Linux Kernel代码艺术——系统调用宏定义

Linux Kernel代码艺术——系统调用宏定义

我们习惯在SI（Source Insight)中阅读Linux内核，SI会建立符号表数据库，能非常方便地跳转到变量、宏、函数等的定义处。但在处理系统调用的函数时，却会遇到一些麻烦：我们知道系统调用函数名的特点是sys_×××，例如我们想找open函数的内核系统调用代码，在SI提供的符号表中搜索sys_open，能找到函数的声明：

asmlinkage long sys_open(const char __user *filename, int flags, umode_t mode);

原本SI提供从函数名按住Ctrl单击鼠标左键能跳转到定义处的功能，但运用在系统调用函数sys_open上却失败了，这是什么回事呢？

系统调用宏定义展开

经过分析，原来内核中系统调用采用了宏定义，如这里的sys_open就被定义为：

SYSCALL_DEFINE3(open, const char __user *, filename, int, flags, umode_t, mode)

可以猜测出这个宏定义展开之后就是上面函数声明那样的，难怪SI不能跳转到系统调用的定义处呢！

下面以open系统调用为例分析这个宏是如何展开的：

首先在 include/linux/syscall.h 中有下面这样的宏定义：

#define SYSCALL_DEFINE3(name, ...)                 \
   SYSCALL_DEFINEx(3, _##name, __VA_ARGS__)

针对这个宏定义有几点说明：

1. 反斜杠\：当宏定义过长需要换行时，在行尾要加上换行标志“\”；
2. …：省略号代表可变的部分，下面用__VA_AEGS__ 代表省略的变长部分；
3. ##：分隔连接方式，它的作用是先分隔，然后进行强制连接，例如：

#define VAR(type, name) type name##_##type
VAR(int, var1);
展开之后就是：
int var1_int;

那么：

SYSCALL_DEFINE3(open, const char __user *, filename, int, flags, umode_t, mode)
展开之后是：
SYSCALL_DEFINEx(3, _open, __VA_ARGS__)
这又是一个宏，根据宏定义：
#define SYSCALL_DEFINEx(x, sname, ...)             \
   __SYSCALL_DEFINEx(x, sname, __VA_ARGS__)

SYSCALL_DEFINEx(3, _open, __VA_ARGS__)
展开为：
__SYSCALL_DEFINEx(3, _open, __VA_ARGS__)

再根据宏定义：
#define __SYSCALL_DEFINEx(x, name, ...)                    \
   asmlinkage long sys##name(__SC_DECL##x(__VA_ARGS__))

__SYSCALL_DEFINEx(3, _open, __VA_ARGS__)
展开为：
asmlinkage long sys_name(__SC_DECL3(__VA_ARGS__))

这里 __VA_ARGS__ 是 const char __user *, filename, int, flags, umode_t, mode，而同样__SC_DECL3 又是一组宏定义：

#define __SC_DECL1(t1, a1) t1 a1
#define __SC_DECL2(t2, a2, ...) t2 a2, __SC_DECL1(__VA_ARGS__)
#define __SC_DECL3(t3, a3, ...) t3 a3, __SC_DECL2(__VA_ARGS__)

这样，一步一步地展开：

__SC_DECL3(const char __user *, filename, int, flags, umode_t, mode)
==>   __SC_DECL3(const char __user *, filename, int, flags, umode_t, mode)
==>   const char __user* filename, __SC_DECL2( int, flags, umode_t, mode)
==>   const char __user* filename, int flags, __SC_DECL1(umode_t, mode)
==>   const char __user* filename, int flags, umode_t mode

最终：

SYSCALL_DEFINE3(open, const char __user *, filename, int, flags, umode_t, mode)
宏定义展开之后就成为：
asmlinkage long sys_open(const char __user *filename, int flags, umode_t mode);

正如我们之前猜测的那样。

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