
avere valorizzato il parametro sw con lo switch character
di default del DOS (getswitch()), illegalS con la stringa
"Illegal option" e errorS con la stringa "Unknown option".
RESTITUISCE NULL in caso di errore di allocazione.
SORGENTE parsopll.c
NOTE I campi della prima struct OPT dell'array hanno
significati particolari: il campo opt contiene l'indice
del (elemento dell'array corrispondente al) primo
parametro non-opzione nella command line, se ve ne sono;
il campo arg contiene argv[0]; il campo val contiene il
numero totale di argomenti non-opzione nella command line.
Ancora, il campo opt delle struct OPT relative a
parametri non-opzione sono valorizzati così: 0 per il
primo trovato, 1 per il secondo, etc..
*----------------------------------------------------------------------------*/
struct OPT *cdecl parseoptions(int argc,char **argv,char *optionS,
struct VOPT valfuncs[])
{
static char *illegalS = ILLEG_S;
static char *errorS = ERROR_S;
char sw;
return(((sw = (char)getswitch()) < 0) ? NULL :
parseopt(argc,argv,optionS,sw,illegalS,errorS,valfuncs));
}
/*----------------------------------------------------------------------------*
setswitch() Imposta lo switch character di default per il DOS
SINTASSI int cdecl setswitch(char sw);
INCLUDE parsopt.h
PARAMETRI sw il nuovo switch character di default del
DOS.
SCOPO Imposta il nuovo switch character di default del DOS. Per
Di tutto... di più - 491
sapere semplicemente qual è lo switch character attuale è
possibile usare getswitch().
RESTITUISCE il vecchio switch character, oppure, in caso di errore:
-1 funzione non supportata dal DOS (__IOerror() setta
errno e doserrno).
SORGENTE setdossw.c
NOTE Nessuna
*----------------------------------------------------------------------------*/
int cdecl setswitch(char sw)
{
asm {
mov ax,0x3700;
int 0x21;
cmp al,0xFF;
je notsupported;
push dx;
mov ax,0x3701;
mov dl,byte ptr sw;
int 0x21;
pop dx;
cmp al,0xFF;
je notsupported;
mov al,dl;
xor ah,ah;
jmp endfunc;
}
notsupported:
_AX = __IOerror(EINVFNC);
endfunc:
return(_AX);
}
/*----------------------------------------------------------------------------*
storeopt() Memorizza in struct gli argomenti della cmd line
SINTASSI int cdecl storeopt(int argc,char **argv,char *optionS,
char sw,struct OPT *cmd,char *illegalS,
char *errorS);
INCLUDE parsopt.h
PARAMETRI argc numero di parametri sulla command line + 1.
E', solitamente, argc parametro di main().
argv array di puntatori ai parametri nella
command line. E', solitamente, argv
parametro di main().
optionS puntatore alla stringa contenente tutti
caratteri-opzione riconosciuti dal
programma.
sw lo switch character.
cmd puntatore alla struct OPT (template in
parsopt.h) nella quale i dati relativi
492 - Tricky C
all'opzione correntemente processata devono
essere memorizzati. Detta struct OPT è uno
delgi elementi dell'array allocato da
parseopt(). Una struct OPT è composta di tre
elementi: il primo (char opt) conterrà il
carattere-opzione; il secondo (char *arg)
punterà all'argomento dell'opzione (NULL se
l'opzione non accetta argomenti); il terzo
(int val) varrà normalmente 0: in caso di
errore (opzione sconosciuta o digitata in
modo scorretto o con argomento non valido)
sarà posto a -1. Esso è inoltre utilizzato
per memorizzare il valore restituito dalla
funzione di validazione dell'opzione
invocata da parseopt().
illegalS puntatore alla stringa usata come argomento
del carattere due punti (:) quando
utilizzato come opzione (illecita) nella
command line.
errorS puntatore alla stringa usata come argomento
dei caratteri-opzione non presenti in
optionS.
SCOPO memorizza in una struttura le opzioni presenti nella
command line. La sintassi, molto vicina a quella adottata
come standard nei sistemi Unix, è la seguente:
option : sw optLetter argLetter argument
dove
- sw è lo switch character
- non ci sono spazi tra lo switch character e ogni
optLetter o argLetter.
- optLetter e argLetter non sono segni di
punteggiatura.
- optLetter e argLetter devono comparire in optionS.
- argLetter, se presenti, devono essere seguite in
optionS da ':'.
- argument è una stringa che termina con uno spazio e
può essere preceduta da uno spazio. Può includere
lo switch character.
- maiuscole e minuscole non sono equivalenti.
Sulla command line possono comparire più clusters (gruppi)
di opzioni, ciascuno dei quali è introdotto dallo switch.
Tutti i clusters di pozioni devono comparire prima dei
parametri non-opzione (qualunque cosa non introdotta dallo
switch, ad eccezione delle stringhe argomenti di opzioni).
Una argLetter o optLetter può comparire più volte: è
compito del programmatore scegliere se ciò vada
considerato errore.
La stringa optionS consente il riconoscimento delle
optLetter e argLetter valide. In essa ogni argLetter è
seguita dai due punti (:). La storeopt() restituisce la
Di tutto... di più - 493
optLetter o argLetter processata; un valore minore di zero
se non vi sono più opzioni sulla command line.
Lo switch isolato tra spazi è un errore.
Due switch characters consecutivi (ad es.: -- o //)
vengono considerati il primo parametro non-opzione, il
primo dei due switch è rimosso e storeopt() restituisce un
valore negativo. Se vengono successivamente incontrate
altre coppie di switch characters sono lasciate immutate.
Pertanto tale combinazione può essere utilizzata se il
primo parametro non-opzione inizia con lo switch. Es.: se
PROG è il nome del programma, A è un'opzione valida, -5 è
il primo argomento, --ABC-- è il secondo, -4 il terzo e -
è lo switch, affinché la command line sia interpretata
correttamente occorrerà scriverla come segue:
PROG -A --5 --ABC-- -4
La optind e' inizialmente 1 e rappresenta sempre l'indice
del prossimo argomento di argv[], che storeopt() non ha
ancora analizzato. Se e' utilizzato SWSW allora optind e'
incrementata al successivo argomento prima che getopt()
restituisca il suo valore cambiato di segno (fine opzioni)
Il carattere due punti (:) può separare una argLetter dal
suo argomento sulla command line: esso viene ignorato. Se
l'argomento inizia con il due punti, esso va ripetuto.
Esempio:
-T:4 ---> argLetter = T, argomento = 4
-T::4 ---> argLetter = T, argomento = :4
Se è incontrata una lettera non inclusa in optionS, essa è
comunque restituita da storeopt(), ma nel campo val della
struct OPT viene memorizzato un valore negativo e non 0.
Esempio: se il DOS switch è '/' (DOS default) e optionS è
"A:F:PuU:wXZ:" allora 'P', 'u', 'w', e 'X' sono optLetter,
mentre 'A', 'F', 'U', 'Z' sono argLetter. Una command line
può essere:
PROG /uPFPi /X /A L /f UnFile AltraStringa
dove:
- 'u' e 'P' sono restituite come opzioni.
- 'F' è restituita con "Pi" come proprio argomento.
- 'X' è un'altra opzione.
- 'A' è restituita con "L" come argomento.
- 'f' non è presente in optionS, pertanto è
restituita memorizzando -1 nel campo val della
struct OPT. Essa è testata dalla funzione puntata
dal campo fun della struct VOPT che ha il carattere
ERRCHAR nel campo opt (se tale struct è definita
nell'array).
- "UnFile" non è un'opzione e viene testata con la
funzione puntata dall'elemento fun dell'ultima
struct VOPT dell'array.
494 - Tricky C
- idem dicasi per "AltraStringa".
RESTITUISCE L'opzione processata, anche se non presente in optionS: in
questo caso il campo val della struct OPT è negativo;
esso, cambiato di segno, rappresenta l'indice
dell'elemento di argv[] successivo a quello attualmente
processato.
SORGENTE storeopt.c
NOTE I campi della prima struct OPT nell'array di strutture OPT
hanno un significato speciale (essi sono valorizzati da
parseopt() o parseoptions(), non da storeopt()). Vedere
parseopt() o parseoptions() per maggiore dettaglio.
-----------------------------------------------------------------------------*/
int cdecl storeopt(int argc,char **argv,char *optionS,char sw,struct OPT *cmd,
char *illegalS,char *errorS)
{
extern int optind; // numero della prossima opzione. Inizializzata a 1 da
static char *letP; // parseopt() in entrata e da essa riazzerata in uscita
char *optP;
while(argc > optind) {//while e' usato per evitare una goto; non e' un vero loop
cmd->val = 0;
if(!letP) {
if((!(letP = argv[optind])) || (*letP++ != sw))
break;
if(*letP == sw)
break;
}
if(!(cmd->opt = *letP++)) {
if(argv[++optind]) {
letP = NULL;
continue;
}
break;
}
if(cmd->opt == ':') {
cmd->arg = illegalS;
return(gopError(cmd));
}
if(!(optP = strchr(optionS,cmd->opt))) {
cmd->arg = errorS;
return(gopError(cmd));
}
if(*(optP+1) == ':') {
optind++;
if(!(*letP)) {
if (argc <= optind)
return(gopError(cmd));
letP = argv[optind++];
}
cmd->arg = letP;
letP = NULL;
}
else {
if(!(*letP)) {
optind++;
letP = NULL;
}
cmd->arg = NULL;
Di tutto... di più - 495
}
return((int)cmd->opt);
}
cmd->arg = letP = NULL;
return((int)(cmd->opt = -optind));
}
La funzione storeopt() è il cuore del meccanismo. Essa è progettata408 per scandire una
stringa alla ricerca di optLetter e argLetter e, per queste ultime, isolare l'argomento fornito. La
storeopt() analizza una sola stringa ad ogni chiamata, perciò deve essere utilizzata all'interno di un
loop che provveda a gestire opportunamente i puntatori contenuti in argv. A ciò provvede
parseopt(), che, al ritorno da storeopt() si occupa di lanciare la funzione di validazione
dell'opzione mediante l'indirezione del puntatore contenuto nel campo fun della struttura di template
VOPT:
(*(valfuncs+i)->fun)(tmp,carg)
I parametri tmp e carg, coerentemente con il prototipo delle funzioni di validazione, sono il
puntatore alla struct OPT e l'intero rappresentante la posizione dell'opzione sulla command line.
Se storeopt() restituisce una condizione di errore (tramite gopError()), parseopt()
ricerca nell'array valfuncs un elemento il cui campo opt sia inizializzato con il valore della costante
manifesta ERRCHAR e, se questo esiste, lancia la funzione di validazione corrispondente
(valid_err() nell'esempio di poco fa).
Quando storeopt() segnala, tramite la restituzione di un valore negativo, che non vi sono
più optLetter e argLetter, parseopt() considera i restanti elementi di argv come non-option items: se
il campo fun dell'ultimo elemento dell'array valfuncs non è NULL viene lanciata la funzione da esso
indirizzata una volta per ogni non-option item (la funzione è sempre la stessa, ma cambiano i valori dei
campi della struct OPT di cui essa riceve il puntatore.
Ad ogni iterazione parseopt() alloca la memoria necessaria per aggiungere all'array di
strutture OPT quella corrispondente all'item della command line attualmente processato; al termine
dell'elaborazione essa restituisce l'indirizzo dell'array oppure NULL in caso di errore (fallita allocazione
della memoria).
Oltre ai parametri richiesti dalla parseoptions(), la parseopt() necessita dello switch
character (il carattere che introduce le optLetter e argLetter) e delle due stringhe da utilizzare come campi
arg per le opzioni errate e illecite. Risulta evidente, a questo punto, che parseoption() è
semplicemente un "guscio" di alto livello per parseopt(), alla quale passa, oltre ai parametri ricevuti,
anche quelli appena elencati, fornendone valori di default. In particolare, per le due stringhe sono
utilizzate le costanti manifeste ERROR_S e ILLEGAL_S definite in PARSEOPT.H, mentre per lo switch
character è utilizzato il valore restituito dalla getswitch(), che richiede al DOS il carattere di default.
Al riguardo, sono necessarie alcune precisazioni. Come si è detto, lo switch character di default
è la barra in DOS e il trattino in Unix: ciò implica che se si desidera realizzare in ambiente DOS
un'interfaccia il più possibile Unix-like occorre dimenticarsi di parseoptions() e chiamare
direttamente parseopt(), avendo cura di fornirle come parametro lo switch character desiderato. In
alternativa è possibile modificare l'impostazione di default del DOS mediante la setswitch(), prima
di chiamare parseoptions().
La setswitch() richiede come parametro il carattere che si desidera impostare come nuovo
default e restuisce il precedente default (-1 in caso di errore). La getswitch() non richiede parametri
408 In realtà, storeopt() deriva dalla funzione getopt(), che nei sistemi Unix rappresenta l'algoritmo
standard (fornita come sorgente con molti compilatori proprio per consentire agli sviluppatori di scrivere
applicazioni con interfaccia coerente) per la scansione della command line.
496 - Tricky C
e restituisce il default attuale. Le due funzioni si basano sull'int 21h, servizio 37h, subfunzioni 00h
(GetSwitchChar) e 01h (SetSwitchChar); va sottolineato che detto servizio non è ufficialmente
documentato e, pertanto, potrebbe non essere disponibile in tutte le versioni di DOS: in particolare, a
partire dal DOS 5.0, la subfunzione 01h è ignorata (non determina la restituzione di un errore, ma non ha
comunque alcun effetto) ed è perciò necessario utilizzare direttamente parseopt() se si desidera
utilizzare il trattino come switch character.
INT 21H, SERV. 37H, SUBF. 00H: GET SWITCH CHARACTER
Input AH 37h
AL 00h
Output AL FFh in caso di errore (funzione non supportata).
DL Attuale switch character, se AL non è FFh.
Note Se non vi è errore, le versioni di DOS fino alla 4.x restituiscono 00h in
AL; dalla 5.0 in poi AL = 2Fh.
INT 21H, SERV. 37H, SUBF. 01H: SET SWITCH CHARACTER
Input AH 37h
AL 01h
DL Nuovo switch character
Output AL 00h se OK, FFh in caso di errore (funzione non supportata).
Note Questa chiamata è ignorata dal DOS a partire dalla versione 5.0.
Va infine osservato che il listato potrebbe essere suddiviso in più sorgenti, uno per ogni
funzione (con la sola eccezione di gopError() e storeopt(), da riunire in un unico file409); dalla
compilazione si otterrebbero così più file .OBJ, da inserire in una libreria. Se ne avvantaggerebbero gli
eseguibili incorporanti le funzionalità descritte, dal momento che in essi bverrebbero inclusi dal linker
solo i moduli necessari.
L A G E S T I O N E D E G L I E R R O R I
Le librerie della maggior parte dei compilatori implementano una modalità standard, derivata da
Unix, di gestione degli errori restituiti dai servizi DOS utilizzati dalle funzioni di libreria. Concentriamo
la nostra attenzione su alcune variabili globali, dichiarate nel file STDLIB.H:
409 Dal momento che gopError() è una funzione di servizio per storeopt(), entrambi i moduli .OBJ
verrebbero comunque inclusi dal linker nell'eseguibile.
Di tutto... di più - 497
extern char *sys_errlist[];
extern int errno;
extern int _doserrno;
L'array sys_errlist contiene i puntatori alle stringhe che descrivono i diversi errori410. Vi è
una funzione dedicata alla gestione dei messaggi d'errore, perror(), che richiede una stringa quale
parametro, la scrive sullo standard error seguita da ": ", dalla stringa che costituisce l'elemento di
sys_errlist corrispondente all'errore verificatosi e dal carattere "\n". L'utilizzo di perror() non
presenta difficoltà:
#include // prototipi di fopen() e perror()
#define PRG_NAME "MYPROG"
....
if(!(stream = fopen(filename,"r"))) {
perror(PRG_NAME);
return(0);
}
Nell'ipotesi che filename contenga un pathname errato, fopen() non riesce ad aprire il file
e restituisce NULL; la perror() produce il seguente output:
MYPROG: path not found
Come riesce perror() a individuare il messaggio? Semplice: si basa sul valore assunto dalla
variabile errno, che può essere validamente utilizzata come indice. In altre parole,
sys_errlist[errno] è la stringa che descrive l'errore. Dietro le quinte, tutte le funzioni di libreria
che per svolgere il proprio compito utilizzano servizi DOS411, se ricevono da questo un codice di errore lo
passano ad una funzione (generalmente non documentata), la __IOerror()412, che lo assegna a
_doserrno, la quale contiene perciò il codice di errore DOS, e, tramite un'apposita tabella di
conversione, ricava il valore appropriato da assegnare ad errno.
Può essere utile chiamare direttamente la __IOerror() nei propri sorgenti, soprattutto
quando si scrivano funzioni destinate ad essere inserite in una libreria: risulta è immediato implementare
la gestione degli errori in modo del tutto coerente con le librerie standard del compilatore utilizzato. E'
sufficiente dichiarare nel sorgente il prototipo di __IOerror():
int pascal __IOerror(int dosErr);
La parola riservata pascal ha lo scopo di modificare lo stile di chiamata della funzione: a tutte
le funzioni dichiarate pascal, secondo lo standard di questo linguaggio, i parametri attuali sono passati
in ordine diretto, cioè dal primo a sinistra all'ultimo a destra, e non viceversa, secondo quanto previsto
invece, per default, dalle regole del C (pag. 92). Lo scopo è ottenere una chiamata più efficiente; la
perdita della possibilità di gestire un numero variabile di parametri, in questo caso, non ha alcuna
410 Sono, anche questi, piuttosto uniformi nelle diverse implementazioni. Ad esempio "Not enough
memory", "Path not found", e così via.
411 Si tratta di chiamate ad interrupt, per lo più all'int 21h.
412 Avvertenza: i nomi di questa funzione e delle variabili globali, eccetto errno, possono variare da
compilatore a compilatore, ma la sostanza non muta. In caso di dubbi, basta esplorare un po' i file .H. I nomi qui
indicati sono validi per il compilatore Borland.
498 - Tricky C
importanza, in quanto __IOerror() ne riceve uno solo, dosErr, che rappresenta il codice di errore
restituito dalla routine DOS (solitamente nel registro AX). La __IOerror() restituisce sempre -1.
Vediamo un esempio. Vogliamo scrivere una funzione in grado di dirci, in un ambiente di rete,
se un drive è locale o remoto: allo scopo si può utilizzare l'int 21h, servizio 44h, subfunzione 09h:
INT 21H, SERV. 44H, SUBF. 09H: DETERMINA SE IL DRIVE È REMOTO
Input AX 4409h
BL Drive (00h = default, 01h = A:, 02h = B:, etc.)
Output DX Se CarryFlag = 0, il bit 12 di DX a 1 indica che il drive è remoto; Se
CarryFlag = 1 allora AX contiene il codice di errore.
Ed ecco il listato:
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
ISREMOTE.C - isDriveRemote()
int cdecl isDriveRemote(int driveNum);
int driveNum; drive da testare (0 = default, 1 = A:, ...)
Restituisce: 0 = drive locale
1 = drive remoto
-1 = errore (errno e _doserrno gestite come standard)
COMPILABILE CON BORLAND C++ 3.0
bcc -O -d -c -mx isremote.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
#include // per geninterrupt()
int pascal __IOerror(int dosErr);
int cdecl isDriveRemote(int driveNum)
{
_BL = (char)driveNum;
_AX = 0x4409;
geninterrupt(0x21);
asm jc JOB_ERROR; // Se CarryFlag = 1 c'e' stato un errore
asm and dx,01000000000000b;
asm mov ax,dx;
return(_AX);
JOB_ERROR:
return(__IOerror(_AX));
}
La funzione isDriveRemote() restituisce -1 in caso di errore, 0 se il drive è locale, 1 se è
remoto. Il parametro è un intero che esprime il drive su cui effettuare il test (0 indica il drive di default,
1 indica il drive A:, 2 il drive B:, etc.). Quando la funzione restituisce -1 è possibile chiamare
perror() per scrivere su stderr la descrizione dell'errore verificatosi:
Di tutto... di più - 499
if(isDriveRemote(0) == -1)
perror("What a pity");
E' immediato constatare che il comportamento di isDriveRemote() è conforme a quello
delle altre funzioni di libreria che interagiscono con il DOS. Per altri esempi di utilizzo della
__IOerror() in funzioni di libreria, vedere pag. 472.
U N E S E M P I O D I . . . D I S I N F E S T A N T E
Chi non si è ancora imbattuto in qualche mutante di... virus informatico? A titolo di esempio
riportiamo e commentiamo il listato C di una semplice utility in grado di individuare nei programmi il
virus Vienna B e di "risanarli".
Un programma colpito dal Vienna B è riconoscibile in base alle seguenti caratteristiche:
1 è un file .COM
2 la sua dimensione è maggiore per 648 byte (codice del virus) rispetto al normale
3 in questa "appendice" vi è la stringa "*.COM" preceduta da una sequenza di 3 byte identici ai
primi 3 byte del file
4 i 3 byte che precedono tale sequenza erano, prima del contagio, i primi 3 byte del file stesso
L'anti-Vienna deve pertanto aprire il file sospetto, leggerne i primi 3 byte e concatenare a questi
la stringa "*.COM" per ricostruire l'identificatore del virus. Esso deve poi leggere gli ultimi 648 byte del
file in un buffer appositamente allocato e scandirli alla ricerca della stringa identificatrice composta in
precedenza. Se essa viene localizzata, allora il file analizzato ha subìto il contagio. Per risanarlo è
sufficiente sovrascrivere i suoi primi 3 byte con i 3 byte che, nel buffer, precedono la stringa
identificatrice e troncarlo ad una dimensione pari alla lunghezza attuale diminuita di 648.
Vediamone il listato.
/********************
BARNINGA_Z! - 1990
DISINFES.C - Elimina il virus Vienna (versione B) dai file contagiati
COMPILABILE CON TURBO C++ 1.0
tcc -O -d disinfes.c wildargs.obj
********************/
#pragma warn -pia /* no warnings per assegnazioni all'interno di if */
#include
#include
#include
#include
#define _VIRUSDIM_ ((size_t)648) /* dimensione del virus */
#define _S_STRING_ ((unsigned char *)" *.COM") /* da cercare */
#define _S_BYTES_ 3 /* n. bytes da sostituire */
#define _O_BYTES_ -3 /* offset dei bytes rispetto alla stringa */
unsigned char *sstring = _S_STRING_;
500 - Tricky C
char *msg[] = {
"%s non è contaminato.\n",
"%s decontaminato.\n",
"\nDISINFES : Elimina virus Vienna B - Barninga_Z!, 1990.\n",
"USO: disinfes nome_file(s) (sono consentiti * e ?)\n\n",
"Impossibile aprire %s.\n",
"Errore di allocazione della memoria.\n",
"Impossibile decontaminare %s.\n",
"Errore nella gestione di %s.\n",
"Impossibile chiudere %s dopo la decontaminazione.\n",
"Impossibile chiudere %s.\n",
"ATTENZIONE: è contaminato.\a\n",
"\nFile: %s:\n"
};
unsigned char *srchstr(unsigned char *bufptr,unsigned char *sstring)
{
register int i, sl;
unsigned char *stop;
stop = bufptr+_VIRUSDIM_-(sl = strlen((char *)sstring));
for(; bufptr < stop; bufptr++) {
for(i = 0; i < sl; i++)
if(*(bufptr+i) != *(sstring+i))
break;
if(i == sl)
return(bufptr);
}
return(NULL);
}
int tronca(FILE *file,unsigned char *bufptr,int flen)
{
if(fread(sstring,(size_t)1,_S_BYTES_,file) != _S_BYTES_)
return(7);
if(fseek(file,(long)flen,SEEK_SET) != 0)
return(7);
if(fread(bufptr,(size_t)1,_VIRUSDIM_,file) != _VIRUSDIM_)
return(7);
if(bufptr = srchstr(bufptr,sstring)) {
bufptr += _O_BYTES_;
printf(msg[10]);
rewind(file);
if(fwrite(bufptr,(size_t)1,_S_BYTES_,file) < _S_BYTES_)
return(7);
if(chsize(fileno(file),(long)flen) != 0)
return(6);
return(1);
}
return(0);
}
int disinfesta(char *fname,unsigned char *bufptr)
{
register int ret = 0;
int flen;
FILE *file;
printf(msg[11],fname);
if(!(file = fopen(fname,"rb+")))
return(4);
if((flen = (int)filelength(fileno(file))-_VIRUSDIM_) > 0)
ret = tronca(file,bufptr,flen);
Di tutto... di più - 501
if(fclose(file))
if(!ret)
ret = 9;
else
ret = 8;
return(ret);
}
void main(int argc,char **argv)
{
unsigned char *bufptr;
printf(msg[2]);
if(argc < 2)
printf(msg[3]);
else
if(!(bufptr = (unsigned char *)malloc(_VIRUSDIM_)))
printf(msg[5]);
else
for(--argc; argc; argc--)
printf(msg[disinfesta(argv[argc],bufptr)],argv[argc]);
}
La funzione main() provvede a visualizzare un opportuno messaggio qualora il programma
sia lanciato senza specificare sulla command line alcun nome di file. Se DISINFES è consolidato con
WILDARGS.OBJ è possibile utilizzare le wildcard "?" e "*" nei nomi di file (vedere pag. 477); main()
provvede inoltre ad allocare il buffer necessario ai 648 byte letti dal file analizzato e a gestire il ciclo di
chiamate (una per ogni file specificato sulla command line) alla funzione disinfesta(). Tale ciclo
può, a prima vista, apparire di difficile interpretazione; l'algoritmo risulta tuttavia banale se si tiene conto
di alcune particolarità. In primo luogo, è noto che la variabile argc contiene il numero di elementi
presenti nell'array argv: per ottenere l'indice massimo di argv occorre dunque, inizialmente,
decrementare di uno argc. Inoltre, dal momento che argv[0] è, per default, il pathname completo di
DISINFES, è necessario escludere detto elemento dal ciclo, il quale si arresta quando argc assume
valore nullo413; al compimento di ogni iterazione argc è decrementata, dunque l'analisi procede
dall'ultimo file specificato sulla command line di DISINFES sino al primo414. All'interno del ciclo vi è
solamente una chiamata a printf(): per ogni file analizzato viene dunque stampato un messaggio
individuato, nell'array msg, dal valore restituito dalla funzione disinfesta().
Questa apre il file e ne calcola la lunghezza415, decrementandola di 648 (se esso è contaminato,
la variabile flen contiene dunque la sua dimensione originaria) e, dopo avere invocato tronca(),
restituisce un valore atto a individuare l'opportuno messaggio d'errore nell'array msg qualora non fosse
possibile chiudere il file al ritorno da tronca(); in caso contrario, il valore restituito da quest'ultima
viene a sua volta restituito a main().
La funzione tronca() provvede a leggere i primi 3 byte del file nel buffer sstring, che è
una variabile (puntatore) globale inizializzata a _S_STRING_. L'esame della direttiva
413 Si ricordi che un test del tipo if(argc) equivale a if(argc != 0).
414 I nomi di file sono posti in ordine alfabetico crescente dalle routine contenute in WILDARGS.OBJ.
L'utilizzo, un po' particolare, di argc elimina la necessità di definire una variabile intera con la funzione di
contatore.
415 Dal momento che la dimensione dei files .COM non può superare i 64Kb, la variabile flen è dichiarata int,
con il vantaggio di rendere più efficiente la gestione dello stack: tuttavia ciò ha reso necessaria l'operazione di cast
nelle chiamate alle funzioni fseek() e chsize().
502 - Tricky C
#define _S_STRING_ " *.COM"
rivela che sstring contiene, dopo l'operazione di lettura, i primi 3 byte del file seguiti
immediatamente da "*.COM": essa può dunque essere utilizzata per identificare il virus. Vengono poi
letti nel buffer allocato in main() gli ultimi 648 byte del file analizzato: la funzione srchstr()416 li
scandisce alla ricerca della stringa di identificazione.
L'algoritmo utilizzato da srchstr() è di carattere generale: all'interno di un primo ciclo, che
incrementa ad ogni iterazione il puntatore al buffer e valuta, mediante un confronto con un altro
puntatore, se il buffer è stato interamente scandito, si trova un secondo ciclo, il quale confronta tra loro i
caratteri di buffer e stringa che si trovano all'offset corrispondente all'iterazione attuale e si interrompe se
essi sono differenti. Se all'uscita da questo ciclo il contatore è uguale alla lunghezza della stringa
ricercata, essa è stata individuata (perché il ciclo non è stato interrotto prima del termine), e il puntatore al
buffer referenzia ora, in realtà, la stringa all'interno del buffer medesimo: tale puntatore è restituito a
tronca().
Un valore non nullo restituito da srchstr() è altresì, per tronca(), il segnale che il virus è
presente nel file analizzato: basta sommare al puntatore bufptr l'offset, rispetto alla stringa, della
sequenza di byte che dovrebbe trovarsi in testa al file (attenzione: _O_BYTES_ è definito pari a -3,
perciò i conti tornano), riscriverla "al suo posto" e troncare la dimensione del file per completare il
ripristino delle sue caratteristiche originarie; l'elaborazione descritta è ripetuta sul successivo file
eventualmente specificato sulla riga di comando.
DISINFES.C, il cui impianto logico e tecnico è, come si vede, assai semplice, appare
suscettibile di perfezionamenti417. Un esame più attento del comportamento del Vienna B, effettuato
disassemblando un file "infetto", rivela che i 3 byte da esso scritti in testa ad ogni programma contagiato
rappresentano una istruzione di salto JMP (1º byte) seguita (2º e 3º byte) dall'offset al quale viene in
effetti trasferita l'elaborazione. In tutti i casi esaminati tale offset è risultato pari alla lunghezza originaria
del programma diminuita di 3: se ne trae che il programma contagiato, non appena è eseguito, salta
all'indirizzo immediatamente successivo alla fine del proprio codice, cioè all'inizio del codice del virus, il
quale, in tal modo, ha la garanzia di poter assumere per primo il controllo della situazione. L'indirizzo
ricavato dai 3 byte che originariamente erano in testa al file (JMP e near offset) sono utilizzati per
riprendere la normale esecuzione del programma quando Vienna B termina le proprie operazioni.
L'affidabilità di DISINFES potrebbe essere allora accresciuta dotandolo di una funzione che
confronti l'integer costituito dal 2º e 3º byte del file con la sua presunta lunghezza originale diminuita
di 3:
int jmp_test(char *sstring,int flen)
{
return((*((int *)(sstring+1)))-(flen-_S_BYTES_));
}
Si consideri l'espressione (*((int *)(sstring+1))): sommando 1 al puntatore alla
stringa utilizzata per identificare il virus se ne "scavalca" il primo byte (l'istruzione JMP); l'operazione di
cast forza il compilatore C a considerare puntatore a int l'espressione (sstring+1); l'indirezione
restituisce quindi l'intero rappresentato dai 2 byte di cui si è detto. Pertanto, se la funzione jmp_test()
416 E' stato necessario implementare una funzione apposita, rinunciando ad utilizzare una delle funzioni di
libreria per la scansione di stringhe, ad es. strstr(), in quanto queste interrompono l'operazione al primo byte
nullo incontrato (terminatore di stringa): si ricordi che il codice del virus non è, di per sé, una stringa, ma una
sequenza di byte derivata dall'assemblaggio di un sorgente; è possibile che esso contenga byte nulli, i quali
potrebbero interrompere anzitempo la ricerca.
417 Il programma, scritto in tutta fretta per fronteggiare una situazione di reale emergenza, ha comunque ottenuto
buoni risultati, debellando definitivamente il Vienna B in tutti i casi per i quali è stato impiegato.
Di tutto... di più - 503
restituisce un valore non nullo si può concludere che il file esaminato non contiene il virus, pur
contenendo la stringa sospetta.
Concludiamo il presente paragrafo presentando la modifica da apportare alla funzione
tronca() per inserire jmp_test() in DISINFES.C:
....
if((bufptr = srchstr(bufptr,sstring)) && !jmp_test(sstring,flen)) {
bufptr += _O_BYTES_;
....
Il codice di jmp_test(), qualora non si intenda dichiararne il prototipo, deve essere inserito
nel listato prima della definizione di tronca().
U N E S E M P I O D I . . . P I R A T E R I A
Il presente paragrafo intende rappresentare esclusivamente un esempio di come i debugger e il
linguaggio C possano essere utilizzati per gestire in profondità l'interazione tra hardware e software; il
caso pratico descritto418 va interpretato esclusivamente come un espediente didattico: non abbiamo alcuna
intenzione di incitare, neppure indirettamente, il lettore all'illecito.
Inoltre non è questa la sede per addentrarsi in una descrizione dettagliata delle tecniche
utilizzate per proteggere il software dalla duplicazione; basta ricordare che esse si basano spesso su
modalità particolari di formattazione del dischetto da proteggere, tali da rendere il medesimo non
riproducibile dai programmi FORMAT e DISKCOPY. Il programma protetto effettua uno o più controlli, di
norma accessi in lettura e/o scrittura alle tracce formattate in modo non standard, dai risultati dei quali è
in grado di "capire" se il proprio supporto fisico (in altre parole, il disco) è la copia originale oppure ne è
un duplicato.
I n d i v i d u a r e l a s t r a t e g i a d i p r o t e z i o n e
Veniamo ora al nostro esempio. Il programma in questione, che per comodità indichiamo col
nome fittizio di PROG.COM, è protetto contro la duplicazione non autorizzata; il comando DISKCOPY è
in grado di copiare il disco sul quale esso si trova, ma con risultati scadenti: la copia di PROG.COM, non
appena invocata, visualizza un messaggio di protesta e restitusce il controllo al DOS. Come si può
facilmente prevedere, neppure il comando COPY è in grado di superare l'ostacolo: copiando il contenuto
del disco originale sul disco fisso (o su altro floppy disk) si ottiene un risultato analogo al precedente.
Quando viene invocata la copia su hard-disk di PROG.COM la spia del drive A: si illumina per qualche
istante, viene visualizzato il solito messaggio e l'esecuzione si interrompe.
Proviamo a studiare un interessante frammento tratto dal disassemblato di PROG.COM, ottenuto
mediante il solito DEBUG del DOS (i commenti sono stati aggiunti in seguito):
CS:0100 EB50 JMP 0136
....
CS:0199 3C20 XOR AL,AL ; azzera AL
CS:019B 8AD0 MOV DL,AL ; muove AL in DL
CS:019D 32F6 XOR DH,DH ; azzera DH
CS:019F 8CDB MOV BX,DS ; muove DS in ES
CS:01A1 8EC3 MOV ES,BX ; attraverso BX
CS:01A3 BBF007 MOV BX,18FB ; carica BX
418 Non si tratta di un caso reale. Il frammento di codice disassemblato qui riportato è stato costruito
appositamente ai fini dell'esempio.
504 - Tricky C
CS:01A6 B90102 MOV CX,0201 ; carica CX
CS:01A9 B80402 MOV AX,0204 ; carica AX
CS:01AC CD13 INT 13 ; chiama int 13h
CS:01AE 720A JC 01BA ; salta se CF = 1
CS:01B0 BABA00 MOV DX,154F ; carica DX
CS:01B3 B409 MOV AH,09 ; stampa stringa
CS:01B5 CD21 INT 21 ; tramite DOS
CS:01B7 E97DFF JMP 0156 ; salta indietro
CS:01BA 80FC04 CMP AH,04 ; confr. AH con 4
CS:01BD 75F1 JNE 01B0 ; salta se !=
CS:01BF B82144 MOV AX,4421
....
Come per tutti i programmi .COM, l'entry point419 si trova alla locazione CS:0100: dopo
l'istruzione JMP 0152 l'esecuzione prosegue a CS:0136, presumibilmente con le opportune operazioni
di inizializzazione, ininfluenti ai nostri fini. Le istruzioni commentate sul listato meritano particolare
attenzione. A CS:01AC viene richiesto l'int 13h (che gestisce i servizi BIOS relativi ai dischi; vedere
pag. 115).I valori caricati nei registri della CPU rivelano che PROG.COM, mediante l'int 13h, legge in
memoria i settori 1, 2, 3 e 4 della seconda traccia del lato 0 del disco che si trova nel drive A:. Al ritorno
dall'int 13h (CS:01AE) viene effettuato un test sul CarryFlag: se questo è nullo, cioè se in fase di
lettura non si è verificato alcun errore (comportamento "normale" se il disco è formattato secondo lo
standard DOS) l'esecuzione prosegue a CS:01B1, è stampata una stringa (il messaggio di protesta) e
viene effettuato un salto a ritroso alla locazione CS:0156, ove sono effettuate, con ogni probabilità, le
operazioni di cleanup e uscita dal programma (infatti il programma termina l'esecuzione subito dopo
avere visualizzato il messaggio). Se, al contrario, il CarryFlag vale 1 (condizione di errore),
l'esecuzione salta a CS:01BA, dove PROG.COM effettua un controllo sul valore che la chiamata
all'int 13h ha restituito in AH. Se esso è 04h (codice di errore per "settore non trovato") l'esecuzione
prosegue a CS:01BF (controlli superati: il disco è la copia originale); in caso contrario avviene il salto
a CS:01B0, con le conseguenze già evidenziate.
La strategia è ormai chiara: la traccia 2 del lato 0 della copia originale è formattata in modo non
standard. Un tentativo di leggerne alcuni settori determina il verificarsi di una condizione di errore, ed in
particolare di "settore non trovato". Se l'int 13h non riporta entrambi questi risultati, allora PROG.COM
"conclude" che il disco è una copia non autorizzata. Si tratta ora, semplicemente, di trarlo in inganno.
S u p e r a r e l a b a r r i e r a
Smascherata la strategia di PROG.COM, occorre resistere alla tentazione di modificare il codice
disassemblato, ad esempio sostituendo una serie di NOP420 alle istruzioni comprese tra CS:01AD
e CS:01BE (significherebbe eliminare l'accesso al disco e tutti i controlli), e riassemblarlo per ottenerne
una versione meno "agguerrita": si rischierebbe di incappare in altri trabocchetti421 e rendersi la vita
419 La prima istruzione che viene eseguita dopo il caricamento in memoria del programma.
420 Null OPeration; istruzione assembler priva di qualunque effetto ed avente il solo scopo di occupare un byte
nel file eseguibile.
421 In effetti, PROG.COM potrebbe incorporare una routine per l'effettuazione di una sorta di checksum sul file
stesso, al fine di verificare, ad esempio, che la somma dei valori esadecimali dei byte che compongono il codice
binario (o almeno la parte di esso che comprende il frammento esaminato) corrisponda ad un valore predeterminato,
scoprendo così eventuali modifiche al codice originale.
Di tutto... di più - 505
difficile senza alcuna utilità. E' sicuramente più opportuno simulare il verificarsi delle condizioni di errore
ricercate in fase di test: per ottenere tale risultato è sufficiente un programmino in grado di installare un
gestore personalizzato dell'int 13h.
Questo deve scoprire se la chiamata proviene da PROG.COM: in tal caso occorre restituire le
ormai note condizioni di errore senza neppure accedere al disco; altrimenti è sufficiente concatenare la
routine originale di interrupt.
Intercettare la chiamata di PROG.COM è semplice: basta un'occhiata alla tabellina riportata
poc'anzi per capire che un test sui registri AX, CX e DX può costituire una "trappola" (quasi) infallibile.
Ecco il listato:
/********************
LOADPROG.C - Barninga_Z! - 1990
Lancia PROG.COM gestendo opportunamente l'int 13h
COMPILABILE SOTTO BORLAND C++ 2.0
bcc -O -d -mt -lt loadprog.c
********************/
#pragma inline
#pragma option -k- // fondamentale!!! Evita std stack frame
#include
#include
#include
#define CHILD_NAME "PROG.COM" // programma da lanciare
char *credit =
"GO-PROG.EXE - Cracking loader for "CHILD_NAME" - Barninga_Z!, 1992\n\n\
Press a key when ready...\a\n";
char *errorP =
"Error while executing "CHILD_NAME"\a";
void oldint13h(void) // dummy function: puntatore a int 13h originale
{
asm dd 0; // riserva 4 bytes per l'idirizzo dell'int 13h
}
void far newint13h(void)
{
if(_AX == 0x0204 && _CX == 0x0201 && _DX == 0) { // PROG.COM chiama
asm {
stc; // setta il carry per simulare errore lettura
mov ax,0400h; // simula errore "sector not found"
ret 2; // esce e toglie flags da stack
}
}
else
asm jmp dword ptr oldint13h; // concatena l'int 13h originale
}
void cdecl kbdclear(void)
{
asm {
mov ax,0C07h;
int 21h; // vuota buffer tastiera e attende tasto
}
506 - Tricky C
}
void cdecl main(void)
{
puts(credit);
kbdclear();
asm cli;
(void(interrupt *)())*(long far *)oldint13h = getvect(0x13);
setvect(0x13,(void(interrupt *)())newint13h);
asm sti;
if(spawnl(P_WAIT,CHILD_NAME,CHILD_NAME,NULL)) // esegue PROG.COM
perror(errorP); // errore load/exec di PROG.COM
asm cli;
setvect(0x13,(void(interrupt *)())*(long far *)oldint13h);
asm sti;
}
La struttura di LOADPROG.C è semplice: esso si compone di tre routine, a ciascuna delle quali
è affidato un compito particolare.
La funzione main() installa il nuovo vettore dell'int 13h, lancia PROG.COM mediante
spawnl() e, al termine dell'esecuzione di PROG.COM, ripristina il vettore originale dell'int 13h. Si noti
che spawnl() viene invocata con la costante manifesta (definita in PROCESS.H) P_WAIT: ciò
significa che LOADPROG.COM rimane in RAM durante l'esecuzione di PROG.COM (che ne costituisce un
child process) in attesa di riprendere il controllo al termine di questo, in quanto è necessario effettuare il
ripristino dell'int 13h originale. Se non si prendesse tale precauzione, una chiamata all'int 13h da parte di
un programma eseguito successivamente avrebbe conseguenze imprevedibili (e quasi sicuramente
disastrose, come al solito).
La funzione newint13h() è il gestore truffaldino dell'int 13h. Essa, in ingresso, controlla se i
registri AX, BX e DX contengono i valori utilizzati da PROG.COM nella chiamata all'interrupt: in tal caso
viene posto uguale a 1 il CarryFlag, AX a 4 e AL a 0; il controllo ritorna alla routine chiamante senza
che sia effettuato alcun accesso al disco. Si noti l'istruzione RET 2, che sostituisce la più consueta IRET.
Una chiamata ad interrupt salva automaticamente sullo stack i flag: se newint13h() restituisse il
controllo a PROG.COM con una IRET, questa ripristinerebbe in modo altrettanto automatico i flag
prelevandoli dallo stack e l'istruzione STC non avrebbe alcun effetto; d'altra parte una RET senza
parametro "dimenticherebbe" una word sullo stack, causando probabilmente un crash di sistema422
(vedere pag. 251 e seguenti). Se, al contrario, i valori di AX, BX e DX non sono quelli cercati,
newint13h() concatena il vettore originale saltando all'indirizzo salvato da getvect() nei byte
riservati dalla funzione jolly oldint13h()423, lasciando che tutto proceda come se LOADPROG non
esistesse. La funzione kbdclear() pulisce il buffer della tastiera e attende la pressione di un tasto:
maggiori particolari sull'argomento a pag. .
Un'ultima osservazione: la direttiva
#pragma option -k-
evita che il compilatore generi il codice necessario al mantenimento della standard stack frame (vedere
pag. ). In assenza di tale opzione sarebbe indispensabile aggiungere l'struzione POP BP prima della RET
e della JMP in newint13h(); inoltre si potrebbe eliminare l'istruzione DD 0 in oldint13h() in
quanto il codice della funzione occuperebbe di per sé 5 byte (gli opcode corrispondenti alle istruzioni
422 Il parametro della RET esprime l'incremento di SP in uscita alla funzione: 2 equivale a una word.
423 Vedere pag. e seguenti.
Di tutto... di più - 507
necessarie alla standard stack frame stessa). La direttiva può essere eliminata qualora si specifichi -k- tra
le opzioni sulla riga di comando del compilatore.
S u l l a r e t t a v i a . . .
A cosa può servire un esempio di pirateria? Ovviamente, a fornire spunti utili in situazioni reali
(e lecite!). Vi sono programmi, piuttosto datati, che alla partenza modificano vettori di interrupt senza poi
ripristinarli in uscita. Se tra i vettori modificati ve ne sono alcuni utilizzati da più recenti software di
sistema, il risultato è quasi certamente la necessità di un reset della macchina. Un loader analogo a quello
testè presentato può validamente ovviare.
I N S O D D I S F A T T I D E L L A V O S T R A T A S T I E R A ?
Possiamo almeno tentare di evitare la sostituzione fisica, dal momento che qui si tratta di
eliminare un problema spesso fastidioso: nessuna tastiera è configurata per gestire tutti i caratteri di cui si
può avere necessità e pertanto, più o meno spesso, si è costretti a ricorrere alle scomode sequenze
ALT+nnn sul tastierino numerico.
R i d e f i n i r e l a t a s t i e r a
Il programma presentato in queste pagine è in grado di assegnare ai tasti nuovi scan code e ascii
code, in sostituzione o in aggiunta a quelli standard. Nella maggior parte dei casi sperimentati, KBDPLUS
si è rivelato di grande utilità per aggiungere le parentesi graffe e la tilde, care ai programmatori C, alle
tastiere italiane e le lettere accentate alle tastiere americane; in un caso ha egregiamente trasformato in
tedesca una normale tastiera italiana.
La tabella di ridefinizione dei tasti è contenuta in un normale file ASCII, ed è pertanto
riconfigurabile a piacere. La sintassi della tabella è semplice: ogni riga del file ASCII rappresenta una
ridefinizione di tasto424 e deve essere strutturata come descritto di seguito.
SPAZI SHIFTS SPAZI SCAN SPAZI NUOVO_SCAN SPAZI ASCII SPAZI COMMENTO
424 Ogni tasto può essere ridefinito più volte (ad ogni ridefinizione corrisponde una riga della tabella): in tal
modo si ha la possibilità di associare ad ogni tasto più caratteri, ciascuno dei quali in corrispondenza di una certa
combinazione di shift.
508 - Tricky C
spazi uno o più spazi o tabulazioni. Possono anche non essere presenti.
shifts uno dei seguenti caratteri o una loro combinazione (senza spazi tra un
carattere e l'altro):
A ALT
C CTRL
L LEFT SHIFT
R RIGHT SHIFT
N Nessuno shift
Lo shift N è ignorato se non e' il solo presente.
spazi uno o più spazi o tabulazioni.
scan scan code del tasto da ridefinire (2 cifre esadecimali).
spazi uno o più spazi o tabulazioni.
nuovo_scan nuovo scan code per il tasto (2 cifre esadecimali). Può essere uguale a SCAN.
spazi uno o più spazi o tabulazioni.
ascii ASCII code per il tasto (2 cifre esadecimali).
spazi uno o più spazi o tabulazioni.
commento è opzionale e non ha formato particolare.
Si noti che utilizzando un comune editor per scrivere il file, una coppia CR LF è aggiunta al
termine di ogni riga quando è premuto il tasto RETURN. La lunghezza della riga, CR_LF compreso, non
può superare gli 80 caratteri. Ecco un esempio di riga valida, che ridefinisce la combinazione
CTRL ALT ESC come ENTER:
CA 01 1C 0D - Il tasto ESC, premuto con CTRL e ALT, equivale a ENTER.
Gli shift sono indicati all'inizio della riga: CA significa CTRL ALT. Uno spazio separa gli shift
dallo scan code del tasto: 01 è il tasto ESC. Il nuovo scan code (cioè lo scan code che viene inserito nel
buffer di tastiera alla pressione di CTRL ALT ESC è 1C (lo scan code del tasto RETURN). Il nuovo
codice ASCII da inserire nel buffer è 0D, corrispondente anch'esso al tasto RETURN. Tutto ciò che
segue 0D, sino alla fine della riga, rappresenta un commento ed è ignorato dal programma.
KBDPLUS è un programma TSR, che viene installato fornendogli come parametro (sulla
command line) il nome del file contenente le ridefinizioni dei tasti; la command line è scandita a partire
dall'ultimo parametro ed ognuno di essi (se ve n'è più di uno) è considerato un nome di file. Se il tentativo
di apertura fallisce il processo è ripetuto con il parametro che lo precede; se nessun parametro è un nome
di file esistente o non vi sono parametri, KBDPLUS cerca, nella directory in cui esso stesso si trova, il file
KBDPLUS.DEF425. Se anche questo tentativo fallisce, il programma non si installa e visualizza un testo
di aiuto.
425 Per la precisione, il nome del file di dati è costruito con argv[0]: se si rinomina l'eseguibile, il file di dati
ricercato ha ancora estensione .DEF e nome uguale a quello dell'eseguibile stesso.
Di tutto... di più - 509
KBDPLUS accetta inoltre, dalla command line, due parametri particolari: il carattere '?', che
provoca la visualizzazione del testo di help senza tentativo di installazione426, e il carattere '*', che
provoca la disinstallazione del programma (se già installato) e il ripristino delle funzionalità originali
della tastiera.
KBDPLUS è in grado di individuare se stesso in RAM ed evita quindi installazioni multiple.
Segue il listato.
/**************************************************************************
KBDPLUS.C - KBDPLUS - Barninga_Z! 1991
Ridefinitore di tastiera.
Modalita' di funzionamento.
Legge un file in formato ASCII e in base al suo contenuto ridefinisce
la tastiera. Ogni riga del file deve essere lunga al massimo 80 caratteri
ed e' strutturata come segue:
shf spc scc spc nsc spc asc spc commento crlf
dove:
spc.......uno o piu' blanks o tabs. Possono anche essere presenti
prima di shifts; in tal caso saranno ignorati.
shf.......uno dei seguenti caratteri o una loro combinazione (senza
spazi tra un carattere e l'altro):
A ALT
C CTRL
L LEFT SHIFT
R RIGHT SHIFT
N Nessuno shift (ignorato se non e' il solo presente).
scc.......scan code in esadecimale (2 cifre) del tasto da
ridefinire.
nsc.......nuovo scan code in esadecimale (2 cifre) per il tasto.
Puo' essere uguale a scancode.
asc.......codice ascii in esadecimale (2 cifre) per il tasto.
commento..e' opzionale e non ha formato particolare.
crlf......sequenza CR LF che chiude ogni riga di testo.
Esempio di riga che ridefinisce CTRL ALT ESC:
CA 01 1C 0D - Il tasto ESC, premuto con CTRL e ALT, equivale a ENTER.
KBDPLUS accetta, alternativamente al nome di file, due parametri:
KBDPLUS ? produce la visualizzazione di uno schermo di aiuto;
KBDPLUS * provoca la disinstallazione del programma (purche'
esso sia gia' presente in RAM).
Compilato sotto BORLAND C++ 2.0:
tcc -O -d -rd -k- -Tm2 kbdplus.C
**************************************************************************/
#pragma inline
#pragma warn -pia
#pragma option -k- /* attenzione: non serve la std stack frame */
#include
426 Il testo è visualizzato anche se KBDPLUS è già residente in RAM.
510 - Tricky C
#include
#include
#define PRG "KBDPLUS" /* nome del programma */
#define YEAR "1991" /* anno */
#define PSPENVOFF 0x2C /* offset, nel PSP, del ptr all'environment */
#define ALT_V ((char)8)
#define CTRL_V ((char)4)
#define LSHF_V ((char)2)
#define RSHF_V ((char)1)
#define NONE_V ((char)0)
#define ALT_C 'A'
#define CTRL_C 'C'
#define LSHF_C 'L'
#define RSHF_C 'R'
#define NONE_C 'N'
#define SHFMASK 0x0F /* shift status mask (elimina NumLock, etc.) */
#define INKEYPORT 0x60 /* porta di input della tastiera */
#define CTRKEYPORT 0x61 /* porta di controllo della tastiera */
#define ENABLEKBBIT 0x80 /* bit di abilitazione della tastiera */
#define E_O_I 0x20 /* segnale di fine interrupt */
#define I_CTRPORT 0x20 /* porta di controllo degli interrupt */
#define KBDOFF 0x3FE /* off di seg implicito nei puntatori - 2 */
#define MAXLEN 83 /* n. max di carat. in ogni riga del file dati */
#define BLANK ' ' /* spazio bianco (ascii 32) */
#define ARRDIM 360 /* dimensione della func-array Dummy() (90*4)*/
#define TSR_TEST 0xAD /* HANDSHAKE per TSR */
#define TSR_YES 0xEDAF /* se installato risponde cosi' al test */
#define TSR_INST 0x00 /* serv. 0 int 2Fh. Testa se installato */
#define TSR_FREE 0x01 /* serv. 1 int 2Fh. Disinstalla il TSR */
#define DEFEXT ".DEF" /* il file di default e' KBDPLUS.DEF */
#define HELP_REQUEST '?' /* opzione cmd line per richiedere help */
#define FREE_REQUEST '*' /* opzione cmd line per disinstall. TSR */
#define int09h ((void(interrupt *)())*(((long *)Dummy)+0)) /* off 0 */
#define int2Fh ((void(interrupt *)())*(((long *)Dummy)+1)) /* off 4 */
#define ShiftFlag (*((char far *)*(((int *)Dummy)+4))) /* offset 8 */
#define HeadPtr (*((int far *)*(((int *)Dummy)+5))) /* offset 10 */
#define TailPtr (*((int far *)*(((int *)Dummy)+6))) /* offset 12 */
#define StartPtr (*((int far *)*(((int *)Dummy)+7))) /* offset 14 */
#define EndPtr (*((int far *)*(((int *)Dummy)+8))) /* offset 16 */
#define nk (*(((int *)Dummy)+9)) /* offset 18 */
#define ResPSP (*(((unsigned *)Dummy)+10)) /* offset 20 */
#define keys (((struct KbDef far *)Dummy)+6) /* offset 24 */
#define int09h_asm Dummy /* usata nell'inline assembly */
#define int2Fh_asm Dummy+4 /* usata nell'inline assembly */
#define ResPSP_asm Dummy+20 /* usata nell'inline assembly */
extern unsigned cdecl _heaplen = 8000; /* riduce ingombro al caricamento */
struct KbDef { /* struttura per la gestione della tastiera */
char shf; /* shifts usati per ridefinire il tasto */
char scan; /* scan code originale del tasto */
char nwscn; /* nuovo scan code del tasto */
char nwasc; /* nuovo codice ASCII del tasto */
};
struct ShfFlag { /* struttura di definizione dei possibili shifts */
char kc; /* carattere usato per rappresentare lo shift */
char kv; /* valore dello shift status byte */
} shf[] = {
{ALT_C,ALT_V},
{CTRL_C,CTRL_V},
Di tutto... di più - 511
{LSHF_C,LSHF_V},
{RSHF_C,RSHF_V},
{NONE_C,NONE_V} /* NONE deve essere l'ultimo item (ultimo .kv = 0) */
};
void Dummy(void); /* necessaria per JMP in newint09h() e newint16h() */
void far newint09h(void) /* handler int 09h */
{
int i;
asm {
push ax;
push bx;
push cx;
push dx;
push es;
}
for(i = 0; i < nk; i++) { /* scandisce tabella ridefinizioni */
if((ShiftFlag & SHFMASK) == keys[i].shf) {
asm in al,INKEYPORT;
asm mov cl,al; /* salva al; ax e' usato per i puntatori */
if(_CL == keys[i].scan) {
TailPtr += 2;
if(TailPtr == HeadPtr ||
(TailPtr == EndPtr && HeadPtr == StartPtr)) {
TailPtr -= 2;
break; /* se il buffer e' pieno lascia al BIOS */
}
_CH = keys[i].nwscn;
_CL = keys[i].nwasc;
*((int far *)((TailPtr)+KBDOFF)) = _CX; /* tasto --> buf */
if(TailPtr == EndPtr) /* se è in fondo al buffer */
TailPtr = StartPtr; /* aggiorna i puntatori */
asm {
in al,CTRKEYPORT; /* legge lo stato della tastiera */
mov ah,al; /* lo salva */
or al,ENABLEKBBIT; /* setta il bit "enable kbd" */
out CTRKEYPORT,al; /* lo scrive sulla porta di ctrl */
xchg ah,al; /* riprende lo stato originale della tast. */
out CTRKEYPORT,al; /* e lo riscrive */
mov al,E_O_I; /* manda il segnale di fine Interrupt */
out I_CTRPORT,al; /* al controllore dell'8259 */
jmp _EXIT;
}
}
}
}
asm {
pop es;
pop dx;
pop cx;
pop bx;
pop ax;
mov sp,bp;
pop bp;
jmp dword ptr int09h_asm; /* concatena handler originale */
}
_EXIT:
asm {
pop es;
pop dx;
pop cx;
pop bx;
512 - Tricky C
pop ax;
mov sp,bp;
pop bp;
iret; /* ritorna al processo interrotto */
}
}
void far newint2Fh(void) /* gestore dell'int 2Fh */
{
asm {
cmp ah,TSR_TEST; /* la chiamata viene da KBDPLUS ? */
jne _CHAIN; /* no: salta */
cmp al,TSR_INST; /* si: e' richiesto il test di gia' installato ? */
jne _FREETSR; /* no: salta al servizio successivo */
mov ax,TSR_YES; /* si: carica AX con la "passwd" per restituirla */
iret;
}
_FREETSR:
asm {
cmp al,TSR_FREE; /* e' richiesta la disinstallazione ? */
jne _CHAIN; /* no: salta */
mov ax,offset Dummy; /* carica AX con l'offset di Dummy */
mov dx,seg Dummy; /* carica DX con il segmento di Dummy */
iret;
}
_CHAIN:
asm jmp dword ptr int2Fh_asm; /* concatena gestore originale */
}
void Dummy(void) /* spazio dati globali e strutture KbDef */
{
asm {
dd 0; /* punta all'int 09h */
dd 0; /* punta all'int 2Fh originale */
dw 0417h; /* punta allo shift status byte */
dw 041Ah; /* punta alla testa del kbd buf */
dw 041Ch; /* punta alla coda del kbd buf */
dw 0480h; /* punta all'inizio del kbd buf */
dw 0482h; /* punta alla fine del kbd buf */
dw 0; /* n. di ridefinizioni (nk) */
dw 0; /* PSP del TSR */
dw 0; /* tappo per sincronizzare gli offset */
db ARRDIM dup (0); /* spazio per strutture di template KbDef */
}
}
char *hlpmsg = "\n\
Type "PRG" ? for help; "PRG" * to uninstall.\n\
DATA FILE DESCRIPTION (if no name given, "PRG" tries for "PRG""DEFEXT"):\n\
Each line in the file redefines a key and has the following format:\n\
\n\
shifts spaces scan spaces newscan spaces ascii spaces comment crlf\n\
\n\
spaces...one or more blanks (or tabs).\n\
shifts...the combination of shift keys: one or more of the following:\n\
A (the ALT key)\n\
C (the CTRL key)\n\
L (the LEFT SHIFT key)\n\
R (the RIGHT SHIFT key)\n\
N (no shift has to be pressed with the redefined key)\n\
scan.....the hex scan code of the redefined key.\n\
newscan..the new hex scan code for the redefined key. Can be = .\n\
ascii....the hex ASCII code of the char for the redefined key.\n\
comment..optional entry; useful to scribble some remarks.\n\
Di tutto... di più - 513
crlf.....a CR LF seq. (End-of-line; max 80 chrs).\n\
\n\
CA 01 1C 0D Example that makes CTRL ALT ESC same as the ENTER key.\
"; /* stringa di help */
void release_env(void) /* libera environment del TSR */
{
extern unsigned _envseg;
asm {
mov es,_envseg; /* ...carica in ES l'ind. di segmento dell'env. */
mov ah,0x49; /* chiede al DOS di liberare il MCB dell'environment */
int 0x21;
}
}
int nibble(char c) /* 2 hex digit string ===> int */
{
if(c > (char)0x29 && c < (char)0x40)
return(c-'0');
return(((c <= 'Z') ? c : c-BLANK)-('A'-10));
}
char *setcodes(char *bufptr,char far *code) /* legge i codici dal file */
{
for(; *bufptr <= BLANK;)
++bufptr;
*code = (char)((nibble(*bufptr) << 4) + nibble(*(++bufptr)));
return(++bufptr);
}
void readdata(FILE *in) /* legge i codici e prepara tabella in memoria */
{
char shift[MAXLEN], *bufptr;
register int i, lim;
lim = ARRDIM / sizeof(struct KbDef);
for(; fgets(shift,MAXLEN,in) && nk < lim; nk++) {
for(bufptr = shift; *bufptr <= BLANK;)
++bufptr;
for(; *bufptr > BLANK;)
++bufptr;
*bufptr = (char)NULL;
for(i = 0; shf[i].kv; i++)
if(strchr(shift,shf[i].kc))
keys[nk].shf |= shf[i].kv;
bufptr = setcodes(bufptr,&(keys[nk].scan));
bufptr = setcodes(bufptr,&(keys[nk].nwscn));
setcodes(bufptr,&(keys[nk].nwasc));
}
}
int readfile(int argc,char **argv) /* apre e chiude il file */
{
FILE *in;
strcpy(strrchr(argv[0],'.'),DEFEXT);
for(; argc;) /* ipotesi: ogni parm in cmdline = nome di file */
if(in = fopen(argv[--argc],"rb")) {
printf(PRG": found %s. Reading...\n",argv[argc]);
readdata(in);
fclose(in);
break;
}
514 - Tricky C
else
printf(PRG": %s not found.\n",argv[argc]);
return(nk);
}
int resparas(void) /* calcola paragrafi residenti indispensabili */
{
return(FP_SEG(keys)+((FP_OFF(keys)+nk*sizeof(struct KbDef))
>> 4)+1-_psp);
}
int tsrtest(void) /* controlla se gia' residente */
{
asm {
mov ah,TSR_TEST;
mov al,TSR_INST;
int 0x2F;
cmp ax,TSR_YES;
je _RESIDENT;
xor ax,ax;
}
_RESIDENT:
return(_AX);
}
void uninstall(void) /* disinstalla KBDPLUS residente */
{
void far * ResDataPtr;
asm {
mov ah,TSR_TEST;
mov al,TSR_FREE;
int 0x2F;
mov word ptr ResDataPtr,ax; /* DX:AX e' l'ind. della Dummy resid. */
mov word ptr ResDataPtr+2,dx; /* e va gestito in back-words */
}
setvect(0x09,(void(interrupt *)())(*((long far *)ResDataPtr)));
setvect(0x2F,(void(interrupt *)())(*(((long far *)ResDataPtr)+1)));
_ES = *(((unsigned far *)ResDataPtr)+10);
asm {
mov ah,0x49; /* chiede al DOS di liberare il MCB del PSP del TSR */
int 0x21;
}
}
void install(void) /* installa TSR KBDPLUS */
{
asm cli;
int09h = getvect(0x09);
int2Fh = getvect(0x2F);
setvect(0x09,(void(interrupt *)())newint09h);
setvect(0x2F,(void(interrupt *)())newint2Fh);
asm sti;
ResPSP = _psp;
release_env();
printf(PRG": Installed... %d key redefinition(s).\n",nk);
keep(0,resparas()); /* TSR ! */
}
void main(int argc,char **argv)
{
printf(PRG": Keyboard ReDef Utility - Barninga_Z! "YEAR"\n");
if(argv[1][0] == HELP_REQUEST)
printf(PRG": help screen.\n%s",hlpmsg);
Di tutto... di più - 515
else
if(tsrtest())
if(argv[1][0] == FREE_REQUEST) {
uninstall();
printf(PRG": Uninstalled: original keys restored.\n");
}
else
printf(PRG": Already installed.\n%s",hlpmsg);
else
if(readfile(argc,argv))
install();
else
printf(PRG": Invalid data file name or lines.\n%s",hlpmsg);
}
Il programma installa i gestori dell'int 09h e dell'int 2Fh. L'int 2Fh ha il compito di determinare
se KBDPLUS è già presente in memoria e collabora alla disintallazione: esso controlla se in ingresso AH
contiene il valore della costante manifesta TSR_TEST, nel qual caso valuta AL. Se questo contiene
TSR_INST (il valore è 0 come suggerito da Microsoft) la routine restituisce in AX il valore TSR_YES,
riconosciuto da tsrtest().
Se invece AL contiene TSR_FREE, il gestore dell'int 2Fh restituisce a uninstall()
l'indirizzo far della Dummy() residente: uninstall() può così ripristinare i vettori e liberare la RAM
allocata al PSP del codice residente.
Se AL contiene un altro valore, il gestore concatena l'int 2Fh originale.
Se KBDPLUS non è residente, main() invoca readfile(), che costruisce il nome di default
per il file dati sostituendo all'estensione del nome del programma (ricavato da argv[0]) la stringa
DEFEXT (".DEF") e tenta, comunque, di aprire tutti i file i cui nomi sono specificati sulla command
line, a partire dall'ultimo (ogni parametro è interpretato come nome di file). Se nessuno di essi esiste o
non sono stati passati parametri viene aperto il file di default. Se neppure questo esiste KBDPLUS
visualizza il testo di help e termina.
Se invece un file è stato trovato ed aperto, vengono lette in memoria, una ad una, le righe che lo
compongono (o, al massimo, tante righe quante sono le ridefinizioni consentite427). La decodifica di ogni
riga avviene non appena questa è letta, per evitare di allocare un buffer in grado di contenere tutto il file.
Sono scartati gli spazi eventualmente presenti ad inizio riga; tutti i caratteri rappresentanti gli shift sono
considerati un'unica sequenza interrotta dal primo blank; gli scan code e il codice ascii sono interpretati
come numeri di due cifre esadecimali e convertiti in int da nibble(), in luogo della quale sarebbe
possibile utilizzare sscanf(), analoga alla fscanf() descritta a pag. 122.
I dati decodificati sono scritti nella tabella alla quale Dummy() riserva spazio. La Dummy(),
funzione fittizia (vedere pag. ), contiene anche tutti i dati globali; il suo nome (che è in pratica il puntatore
alla funzione) viene all'occorrenza forzato a puntatore ai vari tipi di dato in essa contenuti: alcune macro
consentono di "nascondere" dietro a pseudo-nomi di variabili le indirezioni e i cast necessari, a volte
complessi.Lo stratagemma attuato con la Dummy() consente di lasciare residente in RAM solo ciò che è
indispensabile: newint09h(), newint16h() e i dati globali (di questi, l'array che contiene le
ridefinizioni è l'ultimo, per poterne troncare la parte non utilizzata). In tal modo la funzione
resparas() può calcolare quanti paragrafi devono essere residenti basandosi sulla differenza tra
l'indirizzo della tabella e quello del PSP, alla quale va sommato lo spazio occupato dalle ridefinizioni dei
tasti (il tutto arrotondato per eccesso).
I gestori newint09h() e newint2Fh() sono dichiarati far e non interrupt: ciò
consente di evitare inutili salvataggi automatici di registri non utilizzati e semplifica, nel caso di
newint2Fh(), la restituzione di un valore alla routine chiamante (vedere pag. 253 e seguenti). Nella
427 Il loro numero dipende dallo spazio riservato nella Dummy().
516 - Tricky C
newint09h() la variabile i non può essere dichiarata register: ne risulterebbe complicata la
gestione dello stack (se DI e SI sono referenziati nella funzione il compilatore li spinge sullo stack in
entrata); di qui l'utilizzo dell'opzione -rd in compilazione.
Quando KBDPLUS è residente, newint09h() è attivata ad ogni pressione o rilascio di tasto:
viene scandita la tabella delle ridefinizioni alla ricerca di una combinazione di shift e scan code
corrispondenti a quella rilevata sulla tastiera. Se la ricerca ha successo, il nuovo codice ASCII e il nuovo
scan code sono inseriti nel buffer della tastiera (con conseguente aggiornamento del puntatore alla coda
del buffer428) e vengono resettati la tastiera e il controllore degli interrupt. In caso contrario, o se il buffer
della tastiera è pieno, viene concatenato l'int 09h originale.
Segue il listato di una versione leggermente più sofisticata del programma KBDPLUS; si tratta di
una successiva release, che rimuove uno dei principali limiti della versione appena presentata: l'incapacità
di distinguere tra loro i due ALT (ALT sinistro e ALT-GR) ed i due CTRL (sinistro e destro) presenti
sulla tastiera. Le modifiche al listato sono minime: compaiono le definizioni delle costanti manifeste
ALTGR_V e CTRLR_V (maschere dei bit di shift), nonché ALTGR_C e CTRLR_C (caratteri da utilizzare
per ridefinire un tasto mediante ALT-GR e CTRL destro). Ne risulta, ovviamente, ampliato l'array shf di
strutture ShfFlag. Il riconoscimento del tasto ALT-GR è effettuato nella newint09h() mediante un
controllo basato sul Keyboard Status Byte (pag. 302), che si trova all'indirizzo 0:0496 (nuova costante
manifesta KBSTBYTE).
/******************************************************************************
KBDPLUS2.C - KBDPLUS 2.5 - Barninga_Z! 14-06-93
Ridefinitore di tastiera.
Modalita' di funzionamento.
Legge un file in formato ASCII e in base al suo contenuto ridefinisce
la tastiera. Ogni riga del file deve essere lunga max. 80 caratteri
ed e' strutturata come segue:
shf spc scc spc nsc spc asc spc commento crlf
dove:
spc.......uno o piu' blanks o tabs. Possono anche essere presenti
prima di shifts; in tal caso saranno ignorati.
shf.......uno dei seguenti caratteri o una loro combinazione (senza
spazi tra un carattere e l'altro):
A ALT
G ALT GR
C CTRL
T CTRL RIGHT
L LEFT SHIFT
R RIGHT SHIFT
N Nessuno shift (ignorato se non e' il solo presente).
scc.......scan code in esadecimale (2 cifre) del tasto da ridefinire.
nsc.......nuovo scan code in esadecimale (2 cifre) per il tasto. Puo'
essere uguale a scancode.
asc.......codice ascii in esadecimale (2 cifre) per il tasto.
commento..e' opzionale e non ha formato particolare.
crlf......sequenza CR LF che chiude ogni riga di testo.
Esempio di riga che ridefinisce CTRL ALT ESC:
428 La newint09h() non inserisce i codici ascii e di scansione nel buffer di tastiera mediante il servizio 05h
dell'int 16h in quanto esso è disponibile solo sulle macchine di categoria 80286 o superiore. Sul buffer di tastiera e
sull'int 16h si veda a pag. .
Di tutto... di più - 517
CA 01 1C 0D - Il tasto ESC, premuto con CTRL e ALT, equivale a ENTER.
Se gia' presente in RAM, KBDPLUS si riconosce e non si installa una
seconda volta.
KBDPLUS2 accetta, alternativamente al nome di file, due parametri:
?: KBDPLUS2 ? produce la visualizzazione di uno schermo di aiuto;
*: KBDPLUS2 * provoca la disinstallazione del programma (purche' esso
sia gia' presente in RAM).
Compilato sotto TURBO C++ 3.1:
tcc -O -d -rd -k- -Tm2 kbdplus2.c
******************************************************************************/
#pragma inline
#pragma warn -pia
#pragma option -k- // no std stack frame!! serve per assembly!
#include
#include
#include
#define PRG "KBDPLUS2" /* nome del programma */
#define VER "2.5" /* release */
#define YEAR "1993" /* anno */
#define PSPENVOFF 0x2C /* offset, nel PSP, del ptr all'environment */
#define ALT_V ((int)520) // 512 + 8
#define ALTGR_V ((int)8) // gestito con kbd st. byte (0x496)
#define CTRL_V ((int)260) // 256 + 4
#define CTRLR_V ((int)4)
#define LSHF_V ((int)2)
#define RSHF_V ((int)1)
#define NONE_V ((int)0)
#define ALT_C 'A'
#define ALTGR_C 'G'
#define CTRL_C 'C'
#define CTRLR_C 'T'
#define LSHF_C 'L'
#define RSHF_C 'R'
#define NONE_C 'N'
#define SHFMASK 0x30F /* shift status mask per entrambi i bytes */
#define INKEYPORT 0x60 /* porta di input della tastiera */
#define CTRKEYPORT 0x61 /* porta di controllo della tastiera */
#define ENABLEKBBIT 0x80 /* bit di abilitazione della tastiera */
#define E_O_I 0x20 /* segnale di fine interrupt */
#define I_CTRPORT 0x20 /* porta di controllo degli interrupt */
#define KBSTBYTE 0x496 /* puntatore al keyboard status byte */
#define KBDOFF 0x3FE /* offset di seg implicito nei puntatori - 2 */
#define MAXLEN 83 /* n. max di carat. in ogni riga del file dati */
#define BLANK ' ' /* spazio bianco (ascii 32) */
#define ARRDIM 1280 /* dimensione della func-array Dummy() (256*5) */
#define TSR_TEST 0xAD /* HANDSHAKE per TSR */
#define TSR_YES 0xEDAF /* se instal., int 16 risponde cosi' al test */
#define TSR_INST 0x00 /* serv. 0 int 2Fh. Testa se installato */
#define TSR_FREE 0x01 /* serv. 1 int 2Fh. Disinstalla il TSR */
#define DEFEXT ".DEF" /* il file di default e' KBDPLUS.DEF */
#define HELP_REQUEST '?' /* opzione cmd line per richiedere help */
#define FREE_REQUEST '*' /* opzione cmd line per disinstall. TSR */
#define int09h ((void (interrupt *)())*(((long *)Dummy)+0)) /* offset 0 */
#define int2Fh ((void (interrupt *)())*(((long *)Dummy)+1)) /* offset 4 */
#define ShiftFlag (*((int far *)*(((int *)Dummy)+4))) /* offset 8 */
#define HeadPtr (*((int far *)*(((int *)Dummy)+5))) /* offset 10 */
518 - Tricky C
#define TailPtr (*((int far *)*(((int *)Dummy)+6))) /* offset 12 */
#define StartPtr (*((int far *)*(((int *)Dummy)+7))) /* offset 14 */
#define EndPtr (*((int far *)*(((int *)Dummy)+8))) /* offset 16 */
#define nk (*(((int *)Dummy)+9)) /* offset 18 */
#define ResPSP (*(((unsigned *)Dummy)+10)) /* offset 20 */
#define keys ((struct KbDef far *)DummyFkeys)
#define int09h_asm Dummy /* usata nell'inline assembly */
#define int2Fh_asm Dummy+4 /* usata nell'inline assembly */
#define ResPSP_asm Dummy+20 /* usata nell'inline assembly */
extern unsigned cdecl _heaplen = 8000;
struct KbDef {
int shf;
char scan;
char nwscn;
char nwasc;
};
struct ShfFlag {
char kc;
int kv;
} shf[] = {
{ALT_C,ALT_V},
{ALTGR_C,ALTGR_V}, // aggiunta 14-06-93
{CTRL_C,CTRL_V},
{CTRLR_C,CTRLR_V}, // aggiunta 14-06-93
{LSHF_C,LSHF_V},
{RSHF_C,RSHF_V},
{NONE_C,NONE_V} /* NONE deve essere l'ultimo item (ultimo .kv = 0) */
};
void Dummy(void); /* necessaria per newint09h() e newint16h() */
void DummyFkeys(void); /* necessaria per newint09h() e newint16h() */
void far newint09h(void)
{
asm {
push ax;
push bx;
push cx;
push dx;
push es;
}
for(_SI = 0; _SI < nk; _SI++) {
if(((*(char far *)KBSTBYTE & keys[_SI].shf) == keys[_SI].shf) ||
((ShiftFlag & SHFMASK) == keys[_SI].shf)) {
asm in al,INKEYPORT;
asm mov cl,al; /* salva al; ax e' usato per i puntatori */
if(_CL == keys[_SI].scan) {
TailPtr += 2;
if(TailPtr == HeadPtr ||
(TailPtr == EndPtr && HeadPtr == StartPtr)) {
TailPtr -= 2;
break; /* se il buffer e' pieno scarica barile al BIOS */
}
_CH = keys[_SI].nwscn;
_CL = keys[_SI].nwasc;
*((int far *)((TailPtr)+KBDOFF)) = _CX;
if(TailPtr == EndPtr)
TailPtr = StartPtr;
asm {
in al,CTRKEYPORT; /* legge lo stato della tastiera */
Di tutto... di più - 519
mov ah,al; /* lo salva */
or al,ENABLEKBBIT; /* setta il bit "enable kbd" */
out CTRKEYPORT,al; /* lo scrive sulla porta di controllo */
xchg ah,al; /* riprende lo stato originale della tast. */
out CTRKEYPORT,al; /* e lo riscrive */
mov al,E_O_I; /* manda il segnale di fine Interrupt */
out I_CTRPORT,al; /* al controllore dell'8259 */
jmp _EXIT;
}
}
}
}
asm {
pop es;
pop dx;
pop cx;
pop bx;
pop ax;
pop si;
jmp dword ptr int09h_asm;
}
_EXIT:
asm {
pop es;
pop dx;
pop cx;
pop bx;
pop ax;
pop si;
iret;
}
}
void far newint2Fh(void)
{
asm {
cmp ah,TSR_TEST; /* la chiamata viene da KBDPLUS ? */
jne _CHAIN; /* no: salta */
cmp al,TSR_INST; /* si: e' richiesto il test di gia' installato ? */
jne _FREETSR; /* no: salta al servizio successivo */
mov ax,TSR_YES; /* si: carica AX con la "password" per restituirla */
iret;
}
_FREETSR:
asm {
cmp al,TSR_FREE; /* e' richiesta la disinstallazione ? */
jne _CHAIN; /* no: salta */
mov ax,offset Dummy; /* carica AX con l'offset di Dummy */
mov dx,seg Dummy; /* carica DX con il segmento di Dummy */
iret;
}
_CHAIN:
asm jmp dword ptr int2Fh_asm; /* concatena gestore originale */
}
void Dummy(void) /* spazio dati globali e strutture KbDef */
{
asm {
dd 0; /* ptr int 09 */
dd 0; /* punta all'int 2Fh originale */
dw 0417h; /* punta allo shift status byte */
dw 041Ah; /* punta alla testa */
dw 041Ch; /* punta alla coda */
dw 0480h; /* punta all'inizio */
520 - Tricky C
dw 0482h; /* punta alla fine */
dw 0; /* n. di ridefinizioni (nk) */
dw 0; /* PSP del TSR */
}
}
void DummyFkeys(void)
{
asm {
db ARRDIM dup (0); /* spazio per strutture di template KbDef */
}
}
char *hlpmsg = "\n\
Type KBDPLUS ? for help; KBDPLUS * to uninstall.\n\
DATA FILE DESCRIPTION (if no name given, "PRG" searches for "PRG""DEFEXT"):\n\
Each line in the file redefines a key and has the following format:\n\
\n\
shifts spaces scan spaces newscan spaces ascii spaces comment\n\
\n\
spaces...one or more blanks (or tabs).\n\
shifts...the combination of shift keys: one or more of the following:\n\
A (the ALT key)\n\
G (the ALT GR key)\n\
C (the LEFT CTRL key)\n\
T (the RIGHT CTRL key)\n\
L (the LEFT SHIFT key)\n\
R (the RIGHT SHIFT key)\n\
N (no shift has to be pressed with the redefined key)\n\
scan.....the hex scan code of the redefined key.\n\
newscan..the new hex scan code for the redefined key. It can be = .\n\
ascii....the hex ASCII code of the char for the redefined key.\n\
comment..optional entry; useful to scribble some remarks.\n\
\n\
CA 01 1C 0D Example that makes CTRL ALT ESC equivalent to the ENTER key.";
void release_env(void)
{
extern unsigned _envseg;
asm {
mov es,_envseg; /* ...carica in ES l'ind. di segmento dell'environm. */
mov ah,0x49; /* richiede al DOS di liberare il MCB dell'environment */
int 0x21;
}
}
int nibble(char c) /* hex digit string ===> int */
{
if(c > (char)0x29 && c < (char)0x40)
return(c-'0');
return(((c <= 'Z') ? c : c-BLANK)-('A'-10));
}
char *setcodes(char *bufptr,char far *code)
{
for(; *bufptr <= BLANK;)
++bufptr;
*code = (char)((nibble(*bufptr) << 4) + nibble(*(++bufptr)));
return(++bufptr);
}
void readdata(FILE *in)
{
Di tutto... di più - 521
char shift[MAXLEN], *bufptr;
register int i, lim;
lim = ARRDIM / sizeof(struct KbDef);
for(; fgets(shift,MAXLEN,in) && nk < lim; nk++) {
for(bufptr = shift; *bufptr <= BLANK;)
++bufptr;
for(; *bufptr > BLANK;)
++bufptr;
*bufptr = (char)NULL;
for(i = 0; shf[i].kv; i++)
if(strchr(shift,shf[i].kc))
keys[nk].shf |= shf[i].kv;
bufptr = setcodes(bufptr,&(keys[nk].scan));
bufptr = setcodes(bufptr,&(keys[nk].nwscn));
(void)setcodes(bufptr,&(keys[nk].nwasc));
}
}
int readfile(int argc,char **argv)
{
FILE *in;
strcpy(strrchr(argv[0],'.'),DEFEXT);
for(; argc;)
if(in = fopen(argv[--argc],"rb")) {
(void)printf(PRG": found %s. Reading...\n",argv[argc]);
readdata(in);
(void)fclose(in);
break;
}
else
(void)printf(PRG": %s not found.\n",argv[argc]);
return(nk);
}
int resparas(void)
{
return(FP_SEG(keys)+((FP_OFF(keys)+nk*sizeof(struct KbDef)) >> 4)+1-_psp);
}
int tsrtest(void)
{
asm {
mov ah,TSR_TEST;
mov al,TSR_INST;
int 0x2F;
cmp ax,TSR_YES;
je _RESIDENT;
xor ax,ax;
}
_RESIDENT:
return(_AX);
}
void uninstall(void)
{
void far * ResDataPtr;
asm {
mov ah,TSR_TEST;
mov al,TSR_FREE;
int 0x2F;
mov word ptr ResDataPtr,ax; /* DX:AX e' l'ind. della Dummy residente */
522 - Tricky C
mov word ptr ResDataPtr+2,dx; /* e va trattato in back-words */
}
setvect(0x09,(void(interrupt *)())(*((long far *)ResDataPtr)));
setvect(0x2F,(void(interrupt *)())(*(((long far *)ResDataPtr)+1)));
_ES = *(((unsigned far *)ResDataPtr)+10);
asm {
mov ah,0x49; /* richiede al DOS di liberare il MCB del PSP del TSR */
int 0x21;
}
}
void install(void)
{
asm cli;
int09h = getvect(0x09);
int2Fh = getvect(0x2F);
setvect(0x09,(void(interrupt *)())newint09h);
setvect(0x2F,(void(interrupt *)())newint2Fh);
asm sti;
ResPSP = _psp;
release_env();
(void)printf(PRG": Installed... %d key redefinition(s).\n",nk);
keep(0,resparas()); /* TSR ! */
}
void main(int argc,char **argv)
{
(void)printf(PRG" "VER": Keyboard ReDef Utility - Barninga_Z! "YEAR"\n");
if(argv[1][0] == HELP_REQUEST)
(void)printf(PRG": help screen.\n%s",hlpmsg);
else
if(tsrtest())
if(argv[1][0] == FREE_REQUEST) {
uninstall();
(void)printf(PRG": Uninstalled: original keys restored.\n");
}
else
(void)printf(PRG": Already installed.\n%s",hlpmsg);
else
if(readfile(argc,argv))
install();
else
(void)printf(PRG": Invalid data file name or lines.\n%s",hlpmsg);
}
Sono state introdotte anche alcune modifiche volte ad incrementare l'efficienza complessiva del
programma: in particolare, nella newint09h() il ciclo di scansione della tabella dei tasti ridefiniti è
gestito esplicitamente mediante il registro SI (nella precedente versione era utilizzata una variabile
automatica allocata nello stack). Detta tabella, infine, è stata scorporata dalla funzione jolly Dummy() e
lo spazio ad essa necessario è ora riservato mediante una seconda funzione fittizia, la dummyFkeys(); è
stata inoltre coerentemente modificata la definizione della costante manifesta keys.
U n a u t i l i t y
A corredo di KBDPLUS presentiamo un semplice programma in grado di visualizzare, nei
formati decimale ed esadecimale, lo scan code ed il codice ASCII di ogni tasto premuto. KBDCODES può
risultare utile nella preparazione della tabella di ridefinizioni da utilizzare con KBDPLUS.
Di tutto... di più - 523
/**************************************************************************
KBDCODES.C - Barninga_Z! - 1991
Visualizza scan code e ascii code del tasto premuto. Per uscire
basta premere ESC due volte di seguito.
Compilato sotto BORLAND C++ 2.0
tcc -O -d -mt -lt kbdcodes.c
**************************************************************************/
#include
#define ESC ((char)0x1B)
#define NORMAL ((char)0x00)
#define EXTENDED ((char)0x10)
#define NORMOPT '-'
#define EXTOPT '+'
#define YRLIMIT ((char)0x05)
#define YRADDR ((char far *)0xF000FFFCL)
char *msg[] ={"\
KEYBCODE 1.0 : Keyboard Codes : Barninga_Z! : Torino, 14/04/1991\n\n\
Current setting is %s bios service:\n\
KBDCODES + forces extended bios service;\n\
KBDCODES - forces normal bios service.\n\n\
Press keys to see ScanCodes and AsciiCodes;\n\
Press ESC twice to exit.\n\n",
"\
ScanCode = %02Xh (%3d); AsciiCode = %02Xh (%3d)\n",
"\
normal",
"\
extended"
};
void main(int argc,char **argv)
{
unsigned char scan, ascii, service = NORMAL;
register count = 2;
char far *BiosYear = YRADDR;
if(*BiosYear > YRLIMIT) {
service = EXTENDED;
count = 3;
}
if(argc > 1)
if(*argv[1] == NORMOPT) {
service = NORMAL;
count = 2;
}
else
if(*argv[1] == EXTOPT) {
service = EXTENDED;
count = 3;
}
printf(msg[0],msg[count]);
for(count = 0; ; count < 2) {
_AH = service;
asm int 16h;
scan = _AH;
ascii = _AL;
printf(msg[1],(int)scan,(int)scan,(int)ascii,(int)ascii);
524 - Tricky C
if(ascii == ESC)
++count;
else
count = 0;
}
}
KBDCODES si basa sull'int 16h, di cui invoca il servizio 10h (tastiera estesa) se il bios della
macchina è datato 1986 o piu' recente, altrimenti usa il servizio 00h. E' possibile forzare l'uso del servizio
10h invocando il programma con il parametro '+' sulla command line; il parametro '-', al contrario, forza
l'utilizzo del servizio 00h. Per uscire dal programma è sufficiente premere il tasto ESC due volte
consecutive oppure la sequenza CTRL-BREAK.
V U O T A R E I L B U F F E R D E L L A T A S T I E R A
Molte applicazioni che richiedono all'utilizzatore l'immissione di dati dalla tastiera necessitano
che il buffer della tastiera venga vuotato prima della richiesta di input: si evita in tal modo che tasti
battuti, ad esempio, durante durante una fase elaborativa e interpretati al momento sbagliato producano
risultati errati o un comportamento imprevedibile del programma. Lo svuotamento del buffer di tastiera
può essere effettuato in diversi modi: uno di questi è implementare un ciclo utilizzante il servizio 01h
dell'int 16h (vedere pag. e seguenti) per controllare se nel buffer c'è un tasto "in attesa"; in caso
affermativo questo viene rimosso mediante il servizio 00h. L'uscita dal ciclo avviene quando il
servizio 01h segnala che il buffer è vuoto.
Un altro metodo consiste nell'utilizzare la funzione 0Ch dell'int 21h, appositamente prevista per
pulire il buffer della tastiera e invocare una delle funzioni 01h, 06h, 07h, 08h, 0Ah: se si desidera
esclusivamente vuotare il buffer è sufficiente indicare 06h quale valore di AL (funzione) e FFh quale
valore di DL (input per la funzione)429. Le caratteristiche della funzione 0Ch dell'in 21h sono le seguenti:
429 La funzione di libreria bdos() (vedere pag. 115) è quel che ci vuole per applicare il metodo descritto:
....
bdos(0x0C,0xFF,0x06);
....
Per completezza aggiungiamo che il servizio 06h legge un carattere dallo standard input se il registro DL
contiene FFh, altrimenti essa scrive sullo standard output il carattere rappresentato dal valore di DL; con la
funzione 07h, che attende la pressione di un tasto, è possibile realizzare una rudimentale imitazione di getch()
(che, d'altra parte, la utilizza) in grado di pulire il buffer della tastiera:
....
(char)bdos(0x0C,0x00,0x07);
....
La bdos() restituisce 0 se è stato premuto un tasto speciale (tasti funzione, etc.). Per conoscerne il codice è
sufficiente invocare una seconda volta la funzione 07h.
....
(char)bdos(0x07,0x00,0x00);
....
Di tutto... di più - 525
INT 21H, SERV. 0CH: PULISCE IL BUFFER DI TASTIERA E INVOCA UN SERVIZIO
Input AH 0Ch
AL servizio da invocare (può essere 01h, 06h, 07h, 08, 0Ah)
Altri Altri registri: valori eventualmente richiesti dalla funzione indicata in
AL.
Output AL il carattere in input (eccetto funzione 0Ah)
Il terzo metodo utilizza i puntatori alla testa e alla coda del buffer (vedere, anche in questo caso,
pag. e seguenti):
/********************
BARNINGA_Z! - 1990
CLEARKBD.C - clearkbd()
void cdecl clearkbd(void);
COMPILABILE CON TURBO C++ 1.0
tcc -O -d -c -mx clearkbd.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
void cdecl clearkbd(void)
{
*((int far *)0x41A) = *((int far *)0x41C);
}
Il meccanismo è banale: il puntatore alla testa e quello alla coda del buffer si trovano agli
indirizzi 0:041A e 0:041C, rispettivamente. Tali indirizzi possono pertanto essere considerati i
puntatori a detti puntatori: la loro indirezione ne restituisce i valori. La funzione clearkbd(), quindi,
non fa altro che rendere uguali il puntatore alla testa e quello alla coda, forzando così la condizione di
buffer vuoto.
C A T T U R A R E I L C O N T E N U T O D E L V I D E O
In questo esempio presentiamo un programma TSR che consente di scrivere in un file
specificato dall'utente il contenuto del video (in modo testo) quando vengano premuti
contemporaneamente i due tasti di shift. Il testo del buffer video è aggiunto ai dati eventualmente già
presenti nel file indicato; al termine di ogni riga (e prima di quella iniziale) è aggiunta una sequenza
CR LF; in coda al buffer è inserito un carattere ASCII 12 (FormFeed o salto pagina), rendendo in tal
modo il tutto particolarmente idoneo al successivo editing mediante programmi di videoscrittura.
/********************
Barninga_Z! - 1991
SHFVWRIT.C - TSR che scrive su un file il buffer video CGA, EGA,
526 - Tricky C
VGA in modo testo formattato mediante l'aggiunta di
CR+LF in testa e a fine riga, e di FF in coda. Il nome
del file deve essere specificato sulla command line.
I bit del byte attributo (eccetto il bit del blink)
sono invertiti per segnalare lo svolgimento
dell'operazione e sono nuovamente invertiti al termine
della scrittura su file (effettuata in append). Se
l'applicazione interrotta "ridisegna" una parte del
video durante la scrittura, i bit dei bytes attibuto
di tale porzione del video non vengono invertiti al
termine dell'operazione. Il TSR si attiva premendo
contemporaneamente i due SHIFT.
Compilato sotto TURBO C++ 1.01
tcc -O -d -rd -k- -Tm2 shfvwrit.c
********************/
#pragma inline
#pragma option -k-
#include
#include
#include
#define PRG "SHFVWRIT"
#define YEAR "1991"
#define _BLANK_ ((char)32)
#define _FF_ ((char)12)
#define _LF_ ((char)10)
#define _CR_ ((char)13)
#define _NROW_ 25
#define _NCOL_ 80
#define _VBYTES_ _NROW_*_NCOL_
#define _NCR_ (_NROW_+1)
#define _NLF_ _NCR_
#define _NFF_ 1
#define _BUFDIM_ (_VBYTES_+_NCR_+_NLF_+_NFF_)
#define _MONO_VIDADDR_ ((char far *)0xB0000000L)
#define _COLR_VIDADDR_ ((char far *)0xB8000000L)
#define _SHFMASK_ ((char)3)
#define _MASK_ ((char)127)
#define _TSR_TEST_ 0x97 /* shfvwrit e' residente ? */
#define _TSR_YES_ 0xABFE /* risposta = si, e' residente */
#define _PSPENVOFF_ 0x2C /* off del seg ptr all'env.in psp */
#define _FNMLEN_ 80 /* lungh. max path con NULL finale */
#define int09h ((void (interrupt *)())(*((long *)TSRdata))) /*dd*/
#define int28h ((void (interrupt *)())(*(((long *)TSRdata)+1))) /*dd*/
#define int2Fh ((void (interrupt *)())(*(((long *)TSRdata)+2))) /*dd*/
#define fnameptr ((char far *)(*(((long *)TSRdata)+3))) /*dd*/
#define strptr ((char far *)(*(((long *)TSRdata)+4))) /*dd*/
#define shfflag (*(((int *)TSRdata)+10)) /*dw*/
#define exeflag (*(((int *)TSRdata)+11)) /*dw*/
#define shfstat (*((char far *)(*(((int *)TSRdata)+12)))) /*dw*/
#define vidstr (((char *)TSRdata)+26) /*arr*/
#define vidatr (((char *)TSRdata)+26+_BUFDIM_) /*arr*/
#define fname (((char far *)TSRdata)+26+_BUFDIM_+_VBYTES_) /*arr*/
#define int09h_asm TSRdata
#define int28h_asm TSRdata+4
#define int2Fh_asm TSRdata+8
#define fnameptr_asm TSRdata+12
Di tutto... di più - 527
#define strptr_asm TSRdata+16
#define clear_stack()asm {pop di;pop si;pop ds;pop es;pop dx;pop cx;pop bx;pop ax;}
void TSRdata(void); /* consente l'uso del nome prima della definiz. */
void filewrit(void)
{
strptr = vidstr;
asm {
push ds;
mov ah,0x5B;
xor cx,cx; /* attributo normale */
lds dx,dword ptr fnameptr_asm;
int 0x21; /* tenta di aprire un nuovo file */
pop ds;
mov bx,ax;
cmp ax,0x50; /* se ax=50h il file esiste gia' */
jne _OPENED;
push ds;
mov ax,0x3D01;
lds dx,dword ptr fnameptr_asm;
int 0x21; /* il file esiste: puo' essere aperto */
pop ds;
mov bx,ax;
mov ax,0x4202;
xor cx,cx;
xor dx,dx;
int 0x21; /* va a EOF per effettuare l'append */
}
_OPENED:
asm {
mov cx,_BUFDIM_;
mov ah,0x40;
push ds;
lds dx,dword ptr strptr_asm;
int 0x21; /* scrive il buffer nel file */
pop ds;
mov ah,0x3E;
int 0x21; /* chiude il file */
}
}
void vidstrset(void)
{
register j, i;
char far *vidptr, far *vidstop;
char *atrptr;
atrptr = vidatr;
asm {
push bp;
push sp;
mov ah,0x0F;
int 0x10;
pop sp;
pop bp;
}
switch(_AL) {
case 2:
case 3:
vidptr = _COLR_VIDADDR_;
break;
528 - Tricky C
case 7:
vidptr = _MONO_VIDADDR_;
break;
default:
return;
}
vidstop = (vidptr += (_BH*_VBYTES_));
strptr = vidstr;
*strptr++ = _CR_;
*strptr++ = _LF_;
for(i = 0;i < _NROW_;i++) {
for(j = 0;j < _NCOL_;j++,vidptr++) {
*strptr++ = (*vidptr) ? *vidptr : _BLANK_;
*atrptr++ = (*(++vidptr) ^= _MASK_);
}
*strptr++ = _CR_;
*strptr++ = _LF_;
}
*strptr++ = _FF_;
filewrit();
for(;vidptr > vidstop;vidptr--)
*vidptr = (*(--vidptr) == (*(--atrptr) ^= _MASK_)) ? *vidptr :
*atrptr;
}
void interrupt newint28h(void)
{
if(shfflag & (!exeflag)) {
exeflag = 1;
vidstrset();
shfflag = exeflag = 0;
}
clear_stack(); /* macro per uscire da funzione interrupt */
asm jmp dword ptr int28h_asm;
}
void interrupt newint09h(void)
{
if(((shfstat & _SHFMASK_) == _SHFMASK_) && (!(shfflag | exeflag)))
shfflag = 1;
clear_stack(); /* macro per uscire da funzione interrupt */
asm jmp dword ptr int09h_asm;
}
void far newint2Fh(void) /* non interrupt: non serve salvare regs */
{
asm {
cmp al,0;
jne _CHAIN;
cmp ah,_TSR_TEST_;
je _ANSWER;
}
_CHAIN:
asm jmp dword ptr int2Fh_asm;
_ANSWER:
asm {
mov ax,_TSR_YES_;
iret;
}
}
Di tutto... di più - 529
void TSRdata(void)
{
asm {
dd 0; /* ptr int 09h */
dd 0; /* ptr int 28h */
dd 0; /* ptr int 2Fh */
dd 0; /* ptr al nome del file */
dd 0; /* ptr all'array contenente copia del video */
dw 0; /* flag richiesta popup */
dw 0; /* flag popup attivo */
dw 0x417; /* ptr shift status byte */
db _BUFDIM_ dup (0); /* buffer dati dal video al file */
db _VBYTES_ dup (0); /* buffer bytes-attributo dal video */
db _FNMLEN_ dup (0); /* pathname del file di output */
}
}
int tsrtest(void)
{
asm {
mov ah,_TSR_TEST_;
xor al,al;
int 0x2F;
cmp ax,_TSR_YES_;
je _RESIDENT;
xor ax,ax;
}
_RESIDENT:
return(_AX);
}
void release_env(void)
{
asm {
mov ax,_psp; /* tramite AX... */
mov es,ax; /* ...carica in ES l'ind. di segmento del PSP */
mov bx,_PSPENVOFF_; /* ES:BX punta all'indirizzo dell'Env. */
mov ax,es:[bx]; /* salva in AX l'ind di segmento dell'Env. */
mov es,ax; /* per poi caricarlo in ES */
mov ah,0x49; /* libera il blocco di memoria tramite il DOS */
int 0x21; /* int 21h servizio 49h */
}
}
void install(void)
{
asm cli;
int09h = getvect(0x09);
int28h = getvect(0x28);
int2Fh = getvect(0x2F);
setvect(0x09,newint09h);
setvect(0x28,newint28h);
setvect(0x2F,(void (interrupt *)())newint2Fh);
asm sti;
release_env();
_DX = FP_SEG(fnameptr)-_psp+1+((FP_OFF(fnameptr)+_FNMLEN_) >> 4);
asm {
mov ax,0x3100;
int 0x21;
}
530 - Tricky C
}
int filetest(char *argv1)
{
register i;
fnameptr = fname;
for(i = 0; argv1[i]; i++)
fname[i] = argv1[i];
asm {
push ds;
lds si,dword ptr fnameptr_asm;
les di,dword ptr fnameptr_asm;
mov ah,0x60; /* ricava il pathname completo */
int 0x21; /* ATTENZIONE: e' un servizio DOS non documentato!! */
lds dx,dword ptr fnameptr_asm;
xor cx,cx; /* attributo normale */
mov ah,0x5B;
int 0x21; /* tenta di aprire un nuovo file */
jnc _OPENED_NEW; /* file aperto: il nome e' ok */
cmp ax,0x50; /* se AX=50h il file esiste: nome ok */
je _FNAME_OK;
jmp _EXITFUNC:
}
_OPENED_NEW:
asm {
mov bx,ax;
mov ah,0x3E;
int 0x21; /* chiude il file */
mov ah,0x41;
int 0x21; /* e lo cancella */
}
_FNAME_OK:
asm xor ax,ax;
_EXITFUNC:
asm pop ds;
return(_AX);
}
void main(int argc,char **argv)
{
(void)puts(PRG" - Barninga_Z! - Torino - "YEAR".");
if(argc != 2)
(void)puts(PRG": sintassi: shfvwrit [d:][path]file[.ext]");
else
if(tsrtest())
(void)puts(PRG": già residente in RAM.");
else
if(filetest(argv[1]))
(void)puts(
PRG": impossibile aprire il file specificato.");
else {
(void)puts(
PRG": per attivare premere LeftShift e RightShift.");
install();
}
}
La struttura del programma non è particolarmente complessa. La main() controlla che sia
stato fornito, via command line, un nome di file per l'output: in caso negativo l'elaborazione viene
interrotta. La funzione tsrtest() verifica l'eventuale presenza in RAM del TSR, utilizzando l'int 2Fh
Di tutto... di più - 531
(la tecnica è descritta a pag. ). Se il programma non è già residente, filetest() controlla la validità
del nome di file specificato dall'utente: il servizio 60h dell'int 21h (vedere anche pag. ) è utilizzato per
ricavarne il pathname completo, onde evitare che variazioni dei default relativi a drive e directory di
lavoro determinino la scrittura dei dati in luoghi imprevisti. La main() invoca poi install(), che
completa la fase di installazione: essa, in primo luogo, salva i vettori degli interrupt utilizzati dal
programma e sostituisce ad essi quelli dei nuovi gestori; in seguito invoca release_env(), che libera
la RAM occupata dall'environment fornito dal DOS al TSR (vedere pag. ), dal momento che questo non
ne fa uso. Infine install() calcola il numero di paragrafi che devono rimanere residenti (l'algoritmo di
calcolo è descritto a pag. ) e installa SHFVWRIT mediante l'int 21h, servizio 31h, "cuore" della funzione
di libreria keep() (pag. 276), qui invocato direttamente per rendere il codice più compatto.
Tutti i dati globali necessari al programma sono gestiti nello spazio ad essi riservato, all'interno
del code segment, dalla funzione jolly TSRdata(), che chiude il gruppo delle routine residenti. Le
macro atte a facilitare i riferimenti a detti dati sono definite, nel sorgente, al termine delle direttive
#define relative alle costanti manifeste. Disorientati? Niente paura: vedere a pag. .
La funzione newint2Fh() è il nuovo gestore dell'int 2Fh: essa è dichiarata far in quanto la
semplicità della sua struttura rende inutile il salvataggio automatico dei registri. Il concatenamento al
gestore originale (nel caso in cui SHFVWRIT non sia ancora installato) è effettuato mediante una
istruzione JMP; il ritorno al processo chiamante (SHFVWRIT installato) mediante una IRET. In entrambi
i casi è indispensabile ripristinare lo stack quale esso appare al momento dell'ingresso nella funzione: a
seconda della versione del compilatore può essere necessario, a tal fine, effettuare una POP del registro
BP.
La funzione newint09h() è il nuovo gestore dell'int 09h: esso si occupa semplicemente di
analizzare il byte di stato degli shift per intercettare lo hotkey. Se l'utente preme i due shift e, al tempo
stesso, il TSR non è attivo (exeflag = 0) viene posto a 1 il flag indicante la richiesta di popup, cioè di
attivazione. Anche in questo caso il concatenamento al gestore originale è effettuato con una JMP; lo
stack è ripristinato dalla macro clear_stack(), precedentemente definita. La newint09h() è
dichiarata interrupt per sicurezza. Essa, infatti, gestisce un interrupt hardware che viene invocato da un
evento asincrono; inoltre contiene quasi esclusivamente codice C, con la conseguenza che non è possibile
sapere a priori quali registri vengano da essa modificati. In questo caso appare prudente (e comodo)
lasciare al compilatore il compito di salvare in modo opportuno i registri della CPU.
La newint28h() gestisce l'int 28h: essa è pertanto invocata dal DOS quando questo è in
attesa di un input dalla tastiera. Se è stato richiesto il popup e il TSR non è attivo, viene posto a 1 il flag
che ne indica l'attivazione ed è invocata vidstrset(). Al rientro sono azzerati i flag e viene
concatenato il gestore originale. Anche newint28h() è scritta quasi interamente in linguaggio C,
pertanto è dichiarata interrupt.
La funzione vidstrset() pilota le operazioni di lettura del buffer video e di preparazione
alla scrittura nel file. Essa verifica la modalità video attuale mediante il servizio 0Fh dell'int 10h: se è
grafica o testo a 40 colonne il controllo è restituito a newint28h() senza intraprendere alcuna azione,
altrimenti viene opportunamente determinato l'indirizzo del buffer video.
Mediante indirezioni e incrementi di puntatori, il testo contenuto nel buffer è copiato nello
spazio ad esso riservato nella TSRdata(), inserendo al tempo stesso i caratteri necessari per dare al
testo il formato voluto; inoltre gli ASCII 0 sono trasformati in ASCII 32 (spazio). I byte attributo del
buffer, e dunque i colori del testo visualizzato, dopo essere stati anch'essi salvati in un array collocato
nella TSRdata(), sono modificati tramite un'operazione di XOR con un byte che funge da maschera: lo
scopo è segnalare visivamente che SHFVWRIT è in azione. Al termine di queste operazioni è invocata
filewrit() e al rientro da questa una nuova operazione di XOR, identica alla precedente, ripristina i
colori originali del testo nelle sole aree di video non modificate da altre applicazioni durante l'attività di
filewrit().
Quest'ultima si occupa delle operazioni di output nel file specificato dall'utente: dal momento
che il testo deve essere aggiunto al contenuto del file, è necessario che esso sia creato se non esiste, ma
non distrutto se è già presente. Il servizio 5Bh dell'int 21h tenta l'apertura di un nuovo file: se questo
532 - Tricky C
esiste l'operazione fallisce (il servizio 3Ch ne avrebbe troncato a 0 la lunghezza) e il file può essere aperto
con il servizio 3Dh. Dopo l'operazione di scrittura il file viene chiuso: in tal modo il DOS aggiorna
correttamente FAT e directory. La filewrit() è scritta quasi per intero in assmbly inline non solo per
ragioni di velocità e compattezza del codice, ma anche (e soprattutto) per evitare l'uso di funzioni di
libreria430 e, di conseguenza, i problemi descritti a pag. .
Concludiamo il commento al codice di SHFVWRIT evidenziandone le carenze, dovute alla
necessità di presentare un esempio di facile comprensione. Le routine residenti non segnalano all'utente il
verificarsi di eventuali errori (modalità video non prevista, disco pieno, etc.) e mancano gestori per gli
int 23h e 1Bh (CTRL-C, CTRL-BREAK) e per l'int 24h (errore critico), la gestione dei quali è quindi
lasciata all'applicazione interrotta. Il limite più evidente è però l'utilizzo dell'int 28h come punto di
attivazione: detto interrupt è infatti generato dal DOS nei loop interni alle funzioni 01h-0Ch dell'int 21h,
cioè, in prima approssimazione, quando esso è in attesa di un input da tastiera. Se l'applicazione interrotta
non si avvale del DOS per gestire la tastiera ma, piuttosto, del BIOS (int 16h), newint09() può ancora
registrare nell'apposito flag la richiesta di popup, ma questo non avviene sino al termine dell'applicazione
stessa.
Presentiamo di seguito il listato del programma VIDEOCAP, che rappresenta una evoluzione di
SHFVWRIT. In particolare VIDEOCAP utilizza ancora quale punto di attivazione l'int 28h, ma incorpora
un gestore dell'int 16h (newint16h()), il quale simula con un loop sul servizio 01h/11h le richieste di
servizio 00h/10h; in tale loop viene invocato un int 28h (se non sono in corso servizi DOS) consentendo
così l'attivazione anche sotto programmi che gestiscono la tastiera via int 16h. La routine di copia del
buffer video individua il modo video attuale (ammessi testo 80 colonne colore o mono), il numero di
righe video attuali e la pagina corrente, risultando così più flessibile e completa di quella incorporata da
SHFVWRIT. L'offset della pagina video corrente nel buffer video è determinato moltiplicando 160 (80 %
2) per il numero di righe correnti e sommando un correttivo (individuato empiricamente) descritto in una
tabella hard-coded, alla quale è riservato spazio dalla funzione fittizia rowFactors().
Si noti che le funzioni fittizie sono dichiarate DUMMY, così come il tipo di parametro richiesto.
L'identificatore di tipo DUMMY è, in realtà, definito e reso equivalente a void dalla riga
typedef void DUMMY;
Si tratta dunque di uno stratagemma volto ad aumentare la leggibilità del programma (lo
specificatore typedef definisce sinonimi per i tipi di dato; vedere pag. 118).
VIDEOCAP, a differenza di SHFVWRIT, impiega una funzione fittizia per ogni variabile globale
residente: in tal modo è più semplice referenziarle mediante operazioni di cast e si evitano alcune
#define.Anche la modalità in cui il programma segnala di avere eseguito il proprio compito è
radicalmente diverso: invece di modificare il colore dei caratteri a video durante l'operazione, VIDEOCAP
emette un breve beep a 2000 Hz non appena chiuso il file. La funzione beep2000Hz() esemplifica
come pilotare l'altoparlante del PC in una routine residente.
/******************************************************************************
VIDEOCAP.C - Barninga_Z! - 09/11/92
Utility TSR per salvataggio del video su file. Invocare con un nome
di file per installare in memoria. Il dump su file si ottiene
premendo contemporaneamente i due tasti di shift. Per disinstallare
invocare con un asterisco come parametro sulla command line.
Compilato sotto BORLAND C++ 3.1:
430 Scrivendo la funzione in puro linguaggio C sarebbe stato necessario utilizzare, al minimo, la int86x() e la
segread().
Di tutto... di più - 533
bcc -Tm2 -O -d -rd -k- videocap.c
******************************************************************************/
#pragma inline
#pragma warn -pia
#include // la #include deve essere DOPO tutte le
#include // funzioni DUMMY contenenti asm ... dup(...)
#include // perche' in io.h e' definita int dup(int)
#define PRG "VIDEOCAP"
#define VER "1.0"
#define YEAR "1992"
#define CRLF 0A0Dh // backwords
#define UNINSTALL '*' // opzione disinstallazione
#define BLANK 32
#define FORMFEED 12
#define _NCOL_ 80
#define _MAXROW_ 50
#define _BUFDIM_ ((_NCOL_*_MAXROW_)+(2*_MAXROW_)+3) // b*h+b*CRLF+CRLFFF
#define _MONO_V_SEG_ 0B000h
#define _COLOR_V_SEG_ 0B800h
#define _SHFMASK_ 3
#define _TSR_TEST_ 0xA1 // videocap e' residente ?
#define _TSR_YES_ 0xFF16 // risposta = si, e' residente
#define _FNAMELEN_ 81 // lungh. max pathname compreso NULL finale
#define BADCHARS ";,:|><" // caratteri illeciti nei nomi di file
typedef void DUMMY;
int pathname(char *path,char *src,char *badchrs);
char far *getInDOSaddr(void);
DUMMY resPSP(DUMMY)
{
asm dw 0;
}
DUMMY inDosFlagPtr(DUMMY)
{
asm dd 0;
}
DUMMY old09h(DUMMY)
{
asm dd 0;
}
DUMMY old16h(DUMMY)
{
asm dd 0;
}
DUMMY old28h(DUMMY)
{
asm dd 0;
}
DUMMY old2Fh(DUMMY)
{
asm dd 0;
}
534 - Tricky C
DUMMY opReq(DUMMY)
{
asm db 0;
}
DUMMY inOp(DUMMY)
{
asm db 0;
}
DUMMY rowFactors(DUMMY) // fattori di offset per pagine video su VGA
{
asm db 48, 12; // fattore offset, numero righe (AL,AH) da
asm db 48, 25; // utilizzare per calcolare l'offset della
asm db 112, 29; // pagina attiva nel buffer video
asm db 16, 43;
asm db 96, 50;
asm db 0, 0; // tappo (segnala la fine della tabella)
}
DUMMY fileName(DUMMY)
{
asm db _FNAMELEN_ dup(0);
}
DUMMY bufVid(DUMMY)
{
asm db _BUFDIM_ dup(BLANK);
}
#include // definisce dup(int); va incluso DOPO tutte le asm XX dup(Y)
void beep2000Hz(void)
{
asm in al,61h; // prepara PC speaker
asm or al,3;
asm out 61h,al;
asm mov al,0B6h;
asm out 43h,al;
asm mov al,054h;
asm out 42h,al;
asm mov al,2;
asm out 42h,al; // suona a 2000 Hz
asm mov cx,0FFFFh;
DELAY:
asm jmp $ + 2;
asm loop DELAY;
asm in al,61h;
asm and al,0FCh;
asm out 61h,al; // esclude PC speaker
}
void writebufVid(int rows)
{
asm push ds;
asm xor cx,cx; // attributo normale
asm mov ax,seg fileName;
asm mov ds,ax;
asm mov dx,offset fileName;
asm mov ah,0x5B;
asm int 0x21; // tenta di aprire un nuovo file
asm pop ds;
asm mov bx,ax;
asm cmp ax,0x50; // se ax=50h il file esiste gia'
Di tutto... di più - 535
asm jne OPENED;
asm push ds;
asm mov ax,seg fileName;
asm mov ds,ax;
asm mov dx,offset fileName;
asm mov ax,0x3D01;
asm int 0x21; // il file esiste: puo' essere aperto
asm pop ds;
asm mov bx,ax;
asm mov ax,0x4202;
asm xor cx,cx;
asm xor dx,dx;
asm int 0x21; // va a EOF per effettuare l'append
OPENED:
asm push ds;
asm mov ax,_NCOL_;
asm mov cx,rows;
asm mul cl; // AX = AL*CL (colonne * righe)
asm push ax;
asm mov ax,2;
asm mul cl; // AX = AL*CL (righe*2; spazio CRLF)
asm pop cx;
asm add cx,ax; // CX = spazio totale righe * colonne
asm add cx,3; // CX = spazio totale con CRLF 1^ riga + FF finale
asm mov ax,seg bufVid;
asm mov ds,ax;
asm mov dx,offset bufVid;
asm mov ah,0x40;
asm int 0x21; // scrive il buffer nel file
asm pop ds;
asm mov ah,0x3E;
asm int 0x21; // chiude il file
asm call _beep2000Hz;
}
int getOffsetByRow(void)
{
asm push ds;
asm mov ax,seg rowFactors;
asm mov ds,ax;
asm mov si,offset rowFactors;
NEXT_FACTOR:
asm lodsw;
asm cmp ax,0;
asm je END_OF_TABLE; // non trovato n.righe in tabella -> offset = 0
asm cmp ah,cl;
asm jne NEXT_FACTOR;
asm xor ah,ah;
asm mov bx,2;
asm mul bx; // raddoppia offset per contare attributi video
END_OF_TABLE:
asm pop ds;
return(_AX); // AX = offset correttivo
}
int setbufVid(void)
{
asm push ds;
asm xor dl,dl; // valore restituito: righe
asm mov ax,_COLOR_V_SEG_; // video se modo video ok;
asm mov ds,ax; // altrimenti 0
asm mov ah,0Fh;
asm int 10h;
asm push bx; // BH = pagina video attiva
536 - Tricky C
asm cmp al,2;
asm je GETROWS;
asm cmp al,3;
asm je GETROWS;
asm cmp al,7;
asm je MONO;
asm pop bx;
asm jmp EXIT_FUNC;
MONO:
asm mov ax,_MONO_V_SEG_;
asm mov ds,ax;
GETROWS:
asm mov ax,1130h;
asm xor bh,bh;
asm push bp;
asm int 10h;
asm pop bp;
asm inc dl; // numero righe display
asm xor ch,ch;
asm mov cl,dl;
asm pop bx;
asm mov bl,bh;
asm xor bh,bh;
asm mov ax,_NCOL_ * 2;
asm push dx;
asm mul cx;
asm mul bx; // AX = offset in buf. video della pagina attiva
asm push ax;
asm push bx; // salva AX e BX
asm call _getOffsetByRow; // restituisce AX = offset correttivo
asm pop bx; // BX = num. pag.
asm mul bx; // offset * num. pagina; AX = totale correttivo
asm pop bx; // BX = offset base
asm add ax,bx; // AX = offset totale in buf. video
asm pop dx;
asm mov si,ax; // DS:SI -> video
asm mov ax,seg bufVid;
asm mov es,ax;
asm mov di,offset bufVid; // ES:DI -> buffer
NEXTROW:
asm mov word ptr es:[di],CRLF;
asm add di,2;
asm push cx;
asm mov cx,_NCOL_;
ROWCOPY:
asm lodsb;
asm cmp al,0; // NULL -> BLANK
asm jne NOT_NULL;
asm mov al,BLANK;
NOT_NULL:
asm stosb;
asm inc si; // salta attributo
asm loop ROWCOPY;
asm pop cx;
asm loop NEXTROW;
asm mov word ptr es:[di],CRLF;
asm add di,2;
asm mov byte ptr es:[di],FORMFEED;
EXIT_FUNC:
asm pop ds;
return(_DL);
}
void far new09h(void)
Di tutto... di più - 537
{
asm push ax;
asm push bx;
asm push ds;
asm cmp byte ptr opReq,0;
asm jne EXIT_INT;
asm cmp byte ptr inOp,0;
asm jne EXIT_INT;
asm xor ax,ax;
asm mov ds,ax;
asm mov bx,0417h; // indir. shift status byte
asm mov al,byte ptr [bx];
asm and al,_SHFMASK_;
asm cmp al,_SHFMASK_;
asm jne EXIT_INT;
asm mov byte ptr opReq,1;
EXIT_INT:
asm pop ds;
asm pop bx;
asm pop ax;
asm jmp dword ptr old09h;
}
void far new16h(void)
{
asm sti;
asm cmp ah,0;
asm je SERV_0;
asm cmp ah,10h;
asm je SERV_0;
asm cmp ah,1;
asm je SERV_1;
asm cmp ah,11h;
asm je SERV_1:
asm jmp EXIT_INT;
SERV_1:
asm int 28h;
asm jmp EXIT_INT;
SERV_0:
asm push dx;
asm mov dx,ax;
asm inc dh;
LOOP_0:
asm mov ax,dx;
asm cli;
asm pushf;
asm call dword ptr old16h;
asm jnz KEY_READY;
asm push ds;
asm push bx;
asm lds bx,dword ptr inDosFlagPtr;
asm cmp byte ptr [bx],0;
asm pop bx;
asm pop ds;
asm jne LOOP_0;
asm sti;
asm int 28h;
asm jmp LOOP_0;
KEY_READY:
asm mov ax,dx;
asm dec ah;
asm pop dx;
EXIT_INT:
asm jmp dword ptr old16h;
538 - Tricky C
}
void interrupt new28h(void)
{
asm cmp byte ptr opReq,0;
asm je CALL_OLDINT;
asm cmp byte ptr inOp,0;
asm jne CALL_OLDINT;
asm mov byte ptr inOp,1;
asm call _setbufVid;
asm cmp ax,0;
asm je DONE;
asm push ax;
asm call _writebufVid;
asm pop cx;
DONE:
asm mov byte ptr inOp,0;
asm mov byte ptr opReq,0;
CALL_OLDINT:
asm pushf;
asm call dword ptr old28h;
}
void s2Funinstall(void)
{
asm push ds;
asm xor ax,ax;
asm mov es,ax;
asm mov ax,seg old09h;
asm mov ds,ax;
asm mov si,offset old09h;
asm mov di,0x09 * 4;
asm mov cx,2;
asm rep movsw;
asm mov ax,seg old16h;
asm mov ds,ax;
asm mov si,offset old16h;
asm mov di,0x16 * 4;
asm mov cx,2;
asm rep movsw;
asm mov ax,seg old28h;
asm mov ds,ax;
asm mov si,offset old28h;
asm mov di,0x28 * 4;
asm mov cx,2;
asm rep movsw;
asm mov ax,seg old2Fh;
asm mov ds,ax;
asm mov si,offset old2Fh;
asm mov di,0x2F * 4;
asm mov cx,2;
asm rep movsw;
asm pop ds;
}
void far new2Fh(void)
{
asm cmp ah,_TSR_TEST_;
asm je NEXT0;
asm jmp CHAIN_INT;
NEXT0:
asm cmp al,0;
asm jne NEXT1;
asm mov ax,_TSR_YES_;
Di tutto... di più - 539
asm jmp EXIT_INT;
NEXT1:
asm cmp al,UNINSTALL;
asm jne NEXT2;
asm call _s2Funinstall;
asm mov ax,word ptr resPSP;
asm jmp EXIT_INT;
NEXT2:
CHAIN_INT:
asm jmp dword ptr old2Fh;
EXIT_INT:
asm iret;
}
void releaseEnv(void)
{
extern unsigned _envseg;
if(freemem(_envseg))
puts(PRG": impossibile liberare l'environment.");
}
void install(void)
{
extern unsigned _psp;
(char far *)*(long far *)inDosFlagPtr = getInDOSaddr();
*(unsigned far *)resPSP = _psp;
releaseEnv();
asm cli;
(void(interrupt *)(void))*((long far *)old09h) = getvect(0x09);
(void(interrupt *)(void))*((long far *)old16h) = getvect(0x16);
(void(interrupt *)(void))*((long far *)old28h) = getvect(0x28);
(void(interrupt *)(void))*((long far *)old2Fh) = getvect(0x2F);
setvect(0x09,(void (interrupt *)(void))new09h);
setvect(0x16,(void (interrupt *)(void))new16h);
setvect(0x28,new28h);
setvect(0x2F,(void (interrupt *)(void))new2Fh);
asm sti;
puts(PRG": per attivare premere LShift e RShift. "PRG" * disinstalla.");
keep(0,FP_SEG(releaseEnv) + (FP_OFF(releaseEnv) / 16) - _psp + 1);
}
int tsrtest(void)
{
_AL = 0;
_AH = _TSR_TEST_;
geninterrupt(0x2F);
return(_AX == _TSR_YES_);
}
int filetest(char *fname)
{
FILE *testFile;
int newFile;
char path[_FNAMELEN_];
if(pathname(path,fname,BADCHARS))
return(1);
newFile = access(path,0);
if(!(testFile = fopen(path,"a")))
return(1);
fclose(testFile);
_fstrcpy((char far *)fileName,(char far *)path);
540 - Tricky C
if(newFile)
return(unlink(path));
return(0);
}
void uninstall(void)
{
_AH = _TSR_TEST_;
_AL = UNINSTALL;
geninterrupt(0x2F);
if(freemem(_AX))
puts(PRG": impossibile liberare la memoria allocata.");
else
puts(PRG": disinstallato. Vettori ripristinati e RAM liberata.");
}
void main(int argc,char **argv)
{
puts(PRG" "VER" - Barninga_Z! - Torino - "YEAR".");
if(argc != 2)
puts(PRG": sintassi: "PRG" [d:][path]file[.ext] | *");
else
if(tsrtest())
if(*argv[1] == UNINSTALL)
uninstall();
else
puts(PRG": già residente in RAM.");
else
if(filetest(argv[1]))
puts(PRG": impossibile aprire il file specificato.");
else
install();
}
VIDEOCAP chiama due funzioni delle quali, per brvità, il codice comprende esclusivamente i
prototipi: si tratta di pathname(), utilizzata per ricavare il path completo del file fornito come
parametro sulla riga di comando, e di getInDOSaddr(), che restituisce l'indirizzo dell'InDOS Flag
(pag. 192). I listati completi e commentati delle due funzioni si trovano, rispettivamente, a pag. 472 e
pag. 295. Infine, si noti che lo header file IO.H è incluso dopo la definizione di tutte le funzioni fittizie,
per evitare che il compilatore interpreti come chiamate alla funzione dup(), in esso dichiarata, le
direttive assembly DUP utilizzate per riservare spazio alle variabili globali residenti (vedere pag. 157).
D I S I N S T A L L A R E I T S R
Sappiamo che, per un programma TSR, la capacità di disinstallarsi (liberando la RAM allocata e
rilasciando i vettori di interrupt agganciati) è una caratteristica utile.
Sappiamo anche, per esperienza, che non tutti i TSR ne sono dotati e pertanto possono essere
rimossi dalla memoria esclusivamente con un nuovo bootstrap.
Ecco allora una utility di qualche aiuto: essa è, a sua volta, un TSR, in grado di disinstallare tutti
i TSR caricati successivamente.
/********************
Barninga_Z! - 1991
ZAPTSR.C - TSR in grado di rimuovere dalla ram tutti i TSR
caricati dopo la propria installazione (nonche' se' medesimo),
Di tutto... di più - 541
ripristinando i vettori di interrupt attivi al momento del
proprio caricamento e liberando tutti i blocchi di memoria
allocati ad un PSP maggiore del proprio. E' possibile
installarne piu' copie in RAM; quando si richiede la
disinstallazione (invocare con un asterisco come parametro
sulla command line) viene disinstallata l'ultima copia
installata (criterio L.I.F.O.) e, con essa, tutti i TSR
caricati successivamente. Passando un piu' (+) sulla command
line, ZAPTSR si installa allocando a se' stesso tutti i
blocchi di RAM liberi ad indirizzi minori del proprio.
STRATEGIA: il numero di copia installata, l'indirizzo di
segmento del MCB della porzione residente e la tavola
dei vettori sono conservati nello spazio riservato dalla
funzione dummy GData(). La comunicazione tra porzione
residente e porzione transiente e' gestita mediante
l'int 2Fh. La main() effettua la scelta tra
disinstallazione e installazione; se ZAPTSR e' gia'
attivo in RAM viene invocata confirm() per richiedere
conferma. La func install() gestisce le operazioni
relative all'installazione; uninstall() quelle relative
alla disinstallazione.
Compilato sotto BORLAND C++ 1.01:
bcc -O -d -rd zaptsr.c
********************/
#pragma inline
#pragma warn -pia
#pragma warn -rvl
#pragma -k+ // il codice e' scritto per TURBO C++ 1.01 (vedere pag. 173)
#include
#include
#include
#define PRG "ZAPTSR" /* nome del programma */
#define REL "1.0" /* versione */
#define YR "1991" /* anno di compilazione */
#define HEY_YOU 0xB3 /* byte riconoscimento chiamata all'int 2Fh */
#define HERE_I_AM 0xA1C9 /* risposta per gia' presente in RAM */
#define HANDSHAKE 0x00 /* richiesta se gia' presente in RAM */
#define UNINSTALL 0x01 /* richiesta disinstallazione all'int 2Fh */
#define UNINST_OPT '*' /* opzione richiesta disinstallazione */
#define ALLOC_OPT '+' /* opz. allocazione blocchi precedenti */
#define CNT_SPC 2 /* bytes occupati dal numero di copia install. */
#define MCB_SPC 2 /* bytes occupati dall'ind.seg. del MCB resid. */
#define VEC_SPC 1024 /* bytes occupati dalla tavola dei vettori */
#define FALSE NULL /* booleano per falso */
#define TRUE (!FALSE) /* booleano per vero */
#define LASTBLK 'Z' /* segnala ultimo blocco DOS di memoria */
const char *CopyRight = \
PRG": TSRs controller -"REL"- Barninga_Z! "YR".\n\
";
const char *ConfirmMsg = \
PRG": Already active; install copy #%u (Y/N)? \
";
const char *EnvErrMsg = \
PRG": Couldn't release environment block; memory error.\n\
";
const char *InstMsg = \
542 - Tricky C
PRG": Copy #%u installed; RAM status and vectors table saved.\n\
NOTE: Installing "PRG" with a plus sign ('+') as command line\n\
parameter will protect lower MCBs.\n\
NOTE: All TSRs loaded after this copy of "PRG" (and "PRG" also)\n\
will be unloaded by invoking "PRG" with an asterisk ('*')\n\
as command line parameter.\n\
";
const char *UnInstMsg = \
PRG": Copy #%u uninstalled; vectors restored and RAM freed up.\n\
";
const char *UnInstErrMsg = \
PRG": Cannot uninstall; not active in RAM.\n\
DOS errorlevel set to 1.\n\
";
struct MCB { /* struttura per la gestione dei Memory Control Blocks */
char pos; /* 'Z' = ultimo blocco; 'M' = non ultimo */
unsigned psp; /* PSP del programma proprietario del blocco */
unsigned dim; /* dimensione del blocco in paragrafi */
char res[3]; /* riservato al DOS */
char name[8]; /* nome progr. se DOS >= 4.0; altrimenti non usato */
};
void _restorezero(void); /* non e' dichiarata negli include di bcc */
/********************
GData(): funzione dummy; lo spazio riservato nel code segment dalle
db e' utilizzato per memorizzare il numero della copia, l'indir.
di seg. del MCB della porzione residente e la tavola dei vettori.
L'opcode dell'istruzione RETF rappresenta un byte (in eccesso) in
coda allo spazio riservato ai dati globali.
Se si compilasse (sempre con TC++ 1.0 o successivi) ma senza la
opzione -k- lo spazio disponibile comprenderebbe 5 bytes in eccesso
(gli opcodes per la gestione dello stack piu' la RETF) di cui 3 in
testa. Questi ultimi non rappresenterebbero un problema in quanto i
dati memorizzati in GData() non devono essere inizializzati dal
compilatore, ma lo sono a run-time.
********************/
void far GData(void)
{
asm {
db CNT_SPC dup(?); /* numero della copia installata */
db MCB_SPC dup(?); /* ind. di seg. del MCB della parte residente */
db VEC_SPC dup(?); /* tavola dei vettori */
}
}
/********************
new2Fh(): gestore dell'int 2Fh. Utilizzato per le comunicazioni tra
parte transiente e parte residente. Se non riconosce in AH il
segnale della parte transiente (HEY_YOU) concatena il gestore
precedente il cui indirizzo e' prelevato direttamente nella copia
di tavola dei vettori contenuta in GData(). Altrimenti analizza AL
per determinare quale servizio e' richiesto dalla porzione
transiente. Sono riconosciuti due servizi:
1) HANDSHAKE: la parte transiente richiede se vi e' una copia di
ZAPTSR gia' attiva in RAM; new2Fh() restituisce in AX la parola
d'ordine quale risposta affermativa e in DX il numero della
copia.
2) UNINSTALL: la parte transiente richiede la disinstallazione
dell'ultima copia caricata; new2Fh() restituisce in AX:DX
l'indirizzo della GData() residente. La convenzione generale
per la restituzione di double words da funzioni è DX:AX,
Di tutto... di più - 543
sacrificata in questo caso per ottenere codice piu' compatto
efficiente.
********************/
void far new2Fh(void)
{
asm {
pop bp;
cmp ah,HEY_YOU;
jne CHAIN;
cmp al,HANDSHAKE;
jne NO_HANDSHAKE;
push ds;
mov ax,seg GData;
mov ds,ax;
mov bx,offset GData;
mov dx,ds:word ptr[bx]; /* DX = numero di copia */
mov ax,HERE_I_AM; /* AX = parola d'ordine */
pop ds;
iret;
}
NO_HANDSHAKE:
asm {
cmp al,UNINSTALL;
jne NO_UNINSTALL;
mov ax,seg GData;
mov dx,offset GData; /* AX:DX = indirizzo di GData() residente */
iret;
}
NO_UNINSTALL:
CHAIN:
asm jmp dword ptr GData+MCB_SPC+CNT_SPC+(4*2Fh);
}
/********************
releaseEnv(): libera il blocco di memoria allocato dal DOS alla copia
di environment creata per ZAPTSR.
********************/
void releaseEnv(void)
{
extern unsigned _envseg;
if(freemem(_envseg))
printf(EnvErrMsg);
}
/********************
restoredata(): ripristina i vettori di interrupt copiandoli dalla
GData() residente (di cui ottiene l'indirizzo via int 2Fh) alla
tavola dei vettori. Restituisce l'indirizzo di segmento del MCB
della parte residente.
********************/
unsigned restoredata(void)
{
asm {
push ds;
mov al,UNINSTALL;
mov ah,HEY_YOU;
int 2Fh;
cli;
mov ds,ax;
mov si,dx; /* DS:SI punta a GData residente */
544 - Tricky C
add si,CNT_SPC; /* salta il n. di copia */
mov bx,ds:word ptr [si];
add si,MCB_SPC;
xor ax,ax;
mov es,ax;
xor di,di; /* ES:DI punta a tavola vettori */
mov cx,512;
rep movsw; /* ripristina tavola vettori */
sti;
pop ds;
}
return(_BX);
}
/********************
getfirstmcb(): ottiene dal DOS l'indirizzo del primo MCB in RAM.
ATTENZIONE: si basa su un servizio non documentato dell'in 21h
********************/
unsigned getfirstmcb(void)
{
asm {
mov ah,52h;
int 21h;
mov ax,es:[bx-2];
}
return(_AX);
}
/********************
uninstall(): pilota le oprazioni di disinstallazione. Da restoredata()
ottiene l'indirizzo di segmento della parte residente; da
getfirstmcb() ottiene l'indirizzo di segmento del primo MCB nella
RAM. Questo e' il punto di partenza per un ciclo in cui
uninstall() libera (azzrandone nel MCB l'indirizzo del PSP
proprietario) tutti i blocchi appartenenti a PSP residenti ad
indirizzi successivi a quello del MCB della parte residente.
Con questa tecnica sfuggono alla disinstallazione i TSR
eventualmente caricati ad inidirizzi inferiori a quello della
parte residente, quantunque dopo di essa cronologicamente (evento
raro, indicatore di problemi di allocazione).
********************/
void uninstall(unsigned cnt)
{
register resMCB, mcb;
resMCB = restoredata();
mcb = getfirstmcb();
do {
mcb += ((struct MCB far *)MK_FP(mcb,0))->dim+1;
if(((struct MCB far *)MK_FP(mcb,0))->psp > resMCB)
((struct MCB far *)MK_FP(mcb,0))->psp = 0;
} while(((struct MCB far *)MK_FP(mcb,0))->pos != LASTBLK);
printf(UnInstMsg,cnt);
}
/********************
savedata(): effettua il salvataggio dei dati nella GData(). Sono
copiati, nell'ordine, il numero della copia di ZAPTSR in fase di
installazione, l'indirizzo di segmento del MCB del medesimo e la
tavola dei vettori.
********************/
Di tutto... di più - 545
void savedata(unsigned cnt)
{
asm {
push ds;
cli;
cld;
mov ax,seg GData;
mov es,ax;
mov di,offset GData;
mov ax,cnt; /* salva numero di copia */
stosw;
mov ax,_psp;
dec ax; /* salva segmento MCB */
stosw;
xor ax,ax;
mov ds,ax;
xor si,si;
mov cx,512; /* salva tavola vettori */
rep movsw;
sti;
pop ds;
}
}
/********************
install(): pilota le operazioni di installazione. Invoca
_restorezero(), definita nello startup code, per ripristinare i
vettori eventualmente agganciati dallo startup code medesimo;
invoca savedata() passandole come parametro il numero della copia
di ZAPTSR in via di installazione; invoca releaseEnv() per
disallocare il blocco dell'environment; se e' richiesta l'opzione
ALLOC_OPT sulla command line install() alloca a ZAPTSR tutti i
blocchi di RAM liberi aventi indirizzo inferiore a quello di
ZAPTSR stesso, per evitare che TSRs invocati successivamente
vi si installino, occultandosi. Infine attiva il gestore
dell'int 2Fh new2Fh() mediante setvect() e installa ZAPTSR
chiamando direttamente l'int 21h, servizio 31h (non e' usata
keep() per evitare una nuova chiamata alla _restorezero()). I
paragrafi residenti sono calcolati in modo da allocare solo la RAM
indispensabile a GData() e new2Fh(). Notare che non viene salvato
il vettore originale dell'int 2Fh con getvect() in quanto esso e'
comunque presente nella copia della tavola dei vettori generata
con savedata().
********************/
void install(unsigned cnt,unsigned mem)
{
register mcb;
_restorezero(); /* ripristina vettori 00h-06h*/
savedata(cnt);
releaseEnv();
if(mem)
for(mcb = getfirstmcb(); mcb < (_psp-1); mcb +=
((struct MCB far *)MK_FP(mcb,0))->dim+1)
if(!((struct MCB far *)MK_FP(mcb,0))->psp)
((struct MCB far *)MK_FP(mcb,0))->psp = _psp;
setvect(0x2F,(void(interrupt *)())new2Fh);
printf(InstMsg,cnt);
_DX = FP_SEG(releaseEnv)+FP_OFF(releaseEnv)/16+1-_psp;
_AX = 0x3100;
geninterrupt(0x21);
}
546 - Tricky C
/********************
AreYouThere(): invoca l'int 2Fh per verificare se e' gia' attiva in
RAM un'altra copia di ZAPTSR. Solo in questo caso, infatti, in AX
e' restituito dall'int 2Fh (cioe' dalla new2Fh() residente) il
valore HERE_I_AM, che funge da parola d'ordine. Allora DX contiene
il numero della copia di ZAPTSR che ha risposto (l'ultima
caricata).
********************/
unsigned AreYouThere(void)
{
_AH = HEY_YOU;
_AL = HANDSHAKE;
geninterrupt(0x2F);
if(_AX == HERE_I_AM)
return(_DX);
return(0);
}
/********************
confirm(): utilizzata per chiedere all'utente la conferma
dell'intenzione di installare una ulteriore copia di ZAPTSR quando
ve n'e' gia' una (o piu' di una) attiva in RAM.
********************/
int confirm(unsigned cnt)
{
int c;
do {
printf(ConfirmMsg,cnt);
printf("%c\n",c = getch());
switch(c) {
case 'N':
case 'n':
return(FALSE);
case 'Y':
case 'y':
return(TRUE);
}
} while(TRUE);
}
/********************
main(): distingue tra richiesta di installazione o disinstallazione e
intraprende le azioni opportune. Se il primo (o unico) carattere
del primo (o unico) parametro della command line e' un asterisco,
main() procede alla disinstallazione. In qualunque altro caso e'
effettuata l'installazione. Il registro DOS errorlevel contiene 0
se ZAPTSR e' stato installato o disinstallato regolarmente; 1 se
e' stata tentata una disinstallazione senza che ZAPTSR fosse
attivo in RAM.
********************/
int main(int argc,char **argv)
{
register cnt = 0, mem = FALSE;
printf(CopyRight);
if(argc > 1) {
if(*argv[1] == UNINST_OPT)
if(cnt = AreYouThere()) {
uninstall(cnt);
return(0);
Di tutto... di più - 547
}
else {
printf(UnInstErrMsg);
return(1);
}
if(*argv[1] == ALLOC_OPT)
mem = TRUE;
}
if(cnt = AreYouThere())
if(!confirm(cnt+1))
return(0);
install(cnt+1,mem);
return(0);
}
I commenti inseriti nel listato rendono superfluo dilungarsi nella descrizione degli algoritmi; è
invece opportuno evidenziare le due limitazioni di cui ZAPTSR soffre. In primo luogo esso controlla
solamente i 640 Kb di memoria convenzionale: rimane esclusa la upper memory, resa disponibile tra
i 640 Kb e il primo Mb da alcuni gestori di memoria estesa/espansa nonché dal DOS 5.0. Inoltre, la RAM
allocata a programmi TSR installati dopo ZAPTSR, ma ad indirizzi di memoria inferiori, non viene
liberata: detti programmi sono solamente disattivati mediante il ripristino dei vettori di interrupt originali.
Il programma deve essere compilato con l'opzione -k+, in quanto le parti scritte in inline
assembly tengono conto del codice generato dal compilatore per la gestione standard dello stack anche
nelle funzioni che non prendono parametri. Ciò vale anche con riferimento alla GData(), che deve
riservare ai dati un numero esatto di byte (vedere anche pag. ).
Il lettore volonteroso (e temerario) può tentare di realizzare un programma che operi come un
vero e proprio controllore del sistema, intercettando i TSR di volta in volta caricati per essere in grado di
individuarli e disinstallarli in ogni caso: la tabella che segue contiene alcuni suggerimenti:
548 - Tricky C
INTERRUPT E SERVIZI DI CARICAMENTO E TERMINAZIONE DEI PROGRAMMI
INT SERV. STRATEGIA
2Fh Necessario per consentire la comunicazione tra porzione transiente e porzione
residente.
21h 4Bh Utilizzato dal DOS per caricare da disco a memoria i programmi.
Se AL = 0 il programma viene eseguito. In tal caso DS:DX punta al nome; la word
ad ES:BX è l'indirizzo di segmento dell'environment (se è 0 il programma eseguito
condivide l'environment di quello chiamante).
Prima di concatenare il gestore originale occorre salvare la tavola dei vettori.
20h Il programma termina senza rimanere residente: la tabella dei TSR non necessita
aggiornamenti.
21h 00h
21h 4Ch
21h 31h Il programma termina e rimane residente in memoria.
27h Il PSP del programma che sta per essere installato è quello attuale, a meno che il
"controllore" lo abbia sostituito con il proprio attivandosi (vedere pag. ).
La tabella dei TSR deve essere aggiornata con i dati raccolti intercettando l'int 21h
servizio 4Bh.
V E T T O R I D I I N T E R R U P T O P U N T A T O R I ?
Degli interrupt e dei loro vettori si parla diffusamente a pag. e seguenti. Qui l'attenzione si
sposta sl fatto che normalmente non tutti i 256 vettori della tavola sono utilizzati: molti non vengono
inizializzati al bootstrap e, comunque, vi è un certo numero di interrupt riservati alle applicazioni (ad
esempio il gruppo F0h-FDh). Da ciò deriva che è perfettamente lecito, per qualsiasi programma, installare
proprie routine di interrupt che non siano necessariamente gestori di altre già esistenti ed attive. Ma vi è
un'altra implicazione, che rende possibili sviluppi interessanti: la possibilità di utilizzare i vettori di
interrupt come puntatori immediatamente conoscibili da tutto il sistema (anche da applicazioni diverse da
quella che li inizializza).
Si supponga, ad esempio, che un programma abbia la necessità di condividere con uno o più
child process (applicazioni da esso stesso lanciate) una quantità di variabili tale da rendere pesante il loro
passaggio attraverso la spawnl() o spawnv() (vedere pag. 129): potrebbe rivelarsi conveniente
allocare un'area di memoria di dimensioni sufficienti e scriverne l'indirizzo nella tavola dei vettori perché
essa sia accessibile a tutte le applicazioni attive nel sistema.
....
void far *common_data;
....
common_data = farmalloc(10000);
setvect(0xF1,(void(interrupt *)())common_data);
....
Di tutto... di più - 549
Il frammento di codice riportato alloca 10000 byte al puntatore common_data e scrive nella
tavola dei vettori l'indirizzo restituito da farmalloc(), come vettore F1h: qualunque child process può
accedere al buffer common_data leggendone l'indirizzo nella tavola dei vettori. Il putatore
common_data è definito puntatore a dati di tipo void per evidenziare che il buffer può contenere
qualsivoglia tipo di dati: è sufficiente referenziarlo con i casts di volta in volta opportuni. Inoltre
common_data è definito far, in quanto puntatore a 32 bit (l'ipotesi è di compilare per un modello di
memoria "piccolo"; vedere pag. 143): nei modelli di memoria compact, large e huge esso lo è per default.
I successivi esempi di questo paragrafo presumono, per semplicità, l'uso in compilazione di un
modello di memoria "grande" (compact, large, huge).
La scelta del vettore da utilizzare è problematica: un programma non ha infatti modo di scoprire
con assoluta sicurezza se un vettore sia utilizzato da altre applicazioni oppure sia, al contrario, libero431.
Per evitare di sottrarre ad un programma uno degli interrupt da esso gestiti si può adottare un
accorgimento prudenziale, consistente nell'inserire in testa al buffer un'istruzione di salto all'indirizzo
originale dell'interrupt.
....
void *common_data;
char *aux_ptr;
....
aux_ptr = (char *)malloc(10000+sizeof(char)+sizeof(void far *));
*aux_ptr = 0xEA;
(void(interrupt *)())*(long *)(aux_ptr+1) = getvect(0xF1);
common_data = (void *)(aux_ptr+sizeof(char)+sizeof(void far *));
setvect(0xF1,(void(interrupt *)())aux_ptr);
....
Il puntatore aux_ptr è definito per comodità: tutte le operazioni illustrate potrebbero essere
effettuate tramite il solo common_data, con cast più complessi; inoltre aux_ptr è dichiarato char
per sfruttare con incrementi unitari l'aritmetica dei puntatori. La malloc() alloca un buffer la cui
ampiezza, rispetto all'esempio precedente, è incrementata di tanti byte quanti sono sufficienti a contenere
gli opcodes dell'istruzione di salto432. Nel primo byte del buffer è memorizzato il valore EAh, opcode
dell'istruzione JMP FAR; nei successivi quattro il vettore originale dell'int F1h: infatti, dal momento che
aux_ptr è un puntatore a char, l'espressione aux_ptr+1 punta al secondo byte del buffer, e
rappresenta, in particolare, un puntatore a un dato a 32 bit (risultato ottenuto mediante il cast a puntatore a
long), la cui indirezione (il dato a 32 bit stesso), forzata a puntatore ad interrupt, è valorizzata con il
valore restituito dalla getvect()433. Il puntatore common_data è poi inizializzato in modo tale da
"scavalcare" l'istruzione di salto. Prima di restituire il controllo al sistema, il programma ripristina il
vettore originale con l'istruzione:
setvect(0xf1,(void(interrupt *)())*(long *)(aux_ptr+1));
Operazioni di cast analoghe sono descritte ed utilizzate a pagina ; va ancora sottolineato che il
child process che acquisisce, ad esempio mediante getvect(), l'indirizzo dell'interrupt prescelto deve
431 Forse gli unici casi in cui esiste un buon grado di sicurezza sono quelli in cui il vettore punta ad un indirizzo
nel quale è davvero improbabile (se non impossibile) che si trovi codice eseguibile (ad esempio un vettore pari
a 0000:0000 è sicuramente inutilizzato).
432 In tutto 5: uno per l'opcode dell'istruzione JMP FAR e quattro per il vettore a 32 bit.
433 Il cast a puntatore a interrupt evita che il compilatore, assegnando tale tipo di dato a una locazione che
dovrebbe contenere un long, segnali un conflitto tra i tipi di dato.
550 - Tricky C
incrementarlo di un numero di byte pari a sizeof(char)+sizeof(void far *) per ottenere il
reale indirizzo dei dati, corrispondente a common_data:
....
void *common_data;
....
common_data = (void *)(((char *)getvect(0xf1))+sizeof(char)+sizeof(void *));
....
Il cast di getvect() a puntatore a character ha lo scopo di forzare incrementi unitari del
puntatore sommandovi la dimensione dell'istruzione JMP FAR completa di indirizzo.
Ogni buffer allocato da malloc() è automaticamente rilasciato quando il programma che ha
invocato la malloc() termina. Se i dati in esso contenuti devono essere condivisi da applicazioni attive
dopo il termine dell'esecuzione del programma, occorre che la memoria necessaria sia loro riservata con
altri metodi.
E' valida, allo scopo, la tecnica delle funzioni jolly, utilizzabile dai TSR per lasciare residenti in
memoria dati e routine434, discussa a pag. e alla quale si rimanda, precisando però che allocando nel code
segment lo spazio per i dati si determina un incremento delle dimensioni del file eseguibile pari al numero
di byte riservati.
In alternativa, è possibile creare il buffer con la allocmem(), che utilizza il servizio 48h
dell'int 21h (vedere pag. ): in questo caso si rendono necessarie due precauzioni.
La prima consiste nel forzare il DOS ad allocare la memoria in modo tale da evitare
un'eccessiva frammentazione della RAM libera: allo scopo si può invocare la allocmem() dopo avere
impostato la strategia di allocazione LastFit (vedere pagina ); il buffer occupa la porzione "alta" della
memoria convenzionale.
....
unsigned blockseg; /* conterra' l'indirizzo di segmento del buffer */
int strategy; /* usata per salvare la strategia di allocazione */
....
_AX = 0x5800;
asm int 21h; /* individua strategia attuale di allocazione */
strategy = _AX;
_AX = 0x5801;
_BX = 2;
asm int 21h; /* imposta strategia LastFit */
allocmem(1000,&blockseg); /* alloca 1000 paragr. (circa 16000 bytes) */
_AX = 0x5801;
_BX = strategy;
asm int 21h; /* ripristina la strategia di allocazione */
setvect(0xF1,(void(interrupt *)())MK_FP(blockseg,0));
....
La macro MK_FP() (pag. 24) è utilizzata per costruire l'indirizzo far completo del buffer
(blockseg ne costituisce la parte segmento; l'offset è zero).
La seconda precauzione, ancora più importante435, sta nell'impedire al DOS di rilasciare,
all'uscita dal programma, il buffer allocato con allocmem(): infatti tutti i blocchi assegnati ad un
programma non TSR vengono liberati (dal DOS) quando esso termina; in altre parole il DOS rilascia tutte
434 Se la funzione contenente i dati è definita, nel sorgente, prima di ogni altra, il programma può terminare
come un TSR e lasciare residente in memoria quella soltanto (oltre, naturalmente, allo startup code). Dal momento
che la funzione è in realtà un'area di "parcheggio" per dati, il programma non è un vero TSR, in quanto nessuna sua
parte rimane attiva in memoria. Si tratta, ancora una volta, di un trucco...
435 Direi, anzi, assolutamente fondamentale.
Di tutto... di più - 551
le aree di RAM il cui Memory Control Block reca nel campo PSP (vedere pag. ) l'indirizzo di segmento
del Program Segment Prefix di quel programma. Per evitare tale spiacevole inconveniente è sufficiente
modificare il contenuto del campo PSP del MCB dell'area di RAM allocata al buffer:
....
unsigned blockseg; /* conterra' l'indirizzo di segmento del buffer */
....
allocmem(1000,&blockseg); /* alloca 1000 paragr. (circa 16000 bytes) */
*(unsigned far *)MK_FP(blockseg-1,1) = 0xFFFF;
....
Nell'esempio viene assegnato il valore FFFFh al campo PSP del MCB: si tratta di un valore del
tutto arbitrario, che può, tra l'altro, essere utilizzato dalle applicazioni interessate, per individuare l'origine
dell'area di RAM.
Le considerazioni sin qui espresse relativamente all'utilizzo dei vettori di interrupt come
puntatori a dati mantengono la loro validità anche qualora si intenda servirsi dei medesimi come puntatori
a funzioni. In effetti, ogni vettore è, per definizione, un puntatore a funzione, in quanto esprime l'indirizzo
di una routine eseguibile, ma, dal momento che gli interrupt non sono vere e proprie funzioni C436, può
essere interessante approfondire appena l'argomento.
Un programma ha la possibilità di mettere a disposizione dell'intero sistema parte del proprio
codice. Si tratta, in pratica, di un programma TSR, il quale non installa gestori di interrupt, ma normali
funzioni C, che potranno essere eseguite da tutte le applicazioni di volta in volta attive nel sistema, a patto
che ne conoscano il prototipo437. La chiamata avviene mediante indirezione del puntatore alla funzione,
che in questo caso è rappresentato da un vettore di interrupt. Vedere pag. 93.
Per quanto riguarda l'installazione in RAM delle routine si rimanda a quanto discusso circa i
programmi TSR (pag. ). Si ricordi inoltre che i vettori degli interrupt 00h, 04h, 05h e 06h sono ripristinati
dalla keep(), mentre il DOS, da parte sua, ripristina i vettori degli interrupt 23h e 24h prelevandone i
valori originali dal PSP del programma.
Circa le funzioni C installabili va invece sottolineato, innanzitutto, che esse devono
necessariamente essere dichiarate far, poiché i vettori di interrupt sono indirizzi a 32 bit. Inoltre esse
non possono essere invocate con l'istruzione INT438, ma solo con l'indirezione del vettore (o meglio, del
puntatore con esso valorizzato): ciò evita il ricorso a funzioni e strutture di interfaccia o allo inline
assembly, e consente di utilizzare le convenzioni di alto livello di chiamata delle funzioni C (passaggio di
copie dei parametri attraverso lo stack, restituzione di un valore, etc.). Attenzione, però: il puntatore
utilizzato per referenziare la funzione non deve essere un puntatore a funzione interrupt, dal
momento che, come si è detto, le rotuine residenti non sono esse stesse funzioni interrupt, bensì
normali funzioni far; se si ottiene il vettore (indirizzo della funzione) mediante getvect(), il valore
da questa restituito deve subire un cast:
....
int (far *resFuncPtr)(char *str);
....
resFuncPtr = (int(far *)(char *str))getvect(0x1F);
....
436 Anche i gestori scritti in linguaggio C devono comunque mantenere una rigorosa coerenza con le particolari
regole di interfacciamento con il sistema seguite dagli interrupt (vedere, al proposito, pag. ).
437 Se non lo conoscessero, come potrebbero passare i parametri eventualmente richiesti ed interpretare
correttamente il valore restituito?
438 Si può usare l'istruzione INT solo se si tratta di gestori di interrupt.
552 - Tricky C
Per completezza, si deve poi osservare che inserire una JMP FAR in testa alla funzione a scopo
di sicurezza è più problematico di quanto non lo sia l'inserimento in testa ad un buffer439. Infine, l'utilizzo
di funzioni di libreria all'interno delle funzioni installabili deve uniformarsi a quanto esposto a pag. con
riferimento ai programmi TSR.
I L C M O S
Le macchine dotate di processore Intel 80286 o superiore dispongono di 64 byte (o 128, a
seconda dei modelli) di memoria CMOS, permanentemente alimentata da una batteria, nella quale sono
memorizzate, oltre alla data e ora, lo shutdown byte440 e le informazioni relative alla configurazione
hardware441.
L'accesso alla memoria CMOS è possibile attraverso operazioni di lettura e scrittura sulle porte
hardware 70h e 71h.
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
READCMOS.C - readcmos()
unsigned char cdecl readcmos(int off);
int off; l'offset, nel CMOS, del byte da leggere.
Restituisce: il byte letto nel CMOS all'offset specificato.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -k- -mx readcmos.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
#pragma option -k-
unsigned char cdecl readcmos(int off)
439 Il compilatore genera in testa alla funzione, in modo automatico e trasparente al programmatore, le istruzioni
assembler per la gestione dello stack (le solite PUSH BP e MOV BP,SP seguite, se nella funzione sono definite
variabili locali, dall'istruzione per il decremento di SP). Un'istruzione JMP FAR seguita dai 4 byte di indirizzo si
collocherebbe inevitabilmente dopo dette istruzioni: sarebbe il disastro. Vi è una sola scappatoia semplice, peraltro
onerosa e restrittiva dal punto di vista logico: dichiarare tutte le funzioni installabili prive di parametri e di variabili
locali, e compilare senza standard stack frame. Chi volesse invece eccedere negli stratagemmi potrebbe riservare i 5
byte in testa alla funzione e poi inizializzare, con una procedura runtime, i primi byte della funzione con gli opcode
necessari alla FAR JMP e alla gestione dello stack nell'ordine necessario, scrivendoli all'indirizzo puntato dal
vettore, come se si avesse a che fare con un buffer piuttosto che con una funzione. Come nel caso del buffer, deve
poi incrementare il puntatore alla funzione (non il vettore, ma il puntatore con esso inizializzato) di 5 perché esso
punti effettivamente all'inizio del codice eseguibile. Occorre però una buona conoscenza delle modalità di gestione
dello stack e può tornare utile qualche occhiatina al sorgente assembler prodotto dal compilatore (opzione -S).
Forse, dopo tutto, è preferibile correre qualche rischio: se si lavora con attenzione, la probabilità che il vettore
prescelto sia gia utilizzato è, in concreto, molto piccola.
440 Lo shutdown byte è utilizzato per il rientro in real mode da protected mode mediante reset del processore.
441 Delle macchine che dispongono di 128 byte di CMOS, molte utilizzano i 64 byte aggiuntivi per la
memorizzazione di parametri non standard di configurazione.
Di tutto... di più - 553
{
asm {
mov al,byte ptr off;
out 70h,al; /* imposta l'offset */
jmp $+2; /* genera breve ritardo */
in al,71h; /* legge il byte */
}
return(_AL);
}
Il listato della readcmos() è estremamente semplice; l'unica particolarità è rappresentata
dall'istruzione JMP $+2, ininfluente dal punto di vista del flusso di esecuzione442: essa ha solamente lo
scopo di introdurre un piccolo ritardo tra le due operazioni sulle porte, in modo tale che prima della
seconda trascorrano i cicli di clock necessari al completamento della prima.
La scrittura di un byte nel CMOS avviene in maniera analoga:
/********************
BARNINGA_Z! - 1991
WRITCMOS.C - writcmos()
void cdecl readcmos(int off, unsigned char val);
int off; l'offset, nel CMOS, del byte da scrivere.
unsigned char val; il byte da scrivere nel CMOS.
Restituisce: nulla.
COMPILABILE CON TURBO C++ 2.0
tcc -O -d -c -k- -mx writcmos.c
dove -mx puo' essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
********************/
#pragma inline
#pragma option -k-
void cdecl writcmos(int off,unsigned char val)
{
asm {
mov al,byte ptr off;
out 70h,al;
mov al,val;
out 71h,al;
}
}
Nella writcmos() la presenza dell'istruzione MOV AL,VAL tra le due operazioni di scrittura
sulle porte elimina la necessità di inserire un'istruzione JMP $+2.
Di seguito presentiamo un programma che utilizza le due funzioni testè commentate per
effettuare un salvataggio su file del contenuto del CMOS, nonché il suo eventuale ripristino. Chi abbia
intenzione di sperimentare l'effetto di modifiche alla configurazione hardware del proprio personal
computer pasticciando con le routine di setup del BIOS intuisce al volo quanto possa essere prezioso un
backup dei dati originali. Si ricordi inoltre che la batteria di alimentazione del CMOS, come tutte le
442 Il simbolo del dollaro ($) rappresenta in assembler l'indirizzo attuale. L'istruzione JMP $+2 significa quindi
"salta in avanti a due byte da qui" ma, poiché essa produce in compilazione due opcodes il salto, in pratica, non ha
alcun effetto: viene eseguita l'istruzione immediatamente successiva.
554 - Tricky C
batterie, ha il pessimo vizio di scaricarsi, più o meno lentamente: può accadere a chiunque, un brutto
giorno, di ritrovarsi nella necessità di ricostrure a memoria tutta la configurazione dopo avere sostituito la
batteria ormai esausta.
/******************************************************************************
Barninga_Z! - 09/08/93
CMOSBKP.C - Se richiesta opzione -S (SAVE), crea una copia del CMOS nel file
CMOSBKP.SAV nella stessa directory dalla quale e' stato lanciato (sono
copiati i byte da offset 0x10 a 0x7F; in pratica NON vengono copiati i
bytes usati dall'orologio e dalla diagnostica). Se viene richiesta
opzione -r oppure -R (RESTORE), copia nel CMOS (a partire da offset 0x10)
il contenuto del file CMOSBKP.SAV precedentemente creato (-r NON
ripristina i bytes ad offset CMOS da 40h a 4Fh). Se richiesta opzione -o
oppure -O confronta il contenuto del CMOS con il contenuto del file
CMOSBKP.SAV (o non confronta i bytes ad offset CMOS da 40h a 4Fh). Se
richiesta opzione -c effettua un test sul byte del CMOS usato dalla
diagnostica del bootstrap e visualizza i risultati.
Il nome di file puo' essere specificato sulla command line se si vuole
che esso non sia CMOSBKP.SAV.
Compilato con BORLAND C++ 3.1:
bcc -O -d -rd -mt -lt cmosbkp.c
******************************************************************************/
#pragma inline // per readcmos() e writcmos()
#include
#include
#include
#include
#define CHECK 0x0E /* byte diagnostico nel CMOS */
#define START 0x10 /* primo byte da gestire nel CMOS */
#define OFF1 0x40 /* inizio intervallo da saltare se richiesto */
#define OFF2 0x50 /* byte successivo a fine intervallo saltato */
#define END 0x7F /* ultimo byte da gestire nel CMOS */
#define BYTES (END-START+1) /* numero di bytes da gestire nel CMOS */
#define NAME "CMOSBKP" /* nome del programma */
#define EXT "SAV" /* estensione del file dati */
#define REL "1.5" /* versione */
#define OK "O.K." /* messaggio per diagnostica tutto OK */
#define SW '-' /* switch per le opzioni */
int pascal __IOerror(int dosErr);
int main(int argc,char **argv);
void checkcmos(void);
int compcmos(char *datafile,unsigned cod);
int handlecmos(char *opt,char *datafile);
unsigned char cdecl readcmos(int off);
int readfile(char *datafile,unsigned char *cmos);
int restcmos(char *datafile,unsigned cod);
int savecmos(char *datafile);
void writcmos(int off,unsigned char val);
struct CMOSCHK {
char *item; /* oggetto della diagnosi */
unsigned mask; /* mask per il bit corrispondente */
char *bad; /* messaggio per problema */
} chk[] = {
Di tutto... di più - 555
{"Date/Time", 4,"Invalid"},
{"Hard Disk", 8,"Can't boot"},
{"RAM Size ", 16,"Different from startup check"},
{"Equipment", 32,"Different from startup check"},
{"Checksum ", 64,"Different from equipment record"},
{"Battery ",128,"Power lost"},
{NULL,0,NULL}
};
char errmsg[] = "\
%s: syntax: %s option [filename]\n\n\
option is one of the following:\n\
-c check CMOS status\n\
-O compare CMOS with file\n\
-o compare CMOS with file but offsets 40h to 4Fh\n\
-R restore CMOS from file\n\
-r restore CMOS from file but offsets 40h to 4Fh\n\
-S save CMOS to file but offsets 00h to 0Fh\n\
";
// main() gestisce una prima analisi della command line per decidere quale
// funzione invocare
int main(int argc,char **argv)
{
int pflag = 2; /* 0 o 2 - elemento di argv[] contenente il nomefile */
printf("%s: CMOS save/restore utility -%s- Barninga_Z!\n",NAME,REL);
switch(argc) {
case 2: /* passata solo l'opzione su cmdlin */
strcpy(argv[0]+strlen(argv[0])-3,EXT);
pflag = 0;
case 1: /* nessuna opzione: gestito da handlecmos() */
case 3: /* passati opz e nome di file sulla cmdlin */
if(!handlecmos(argv[1],argv[pflag]))
break;
default:
perror(NAME);
printf(errmsg,NAME,NAME);
}
return(errno);
}
// checkcmos() legge dal CMOS il byte di checksum, poi effettua la somma dei bytes
// di cui quello e' a sua volta la somma e confronta i valori trovati.
void checkcmos(void)
{
register i;
unsigned char cbyte;
cbyte = readcmos(CHECK);
printf("%s: CMOS check results as follows:\n\n",NAME);
for(i = 0; chk[i].item; i++)
printf(" %s: %s\n",chk[i].item,(cbyte && chk[i].mask) ? chk[i].bad : OK);
}
// compcmos() confronta il contenuto del CMOS con il contenuto di un file per vedere
// se questo e' una copia della configurazione attuale
int compcmos(char *datafile,unsigned cod)
{
register i, diff;
unsigned char cmos[BYTES];
556 - Tricky C
if(readfile(datafile,cmos))
return(1);
for(diff = 0, i = 0; i < OFF1; i++)
if(cmos[i] != readcmos(i+START))
++diff;
if(!cod)
for(; i < OFF2; i++)
if(cmos[i] != readcmos(i+START))
++diff;
for(i = OFF2; i < BYTES; i++)
if(cmos[i] != readcmos(i+START))
++diff;
printf("%s: %u differences between CMOS and %s data.\n",NAME,diff,datafile);
return(0);
}
// handlecmos() analizza le opzioni della command line e invoca la funzione
// corrispondente
int handlecmos(char *opt,char *datafile)
{
register cod = 0;
if(*opt != SW)
cod = __IOerror(EINVDAT);
else
switch(*(opt+1)) {
case 'c':
checkcmos();
break;
case 'o':
cod = 1;
case 'O':
cod = compcmos(datafile,cod);
break;
case 'r':
cod = 1;
case 'R':
cod = restcmos(datafile,cod);
break;
case 's':
cod = 1;
case 'S':
cod = savecmos(datafile);
break;
default:
cod = __IOerror(EINVDAT); /* opzione errata */
}
return(cod);
}
// readcmos() legge un byte dal CMOS
unsigned char readcmos(int off)
{
asm {
mov al,byte ptr off;
out 70h,al; /* imposta l'offset */
jmp $+2; /* genera breve ritardo */
in al,71h; /* legge il byte */
}
return(_AL);
}
Di tutto... di più - 557
// readfile() legge in un buffer il contenuto di un file contenente una
// configurazione di CMOS
int readfile(char *datafile,unsigned char *cmos)
{
FILE *indata;
if(!(indata = fopen(datafile,"rb")))
return(1);
if(fread(cmos,sizeof(char),BYTES,indata) < BYTES)
return(1);
return(0);
}
// restcmos() scrive nel CMOS il contenuto del buffer riempito con i bytes letti
// da file da readfile()
int restcmos(char *datafile,unsigned cod)
{
register i, cnt;
unsigned char cmos[BYTES];
if(readfile(datafile,cmos))
return(1);
for(cnt = 0, i = 0; i < OFF1; cnt++, i++)
writcmos(i+START,cmos[i]);
if(!cod)
for(; i < OFF2; cnt++, i++)
writcmos(i+START,cmos[i]);
for(i = OFF2; i < BYTES; cnt++, i++)
writcmos(i+START,cmos[i]);
printf("%s: %u CMOS bytes restored from %s.\n",NAME,cnt,datafile);
return(0);
}
// savecmos() scrive il contenuto del CMOS in un buffer e poi scrive questo in un
// file, generando cosi' una copia di backup del CMOS
int savecmos(char *datafile)
{
FILE *outdata;
register i;
unsigned char cmos[BYTES];
if(!(outdata = fopen(datafile,"wb")))
return(1);
for(i = 0; i < BYTES; i++)
cmos[i] = readcmos(i+START);
if(fwrite(cmos,sizeof(char),BYTES,outdata) < BYTES)
return(1);
printf("%s: %u CMOS bytes saved to %s.\n",NAME,i,datafile);
return(0);
}
// writcmos() scrive un byte nel CMOS
void writcmos(int off,unsigned char val)
{
asm {
mov al,byte ptr off;
out 70h,al;
mov al,val;
558 - Tricky C
out 71h,al;
}
}
Come si vede, CMOSBKP si compone di poche funzioni, ciascuna dedicata ad una operazione
elementare di gestione dei dati del CMOS: non sembra necessario, pertanto, dilungarsi in una loro
approfondita descrizione; tuttavia va osservato che il programma potrebbe essere perfezionato eliminando
la handlecmos() ed utilizzando, in luogo, gli strumenti di gestione delle opzioni della riga di comando
descritti a pag. 481 e seguenti. Ciò consentirebbe, inoltre, di razionalizzare la struttura di main().
Concludiamo queste scarne note in tema di CMOS con un... consiglio da amico: è buona norma
predisporre un dischetto autopartente443 e copiare sul medesimo, oltre alle indispensabili componenti del
DOS, CMOSBKP.EXE e un file di backup del CMOS da questo generato. Può sempre servire.
C . . . C O M E C E S A R E
Il Cesare in questione è proprio Caio Giulio Cesare, il noto imperatore romano al quale si deve
la riforma del calendario, effettuata nell'anno 46 a.C., volta, tra l'altro, al perfezionamento della tecnica di
calcolo degli anni bisestili. Dal nome dell'imperatore deriva l'appellativo "numero giuliano", indicante
l'integral (vedere pag. 12) ottenibile applicando una formula nota a giorno, mese ed anno di una qualsiasi
data: esso esprime il numero di giorni trascorsi da una origine nota (che si colloca più o meno intorno
al 5000 a.C.) alla data medesima.
La funzione date2jul() consente di calcolare il numero giuliano corrispondente alla data
voluta; va osservato che l'anno può essere qualsiasi intero maggiore o uguale a 0: date2jul() si
occupa di ricondurlo ad un valore "accettabile" sommandovi una costante esprimente il secolo, come
descritto nel commento in testa al listato.
/*****************************************************************
Barninga_Z! - 1994
long cdecl date2jul(int day,int month,int year);
int day; giorno della data da convertire (1-31).
int month; mese della data da convertire (1-12).
int year; anno della data da convertire. Può essere
espresso con qualsiasi numero di cifre.
RESTITUISCE Il numero giuliano corrispondente alla data
specificata. Attenzione: se il valore fornito
come anno è minore di 100 viene sommato 1900 al
valore, perciò 2 = 1902 e 94 = 1994. Per
esprimere 2002 bisogna quindi fornire il valore
reale. Se il valore fornito è compreso tra 100 e
999 la funzione somma 2000 al valore, perciò
995 = 2955. Quindi 1995 deve essere 95 o 1995.
Compilato con Borland C++ 3.1
bcc -O -d -c -mx date2jul.c
dove -mx può essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
*****************************************************************/
443 Un floppy disk formattato con opzione /s, contenente almeno i file nascosti del DOS e l'interprete dei
comandi, in grado di effettuare il bootstrap della macchina senza accedere al disco rigido.
Di tutto... di più - 559
long cdecl date2jul(int day,int month,int year)
{
long ctmp, dtmp, mtmp, ytmp;
if(year < 100)
year += 1900; // se anno = 82 si assume 1982
if(year < 1000)
year += 2000; // se anno = 182 si assume 2182
if(month > 2) {
mtmp = (long)(month-3);
ytmp = (long)year;
}
else {
mtmp = (long)(month+9);
ytmp = (long)(year-1);
}
ctmp = (ytmp/100);
dtmp = ytmp-(100*ctmp);
return((146097L*ctmp)/4L+(1461L*dtmp)/4L+(153L*mtmp+2)/5L+1721119L+(long)day);
}
La formula applicata, di natura strettamente tecnica, non necessita commenti; ne deriva inoltre
una funzione C del tutto banale. Il numero giuliano corrispondente alla data è restituito come long e può
essere validamente utilizzato, ad esempio, nel calcolo dei giorni intercorsi tra due date: essi sono infatti
pari alla differenza tra i due numeri giuliani.
La funzione jul2date() effettua l'operazione inversa a quella di date2jul(): essa infatti
calcola la data corrispondente a un numero giuliano.
/*****************************************************************
Barninga_Z! - 1994
int cdecl jul2date(long jul,int *day,int *month,int *year);
long jul; il numero giuliano da convertire.
int *day; puntatore al giorno della data da
convertire (conterrà 1-31).
int *month; puntatore al mese della data da convertire
(conterrà 1-12).
int *year; puntatore all'anno della data da convertire.
Vedere anche il valore restituito.
RESTITUISCE Il secolo corrispondente alla data espressa
dal numero giuliano (19 per 1900, e così via).
Attenzione: l'anno è sempre calcolato
sottraendovi il secolo, pertanto occorre
controllare il valore restituito dalla funzione
per determinare la data in modo completo (se
*year vale 82 e la funzione restituisce 19,
allora l'anno è 1982; se la funzione restituisce
20, allora l'anno è 2082).
Compilato con Borland C++ 3.1
bcc -O -d -c -mx jul2date.c
dove -mx può essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
*****************************************************************/
int cdecl jul2date(long jul,int *day,int *month,int *year)
{
register cent;
560 - Tricky C
long dayTmp, monthTmp, yearTmp, tmp;
tmp = jul-1721119L;
yearTmp = (4*tmp-1)/146097L;
tmp = 4*tmp-1-146097L*yearTmp;
dayTmp = tmp/4;
tmp = (4*dayTmp+3)/1461;
dayTmp = 4*dayTmp+3-1461*tmp;
dayTmp = (dayTmp+4)/4;
monthTmp = (5*dayTmp-3)/153;
dayTmp = 5*dayTmp-3-153*monthTmp;
dayTmp = (dayTmp+5)/5;
yearTmp = 100*yearTmp+tmp;
*day = (int)dayTmp;
*year = (int)yearTmp;
if((int)monthTmp < 10)
*month = (int)monthTmp+3;
else {
*month = (int)monthTmp-9;
(*year)++;
}
cent = (*year)/100;
(*year) -= (cent*100);
return(cent);
}
Anche la jul2date() utilizza una formula tecnica, che non richiede alcun commento. Più
interessante è sottolineare che la funzione richiede quali parametri, oltre al numero giuliano da convertire,
anche i puntatori alle variabili in cui memorizzare giorno, mese e anno della data calcolata: ciò si rende
necessario in quanto le funzioni C possono restituire un solo valore (vedere pag. 87). Si noti, inoltre, che
l'anno memorizzato all'indirizzo year è sempre un numero compreso tra 0 e 99 (estremi inclusi): infatti
il secolo è restituito dalla funzione (incrementato di uno), cosicché l'anno espresso in 4 cifre può essere
calcolato, dopo la chiamata a jul2date(), sommando il valore memorizzato all'indirizzo year al
valore restituito moltiplicato per 1000. Il secolo corrispondente alla data è ottenibile sottraendo 1 al
valore restituito.
Presentiamo ancora una funzione che, pur non operando sui numeri giuliani, risulta utile
nell'effettuazione di calcoli sulle date: la isleapyear() consente di determinare se un anno è bisestile.
/*****************************************************************
Barninga_Z! - 1994
int cdecl isleapyear(int year);
int year; anno sul quale effettuare il controllo. Può essere
espresso con qualsiasi numero di cifre.
RESTITUISCE 0 l'anno non è bisestile.
1 l'anno è bisestile.
Attenzione: se il valore fornito come anno è
< 100 viene sommato 1900 al valore stesso,
perciò 2 = 1902 e 94 = 1994. Per esprimere 2002
bisogna quindi fornire il valore reale. Se il
valore fornito è compreso tra 100 e 999 la
funzione somma 2000 al valore, così 995 = 2955.
Quindi il 1995 va indicato come 95 o 1995.
Compilato con Borland C++ 3.1
bcc -O -d -c -mx isleapyr.c
dove -mx può essere -mt -ms -mc -mm -ml -mh
Di tutto... di più - 561
*****************************************************************/
#include "dates.h"
int cdecl isleapyear(int year)
{
register lyr;
lyr = 0;
if(year < 100)
year += 1900; // se anno = 82 si presume 1982
if(year < 1000)
year += 2000; // se anno = 182 si presume 2182
if(year == (4*(year/4)))
lyr = 1;
if(year == (100*(year/100)) )
lyr = 0;
if(year == (400*(year/400)) )
lyr = 1;
return(lyr);
}
La isleapyear() adotta le medesime convenzioni di date2jul() circa il formato del
parametro year.
Di seguito presentiamo un semplice programma adatto a collaudare le funzioni sin qui descritte
(i listati di queste non compaiono nel programma):
/*******************************************************************
JULTEST.C - Barninga Z! - 1994
Programma di prova per funzioni calcolo date.
Compilato con Borland C++ 3.1
bcc jultest.c
*******************************************************************/
#include
#include
long cdecl date2jul(iny day,int month,int year);
int cdecl isleapyear(int year);
int cdecl jul2date(long jul,int *day,int *month,iny *year);
int main(int argc,char **argv)
{
int century, year, month, day;
static char *answers[] = {
"NO",
"YES"
};
switch(argc) {
case 2:
century = jul2date(atol(argv[1]),&day,&month,&year);
printf("%d/%d/%d%d (leapyear: %s)\n",day,month,century,year,
answers[isleapyear(year)]);
break;
case 4:
printf("julian number: %ld (leapyear: %s)\n",date2jul(atoi(argv[1]),
atoi(argv[2]),atoi(argv[3])),isleapyear(atoi(argv[3])));
break;
562 - Tricky C
default:
printf("Usage: jultest julnum | day month year\n");
return(1);
}
return(0);
}
Il programma può essere invocato con uno oppure quattro parametri numerici sulla riga di
comando: nel primo caso esso assume che il parametro rappresenti un numero giuliano da convertire in
data; nel secondo caso i tre argomenti sono interpretati come giorno, mese e, rispettivamente, anno
esprimenti una data da convertire in numero giuliano.
L A V O R A R E C O N I F I L E B A T C H
L'interprete dei comandi (COMMAND.COM nella configurazione DOS standard) fornisce una
interfaccia per l'esecuzione dei programmi (a volte definiti comandi esterni 444) e rende disponibili alcuni
comandi interni, così detti in quanto implementati mediante routine interne all'interprete stesso (COPY,
DEL, DIR, etc.), nonché la capacità, utilizzabile dalle applicazioni opportunamente progettate, di
effettuare redirezioni (vedere pag. 116).
L'esecuzione di sequenze di comandi interni ed esterni può essere automatizzata mediante i file
batch, che l'interprete è in grado di leggere ed eseguire riga per riga: ognuna contiene, in formato ASCII,
un singolo comando; sono inoltre disponibili istruzioni per il controllo del flusso elaborativo, quali FOR,
IF (utilizzabili direttamente da prompt) e GOTO. Per i dettagli circa la sintassi dei comandi interni si
rimanda alla manualistica DOS; in questa sede si vuole sottolineare che, per mezzo di questi soltanto, è
spesso difficile (se non impossibile) implementare algoritmi di una certa complessità. Ad esempio, la IF
consente di controllare il contenuto del registro ERRORLEVEL (vedere pag. 108) o di verificare
l'esistenza di un file445:
IF EXIST PIPPO GOTO TROVATO
ECHO PIPPO NON C'E'
GOTO END
:TROVATO
....
:END
Non è tuttavia possibile effettuare test su alcuna caratteristica del file stesso, quali data, ora,
dimensione, né accertare se si tratti piuttosto di una directory.
L'elenco dei principali limiti all'efficacia dei file batch può continuare a lungo: non vi è modo di
inserire in comandi batch stringhe contenenti data e ora di elaborazione, o parti di esse; non è possibile
ritardare l'esecuzione di un comando ad un'ora specificata; il comando COPY fallisce se il file origine ha
dimensione 0 byte; non vi sono strumenti in grado di estrarre da un flusso ASCII parti di testo in modo
"mirato", ad eccezione del programma FIND, che ne visualizza le righe contenenti (o no) una data
stringa; l'output di un comando non può essere utilizzato come parte di un successivo comando; una
modifica alla lista degli argomenti del comando FOR richiede che sia modificato il file batch contenente il
comando stesso446.
444 La definizione comandi esterni è spesso applicata ai soli programmi facenti parte del sistema operativo in
senso stretto (DISKCOPY, FORMAT, etc.).
445 O la non esistenza (IF NOT EXIST...).
446 FOR consente di ripetere un comando su una lista di argomenti elencati tra parentesi tonde: non vi è modo di
utilizzare una lista esterna al batch, quale, ad esempio, un file ASCII gestito automaticamente da altre procedure.
Di tutto... di più - 563
Dette limitazioni sono superate con una minima interattività da parte dell'utilizzatore, ma
possono originare problemi quasi insormontabili laddove vi sia la necessità di una completa automazione
(ad esempio in elaborazioni notturne): il presente paragrafo presenta alcuni programmi volti a superare le
carenze cui si è fatto cenno447. Lo scopo è fornire un insieme di spunti e idee perfettibili e, al tempo
stesso, adattabili a piacere secondo le specifiche esigenze di ciascuno.
L ' i d e a p i ù s e m p l i c e : E M P T Y L V L
La semplicità del listato che segue è assolutamente disarmante: il programma legge lo standard
input ed immediatamente termina, valorizzando il registro ERRORLEVEL a 1 se lo stream stdin è vuoto
o contiene solo spazi, tabulazioni o caratteri di ritorno a capo; in caso contrario ERRORLEVEL è azzerato.
/******************************************************************************
EMPTYLVL.C - 20/01/93 - Barninga_Z!
Legge una stringa da STDIN e setta il registro errorlevel a 1 se la
stringa contiene solo spazi e/o tabs e/o CR e/o LF. In caso contrario
il registro e' posto a 0.
Compilato sotto Borland C++ 3.01:
bcc -O -rd emptylvl.c
******************************************************************************/
#include
#include
#define MAXHEAP 4096
#define MAXBUF 2048
#define NULLCHARS " \t\n\r"
extern unsigned _heaplen = MAXHEAP;
int main(void)
{
char buffer[MAXBUF];
*buffer = NULL;
gets(buffer);
if(!strtok(buffer,NULLCHARS))
return(1); // stringa nulla: errorlevel = 1
return(0); // stringa non nulla: errorlevel = 0
}
Come si vede, l'unica particolarità tecnica di qualche rilevanza è costituita dall'assegnazione di
un valore predefinito alla variabile _heaplen, per fissare la massima dimensione dello heap (vedere
pag. 111) e limitare così al minimo indispensabile la quantità di memoria necessaria per il caricamento e
l'esecuzione del programma.
447 Si tratta di programmi progettati espressamente per automatizzare elaborazioni eseguite in parallelo da
diverse macchine su dati condivisi in rete; tuttavia essi possono, comunque, risultare utili in ambienti meno
complessi: si pensi a procedure eseguite su una medesima macchina, ma in multitasking (ad esempio quali task DOS
in Microsoft Windows 3.x). Del resto non è affatto esclusa la possibilità di servirsene produttivamente in semplici
procedure eseguite in modo standalone e monotasking.
564 - Tricky C
EMPTYLVL si rivela utile in molte situazioni: ad esempio ci consente di scoprire se un file è
vuoto, o se si tratta di una directory. Vediamo un esempio:
IF EXIST PIPPO GOTO TROVATO
ECHO PIPPO NON C'E'
GOTO END
:TROVATO
DIR | FIND "PIPPO" | FIND "" | EMPTYLVL
IF ERRORLEVEL 1 GOTO PIPPOFIL
ECHO PIPPO E' UNA DIRECTORY
GOTO END
:PIPPOFIL
DIR | FIND "PIPPO" | FIND " 0 " | EMPTYLVL
IF ERRORLEVEL 1 GOTO PIPPODAT
ECHO IL FILE PIPPO E' VUOTO
GOTO END
:PIPPODAT
TYPE PIPPO | MORE
:END
Le prime righe del batch non rappresentano una novità rispetto quanto sopra accennato. Al
contrario, la riga
DIR | FIND "PIPPO" | FIND "" | EMPTYLVL
merita qualche commento. Il comando DIR produce l'elenco di tutti i file e subdirectory presenti
nella directory di default: il simbolo '|' ne effettua il piping448 al primo comando FIND (esterno), che lo
scandisce e scrive, a sua volta, sullo standard output solo le righe contenenti la stringa "PIPPO". Ma
l'output del primo FIND è trasformato (ancora mediante piping) in standard input per il secondo comando
FIND, che scrive sul proprio standard output solo le righe contenenti la stringa "": ne segue che se
il file PIPPO è, in realtà, una directory, lo standard input di EMPTYLVL contiene la riga ad essa relativa
dell'output originario di DIR; se invece PIPPO è un file, lo standard input di EMPTYLVL risulta vuoto.
Nel primo caso, pertanto, ERRORLEVEL è posto a 0 e la IF non effettua il salto: viene visualizzata la
stringa "PIPPO E' UNA DIRECTORY". Nel secondo caso ERRORLEVEL vale 1 e l'esecuzione salta
all'etichetta :PIPPOFIL, a partire dalla quale, con un algoritmo del tutto analogo a quello testè
commentato, si verifica se la dimensione di PIPPO riportata da DIR è 0. Se il file non è vuoto, il suo
contenuto viene visualizzato, una schermata alla volta, grazie all'azione combinata del comandi TYPE
(interno) e MORE (esterno).
D a t a e o r a n e i c o m a n d i : D A T E C M D
Il programma DATECMD è concepito per consentire l'inserimento automatico di data e ora, o
parti di esse, nei comandi DOS. Esso scandisce la propria command line alla ricerca di sequenze note di
simboli, che definiamo, per comodità, macro, e le sostituisce con la parte di data o ora che rappresentano,
valorizzata in base a data e ora di sistema. Ogni macro è costituita dal carattere '@', seguito da una lettera
che identifica il valore di sostituzione: così, ad esempio, @M indica il giorno del mese, espresso con due
cifre. Le macro ammesse ed il loro significato sono elencati di seguito.
@@ il carattere at (@); utile per inserire una '@' nella command line
448 In poche parole: lo standard output di DIR non viene visualizzato, bensì è trasformato dal DOS in standard
input per il comando successivo (in questo caso FIND).
Di tutto... di più - 565
@' le virgolette ("); utile per inserire le virgolette nella command line
@A l'anno; espresso con quattro cifre (es.: 1994)
@a l'anno; espresso con due sole cifre (es.: 94)
@M il mese; espresso con due cifre (es.: 07)
@m il mese; espresso con una sola cifra se la prima è 0 (es.: 7)
@G il giorno del mese; espresso con due cifre (es.: 05)
@g il giorno del mese; espresso con una sola cifra se la prima è 0 (es.: 5)
@R il giorno dell'anno; espresso con tre cifre (es.: 084)
@r il giorno dell'anno; espresso con una o due cifre se le prime sono 0 (es.: 84)
@O l'ora; espressa con due cifre (es.: 02)
@o l'ora; espressa con una sola cifra se la prima è 0 (es.: 2)
@I il minuto; espresso con due cifre (es.: 06)
@i il minuto; espresso con una sola cifra se la prima è 0 (es.: 6)
@S il secondo; espresso con due cifre (es.: 01)
@s il secondo; espresso con una sola cifra se la prima è 0 (es.: 1)
@E il giorno della settimana; è indicato il nome intero (es.: Lunedì)
@e il giorno della settimana; indicato mediante i primi tre caratteri del nome (es.: Lun)
@W il giorno della settimana; espresso con un numero da 0 (Domenica) a 6 (Sabato)
Vediamo un esempio pratico: se il comando
datecmd echo Sono le @O:@I:@S di @E @g/@M/@a, @r^ giorno dell'anno: @'Ciao, @@!'@
viene eseguito alle 14:52:20 del 2 novembre 1994, DATECMD esegue in realtà il comando
echo Sono le 14:52:20 di Mercoledì 2/11/94, 306^ giorno dell'anno: "Ciao, @!"
DATECMD accetta inoltre due opzioni, -d e -v, che devono precedere la command line da
eseguire. La prima consente di specificare uno "slittamento" di data, positivo o negativo. Se nel comando
dell'esempio precedente si antepone -v-1 alla command line di DATECMD (cioè a echo), l'ouput
prodotto diventa
echo Sono le 14:52:20 di Martedì 1/11/94, 305^ giorno dell'anno: "Ciao, @!"
566 - Tricky C
L'opzione -v, invece, richiede a DATECMD di visualizzare soltanto, ma non eseguire, la
command line risultante a seguito della risoluzione delle macro.
Segue il listato, ampiamente commentato, del programma (vedere pag. 479 e seguenti circa
l'implementazione di PARSEOPT.OBJ; le funzioni di manipolazione delle date sono descritte a
pag. 560).
/*-----------------------------------------------------------------------------
DATECMD.C - Barninga_Z! - 27/04/1993
Esegue command lines DOS con la possibilita' di parametrizzarle rispetto
alla data e all'ora: nella command line, digitata dopo il nome del
programma (DATECMD), possono essere inserite delle macro, costituite dal
carattere macro (@) e da uno dei caratteri elencati nel sorgente (nella
definizione dell'array delle macro). Dette macro vengono espanse nella
stringa con il corrispondente significato. In ogni command line possono
comparire piu' macro, ed ogni macro può comparire piu' volte. La macro
@' viene espansa nelle virgolette ("); la macro @@ viene espansa nella
atsign (@). L'utilita' di queste macro e' evidente nel caso in cui si
debbano inserire le virgolette nella command line o nel caso in cui una
sequenza di caratteri che non deve essere espansa comprenda in casualmente
i caratteri costituienti una macro. Ad esempio, @M viene espanso nel mese
corrente; per non espanderlo bisogna digitare @@M (@@ viene espanso in
@ e la M non viene modificata). Se la command line e' preceduta dalla
opzione -v essa viene solo visualizzata e non eseguita. Se è preceduta
da -d si possono specificare i giorni di differenza rispetto alla data
attuale (+|- gg).
_stklen e _heaplen sono settate per ridurre l'ingombro in memoria del
programma, visto che la command line e' eseguita con una system(). Per
questo motivo, inoltre, l'interprete dei comandi deve essere accessibile.
Compilato sotto Borland C++ 3.1:
bcc -k- -O -d datecmd.c parseopt.obj date2jul.obj jul2date.obj isleapyr.obj
-----------------------------------------------------------------------------*/
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include "parseopt.h" // per la gestione delle opzioni di command line
#define _PRG_ "DATECMD" // nome del programma
#define _VERSION_ "1.5" // versione
#define _YEAR_ "94" // anno di rilascio
#define MAXCMD 128 // max lungh. cmd line (ENTER incl.)
#define MACRO_FLAG '@' // carattere che segnala la macro
#define DQUOTE_CHR '\x27' // sostituisce le virgolette
#define SWITCH '-' // switch character per opzioni
#define YEARLEN 365 // giorni dell'anno non bisestile
#define WEEKLEN 7 // giorni della settimana
#define WDAYSHORTLEN 3 // lung. stringa breve giorno sett.
//-----------------------------------------------------------------------------
// prototipi delle funzioni del corpo del programma
//-----------------------------------------------------------------------------
long date2jul(int day,int month,int year);
Di tutto... di più - 567
int isleapyear(int year);
int jul2date(long jul,int *day,int *month,int *year);
int main(int argc,char **argv);
void adjustOrdinal(int baseYear,int shift);
void adjustWeekDay(int len);
void fatalError(int errNum);
void help(void);
char *initProg(int argc,char **argv);
int isDigitStr(char *string);
char *parseCmd(char *cmdArgs);
//-----------------------------------------------------------------------------
// Ottimizzazione dell'uso della memoria
//-----------------------------------------------------------------------------
extern unsigned _heaplen = 4096;
extern unsigned _stklen = 2048;
//-----------------------------------------------------------------------------
// Messaggi di errore e di aiuto
//-----------------------------------------------------------------------------
#define _E_BADARGS 0
#define _E_CMDLONG 1
#define _E_BADOPTIONS 2
#define _E_ALLOCMEM 3
char *weekdays[] = {
"Domenica",
"Lunedì",
"Martedì",
"Mercoledì",
"Giovedì",
"Venerdì",
"Sabato",
};
char *errors[] = {
"E00: Numero di argomenti errato",
"E01: La Command Line risultante è troppo lunga",
"E02: Opzioni errate",
"E03: Memoria insufficiente",
};
char *helptext = "\
Uso: DATECMD [-v][-d+|-g] CmdLine\n\
CmdLine è la command line da eseguire (-v visualizza soltanto, -d modifica la\n\
data di +/- g giorni); può contenere una o più delle seguenti macro:\n\
";
//-----------------------------------------------------------------------------
// Variabili globali per inizializzazione e altri scopi
//-----------------------------------------------------------------------------
struct tm *tData; // contiene data e ora correnti allo startup
char tStr[20]; // buffer per sprintf() temporanee
//-----------------------------------------------------------------------------
// gruppo delle funzioni per il macro processing. Ciascuna di esse viene
// invocata se e' incontrata la macro corrispondente (vedere l'array macros)
// e restituisce un puntatore a stringa, che deve essere passato a strcpy()
568 - Tricky C
// per copiare l'espansione della macro nella stringa di comando che sara'
// passata a spawn()
//-----------------------------------------------------------------------------
char *retMacroFlag(void) // restituisce il carattere MACRO_FLAG
{
extern char tStr[];
sprintf(tStr,"%c",MACRO_FLAG);
return(tStr);
}
char *retDoubleQuote(void) // restituisce il carattere '"'
{
sprintf(tStr,"%c",'\x22');
return(tStr);
}
char *getYear(void) // anno, 4 cifre
{
extern struct tm *tData;
extern char tStr[];
sprintf(tStr,"%02d%02d",tData->tm_year < 80 ? 20 : 19,tData->tm_year);
return(tStr);
}
char *getYear1(void) // anno, 2 cifre
{
extern struct tm *tData;
extern char tStr[];
sprintf(tStr,"%02d",tData->tm_year);
return(tStr);
}
char *getMonth(void) // mese, 2 cifre
{
extern struct tm *tData;
extern char tStr[];
sprintf(tStr,"%02d",tData->tm_mon);
return(tStr);
}
char *getMonth1(void) // mese, 1 o 2 cifre
{
extern char tStr[];
getMonth();
if(*tStr == '0')
return(tStr+1);
return(tStr);
}
char *getDay(void) // giorno del mese, 2 cifre
{
extern struct tm *tData;
extern char tStr[];
sprintf(tStr,"%02d",tData->tm_mday);
return(tStr);
}
Di tutto... di più - 569
char *getDay1(void) // giorno del mese, 1 o 2 cifre
{
extern char tStr[];
getDay();
if(*tStr == '0')
return(tStr+1);
return(tStr);
}
char *getOrdinal(void) // giorno dell'anno, 3 cifre
{
extern struct tm *tData;
extern char tStr[];
sprintf(tStr,"%03d",tData->tm_yday);
return(tStr);
}
char *getOrdinal1(void) // giorno dell'anno, 1 o 2 o 3 cifre
{
register i;
extern char tStr[];
getOrdinal();
for(i = 0; tStr[i] == '0'; )
i++;
return(tStr+i);
}
char *getHour(void) // ora, 2 cifre
{
extern struct tm *tData;
extern char tStr[];
sprintf(tStr,"%02d",tData->tm_hour);
return(tStr);
}
char *getHour1(void) // ora, 1 o 2 cifre
{
extern char tStr[];
getHour();
if(*tStr == '0')
return(tStr+1);
return(tStr);
}
char *getMin(void) // minuto, 2 cifre
{
extern struct tm *tData;
extern char tStr[];
sprintf(tStr,"%02d",tData->tm_min);
return(tStr);
}
char *getMin1(void) // minuto, 1 o 2 cifre
{
extern char tStr[];
getMin();
if(*tStr == '0')
570 - Tricky C
return(tStr+1);
return(tStr);
}
char *getSec(void) // secondo, 2 cifre
{
extern struct tm *tData;
extern char tStr[];
sprintf(tStr,"%02d",tData->tm_sec);
return(tStr);
}
char *getSec1(void) // secondo, 1 o 2 cifre
{
extern char tStr[];
getSec();
if(*tStr == '0')
return(tStr+1);
return(tStr);
}
char *getWeekDay(void) // giorno della settimana
{
extern char *weekdays[];
return(weekdays[tData->tm_wday]);
}
char *getWeekDay1(void) // giorno della settimana 3 lettere
{
extern char *weekdays[];
weekdays[tData->tm_wday][WDAYSHORTLEN] = NULL;
return(getWeekDay());
}
char *getWeekDayNum(void) // giorno della settimana numero
{
extern char tStr[];
sprintf(tStr,"%1d",tData->tm_wday);
return(tStr);
}
//-----------------------------------------------------------------------------
// definizione della struttura di gestione delle macro come tipo di dato e
// dichiarazione dell'array di strutture che definisce tutte le macro
//-----------------------------------------------------------------------------
typedef struct { // struttura per la gestione delle macro
char symbol; // simbolo della macro
char *(*replacer)(void); // funz. che sostituisce il simbolo col signif.
char *comment; // commento; usato nello help
} MACRO;
MACRO macros[] = {
{MACRO_FLAG,retMacroFlag,"il carattere macro"},
{DQUOTE_CHR,retDoubleQuote,"le virgolette"},
{'A',getYear,"l'anno; quattro cifre"},
{'a',getYear1,"l'anno; due sole cifre"},
{'M',getMonth,"il mese; sempre due cifre"},
{'m',getMonth1,"il mese; una sola cifra se la prima è 0"},
Di tutto... di più - 571
{'G',getDay,"il giorno del mese; sempre due cifre"},
{'g',getDay1,"il giorno del mese; una sola cifra se la prima è 0"},
{'R',getOrdinal,"il giorno dell'anno; sempre tre cifre"},
{'r',getOrdinal1,"il giorno dell'anno; una o due cifre se le prime sono 0"},
{'O',getHour,"l'ora; sempre due cifre"},
{'o',getHour1,"l'ora; una sola cifra se la prima è 0"},
{'I',getMin,"il minuto; sempre due cifre"},
{'i',getMin1,"il minuto; una sola cifra se la prima è 0"},
{'S',getSec,"il secondo; sempre due cifre"},
{'s',getSec1,"il secondo; una sola cifra se la prima è 0"},
{'E',getWeekDay,"il giorno della settimana; nome intero"},
{'e',getWeekDay1,"il giorno della settimana; primi tre caratteri del nome"},
{'W',getWeekDayNum,"il giorno della settimana; numero (0 = dom; 6 = sab)"},
{NULL,NULL,NULL}
};
//-----------------------------------------------------------------------------
// organizzazione delle opzioni
//-----------------------------------------------------------------------------
#define DISPLAY_ONLY 1 // opzione solo visualizza cmd line
#define DAY_SHIFT 2 // opzione shift data in giorni
unsigned options; // variabile per contenere i bits delle opzioni
char *optionS = "d:v"; // stringa definizione opzioni
#pragma warn -par
#pragma warn -rvl
// l'opzione -d consente di specificare uno scostamento in giorni dalla data
// corrente. Lo scostamento puo' essere positivo (es: 1 = doamni) o negativo
// (es: -1 = ieri). La funzione esegue tutti i controlli formali e modifica
// di conseguenza i dati di lavoro.
int valid_d(struct OPT *vld,int cnt) // convalida opzione d
{
register len, baseYear;
long jul;
extern struct tm *tData;
extern unsigned options;
len = strlen(vld->arg);
if((len < 2) || (len > 4) || ((*vld->arg != '-') && (*vld->arg != '+')) ||
(!isDigitStr(vld->arg+1)))
fatalError(_E_BADOPTIONS);
jul = date2jul(tData->tm_mday,tData->tm_mon,baseYear = tData->tm_year);
jul += (len = atoi(vld->arg));
jul2date(jul,&tData->tm_mday,&tData->tm_mon,&tData->tm_year);
adjustOrdinal(baseYear,len);
adjustWeekDay(len);
return(options |= DAY_SHIFT);
}
// l'opzione -v forza DATECMD a non eseguire la command line costruita con
// l'espansione delle macro, bensi' a visualizzarla solamente. Qui viene
// settato il flag che indica che l'opzione e' stata richiesta
int valid_v(struct OPT *vld,int cnt) // convalida opzione v
{
extern unsigned options;
return(options |= DISPLAY_ONLY);
}
572 - Tricky C
// gestione delle opzioni specificate in modo errato
int err_handle(struct OPT *vld,int cnt) // opzioni errate
{
help();
fatalError(_E_BADOPTIONS);
}
#pragma warn .par
#pragma warn .rvl
// array che associa ogni ozione alla corrispondente funzione di validazione
static struct VOPT vfuncs[] = {
{'d',valid_d},
{'v',valid_v},
{ERRCHAR,err_handle},
{NULL,NULL}
};
//-----------------------------------------------------------------------------
// corpo del programma (dopo main() le funzioni sono in ordine alfabetico)
//-----------------------------------------------------------------------------
int main(int argc,char **argv) // pilota tutte le operazioni
{
char *initArgs;
char *cmdLine;
extern unsigned options;
extern char *sys_errlist[];
printf("%s %s - Esegue command lines con macro data/ora - Barninga_Z!
'%s\n",_PRG_,_VERSION_,_YEAR_);
initArgs = initProg(argc,argv);
cmdLine = parseCmd(initArgs);
printf("\n%s\n\n",cmdLine);
if(!(options & DISPLAY_ONLY))
if(system(cmdLine))
return(printf("%s: %s\n",_PRG_,sys_errlist[errno]));
return(0);
}
// adjustOrdinal() modifica il numero di giorno nell'anno (tm_yday) in base
// al numero di giorni di shift della data (opzione -d), tenendo presente che
// lo shift potrebbe generare un cambiamento di anno in piu' o in meno.
void adjustOrdinal(int baseYear,int shift)
{
register diff, year;
extern struct tm *tData;
year = tData->tm_year;
tData->tm_yday += shift;
if(tData->tm_yday <= 0) {
for(diff = 0; year < baseYear; year++)
diff += YEARLEN+isleapyear(year);
tData->tm_yday += diff;
}
else {
for(diff = 0; baseYear < year; baseYear++)
diff += YEARLEN+isleapyear(baseYear);
tData->tm_yday -= diff;
Di tutto... di più - 573
}
}
// adjustWeekDay() modifica il numero di giorno nella settimana (tm_wday) in
// base al numero di giorni di shift della data (opzione -d), tenendo presente
// che lo shift potrebbe generare un cambiamento di settimama.
void adjustWeekDay(int shift)
{
register temp = 0;
extern struct tm *tData;
if((tData->tm_wday += shift) < 0) {
tData->tm_wday = -tData->tm_wday;
temp = 1;
}
tData->tm_wday %= WEEKLEN;
if(temp && tData->tm_wday)
tData->tm_wday = WEEKLEN-tData->tm_wday;
}
// fatalError() esce a DOS quando si verifica un errore, visualizzando un
// messaggio dall'array errors.
void fatalError(int errNum)
{
printf("%s: %s",_PRG_,errors[errNum]);
exit(1);
}
// help() stampa una videata di aiuto usando il campo comment di dell'array
// di strutture MACRO macros per visualizzare la descrizioni delle macro
void help(void)
{
register i;
extern MACRO macros[];
extern char *helptext;
printf(helptext);
for(i = 0; macros[i].symbol; i++)
printf("@%c => %s\n",macros[i].symbol,macros[i].comment);
}
// initProg() controlla i parametri e concatena gli elementi di argv per
// ricostruire la command line di DATECMD in un'unica stringa.
char *initProg(int argc,char **argv)
{
register i;
long timebits;
struct OPT *optn;
static char initArgs[MAXCMD];
extern struct tm *tData;
switch(argc) {
case 1:
help();
fatalError(_E_BADARGS);
default:
time(&timebits);
tData = localtime(&timebits);
++tData->tm_yday; // 1 - 366
++tData->tm_mon; // 1 - 12
574 - Tricky C
if(!(optn = parseopt(argc,argv,optionS,SWITCH,NULL,NULL,vfuncs)))
fatalError(_E_ALLOCMEM);
}
*initArgs = NULL;
for(i = argc-optn[0].val; ; ) {
strcat(initArgs,argv[i]);
if(++i < argc)
strcat(initArgs," ");
else
break;
}
return(initArgs);
}
// isDigitStr() controlla se una stringa contiene solo 0-9
int isDigitStr(char *string)
{
for(; *string; string++)
if(!isdigit(*string))
return(NULL);
return(1);
}
// parseCmd() ricerca ed espande le macro presenti nella command line di
// DATECMD, costruendo il comando da eseguire, nel quale compaiono, in luogo
// delle macro, gli elementi di data e ora desiderati.
char *parseCmd(char *cmdArgs)
{
register mIndex, i, j;
char *ptr;
static char cmdLine[MAXCMD];
extern MACRO macros[];
*cmdLine = NULL;
for(i = 0, j = 0; cmdArgs[i]; i++) {
switch(cmdArgs[i]) {
case MACRO_FLAG:
for(mIndex = 0; macros[mIndex].symbol; mIndex++) {
if(macros[mIndex].symbol == cmdArgs[i+1])
break;
}
if(macros[mIndex].symbol) {
ptr = (macros[mIndex].replacer)();
if((j += strlen(ptr)) < MAXCMD) {
strcat(cmdLine,ptr);
++i;
}
else
fatalError(_E_CMDLONG);
break;
}
default:
cmdLine[j++] = cmdArgs[i];
}
}
return(cmdLine);
}
DATECMD può rivelarsi particolarmente utile quando vi sia la necessità di dare ad un file,
mediante i comandi DOS COPY o REN, un nome dipendente dalla data e ora in cui l'operazione stessa è
effettuata. Si pensi, ad esempio, ad una procedura che, quotidianamente, scrive il risultato delle proprie
Di tutto... di più - 575
elaborazioni nel file OUTPUT.DAT: qualora sia necessario conservare a lungo i file generati, può risultare
comodo riservare loro una directory e copiarveli di giorno in giorno, rinominandoli in modo appropriato.
Il solo modo di inserire il comando in un file batch, senza necessità alcuna di intervento interattivo da
parte dell'utente, consiste nel servirsi di DATECMD:
datecmd copy d:\proc\output.dat c:\proc\out\@a@M@G.dat
Se ogni file deve essere conservato per una settimana soltanto, il comando presentato necessita
appena un piccolo aggiustamento:
datecmd copy d:\proc\output.dat c:\proc\out\output.@e
Infatti, dal momento che la macro @e viene sostituita dai tre caratteri iniziali del nome del
giorno della settimana, è evidente che ogni giorno il nuovo file sovrascrive quello copiato sette giorni
prima.
Va ancora sottolineato che DATECMD consente una gestione avanzata di piping e redirezione: ad
esempio, il comando
datecmd copy d:\proc\output.dat c:\proc\out\@a@M@G.dat >> batch.ctl
redirige lo standard output di DATECMD in coda al file BATCH.CTL, mentre il comando
datecmd "copy d:\proc\output.dat c:\proc\out\@a@M@G.dat >> batch.ctl" > nul
aggiunge a BATCH.CTL lo standard output del comando COPY e sopprime quello di DATECMD; si noti
l'uso delle virgolette, indispensabili per evitare che il DOS interpreti la redirezione facente parte della
command line che deve essere eseguita da DATECMD449.
F i l e p i c c o l i a p i a c e r e : F C R E A T E
Gli esempi presentati poco sopra nascondono una insidia: il comando DOS COPY fallisce se il
file origine ha dimensione pari a 0 byte; la conseguenza è che nella directory dedicata alla
memorizzazione dei file di output potrebbero mancarne alcuni450.
FCREATE aggira il problema, consentendo la creazione di un file della dimensione voluta. Il
file generato, qualora abbia dimensione maggiore di 0, contiene esclusivamente byte nulli (zero binario).
/******************************************************************************
FCREATE.C - Barninga Z! - 27/10/1994
Crea un file della dimensione indicata sulla riga di comando.
Compilato sotto Borland C++ 3.1
449 DATECMD esegue la propria command line effettuando una DOS shell, cioè invocando una seconda istanza
(transiente) dell'interprete dei comandi. Ne segue che COMMAND.COM (o, comunque, l'interprete utilizzato) deve
essere disponibile (nella directory corrente o in una di quelle elencate nella variabile d'ambiente PATH) e deve
esserci memoria libera in quantità sufficiente per il caricamento dell'interprete stesso e per l'esecuzione del comando
da parte di questo. Vedere pag. 129.
450 Può trattarsi di un inconveniente grave qualora, ad esempio, altre procedure abbiano necessità di accedere
comunque ai file (o, quanto meno, di verificarne l'esistenza) per operare correttamente.
576 - Tricky C
bcc fcreate.c
******************************************************************************/
#include
#include
#include
#include
#include
#define PRG "FCREATE"
#define VER "1.0"
#define YEAR "94"
#define OPENMODE O_WRONLY+O_CREAT+O_TRUNC+O_BINARY
#define OPENATTR S_IREAD+S_IWRITE
#define E_SYNTAX 1
#define E_OPEN 2
#define E_CHSIZE 3
#define E_CLOSE 4
#define E_PARM 5
// tutte le operazioni sono effettuate in main()
int main(int argc,char **argv)
{
register handle, retcode;
long size;
fprintf(stderr,"%s %s - Creates file(s) of given size - Barninga Z! '%s\n",PRG,
VER,YEAR);
// controllo dei parametri della command line
if(argc != 3) {
fprintf(stderr,"%s: Syntax is: %s size filename\n",PRG,PRG);
return(E_SYNTAX);
}
// controllo del valore di size
if((size = atol(argv[1])) < 0L) {
fprintf(stderr,"%s: requested size must be 0 or greater.\n",PRG);
return(E_PARM);
}
retcode = 0;
// apertura del file: se non esiste viene creato; se esiste e' troncato a 0
if((handle = open(argv[2],OPENMODE,OPENATTR)) == -1) {
retcode = E_OPEN;
printf("%s: error opening %s\n",PRG,argv[2]);
}
else {
// se il file e' stato aperto regolarmente se ne imposta la dimensione voluta
// con chsize()
if(chsize(handle,size)) {
retcode = E_CHSIZE;
printf("%s: error sizing %s\n",PRG,argv[2]);
}
else
Di tutto... di più - 577
// se l'impostazione della nuova dimensione e' riuscita si calcola la nuova
// dimensione del file per verifica
size = filelength(handle);
// chiusura del file
if(close(handle)) {
retcode = E_CLOSE;
printf("%s: error closing %s\n",PRG,argv[2]);
}
}
// test e azione conseguente in caso di errore o meno
if(!retcode)
printf("%s: created %s (%ld bytes)\n",PRG,argv[2],size);
return(retcode);
}
FCREATE richiede due parametri: il primo esprime la dimensione desiderata per il file; il
secondo è il nome di questo. Insieme con EMPTYLVL (pag. 565) e DATECMD (pag. 567) è possibile
implementare un algoritmo privo di criticità:
DIR "D:\PROC\OUTPUT.DAT" | FIND " 0 " | EMPTYLVL
IF ERRORLEVEL 1 GOTO NONZERO
ECHO IL FILE OUTPUT.DAT HA DIMENSIONE 0 BYTES: UTILIZZO FCREATE...
DATECMD FCREATE 0 C:\PROC\OUT\@a@M@G.OUT
GOTO END
:NONZERO
ECHO IL FILE OUTPUT.DAT HA DIMENSIONE MAGGIORE DI 0 BYTES: UTILIZZO COPY...
DATECMD COPY D:\PROC\OUTPUT.DAT C:\PROC\OUT\@a@M@G.OUT
:END
FCREATE può validamente essere utilizzato per generare file aventi la funzione di placeholder,
cioè per riservare spazio ad utilizzi futuri.
A t t e n d e r e i l m o m e n t o b u o n o : T I M E G O N E
Per rendere le cose più complicate, assumiamo che il drive D:, sul quale viene prodotto
OUTPUT.DAT dalla ormai nota procedura, non sia un disco fisicamente presente nel personal computer
su cui lavoriamo, ma si tratti, al contrario, di un drive remoto451, reso disponibile da una seconda
macchina: il server di rete. La procedura, a sua volta, è eseguita su un terzo personal computer, anch'esso
collegato al network ed in grado di accedere al medesimo disco condiviso. E' evidente, a questo punto,
che non ha alcun senso lanciare il nostro file batch prima che la procedura in questione abbia terminato le
proprie elaborazioni. Nell'ipotesi che ciò avvenga poco prima delle 23:00, chi non desideri trascorrere le
proprie serate alla tastiera, in trepidante attesa, deve necessariamente adottare qualche provvedimento.
451 Si dice remoto (in contrapposizione a locale) un disco appartenente ad una macchina diversa da quella sulla
quale si svolge la sessione di lavoro. Se più personal computer sono collegati in rete, ciascuno di essi può utilizzare,
in aggiunta alle proprie risorse locali, quelle remote rese disponibili dalle macchine configurate come server.
L'utilizzo alle risorse remote avviene in modo condiviso, in quanto più personal computer possono accedervi
contemporaneamente.
578 - Tricky C
TIMEGONE è... il provvedimento necessario452: esso controlla se è trascorsa l'ora (ed
eventualmente la data) indicata e termina, valorizzando di conseguenza il registro ERRORLEVEL. In
particolare, ERRORLEVEL vale 1 se l'ora è trascorsa; 0 se non lo è.
L'ora da tenere sotto controllo deve essere specificata sulla command line di TIMEGONE nel
formato hhmmss (due cifre per l'ora, due per i minuti, due per i secondi): ad esempio, il comando
timegone 060400
indica le ore 6:04. I minuti e i secondi devono essere sempre specificati.
TIMEGONE consente di indicare, in aggiunta all'ora, anche una data: allo scopo sono
riconosciute tre opzioni di command line: -d consente di specificare il giorno, sempre espresso con due
cifre. Ad esempio, il 12 del mese si indica con -d12. L'opzione -m specifica il mese: febbraio, per
esempio, si indica con -m02. Infine, l'opzione -y permette di indicare l'anno, in 4 cifre. Il 1994, pertanto,
si specifica con -y1994. Il comando
timegone -d03 -m11 170000
richiede a TIMEGONE di verificare se siano trascorse le ore 17 del 3 novembre: dal momento che l'anno
non è specificato, esso non viene controllato (il risultato del test è indipendente dall'anno di elaborazione).
Mentre l'indicazione di giorno, mese e anno è facoltativa, l'ora deve essere sempre specificata.
Tuttavia, in luogo dell'espressione in formato hhmmss può essere digitato un asterisco ('*') per forzare il
programma a ricavare date e ora dalla stringa assegnata alla variabile d'ambiente TIMEGONE: questa ha
formato YYYYMMGGhhmmss (l'indicazione dell'ora è preceduta da quattro cifre per l'anno, due per il
mese, due per il giorno); è lecito specificare zeri per anno, mese e giorno (sempre in numero di quattro,
due e, rispettivamente, ancora due) se si desidera che siano ignorati. La condizione dell'esempio
precedente può essere espressa valorizzando la variabile TIMEGONE con il comando
set timegone=00001103170000
ed eseguendo successivamente
timegone *
Le opzioni eventualmente specificate sulla riga di comando hanno precedenza rispetto alla
variabile d'ambiente; questa, infine, è ignorata se a TIMEGONE è passata, quale parametro, l'ora. Così
452 Qualcosa si può fare anche senza TIMEGONE, con l'aiuto di EMPTYLVL (pag. 565). Innanzitutto si deve
creare un file ASCII contenente un CR (ASCII 13), che, per comodità, indichiamo col nome CR.TXT. Occorre poi
inserire nella procedura batch una sequenza di istruzioni analoga alla seguente:
:ASPETTA
TIME < CR.TXT | FIND "15:09" | EMPTYLVL
IF ERRORLEVEL 1 GOTO ASPETTA
Lo standard input del comando TIME è rediretto da CR.TXT, con l'effetto di terminare il comando senza
modificare l'ora di sistema; lo standard output è invece rediretto, mediante piping, sullo standard input di FIND, che
cerca la stringa contenente l'ora desiderata (nell'esempio le 15:09); infine, EMPTYLVL memorizza 1 in
ERRORLEVEL se la stringa non è trovata (l'ora non è quella voluta). I limiti della soluzione descritta sono evidenti:
in primo luogo il batch deve essere lanciato necessariamente prima dell'ora specificata, in quanto la stringa non
viene trovata anche se quella è già trascorsa; inoltre si tratta di un algoritmo applicabile con difficoltà al comando
DATE, in particolare quando si desideri effettuare il test su parte soltanto della data. La utility CUT (presentata a
pag. 593) può venire in soccorso, ma si introducono, comunque, complicazioni notevoli al listato qui riprodotto.
Di tutto... di più - 579
timegone -d04 *
verifica se sono trascorse le 17 del 4 novembre (fermo restando il valore della variabile TIMEGONE
dell'esempio precedente).
TIMEGONE riconosce una quarta opzione: -r richiede che il risultato del test sia invertito
(ERRORLEVEL vale 1 se data e ora non sono trascorse, 0 altrimenti).
Segue il listato, ampiamente commentato, del programma (vedere pag. 479 e seguenti circa
l'implementazione di PARSEOPT.OBJ; le funzioni di manipolazione delle date sono descritte a
pag. 560).
/******************************************************************************
TIMEGONE.C - Barninga Z! - 29/09/94
Setta errorlevel a seconda che la data e l'ora correnti superino o meno
quelle richieste. Vedere helpStr per i dettagli della sintassi e delle
opzioni.
Compilato sotto Borland C++ 3.1
bcc timegone.c isleapyear.obj parseopt.obj
******************************************************************************/
#include
#include
#include
#include
#include "parseopt.h"
#define YEAR 1
#define MONTH 2
#define DAY 4
#define REVERSE 8
#define SWCHAR '-'
#define ILLMSG "Invalid option"
#define YEARLEN 4
#define MONTHLEN 2
#define DAYLEN 2
#define DATELEN (YEARLEN+MONTHLEN+DAYLEN)
#define TIMELEN 6
#define DTLEN (DATELEN+TIMELEN)
#define TVARSYM "*"
#define TVARNAME "TIMEGONE"
#define PRG "TIMEGONE"
#define REL "1.0"
#define YR "94"
#define RETERR 255
#define FALSE 0
#define TRUE 1
#define ASCIIBASE 0x30
#define MIN_YEAR 1980
#define MAX_YEAR 2099
char *helpStr = "\
\n\
options: one or more of the following:\n\
-dDD day DD of the month (always 2 digits).\n\
-mMM month MM of the year (always 2 digits).\n\
-yYYYY year YYYY (always 4 digits).\n\
-r reverse the result.\n\
580 - Tricky C
\n\
time time, in hhmmss format (always 6 digits). If time is the string \"*\",\n\
the environment variable TIMEGONE is used. It must contain a\n\
datetime string in YYYYMMGGhhmmss format; YYYY=0000, MM=00, GG=00\n\
cause year, month and day respectively to be ignored.\n\
\n\
Command line parameters, if given, always override the environment variable.\n\
\n\
Errorlevel is set to 1 if the (date and) time specified has gone; it is set to\n\
0 if not yet. The -r option causes the result to be reversed (0 if gone, 1 if\n\
not yet). If an error occurs, Errorlevel is set to 255.\n\n\
";
int isleapyear(int year);
int main(int argc,char **argv);
int hasTimeGone(void);
int isDateValid(void);
int isNumeric(char *string);
int valid_d(struct OPT *vld,int cnt);
int valid_m(struct OPT *vld,int cnt);
int valid_r(struct OPT *vld,int cnt);
int valid_y(struct OPT *vld,int cnt);
int err_handle(struct OPT *vld,int cnt);
#pragma warn -rvl
#pragma warn -par
#pragma warn -aus
// l'opzione -d consente di specificare il giorno per comporre una data da
// controllare insieme all'ora. Qui sono effettuati tutti i controlli formali;
// 00 e' valido e indica che qualsiasi giorno va bene
int valid_d(struct OPT *vld,int cnt)
{
extern unsigned options;
extern struct date da;
if(options & DAY)
err_handle(NULL,NULL);
if((strlen(vld->arg) != DAYLEN) || !isNumeric(vld->arg))
err_handle(NULL,NULL);
da.da_day = atoi(vld->arg);
options |= DAY;
}
// l'opzione -m consente di specificare il mese per comporre una data da
// controllare insieme all'ora. Qui sono effettuati tutti i controlli formali;
// 00 e' valido e indica che qualsiasi mese va bene
int valid_m(struct OPT *vld,int cnt)
{
extern unsigned options;
extern struct date da;
if(options & MONTH)
err_handle(NULL,NULL);
if((strlen(vld->arg) != MONTHLEN) || !isNumeric(vld->arg))
err_handle(NULL,NULL);
da.da_mon = atoi(vld->arg);
options |= MONTH;
}
Di tutto... di più - 581
// l'opzione -r rovescia il risultato del test: se il momento e' trascorso
// ERRORLEVEL e' settato a 0 invece che a 1, e viceversa
int valid_r(struct OPT *vld,int cnt)
{
extern unsigned options;
options |= REVERSE;
}
// l'opzione -y consente di specificare il anno per comporre una data da
// controllare insieme all'ora. Qui sono effettuati tutti i controlli formali;
// 0000 e' valido e indica che qualsiasi anno va bene
int valid_y(struct OPT *vld,int cnt)
{
extern unsigned options;
extern struct date da;
if(options & YEAR)
err_handle(NULL,NULL);
if((strlen(vld->arg) != YEARLEN) || !isNumeric(vld->arg))
err_handle(NULL,NULL);
da.da_year = atoi(vld->arg);
options |= YEAR;
}
// controlla la validita' formale dell'ora indicata sulla command line. Il
// formato deve essere hhmmss. In luogo dell'ora sulla cmdline si puo'
// specificare un asterisco: in tal caso il programma verifica se esiste la
// variabile d'ambiente TIMEGONE e ricava data e ora dalla stringa as essa
// assegnata.
int valid_time(struct OPT *vld,int cnt)
{
int dummy;
static int instance;
extern unsigned options;
extern struct dostime_t ti;
extern struct date da;
if(instance++)
err_handle(NULL,NULL); // solo un'ora puo' essere indicata
// se e' specificato l'asterisco...
if(!strcmp(vld->arg,TVARSYM)) {
// ...si cerca la variabile d'ambiente TIMEGONE: se e' presente se ne assegna
// l'indirizzo a vld->arg, in modo da poter simulare, dopo l'elaborazione
// della data, la digitazione di un'ora sulla command line
if(!(vld->arg = getenv(TVARNAME))) {
vld->arg = TVARNAME" environment variable missing";
err_handle(vld,NULL);
}
// si effettua il controllo di numericita' sulla stringa YYYYMMDD e si
// valorizzano i campi della struttura date
if((strlen(vld->arg) != DTLEN) || !isNumeric(vld->arg)) {
vld->arg = "illegal "TVARNAME" environment variable value";
err_handle(vld,NULL);
}
582 - Tricky C
if(sscanf(vld->arg,"%4d%02d%02d",
(options & YEAR) ? &dummy : (int *)&da.da_year,
(options & MONTH) ? &dummy : (int *)&da.da_mon,
(options & DAY) ? &dummy : (int *)&da.da_day) < 3)
err_handle(NULL,NULL);
// vld->arg e' forzato a puntare alla seconda parte della stringa, avente
// formato hhmmss
vld->arg += DATELEN;
}
else
// da qui in poi l'elaborazione e' identica sia nel caso di ora passata sulla
// command line che di utilizzo della variabile TIMEGONE, in quanto, in
// entrambi i casi, vld->arg punta a una stringa in formato hhmmss
if((strlen(vld->arg) != TIMELEN) || !isNumeric(vld->arg))
err_handle(NULL,NULL);
// valorizzazione dei campi della struttura dostime_t
if(sscanf(vld->arg,"%02d%02d%02d",(int *)&ti.hour,
(int *)&ti.minute,
(int *)&ti.second) < 3)
err_handle(NULL,NULL);
// controllo di validita' formale della data
if(!isDateValid())
err_handle(NULL,NULL);
// controllo di validita' formale dell'ora
if((ti.hour > 23) || (ti.minute > 59) || (ti.second > 59))
err_handle(NULL,NULL);
}
// gestione degli errori: visualizzazione della stringa di help e del valore
// di ERRORLEVEL
int err_handle(struct OPT *vld,int cnt)
{
extern char *helpStr;
if(vld)
fprintf(stderr,"%s: %s.\n",PRG,vld->arg);
fprintf(stderr,"%s: Usage: %s [option(s)] time | *\n%s",PRG,PRG,helpStr);
printf("%s: errorlevel set to %d.\n",PRG,RETERR);
exit(RETERR); // non togliere!!
}
#pragma warn .par
#pragma warn .rvl
#pragma warn .aus
unsigned options;
// ogni opzione e' associata alla corrispondente funzione di validazione
struct VOPT valfuncs[] = {
{'d',valid_d},
{'m',valid_m},
{'r',valid_r},
Di tutto... di più - 583
{'y',valid_y},
{ERRCHAR,err_handle},
{NULL,valid_time},
};
// elenco delle opzioni: quelle seguite da ':' vogliono un argomento
char *optionS = "d:m:ry:";
struct date da;
struct dostime_t ti;
// main() analizza le opzioni via parseopt() ed effettua il test su data/ora
// via hasTimeGone()
int main(int argc,char **argv)
{
register retval;
printf("%s %s - Test if (date/)time has gone - Barninga Z! '%s.\n",PRG,REL,YR);
if(argc < 2)
err_handle(NULL,NULL);
if(!parseopt(argc,argv,optionS,SWCHAR,ILLMSG,ILLMSG,valfuncs)) {
perror(PRG);
retval = RETERR;
}
else {
retval = hasTimeGone();
if(options & REVERSE)
if(retval)
retval = 0;
else
retval = 1;
}
printf("%s: errorlevel set to %d.\n",PRG,retval);
return(retval);
}
// controlla se la data/ora attuale ha superato la data/ora specificate via
// opzioni e/o variabile d'ambiente
int hasTimeGone(void)
{
char datetimeNow[DTLEN+1], datetime[DTLEN+1];
struct date daNow;
struct dostime_t tiNow;
extern struct date da;
extern struct dostime_t ti;
// richiesta a sistema di data e ora attuali
getdate(&daNow);
_dos_gettime(&tiNow);
// valorizzazione della stringa in formato YYYYMMDDhhmmss con data/ora attuali
sprintf(datetimeNow,"%4d%02d%02d%02d%02d%02d",daNow.da_year,
daNow.da_mon,
daNow.da_day,
tiNow.hour,
tiNow.minute,
tiNow.second);
// valorizzazione stringa YYYYMMDDhhmmss con data/ora richieste, tenendo conto
584 - Tricky C
// che un valore di 0 per anno, mese o giorno deve essere sostituito con oggi
sprintf(datetime,"%4d%02d%02d%02d%02d%02d",da.da_year?da.da_year:daNow.da_year,
da.da_mon ?da.da_mon :daNow.da_mon,
da.da_day ?da.da_day :daNow.da_day,
ti.hour,
ti.minute,
ti.second);
// confronto tra le due stringhe per determinare se il momento e' trascorso.
// Il confronto tra stringhe evita di confrontare uno a uno i campi numerici
// incrociando i risultati
if(strcmp(datetimeNow,datetime) < 0)
return(0);
return(1);
}
// isDateValid() controlla la correttezza formale della data, verificando che
// per anno, mese e giorno siano verificati valori plusibili
int isDateValid(void)
{
static int monLenTbl[] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
extern struct date da;
// se il gmese e' < 0 o > 12 errore
if((da.da_mon < 0 ) || (da.da_mon > 12))
return(0);
// se l'anno non e' 0 deve essere compreso tra gli estremi di validita'; se lo
// e' si determina se e' bisestile
if(da.da_year) {
if((da.da_year < MIN_YEAR) || (da.da_year > MAX_YEAR))
return(0);
else
monLenTbl[1] += isleapyear(da.da_year);
}
else
// se l'anno e' 0 occorre ammettere che potrebbe essere bisestile, chissa'...
monLenTbl[1] += 1;
// se il giorno non e' 0 esso deve essere positivo e minore o uguale al numero
// di giorni del mese; se il mese e' 0 bisogna ammettere che il 31 e' valido
if(da.da_day) {
if(da.da_day < 0)
return(0);
if(da.da_mon) {
if(da.da_day > monLenTbl[da.da_mon-1])
return(0);
}
else
if(da.da_day > 31) // sempre e comunque errore!!
return(0);
}
return(1); // 1 = data OK
}
// controlla la numericita' della stringa ricevuta come parametro
Di tutto... di più - 585
int isNumeric(char *string)
{
register i;
for(; *string; string++) {
for(i = (ASCIIBASE+0); i < (ASCIIBASE+10); i++)
if(*string == i)
break;
if(i == (ASCIIBASE+10))
return(FALSE);
}
return(TRUE);
}
Vediamo, finalmente, TIMEGONE al lavoro nel nostro esempio pratico:
:ATTESA
TIMEGONE 230000
IF ERRORLEVEL 1 GOTO ADESSO
GOTO ATTESA
:ADESSO
ECHO LE ORE 23:00 SONO APPENA TRASCORSE
DIR "D:\PROC\OUTPUT.DAT" | FIND " 0 " | EMPTYLVL
IF ERRORLEVEL 1 GOTO NONZERO
ECHO IL FILE OUTPUT.DAT HA DIMENSIONE 0 BYTES: UTILIZZO FCREATE...
DATECMD FCREATE 0 C:\PROC\OUT\@a@M@G.OUT
GOTO END
:NONZERO
ECHO IL FILE OUTPUT.DAT HA DIMENSIONE MAGGIORE DI 0 BYTES: UTILIZZO COPY...
DATECMD COPY D:\PROC\OUTPUT.DAT C:\PROC\OUT\@a@M@G.OUT
:END
Il batch può essere eseguito a qualsiasi ora: TIMEGONE forza un loop sulle prime quattro righe
del file sino alle 23:00 (se il batch è lanciato dopo le 23 il flusso elaborativo salta immediatamente
all'etichetta :ADESSO).
E s t r a r r e u n a s e z i o n e d a u n f i l e : S E L S T R
Sempre più difficile: il famigerato OUTPUT.DAT contiene una sezione di testo che costituisce
la base per alcune postelaborazioni. Ipotizziamo che essa abbia il seguente layout:
* RIEPILOGO *
....
* FINE *
Il contenuto della sezione, per il momento, non è rilevante: l'obiettivo è estrarla in modo
automatico da OUTPUT.DAT e scriverla in un secondo file, da processare in seguito. La utility SELSTR
rappresenta una soluzione: il comando
selstr "* RIEPILOGO *" "* FINE *" < output.dat > riepilog.dat
scrive sullo standard output le righe di testo, lette dallo standard input, a partire da quella contenente la
prima stringa specificata e conclude l'estrazione con la riga contenente la seconda. Ancora una volta,
perciò, è possibile sfruttare le capacità di redirezione offerte dal sistema operativo.
Tuttavia, SELSTR è in grado di fare di più. Esso, infatti, accetta sulla riga di comando alcune
opzioni tramite le quali è possibile modificarne il comportamento, indicando se l'estrazione debba iniziare
586 - Tricky C
o terminare ad una riga specificata: per la descrizione dettagliata delle opzioni e dei loro parametri si veda
il testo assegnato alla variabile helpStr, nel listato del programma. Qui vale la pena di soffermarsi
sull'opzione -c, che consente di determinare la modalità di caching453 degli stream. In particolare, -ci
richiede a SELSTR di attivare il caching dello standard input; -co richiede l'attivazione del caching per
lo standard output; infine, -cb attiva il caching per entrambi gli stream. L'uso attento dell'opzione -c
permette di ottenere un significativo incremento della efficienza di elaborazione.
Segue il listato, ampiamente commentato, del programma (vedere pag. 479 e seguenti circa
l'implementazione di PARSEOPT.OBJ).
/******************************************************************************
SELSTR.C - Barninga Z! - 20/09/94
Seleziona una porzione di file in base a stringhe specificate come
delimitatori di inizio o fine. Vedere helpStr per i dettagli.
Compilato sotto Borland C++ 3.1
bcc selstr.c parseopt.obj
******************************************************************************/
#include
#include
#include
#include
#include "parseopt.h"
#define PRG "SELSTR"
#define VER "1.0"
#define YEAR "94"
#define MAXLIN 1024
#define RET_ERR 255
#define BUFSIZE 16348
#define FROMNUM 1
#define FROMBEG 2
#define FROMLIN 4
#define TONUM 8
#define CACHE_I 16
#define CACHE_O 32
#define FROMBEG_C 'b'
#define FROMLIN_C 'l'
#define CACHE_I_C 'i'
#define CACHE_O_C 'o'
#define CACHE_B_C 'b'
#define SWCHAR '-'
#define ILLMSG "Invalid option"
int main(int argc,char **argv);
int search(char *string1,char *string2);
int valid_c(struct OPT *vld,int cnt);
int valid_f(struct OPT *vld,int cnt);
int valid_t(struct OPT *vld,int cnt);
int err_handle(struct OPT *vld,int cnt);
453 Si tratta di una tecnica di ottimizzazione delle operazioni di I/O, implementata mediante algoritmi, più o
meno sofisticati, di gestione di buffer, che consentono di limitare il numero di accessi alle periferiche hardware (con
particolare riferimento ai dischi). Sull'argomento vedere pag. 124.
Di tutto... di più - 587
int ctl_strings(struct OPT *vld,int cnt);
unsigned long startNum = 1L;
unsigned long stopNum = 0xFFFFFFFFL;
char *helpStr = "\
options:\n\
-c: cache data streams:\n\
-ci: cache standard input\n\
-co: cache standard output\n\
-cb: cache both stdin and stdout\n\
-f: line selection origin mode:\n\
-fn: from linenumber: lines are selected from line n (n > 0) to the\n\
line containing string1 or to the line defined by -t, whichever\n\
comes first.\n\
-fb: from beginning: lines are selected from BOF to the line\n\
containing string1 or to the line defined by -t, whichever comes\n\
first. Same as -f1.\n\
-fl: from line (default mode): lines are selected from the line\n\
containing string1 to EOF. Selection stops at the line\n\
containing string2, if given and found, or at the line defined by -t.\n\
-t: line selection end mode:\n\
-tn: to linenumber: lines are selected from the origin defined by -f\n\
to line n (n > 0). Anyway, selection stops at the line\n\
containing string1 (or string2 for -fl), if found.\n\
ErrorLevel: 255: error;\n\
1: ok, one or more lines selected;\n\
0: ok, no lines selected.\
";
unsigned options = FROMLIN;
#pragma warn -rvl
#pragma warn -par
#pragma warn -aus
// validazione dell'opzione -c per la richiesta di caching degli streams.
// Sono attivati i buffers di cache richiesti
int valid_c(struct OPT *vld,int cnt)
{
static int instance;
extern unsigned options;
if(instance++ || (strlen(vld->arg) != 1))
err_handle(NULL,NULL);
switch(*vld->arg) {
case CACHE_B_C:
case CACHE_I_C:
if(setvbuf(stdin,NULL,_IOFBF,BUFSIZE)) {
perror(PRG);
exit(RET_ERR);
}
options |= CACHE_I;
if(*vld->arg == CACHE_I_C)
break;
case CACHE_O_C:
if(setvbuf(stdout,NULL,_IOFBF,BUFSIZE)) {
perror(PRG);
exit(RET_ERR);
}
options |= CACHE_O;
break;
default:
588 - Tricky C
err_handle(NULL,NULL);
}
}
// l'opzione -f consente di specificare quale deve essere la prima linea
// copiata da stdin a stdout: quella contenente il primo nonoption item
// (default), quella il cui numero e' specificato come argomento, o la prima
// riga del file
int valid_f(struct OPT *vld,int cnt)
{
char *ptr;
extern unsigned options;
static int instance;
if(instance++)
err_handle(NULL,NULL);
for(ptr = vld->arg; *ptr; ptr++)
if(!isdigit(*ptr))
if(strlen(vld->arg) > 1)
err_handle(NULL,NULL);
else {
switch(*vld->arg) {
case FROMLIN_C:
break; // FROMLIN settato per default
case FROMBEG_C:
options &= ~FROMLIN;
options |= FROMBEG;
break; // startNum = 1 per default
default:
err_handle(NULL,NULL);
}
return;
}
startNum = atol(vld->arg);
options &= ~FROMLIN;
options |= FROMNUM;
}
// l'opzione -t consente di specificare quale deve essere l'ultima riga del
// file copiata da stdin a stdout. -t consente di indicare un numero di riga;
// se -t non e' specificata la selezione termina alla riga contenente il
// secondo nonoption item sulla command line; in assenza di questo la selezione
// termina a fine file
int valid_t(struct OPT *vld,int cnt)
{
char *ptr;
static int instance;
extern unsigned options;
extern unsigned long stopNum;
if(instance++)
err_handle(NULL,NULL);
for(ptr = vld->arg; *ptr; ptr++)
if(!isdigit(*ptr))
err_handle(NULL,NULL);
stopNum = atol(vld->arg);
options |= TONUM;
}
// gsetione errore di sintassi: visualizzazione del messaggio di help e
// uscita con errore
Di tutto... di più - 589
int err_handle(struct OPT *vld,int cnt)
{
extern char *helpStr;
fprintf(stderr,"%s: Usage: %s [option(s)] string1 [string2]\n%s",PRG,PRG,
helpStr);
exit(RET_ERR); // non togliere!!
}
// controllo dei parametri non-opzione presenti sulla command line: possono
// essere nessuno, uno o due a seconda delle opzioni richieste
int ctl_strings(struct OPT *vld,int cnt)
{
static int instance;
switch(instance) {
case 0:
break; // string1 sempre ammessa
case 1:
if(!(options & FROMLIN))
err_handle(NULL,NULL); // string2 ammessa solo se c'e' -fl
break;
default:
err_handle(NULL,NULL); // troppi parametri
}
return(++instance);
}
#pragma warn .par
#pragma warn .rvl
#pragma warn .aus
// array di strutture che associano ad ogni opzione la corrispondente
// funzione di validazione
struct VOPT valfuncs[] = {
{'c',valid_c},
{'f',valid_f},
{'t',valid_t},
{ERRCHAR,err_handle},
{NULL,ctl_strings},
};
// stringa elencante le opzioni ammesse. Quelle seguite da ':' richiedono un
// argomento
char *optionS = "c:f:t:";
// main() scandisce la command line via parseopt() e, se le opzioni sono
// regolari, procede nell'elaborazione via search()
int main(int argc,char **argv)
{
struct OPT *opt;
fprintf(stderr,"%s %s - line selection from stdin to stdout - Barninga Z! '%s\n",
PRG,VER,YEAR);
if(argc == 1)
err_handle(NULL,NULL); // non ritorna!
if(!(opt = parseopt(argc,argv,optionS,SWCHAR,ILLMSG,ILLMSG,valfuncs))) {
perror(PRG);
return(RET_ERR);
}
590 - Tricky C
if(!opt[0].val)
err_handle(NULL,NULL); // non c'e' string1
return(search(argv[argc-opt[0].val],argv[argc-opt[0].val+1]));
}
// search() legge stdin riga per riga e, secondo le opzioni e le stringhe
// specificate sulla riga di comando seleziona le righe da visualizzare su
// stdout
int search(char *string1,char *string2)
{
register lFlag = 0;
char line[MAXLIN];
unsigned long i;
extern unsigned options;
extern unsigned long startNum, stopNum;
// dapprima sono scartate tutte le righe che precedono la prima da selezionare
// (se non e' stato specificata -fnum allora startNum e' 0 e non e' scartata
// alcuna riga)
for(i = 1L; i < startNum; i++)
fgets(line,MAXLIN,stdin);
// se la selezione deve iniziare alla riga contenente string1, questa e'
// cercata nel file e si comincia a copiare righe su stdout non appena essa
// e' trovata
if(options & FROMLIN) {
for(; fgets(line,MAXLIN,stdin); i++)
if(strstr(line,string1)) {
lFlag = printf(line);
break;
}
// la selezione di righe prosegue fino a che non e' incontrata la riga finale
// definita da stopNum (-t) o segnalata dalla presenza di string2
for(; fgets(line,MAXLIN,stdin) && (i < stopNum); i++) {
printf(line);
if(string2)
if(strstr(line,string2))
break;
}
}
// se la selezione deve partire dalla prima riga allora si copiano su stdout
// tutte le righe sino a quella contenente string1, che in questo caso
// permette di selezionare la riga di stop. Se era stato specificata una riga
// di stop con -t, allora e' controllata stopNum (che altrimenti contiene il
// massimo valore esprimible con un long, rendendo ininfluente il test)
else {
for(; fgets(line,MAXLIN,stdin) && (i < stopNum); i++) {
lFlag = printf(line);
if(strstr(line,string1))
break;
}
}
return(lFlag ? 1 : 0); // 1 = copiate righe; 0 = nessuna riga copiata
}
Ecco la nuova versione del nostro file batch:
Di tutto... di più - 591
:ATTESA
TIMEGONE 230000
IF ERRORLEVEL 1 GOTO ADESSO
GOTO ATTESA
:ADESSO
ECHO LE ORE 23:00 SONO APPENA TRASCORSE
DIR "D:\PROC\OUTPUT.DAT" | FIND " 0 " | EMPTYLVL
IF ERRORLEVEL 1 GOTO NONZERO
ECHO IL FILE OUTPUT.DAT HA DIMENSIONE 0 BYTES: UTILIZZO FCREATE...
DATECMD FCREATE 0 C:\PROC\OUT\@a@M@G.OUT
GOTO END
:NONZERO
ECHO IL FILE OUTPUT.DAT HA DIMENSIONE MAGGIORE DI 0 BYTES: UTILIZZO COPY...
DATECMD COPY D:\PROC\OUTPUT.DAT C:\PROC\OUT\@a@M@G.OUT
ECHO GENERAZIONE DEL FILE DI RIEPILOGO...
SELSTR -cb "* RIEPILOGO *" "* FINE *" < D:\PROC\OUTPUT.DAT > C:\PROC\RIEPILOG.DAT
IF ERRORLEVEL 255 GOTO SELERROR
IF ERRORLEVEL 1 GOTO END
ECHO IL FILE OUTPUT.DAT NON CONTIENE LA SEZIONE DI RIEPILOGO
GOTO END
:SELERROR
ECHO ERRORE NELLA GENERAZIONE DEL RIEPILOGO
:END
La sezione estratta da OUTPUT.DAT, presente sul disco remoto, è scritta nel file
RIEPILOG.DAT, sul disco locale. Dal momento che SELSTR restituisce in ERRORLEVEL un codice
indicativo dello stato di uscita, è possibile effettuare in modo semplice la gestione degli errori: come si
vede, in caso di errore di elaborazione viene restituito 255: il flusso del file batch salta all'etichetta
SELERROR ed è visualizzato un opportuno messaggio. Se ERRORLEVEL vale 1, significa che
l'elaborazione è terminata regolarmente ed è stata estratta almeno una riga di testo; altrimenti
ERRORLEVEL contiene necessariamente 0, che indica terminazione regolare, ma senza estrazione di
testo: non rimane che segnalare che il contenuto di OUTPUT.DAT non è quello atteso.
E s t r a r r e c o l o n n e d i t e s t o d a u n f i l e : C U T
A questo punto vi è la necessità (ebbene sì) di postelaborare RIEPILOG.DAT: a scopo di
esempio, ipotizziamo che tra riga iniziale e finale ne sia presente un numero variabile, tutte aventi il
formato descritto di seguito:
+-CODICE-_+-DATA-_+-FILE-_+-IMPORTO-_
La sezione estratta, priva di riga inizale e finale, ha pertanto un aspetto analogo a quello delle
righe seguenti:
099355476719940722OPER000100120344720
098446273319940722OPER003400009873325
088836288219940831OPER102800014436255
....
094553728219940912OPER001700225467520
062253725519941004OPER013100067855490
084463282919941103OPER000700127377385
E' necessario generare una tabella, da scrivere in un nuovo file, in cui solamente i campi DATA,
IMPORTO e CODICE siano riportati in modo leggibile e nell'ordine indicato. E' inoltre necessario
generare un secondo file, ogni riga del quale contenga esclusivamente il campo FILE, a scopo di
elaborazione successiva.
592 - Tricky C
Strumento atto allo scopo è la utility CUT, ispirata all'omonimo comando Unix, del quale
implementa le caratteristiche principali (in sostanza, la capacità di estrarre colonne di testo da un file),
affiancandovi alcune novità.
CUT legge lo standard input, da ogni riga del quale estrae i caratteri occupanti le posizioni
specificate mediante l'opzione della command line -c e li scrive sullo standard output. Tutti i messaggi
sono scritti sullo standard error, al fine di non influenzare l'eventuale redirezione dell'output prodotto.
E' possibile specificare più istanze dell'opzione -c per richiedere l'estrazione di più colonne di
testo: queste possono sovrapporsi parzialmente o totalmente; inoltre la posizione di partenza può essere
superiore a quella di arrivo (in questo caso CUT estrae i caratteri da destra a sinistra). Vediamo un
esempio: nell'ipotesi che lo standard input di CUT sia costituito dalla riga
ABCDE12345FGHIJ67890
il comando
cut -c1-3 -c2-5 -c8-5 -c15-25
scrive sullo standard output la riga
ABCBCDE321EJ67890
Si noti che le posizioni dei caratteri sono numerate a partire da 1. Inoltre, per default, laddove la
lunghezza della riga di standard input non sia sufficiente a soddisfare interamente uno degli intervalli
specificati (come nel caso -c15-25), vengono comunque estratti almeno i caratteri presenti: sono
disponibili, però, tre opzioni di command line con le quali è possibile gestire tali situazioni in modo
differente. In particolare, -d forza CUT a scartare la riga di input, mentre -x determina l'interruzione
dell'elaborazione con ERRORLEVEL pari a 255 (il valore di default per una terminazione regolare è 0).
Ancora, l'opzione -p consente di specificare una stringa dalla quale estrarre i caratteri necessari a
compensare quelli mancanti nello standard input: il comando
cut -p#=@ -c15-25
estrae dallo standard input dell'esempio precedente la riga
J67890#=@#=
Alcuni caratteri della stringa "#=@" sono ripetuti, in quanto la sua lunghezza non è sufficiente;
al contrario, i caratteri eventualmente eccedenti la lunghezza necessaria sono ignorati.
CUT riconosce inoltre alcune opzioni che consentono di inserire stringhe in testa (-b) e in coda
(-e) alle righe di standard output, nonché tra gli intervalli di caratteri (-m). Vediamone un esempio di
utilizzo nel solito file batch:
:ATTESA
TIMEGONE 230000
IF ERRORLEVEL 1 GOTO ADESSO
GOTO ATTESA
:ADESSO
ECHO LE ORE 23:00 SONO APPENA TRASCORSE
DIR "D:\PROC\OUTPUT.DAT" | FIND " 0 " | EMPTYLVL
IF ERRORLEVEL 1 GOTO NONZERO
ECHO IL FILE OUTPUT.DAT HA DIMENSIONE 0 BYTES: UTILIZZO FCREATE...
DATECMD FCREATE 0 C:\PROC\OUT\@a@M@G.OUT
GOTO END
:NONZERO
ECHO IL FILE OUTPUT.DAT HA DIMENSIONE MAGGIORE DI 0 BYTES: UTILIZZO COPY...
Di tutto... di più - 593
DATECMD COPY D:\PROC\OUTPUT.DAT C:\PROC\OUT\@a@M@G.OUT
ECHO GENERAZIONE DEL FILE DI RIEPILOGO...
SELSTR -cb "* RIEPILOGO *" "* FINE *" < D:\PROC\OUTPUT.DAT > C:\PROC\RIEPILOG.DAT
IF ERRORLEVEL 255 GOTO SELERROR
IF ERRORLEVEL 1 GOTO POSTELAB
ECHO IL FILE OUTPUT.DAT NON CONTIENE LA SEZIONE DI RIEPILOGO
GOTO END
:SELERROR
ECHO ERRORE NELLA GENERAZIONE DEL RIEPILOGO
:POSTELAB
ECHO GENERAZIONE DELLA TABELLA DI RIEPILOGO...
TYPE C:\PROC\RIEPILOG.DAT FIND /V "* RIEPIL" | FIND /V "* FINE *" > C:\PROC\TR.TMP
ECHO TABELLA DI RIEPILOGO > C:\PROC\TR.TXT
ECHO. >> C:\PROC\TR.TXT
ECHO DATA IMPORTO CODICE >> C:\PROC\TR.TXT
ECHO +-------------------------------------+ >> C:\PROC\TR.TXT
CUT -b"_ " -m" _ " -e" _" -c11-18 -c27-37 -c1-10 < C:\PROC\TR.TMP >> C:\PROC\TR.TXT
ECHO +-------------------------------------+ >> C:\PROC\TR.TMP
ECHO GENERAZIONE DELLA LISTA DI FILES...
CUT -c19-26 < C:\PROC\TR.TMP > C:\PROC\FILES.DAT
DEL C:\PROC\TR.TMP
:END
Il comando FIND è utilizzato con l'opzione /V per generare un file temporaneo (TR.TMP)
contenente tutte le righe di RIEPILOG.DAT, eccetto la prima e l'ultima (intestazione e chiusura);
TR.TMP è poi elaborato con CUT per produrre la tabella desiderata (TR.TXT) e il file contenente le sole
occorenze del campo FILES.
Il contenuto del file TR.TXT è il seguente:
TABELLA DI RIEPILOGO
DATA IMPORTO CODICE
19940722 00120344720 0993554767
19940722 00009873325 0984462733
19940831 00014436255 0888362882
....
19940912 00225467520 0945537282
19941004 00067855490 0622537255
19941103 00127377385 0844632829
Il contenuto di FILES.DAT è invece:
OPER0001
OPER0034
OPER1028
....
OPER0017
OPER0131
OPER0007
Segue il listato commentato di CUT (vedere pag. 479 e seguenti circa l'implementazione di
PARSEOPT.OBJ).
/******************************************************************************
CUT.C - Barninga Z! - 1994
Utility che riprende ed amplia le funzionalita' del comando CUT di Unix.
Circa la sintassi vedere la variabile helpStr.
594 - Tricky C
Compilato sotto Borland C++ 3.1
bcc -O -d -rd -k- cut.c parseopt.obj
******************************************************************************/
#include
#include
#include
#include
#include
#include "parseopt.h"
#define PRG "CUT" // nome del programma
#define REL "1.0" // versione
#define YEAR "94" // anno di rilascio
#define ERRCOD 255 // codice errore uscita programma
#define MAXLIN 2048 // massima lunghezza di una riga
#define MAXPAD 128 // max lungh. stringa di padding
#define CUTLEN 4 // max 4 cifre per opz. -c
#define CUTOPT 1 // -c
#define EXITOPT 2 // -x
#define DISCRDOPT 4 // -d
#define PADOPT 8 // -p
#define MIDOPT 16 // -s
#define BEGOPT 32 // -b
#define ENDOPT 64 // -e
#define SWITCH '-' // switch character per opzioni
// CUTTER e' il template di struttura che controlla la formazione delle
// colonne di testo: start contiene l'offset del primo byte; stop quello
// dell'ultimo. In pratica sono gli estremi del range da copiare. start
// puo' essere maggiore di stop, nel qual caso i bytes sono copiati in
// ordine inverso
typedef struct {
unsigned start;
unsigned stop;
} CUTTER;
char *helpStr = "\
Syntax is: cut option(s)\n\
Default exit code: 0. Input: stdin; Output: stdout; Msgs: stderr. Options are:\n\
-bBEGSTR BEGSTR is the string to be inserted at the beginning of each\n\
output line.\n\
-cSTART-STOP START-STOP specify a range of characters to be copied from each\n\
input line to output. If START is greater than STOP, characters\n\
in the range are reversed. More than one range can be given;\n\
anyway, at least one range is required. See also -d -p -x.\n\
-d If one or more -c ranges fall outside an input line, the line\n\
itself will be discarded. By default, columns are output even\n\
if one or more ranges are not full. -d -p -x are mutually\n\
exclusive.\n\
-eENDSTR ENDSTR is the string to be appended at the end of each output\n\
line.\n\
-mMIDSTR MIDSTR is the string to be inserted between two -c ranges; useful\n\
only if more than one range is given.\n\
-pPADSTR PADSTR is the string used to pad output columns of -c ranges\n\
falling outside a stdin line. When -p is not requested, output\n\
lines can have different length. -p -d -x are mutually exclusive.\n\
-x If one or more -c ranges fall outside an input line, the program\n\
will immediately return 255. -x -d -p are mutually exclusive.\n\
-? Displays this help screen and exits with a return code of 255.\
Di tutto... di più - 595
";
char *crgtMsg = "%s %s: cuts stdin into columns. Barninga Z! '%s. Help: -?\n";
char *eLinEnd = "Cut pointers past end of line";
char *eOptCut = "No cut option specified";
char *eOptFmt = "Invalid option format";
char *eOptGen = "Invalid option or option format";
char *eOptSeq = "Invalid option sequence";
CUTTER *cutArr; // struttura di controllo
char padStr[MAXPAD]; // stringa per il padding
char begStr[MAXPAD]; // stringa di apertura
char midStr[MAXPAD]; // stringa di fincatura
char endStr[MAXPAD]; // stringa di chiusura
int valid_b(struct OPT *vld,int cnt);
int valid_c(struct OPT *vld,int cnt);
int valid_d(struct OPT *vld,int cnt);
int valid_e(struct OPT *vld,int cnt);
int valid_m(struct OPT *vld,int cnt);
int valid_p(struct OPT *vld,int cnt);
int valid_x(struct OPT *vld,int cnt);
int hlp_handle(struct OPT *vld,int cnt);
int err_handle(struct OPT *vld,int cnt);
int main(int argc,char **argv);
void cutstream(char *line,char *buffer,char *bufprint,int maxlen);
#pragma warn -par
#pragma warn -rvl
// se specificata opzione -b la stringa argomento deve essere copiata nello
// spazio apposito (begStr). Questa stringa e' scritta in testa ad ogni riga
// di standard output prodotta dal programma.
int valid_b(struct OPT *vld,int cnt)
{
static int instance;
extern char *eOptSeq;
extern unsigned options;
extern char begStr[];
if(instance++)
err_handle(NULL,(int)eOptSeq);
strcpy(begStr,vld->arg);
return(options |= BEGOPT);
}
// almeno una opzione -c deve sempre essere specificata. Qui vengono effettuati
// tutti i controlli di liceita' sull'argomento (estremi del range di colonne
// da estrarre da stdin) e per ogni range e' allocata una struttura CUTTER,
// formando cosi' un array di strutture che descrivono come deve essere
// "ritagliato" stdin.
int valid_c(struct OPT *vld,int cnt)
{
register i, flag;
static int instance;
extern char *eOptFmt;
extern unsigned options;
extern CUTTER *cutArr;
if(!isdigit(*(vld->arg)))
err_handle(NULL,(int)eOptFmt); // errore: primo car. non e' numerico
596 - Tricky C
for(i = 1, flag = 0; vld->arg[i]; i++)
if(vld->arg[i] == '-') { // un - puo' (deve) esserci
if(flag)
err_handle(NULL,(int)eOptFmt); // errore: gia' trovato un -
if(i > CUTLEN)
err_handle(NULL,(int)eOptFmt); // errore: numero troppo alto
flag = i+1; // indice inizio secondo numero
}
else
if(!isdigit(vld->arg[i]))
err_handle(NULL,(int)eOptFmt); // errore: non e' - o una cifra
if(!flag)
err_handle(NULL,(int)eOptFmt); // errore: non c'e' il -
if((i-flag) > CUTLEN)
err_handle(NULL,(int)eOptFmt); // errore: numero troppo alto
if(!cutArr) // solo prima volta!!
if(!(cutArr = (CUTTER *)malloc(sizeof(CUTTER))))
err_handle(NULL,(int)sys_errlist[errno]);
sscanf(vld->arg,"%d-%d",&(cutArr[instance].start),&(cutArr[instance].stop));
if(!cutArr[instance].start || !cutArr[instance].stop)
err_handle(NULL,(int)eOptFmt);
++instance;
if(!(cutArr = (CUTTER *)realloc(cutArr,(instance+1)*sizeof(CUTTER))))
err_handle(NULL,(int)sys_errlist[errno]);
cutArr[instance].start = cutArr[instance].stop = NULL;
return(options |= 1);
}
// l'opzione -d richiede che se uno o entrambi gli estermi di un range (-c)
// "cadono" al di fuori della riga attualmente processata la riga stessa
// deve essere scartata. L'opzione -d e' alternativa a -p e -x.
int valid_d(struct OPT *vld,int cnt)
{
static int instance;
extern char *eOptSeq;
extern unsigned options;
if(instance++ || (options & PADOPT+EXITOPT))
err_handle(NULL,(int)eOptSeq);
return(options |= DISCRDOPT);
}
// se specificata opzione -e la stringa argomento deve essere copiata nello
// spazio apposito (endStr). Questa stringa e' scritta in coda ad ogni riga
// di standard output prodotta dal programma.
int valid_e(struct OPT *vld,int cnt)
{
static int instance;
extern char *eOptSeq;
extern unsigned options;
extern char endStr[];
if(instance++)
err_handle(NULL,(int)eOptSeq);
strcpy(endStr,vld->arg);
return(options |= ENDOPT);
}
// se specificata opzione -m la stringa argomento deve essere copiata nello
// spazio apposito (midStr). Questa stringa e' scritta, in ogni riga di
// standard output prodotta dal programma, tra due range di caratteri estratti
// (-c) da stdin, se almeno 2 istanze di -c sono state specificate. Se ne e'
Di tutto... di più - 597
// stata richiesta una sola, l'opzione -m e' ignorata.
int valid_m(struct OPT *vld,int cnt)
{
static int instance;
extern char *eOptSeq;
extern unsigned options;
extern char midStr[];
if(instance++)
err_handle(NULL,(int)eOptSeq);
strcpy(midStr,vld->arg);
return(options |= MIDOPT);
}
// se specificata opzione -p la stringa argomento deve essere copiata nello
// spazio apposito (padStr). Questa stringa e' utilizzata, in ogni riga di
// standard output prodotta dal programma, per riempire il range richiesto
// (-c), se il numero di caratteri estratti da stdin e' minore dell'ampiezza
// specificata per il range stesso. E' significativa solo se uno o entrambi
// gli estremi di un range "cadono" al di fuori della riga di stdin attualmente
// processata. E' alternativa a -d e -x.
int valid_p(struct OPT *vld,int cnt)
{
static int instance;
extern char *eOptSeq;
extern unsigned options;
extern char padStr[];
if(instance++ || (options & DISCRDOPT+EXITOPT))
err_handle(NULL,(int)eOptSeq);
strcpy(padStr,vld->arg);
return(options |= PADOPT);
}
// l'opzione -x richiede che se uno o entrambi gli estermi di un range (-c)
// "cadono" al di fuori della riga attualmente processata l'elaborazione deve
// essere interrotta e restituito un codice di errore. Alternativa a -p e -x.
int valid_x(struct OPT *vld,int cnt)
{
static int instance;
extern char *eOptSeq;
extern unsigned options;
if(instance++ || (options & DISCRDOPT+PADOPT))
err_handle(NULL,(int)eOptSeq);
return(options |= EXITOPT);
}
// visualizza la videata di help se e' specificata opzione -?
int hlp_handle(struct OPT *vld,int cnt)
{
extern char *helpStr;
err_handle(NULL,(int)helpStr);
}
// gestisce tutte le situazioni in cui e' necessario visualizzare un messaggio
// ed uscire con un errore. Se il parametro vld e' NULL significa che la
// chiamata e' fatta esplicitamente dal programmatore e quindi e' visualizzato
// il messaggio il cui indirizzo e' passato come secondo parametro (con
598 - Tricky C
// opportuno cast!). Se vld non e' NULL, allora err_handle() e' chiamata da
// parseopt() e quindi e' visualizzato un messaggio generico.
int err_handle(struct OPT *vld,int cnt)
{
extern char *eOptGen;
fprintf(stderr,"%s: %s\n",PRG,vld ? eOptGen : (char *)cnt);
exit(ERRCOD);
}
#pragma warn .par
#pragma warn .rvl
// array che associa le opzioni alla funzione di validazione corrispondente
struct VOPT vfuncs[] = {
{'b',valid_b},
{'c',valid_c},
{'d',valid_d},
{'e',valid_e},
{'m',valid_m},
{'p',valid_p},
{'x',valid_x},
{'?',hlp_handle},
{ERRCHAR,err_handle},
{NULL,NULL}
};
// stringa di elenco delle opzioni; se una lettera e' seguita da ':' significa
// che l'opzione richiede un argomento
char *optionStr = "b:c:de:m:p:x?";
unsigned options; // flags delle opzioni
// main() valida le opzioni via parseopt() e gestisce il ciclo di estrazione
// dei range per ogni riga di input. Tutti i messaggi del programma, incluso
// il copyright, sono scritti su stderr; in tal modo la redirezione
// dell'output prodotto non li include.
int main(int argc,char **argv)
{
register int maxlen;
register char *inibuf;
char line[MAXLIN], buffer[MAXLIN];
extern char *crgtMsg;
extern char *eOptCut;
extern unsigned options;
extern char *optionStr;
fprintf(stderr,crgtMsg,PRG,REL,YEAR);
if(!parseopt(argc,argv,optionStr,SWITCH,NULL,NULL,vfuncs))
err_handle(NULL,(int)sys_errlist[errno]); // sys_errlist: errori std
if(!(options & CUTOPT))
err_handle(NULL,(int)eOptCut);
inibuf = buffer;
maxlen = MAXLIN;
// se specificata -b, begStr puo' essere copiata nel buffer fuori dal ciclo
// perche' comunque e' sempre la stessa per ogni riga
if(options & BEGOPT) {
strcpy(buffer,begStr);
Di tutto... di più - 599
inibuf += strlen(begStr); // nuovo indirizzo a cui copiare i range
maxlen -= strlen(begStr); // spazio residuo nel buffer
}
while(gets(line))
cutstream(line,inibuf,buffer,maxlen);
return(0);
}
// cutstream() estrae i range dalla riga di testo ricevuta come parametro e
// scrive la riga output su stdout. Si noti che il paramtero bufprint e'
// l'indirizzo originale del buffer: questo infatti deve essere stampato
// tutto anche se cutstream() ne lavora solo una parte (se c'e' begStr). E'
// evidente che in assenza di opzione -b, buffer e bufprint contengono lo
// stesso indirizzo.
void cutstream(char *line,char *buffer,char *bufprint,int maxlen)
{
register i, j, k;
int len, inc, start, stop, lim;
extern char *eLinEnd;
extern unsigned options;
extern CUTTER *cutArr;
extern char padStr[], midStr[], endStr[];
j = 0;
len = strlen(line);
// ciclo di estrazione di range, iterato su ogni riga per tutti gli elementi
// dell'array di strutture CUTTER: ciascuna, infatti, descrive un range.
for(i = 0; cutArr[i].start; ) {
// calcolo dell'incremento di scansione della riga: se start e' < di stop si
// procede da sx a dx e percio' l'incremento e' +1; se start > stop allora si
// procede da dx a sx (a ritroso): l'incremento e' -1.
inc = (start = cutArr[i].start) > (stop = cutArr[i].stop) ? -1 : 1;
lim = 0; // usato per il padding
// se uno degli estremi del range cade fuori dalla riga allora bisogna valutare
// che fare a seconda delle opzioni richieste
if(start > len || stop > len)
if(options & DISCRDOPT)
return; // -d: scartare la riga
else
if(options & EXITOPT)
err_handle(NULL,(int)eLinEnd); // -x: fine programma
else {
// se la riga deve essere comunque processata allora si controlla se entrambi
// gli estremi sono fuori dal range: in questo caso i caratteri di padding
// sono pari alla differenza tra gli estremi piu' uno.
if(start > len && stop > len) {
len = 0;
if(options & PADOPT)
lim = 1+(stop-start)*inc;
}
// se uno solo degli estremi e' fuori dalla riga, allora una parte del range
// deriva da caratteri della riga, la cui fine diviene uno dei due estremi del
// range stesso (start o stop, a seconda della direzione). Il numero di
// caratteri di padding e' pari al numero di caratteri non estraibili dalla
600 - Tricky C
// riga, cioe' alla parte "scoperta" del range.
else {
if(options & PADOPT)
lim = max(start,stop)-len;
start = min(start,len);
stop = min(stop,len);
}
}
if(len) // si copia solo se la riga non e' vuota!
// il ciclo gestisce l'operazione di copia; l'applicazione a start di un
// incremento positivo o negativo a seconda dei casi permette di gestire
// entrambe le situazioni (da sx a dx o viceversa)
for(--start, --stop; j < maxlen-1; start += inc) {
buffer[j++] = line[start];
if(start == stop)
break; // fine del range
}
// se e' richiesta -p si copia la stringa di padding nel buffer per il numero
// di caratteri ancora mancanti nel range. Se la stringa e' piu' lunga del
// necessario viene troncata; se e' piu' corta viene ripetuta sino a riempire
// tutto lo spazio.
if(options & PADOPT)
for(k = 0; j < maxlen-1 && lim; lim--) {
buffer[j++] = padStr[k++];
if(!padStr[k])
k = 0;
}
++i;
// se e' specificata -m e ci sono ancora range da estrarre (l'ultimo elemento
// dell'array di struct CUTTER contiene NULL in entrambe i campi per segnalare
// la fine) allora si concatena al buffer la stringa midStr. Non si usa
// strcat() per essere sicuri di non andare oltre lo spazio rimanente nel
// buffer.
if((options & MIDOPT) && cutArr[i].start)
for(k = 0; j < maxlen-1 && midStr[k]; )
buffer[j++] = midStr[k++];
else
// se invece quello appena estratto e' l'ultimo range ed e' specificata -e
// si concatena al buffer la endStr.
if((options & ENDOPT) && !cutArr[i].start)
for(k = 0; j < maxlen-1 && endStr[k]; )
buffer[j++] = endStr[k++];
}
buffer[j] = NULL; // tappo!
puts(bufprint);
}
Lanciando CUT con l'opzione -? sulla riga di comando viene visualizzato un testo di aiuto, che
ne riassume le principali caratteristiche ed opzioni.
Di tutto... di più - 601
I l c o m a n d o F O R r i v i s i t a t o : D O L I S T
Veniamo a FILES.DAT (generato da CUT), ogni riga del quale, ai fini del nostro esempio,
rappresenta un nome di file: ipotizziamo che su ciascuno di essi sia necessario ripetere la medesima
elaborazione. L'interprete DOS implementa il comando FOR, che non è in grado di accettare una lista
variabile di parametri (vedere pag. 565): risulta quindi impossibile utilizzare FILES.DAT allo scopo. La
utility DOLIST offre un rimedio: essa esegue una riga di comando, che viene considerata suddivisa in due
parti, di cui la seconda opzionale, inserendo tra di esse la riga letta dallo standard input. Se da questo
possono essere lette più righe, il comando viene iterato per ciascuna di esse.
La complessità del meccanismo è solo apparente: nell'ipotesi che l'elaborazione del nostro
esempio consista nell'eseguire un secondo file batch il cui parametro sia ogni volta un diverso file, la
procedura diviene la seguente:
:ATTESA
TIMEGONE 230000
IF ERRORLEVEL 1 GOTO ADESSO
GOTO ATTESA
:ADESSO
ECHO LE ORE 23:00 SONO APPENA TRASCORSE
DIR "D:\PROC\OUTPUT.DAT" | FIND " 0 " | EMPTYLVL
IF ERRORLEVEL 1 GOTO NONZERO
ECHO IL FILE OUTPUT.DAT HA DIMENSIONE 0 BYTES: UTILIZZO FCREATE...
DATECMD FCREATE 0 C:\PROC\OUT\@a@M@G.OUT
GOTO END
:NONZERO
ECHO IL FILE OUTPUT.DAT HA DIMENSIONE MAGGIORE DI 0 BYTES: UTILIZZO COPY...
DATECMD COPY D:\PROC\OUTPUT.DAT C:\PROC\OUT\@a@M@G.OUT
ECHO GENERAZIONE DEL FILE DI RIEPILOGO...
SELSTR -cb "* RIEPILOGO *" "* FINE *" < D:\PROC\OUTPUT.DAT > C:\PROC\RIEPILOG.DAT
IF ERRORLEVEL 255 GOTO SELERROR
IF ERRORLEVEL 1 GOTO POSTELAB
ECHO IL FILE OUTPUT.DAT NON CONTIENE LA SEZIONE DI RIEPILOGO
GOTO END
:SELERROR
ECHO ERRORE NELLA GENERAZIONE DEL RIEPILOGO
:POSTELAB
ECHO GENERAZIONE DELLA TABELLA DI RIEPILOGO...
TYPE C:\PROC\RIEPILOG.DAT FIND /V "* RIEPIL" | FIND /V "* FINE *" > C:\PROC\TR.TMP
ECHO TABELLA DI RIEPILOGO > C:\PROC\TR.TXT
ECHO. >> C:\PROC\TR.TXT
ECHO DATA IMPORTO CODICE >> C:\PROC\TR.TXT
ECHO +-------------------------------------+ >> C:\PROC\TR.TXT
CUT -b"_ " -m" _ " -e" _" -c11-18 -c27-37 -c1-10 < C:\PROC\TR.TMP >> C:\PROC\TR.TXT
ECHO +-------------------------------------+ >> C:\PROC\TR.TMP
ECHO GENERAZIONE DELLA LISTA DI FILES...
CUT -c19-26 < C:\PROC\TR.TMP > C:\PROC\FILES.DAT
DEL C:\PROC\TR.TMP
ECHO ELABORAZIONE DELLA LISTA DI FILES IN FILES.DAT...
DOLIST "CALL ELABFILE.BAT" < FILES.LST
IF ERRORLEVEL GOTO FILERROR
GOTO END
:FILERROR
ECHO ERRORE NELLA ELABORAZIONE DELLA LISTA DI FILES
:END
DOLIST esegue la riga di comando una volta per ogni riga presente nel file FILES.DAT: con i
dati dell'esempio, sono generati e lanciati i seguenti comandi:
CALL ELABFILE.BAT OPER0001
CALL ELABFILE.BAT OPER0034
602 - Tricky C
CALL ELABFILE.BAT OPER1028
....
CALL ELABFILE.BAT OPER0017
CALL ELABFILE.BAT OPER0131
CALL ELABFILE.BAT OPER0007
Si noti l'utilizzo delle virgolette: esse sono necessarie in quanto CALL ed ELABFILE.BAT
devono costituire insieme la prima parte del comando. Senza le virgolette DOLIST interpreterebbe CALL
come prima porzione della command line e ELABFILE.BAT come seconda, inserendo tra esse la riga
letta da FILES.DAT. I comandi eseguiti sarebbero perciò
CALL OPER0001 ELABFILE.BAT
CALL OPER0034 ELABFILE.BAT
CALL OPER1028 ELABFILE.BAT
....
CALL OPER0017 ELABFILE.BAT
CALL OPER0131 ELABFILE.BAT
CALL OPER0007 ELABFILE.BAT
con scarse possibilità di successo.
Segue il listato di DOLIST, ampiamente commentato.
/******************************************************************************
DOLIST.C - Barninga_Z! - 17/10/93
Esegue un comando dos su una lista di argomenti. Esempio
dolist copy c:\backups\*.bak < files.lst
copia tutti i files elencati nel file files.lst nella dir c:\backups
attribuendo a ciascuno estensione .bak. Il files contenente gli
argomenti deve essere in formato ascii, una riga per ogni comando.
In pratica dolist compone ed esegue il comando:
comando riga_della_lista comando_2a_parte
In uscita ERRORLEVEL e' settato come segue:
0 = comando eseguito (indipenentemente dal suo risultato)
1 = elaborazione interrotta (errore di sintassi della cmdline di DOLIST)
2 = comando non eseguito (system fallita)
3 = comando non eseguito (command line da eseguire > 127 caratteri)
Compilato sotto Borland C++ 3.1:
bcc -d -rd -k- dolist.c
******************************************************************************/
#pragma warn -pia
#include
#include
#include
#define PRG "DOLIST"
#define VER "1.0"
#define YEAR "93"
#define SEP_STR " "
#define NUL_CHRS " \t\n\r"
#define MAXCMD 128
Di tutto... di più - 603
#define MAXLIN 256
// main() gestisce tutte le operazioni necessarie
int main(int argc,char **argv)
{
register len, len2 = 0, retCode = 0;
char *ptr;
char cmd[MAXCMD], line[MAXLIN];
printf("%s %s: esegue comando su lista argomenti - Barninga Z! '%s\n",PRG,
VER,YEAR);
if((argc < 2) || (argc > 3)) {
printf("%s: sintassi: comando [comando_2a_parte] < lista_args\n",PRG);
retCode = 1;
}
else {
// comincia la costruzione della command line copiando la prima parte del
// comando nel buffer appositamente predisposto
strcpy(cmd,argv[1]);
strcat(cmd,SEP_STR);
len = strlen(cmd);
if(argc == 3)
len2 = strlen(argv[2])+strlen(SEP_STR);
// ciclo di elaborazione: per ogni riga del file specificato come stdin viene
// costruita una command line concatenando alla prima parte del comando
// (argv[1]) la riga letta dal file e la seconda parte del comando (argv[2])
// e viene eseguito il comando risultante via system()
while(gets(line)) {
if(ptr = strtok(line,NUL_CHRS)) {
cmd[len] = NULL;
if((len+len2+strlen(ptr)) < MAXCMD) {
strcat(cmd,ptr);
if(len2) {
strcat(cmd,SEP_STR);
strcat(cmd,argv[2]);
}
if(!system(cmd)) // esecuzione!
printf("%s: eseguito: %s\n",PRG,cmd);
else {
printf("%s: fallito: %s\n",PRG,cmd);
retCode = 2;
}
}
else {
printf("%s: ignorato: %s%s %s\n",PRG,cmd,ptr,argv[2]);
retCode = 3;
}
}
}
}
return(retCode);
}
DOLIST restituisce in ERRORLEVEL un valore determinato dallo stato dell'elaborazione: in
particolare, 0 indica che tutti i comandi sono stati eseguiti; 1 evidenza un errore di sintassi nella riga di
comando; 2 indica il fallimento della chiamata alla funzione di libreria system(), che invoca
604 - Tricky C
l'interprete dei comandi DOS454; 3, infine, segnala che la lunghezza del comando composto mediante
l'inserimento della riga di standard input tra prima e seconda parte della riga di comando risulta
eccessiva455.
I c o m a n d i n i d i f i c a t i : C M D S U B S T
Che cosa accade in ELABFILE.BAT? Le ipotesi del nostro esempio si complicano sempre più
(ma è l'ultimo sforzo, promesso!): la prima riga di ciascuno dei file elencati in FILES.DAT contiene un
codice numerico, espresso in formato ASCII, che esprime uno stato relativo alle elaborazioni del
riepilogo. La stringa 000 indica che quella particolare operazione è stata conclusa senza errori (e pertanto
non vi sono altre righe nel file); tutti gli altri codici segnalano errori (il file contiene altre righe, descrittive
dell'errore stesso). Scopo di POSTELAB.BAT è generare un file contenente le sole segnalazioni di errore.
Anche in questo caso il sistema Unix è fonte di ispirazione: la utility CMDSUBST consente di
eseguire comandi DOS formati in tutto o in parte dall'output di altri comandi456. Vediamo subito un
esempio: il comando
cmdsubst echo $type c:\autoexec.bat$
produce un output costituito dalla prima riga del file AUTOEXEC.BAT. Infatti, CMDSUBST scandisce la
command line alla ricerca dei caratteri '$'457 ed esegue, come un normale comando DOS, quanto tra essi
compreso. La prima riga dello standard output prodotto dal comando è inserita nella command line
originale, in luogo della stringa eseguita. Infine, è eseguita la command line risultante. Nell'esempio testè
presentato, pertanto, viene dapprima lanciato il comando
type c:\autoexec.bat
Nell'ipotesi che la prima riga del file sia
@ECHO OFF
la command line risultante, eseguita da CMDSUBST, è
echo @ECHO OFF
la quale, a sua volta, produce lo standard output
454 DOLIST esegue la command line effettuando una DOS shell, cioè invocando una seconda istanza (transiente)
dell'interprete dei comandi. Ne segue che COMMAND.COM (o, comunque, l'interprete utilizzato) deve essere
disponibile (nella directory corrente o in una di quelle elencate nella variabile d'ambiente PATH) e deve esserci
memoria libera in quantità sufficiente per il caricamento dell'interprete stesso e per l'esecuzione del comando da
parte di questo. Vedere pag. 129.
455 Il DOS accetta comandi di lunghezza inferiore o pari a 128 caratteri, compreso il CR terminale.
456 In realtà non esiste, in Unix, un comando analogo a CMDSUBST. Tuttavia la shell standard (l'equivalente
dell'interprete dei comandi in ambiente DOS) scandisce la command line alla ricerca di stringhe racchiuse tra apici
inversi (il carattere '`'), le esegue come veri e propri comandi e le sostutuisce, nella command line stessa, con lo
standard output prodotto.
457 CMDSUBST utilizza il carattere '$' in luogo dell'apice inverso per comodità: quest'ultimo non è presente sulla
tastiera italiana.
Di tutto... di più - 605
@ECHO OFF
E' possibile specificare più subcomandi, ma non è possibile nidificarli: in altre parole, è valida
una command line come:
cmdsubst echo $echo pippo$ $echo pluto$ $echo paperino$
che produce l'output
pippoplutopaperino
ma non lo è, o meglio, non è interpretata come forse ci si aspetterebbe, la seguente:
cmdsubst echo $echo $echo pippo$$
L'output prodotto è
echo is ON echo pippo$
Infatti, CMDSUBST individua il primo subcomando nella sequenza "$echo $", mentre la
coppia "$$" è sostituita con un singolo carattere '$' (è questa, del resto, la sintassi che consente di
specificare una command line contenente il '$' medesimo).
Torniamo al nostro caso pratico: il file ELABFILE.BAT può dunque essere strutturato come
segue458:
@ECHO OFF
CMDSUBST IF @$TYPE D:\PROC\%1$@==@000@ GOTO END
IF ERRORLEVEL 1 GOTO ERRORE
SELSTR -f2 STRINGA_INESISTENTE < D:\PROC\%1 >> C:\PROC\ERRORI.DAT
GOTO END
:ERRORE
ECHO ERRORE NELL'ESECUZIONE DELL'ELABORAZIONE DI %1
:END
La sostituzione effettuata da CMDSUBST genera un test IF dalla sintassi lecita; SELTSR estrae
dal file tutto il testo a partire dalla seconda riga (opzione -f), nell'ipotesi che la stringa
"STRINGA_INESISTENTE" non compaia mai nei file elaborati. La variabile %1 è sostituita dal DOS
con il parametro passato a ELABFILE.BAT dal batch chiamante (nell'esempio si tratta del nome del file
da elaborare). Si noti, infine, che nel batch chiamante è opportuno inserire, prima della riga che invoca
DOLIST, un comando di cancellazione del file C:\PROC\ERRORI.DAT, dal momento che SELSTR vi
scrive lo standard output in modalità di append (il testo è aggiunto in coda al file, se esistente; in caso
contrario questo è creato e "allungato" di volta in volta).
Si ha perciò:
...
ECHO ELABORAZIONE DELLA LISTA DI FILES IN FILES.DAT...
IF EXIST C:\PROC\ERRORI.DAT DEL C:\PROC\ERRORI.DAT
DOLIST "CALL ELABFILE.BAT" < FILES.LST
IF ERRORLEVEL 1 GOTO FILERROR
...
Il listato di CMDSUBST, ampiamente commentato, è riportato di seguito.
458 Ancora una volta, CUT e EMPTYLVL potrebbero ottenere, da soli, un risultato analogo, ma con un algoritmo
più complesso e meno flessibile.
606 - Tricky C
/******************************************************************************
CMDSUBST.C - Barninga Z! - 1994
Esegue command line sostituendo la prima riga dello stdout di un altro
comando compreso tra i caratteri $. Vedere stringa di help per i
particolari.
Compilato sotto Borland C++ 3.1
bcc cmdsubst.c
******************************************************************************/
#pragma warn -pia
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define PRG "CMDSUBST"
#define VER "1.0"
#define YEAR "'93"
#define SUBST_FLAG '$'
#define MAXCMD 128
#define TEMPLATE "CSXXXXXX"
#define ROOTDIR "?:\\"
#define OUTREDIR ">"
#define SEPSTR " "
#define EOL '\n'
char *helpStr = "\
The command line is searched for '$' characters. If found, a string between two\n\
'$' is executed as a command line and the first line of its standard output\n\
replaces it in the CMDSUBST command line itself. Example: if the first line of\n\
the file c:\\autoexec.bat is\n\n\
@ECHO OFF\n\n\
the command line\n\n\
CMDSUBST echo $type c:\\autoexec.bat$\n\n\
causes the command\n\n\
echo @ECHO OFF\n\n\
to be actually executed. If a CMDSUBST command line contains a '$', it must be\n\
typed twice.\n\
";
// il template SUBCTL costituisce lo strumento per il controllo della
// sostituzione dei comandi nella command line. Il campo init referenzia
// il primo byte del comando, il campo len ne contiene la lunghezza. Viene
// allocato un array di strutture, ogni elemento del quale controlla la
// sostituzione di un comando.
typedef struct {
char *init;
int len;
} SUBCTL;
int main(int argc,char **argv);
char *execSubCmd(char *subCmd,char *tempPath);
char *getCmdLine(int argc,char **argv);
char *getSubCmdOutput(char *outString,char *tempPath);
SUBCTL *initSubCtl(SUBCTL *ctl,int items,char *cmdBase);
char *makeCmdLine(SUBCTL *ctl,char *cmdLine,char *tempPath);
Di tutto... di più - 607
char *makeTempPath(char *tempPath);
SUBCTL *parseCmdLine(char *cmdLine);
// main() controlla l'esecuzione del programma in 4 fasi: ricostruzione
// della command line; creazione di un file temporaneo per la gestione
// dello stdout dei programmi; scansione della command line ed esecuzione
// dei subcomandi in essa contenuti; costruzione della nuova command line
// e sua esecuzione.
int main(int argc,char **argv)
{
char *cmdLine;
char tempPath[MAXPATH];
SUBCTL *ctl;
fprintf(stderr,"%s %s - Command line parms substitution - Barninga Z! %s\n",
PRG,VER,YEAR);
if(!(cmdLine = getCmdLine(argc,argv))) {
fprintf(stderr,"%s: error: a command line must be supplied.\n%s",PRG,
helpStr);
return(1);
}
if(!makeTempPath(tempPath)) {
fprintf(stderr,"%s: error: no more unique file names.\n",PRG);
return(1);
}
if(!(ctl = parseCmdLine(cmdLine))) {
fprintf(stderr,"%s: error: memory fault or malformed command.\n",PRG);
return(1);
}
if(cmdLine = makeCmdLine(ctl,cmdLine,tempPath))
system(cmdLine);
return(0);
}
// execSubCmd() esegue un subcomando compreso nella command line di CMDSUBST.
// Viene costruita una command line contenente il subcomando e l'istruzione
// di redirezione del suo standard output nel file temporaneo il cui nome
// e' stato costruito da makeTempPath(). L'output e' poi analizzato dalla
// getSubCmdOutput() e il file temporaneo e' cancellato. Il sottocomando e'
// eseguito via system().
char *execSubCmd(char *subCmd,char *tempPath)
{
char *ptr = NULL;
static char outString[MAXCMD];
if((strlen(subCmd)+strlen(tempPath)+strlen(OUTREDIR)) < MAXCMD) {
strcat(subCmd,OUTREDIR);
strcat(subCmd,tempPath);
if(!system(subCmd))
if(!getSubCmdOutput(outString,tempPath))
fprintf(stderr,"%s: error: subcmd output not available.\n",PRG);
else
ptr = outString;
else
fprintf(stderr,"%s: error: subcmd exec failure.\n",PRG);
unlink(tempPath);
}
else
fprintf(stderr,"%s: error: subcmd string too long.\n",PRG);
return(ptr);
}
608 - Tricky C
// getCmdLine() ricostruisce la command line passata a CMDSUBST concatenando
// in un buffer static tutti gli elementi di argv. Il buffer deve essere
// static perche' l'indirizzo e' restituito alla funzione chiamante. In
// alternativa lo si potrebbe allocare con malloc()
char *getCmdLine(int argc,char **argv)
{
register i;
static char cmdLine[MAXCMD];
if(argc == 1)
return(NULL);
cmdLine[0] = NULL;
for(i = 1; argv[i]; i++) {
strcat(cmdLine,argv[i]);
strcat(cmdLine,SEPSTR);
}
cmdLine[strlen(cmdLine)-1] = NULL;
return(cmdLine);
}
// getSubCmdOutput() apre il file temporaneo contenente lo standard output
// del subcomando eseguito e ne legge la prima riga, che deve essere
// sostituita al subcomando stesso nella command line di CMDSUBST.
char *getSubCmdOutput(char *outString,char *tempPath)
{
char *ptr;
FILE *subCmdOut;
*outString = NULL;
if(subCmdOut = fopen(tempPath,"r")) {
if(!fgets(outString,MAXCMD,subCmdOut))
*outString = NULL;
else
if(ptr = strrchr(outString,EOL))
*ptr = NULL;
fclose(subCmdOut);
}
return(outString);
}
// initSubCtl() inizializza una struttura di controllo del subcomando,
// riallocando l'array. La prima chiamata a initSubCtl() le passa un NULL
// come puntatore all'array, cosi' la funzione puo' usare realloc() anche
// per allocare la prima struttura.
SUBCTL *initSubCtl(SUBCTL *ctl,int items,char *cmdBase)
{
if(!(ctl = (SUBCTL *)realloc(ctl,items*sizeof(SUBCTL)))) {
fprintf(stderr,"%s: error: not enough memory.\n",PRG);
return(NULL);
}
ctl[items-1].init = cmdBase+strlen(cmdBase);
ctl[items-1].len = 0;
return(ctl);
}
// makeCmdLine() costruisce la nuova command line che CMDSUBST deve eseguire
// sostituendo ai sottocomandi la prima riga del loro standard output. La
// command line cosi' costruita e' restituita a main(), che la esegue via
// system().
char *makeCmdLine(SUBCTL *ctl,char *cmdLine,char *tempPath)
Di tutto... di più - 609
{
register i = 0, j;
char *newPtr, *outString;
char subCmd[MAXCMD];
static char newCmdLine[MAXCMD];
newPtr = newCmdLine;
do {
while(cmdLine < ctl[i].init-1)
*newPtr++ = *cmdLine++;
if(!(*ctl[i].init))
*newPtr++ = *cmdLine;
*newPtr = NULL;
cmdLine += ctl[i].len+2;
for(j = 0; j < ctl[i].len; j++)
subCmd[j] = ctl[i].init[j];
if(ctl[i].len) {
subCmd[j] = NULL;
if(!(outString = execSubCmd(subCmd,tempPath)))
return(NULL);
if(!(strlen(newCmdLine)+strlen(outString) < MAXCMD))
return(NULL);
strcat(newCmdLine,outString);
newPtr = strchr(newCmdLine,NULL);
}
} while(ctl[i++].len);
return(newCmdLine);
}
// makeTempPath() prepara un nome di file temporaneo completo di path formato
// dal drive di default e dalla root. Il file temporaneo e' percio' scritto
// in root ed e' destinato a contenere lo stdout del comando eseguito
char *makeTempPath(char *tempPath)
{
strcpy(tempPath,ROOTDIR);
strcat(tempPath,TEMPLATE);
*tempPath = (char)getdisk()+'A';
return(mktemp(tempPath+strlen(ROOTDIR)));
}
// parseCmdLine() scandisce la command line passata a CMDSUBST per individuare
// eventuali subcomandi racchiusi tra i '$'. Per ogni subcomando e' allocata
// una nuova struttura SUBCTL nell'array. Se sono incontrati due '$'
// consecutivi, si presume che essi rappresentino un solo '$' effettivo nella
// command line: uno e' scartato e non ha luogo alcuna sostituzione. La
// funzione non e' in grado di gestire sostituzioni nidificate.
SUBCTL *parseCmdLine(char *cmdLine)
{
register i = 0, flag = 0;
char *ptr, *cmdBase;
SUBCTL *ctl;
if(!(ctl = initSubCtl(NULL,1,cmdBase = cmdLine)))
return(NULL);
while(ptr = strchr(cmdLine,SUBST_FLAG)) {
cmdLine = ptr+1;
if(*cmdLine == SUBST_FLAG)
strcpy(cmdLine,cmdLine+1);
else {
flag = flag ? 0 : 1;
if(!(*ctl[i].init))
ctl[i].init = cmdLine;
610 - Tricky C
else {
ctl[i].len = ptr-ctl[i].init;
++i;
if(!(ctl = initSubCtl(ctl,i+1,cmdBase)))
return(NULL);
}
}
}
return(flag ? NULL : ctl);
}
Qualora non sia possibile effettuare la sostituzione nella command line (riga di comando
risultante eccessivamente lunga o caratteri '$' scorrettamente appaiati), o la funzione system()
restituisca un codice di errore459, CMDSUBST termina con un valore di ERRORLEVEL diverso da 0.
N U M E R I A C A S O
La libreria C include alcune funzioni per la generazione di numeri casuali. Va subito precisato
che si tratta di una casualità piuttosto... fittizia, in quanto essi sono generati applicando un algoritmo di
una certa complessità ad un numero base, detto seed (seme). Dato che l'algoritmo è sempre lo stesso, ad
uguale seed corrisponde uguale numero casuale che, quindi, tanto casuale poi non è (infatti si parla, per la
precisione, di numeri pseudocasuali). Per ovviare almeno parzialmente al problema, l'algoritmo di
generazione del numero casuale modifica il seed, con l'effetto di abbattere la probabilità che venga
generato sempre il medesimo numero casuale.
Ciò premesso, come fare ad ottenere un numero "casuale"? Semplice: basta invocare la funzione
di libreria
int rand(void);
(prototipo in STDLIB.H), che restituisce un numero pseudocasuale compreso tra 0 e il valore della
costante manifesta RAND_MAX (definita in LIMITS.H: in molte implementazioni è pari a 32767),
anch'essa definita in STDLIB.H. La funzione rand() applica l'algoritmo sul seed, che viene modificato
solo durante il calcolo. Poiché il seed è una variabile statica inzializzata a 1, una serie di chiamate a
rand() produce sempre la stessa sequenza di numeri casuali, come il seguente banalissimo programma
può facilmente evidenziare se lanciato più volte:
#include
#include
int main(void)
{
register int i;
for(i = 0; i < 10; i++)
printf("%d\n",rand());
return(0);
}
Un rimedio può essere rappresentato dalla funzione
void srand(int newseed);
459 Anche CMDSUBST esegue la command line effettuando una DOS shell, cioè invocando una seconda istanza
(transiente) dell'interprete dei comandi. Vedere pag. 129.
Di tutto... di più - 611
(prototipo in STDLIB.H), che assegna al seed il valore passatole come parametro (trattandosi di un
intero, il valore massimo è 32767). E' evidente che successive chiamate a rand() producono identiche
sequenze di numeri pseudocasuali, se il seed viene reinizializzato ad uno stesso valore:
....
srand(15);
for(i = 0; i < 10; i++)
printf("%d\n",rand());
srand(15);
for(i = 0; i < 10; i++)
printf("%d\n",rand()); // sequenza identica alla precedente
srand(16);
for(i = 0; i < 10; i++)
printf("%d\n",rand()); // sequenza diversa dalle precedenti
....
Più interessante appare la macro
void randomize(void);
definita (ancora una volta) in STDLIB.H. La randomize() assegna al seed il valore dei 16 bit meno
significativi del numero di secondi trascorsi dal 1 gennaio 1970, calcolato mediante una chiamata alla
funzione time()460:
#include