第 3 章内核对象

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内核对象，也就是Kobj，为内核提供了一种面向对象的C语言编程方式。被操作的数据也承载操作它的方法。这使得在不破坏二进制兼容性的前提下，某一个接口能够增/减相应的操作。

3.1. 术语

对象: 数据集合-数据结构-数据分配的集合
方法: 某一种操作-函数
类: 一种或多种方法
接口: 一种或多种方法的一个标准集合

3.2. Kobj的工作流程

译者注

这一小节两段落中原作者的用词有些含混，请参考我在括号中的注释阅读。

Kobj工作时，产生方法的描述。每个描述有一个唯一的标识和一个缺省函数。某个描述的地址被用来在一个类的方法表里唯一的标识方法。

构建一个类，就是要建立一张方法表，并将这张表关联到一个或多个函数(方法)；这些函数(方法)都带有方法描述。使用前，类要被编译。编译时要为这个类分配一些缓存。在方法表中的每个方法描述都会被指派一个唯一的标识，除非已经被其它引用它的类在编译时指派了标识。对于每个将要被使用的方法，都会由脚本生成一个函数(方法查找函数)，以解析外来参数，并在被查询时给出方法描述的地址。被生成的函数(方法查找函数) 凭着那个方法描述的唯一标识按Hash的方法查找对象的类的缓存。如果这个方法不在缓存中，函数会查找使用类的方法表。如果这个方法被找到了，类里的相关函数(也就是某个方法的实现代码)就会被使用。否则，这个方法描述的缺省函数将被使用。

这些过程可被表示如下：

对象-缓存-类

3.3. 使用Kobj

3.3.1. 结构

struct kobj_method

3.3.2. 函数

void kobj_class_compile(kobj_class_t cls);
void kobj_class_compile_static(kobj_class_t cls, kobj_ops_t ops);
void kobj_class_free(kobj_class_t cls);
kobj_t kobj_create(kobj_class_t cls, struct malloc_type *mtype, int mflags);
void kobj_init(kobj_t obj, kobj_class_t cls);
void kobj_delete(kobj_t obj, struct malloc_type *mtype);

3.3.3. 宏

KOBJ_CLASS_FIELDS
KOBJ_FIELDS
DEFINE_CLASS(name, methods, size)
KOBJMETHOD(NAME, FUNC)

3.3.4. 头文件

sys/param.h
sys/kobj.h

3.3.5. 建立一个接口的模板

使用Kobj的第一步是建立一个接口。建立接口包括建立模板的工作。建立模板可用脚本src/sys/kern/makeobjops.pl完成，它会产生申明方法的头文件和代码，脚本还会生成方法查找函数。

在这个模板中如下关键词会被使用: #include, INTERFACE, CODE, METHOD, STATICMETHOD, 和 DEFAULT.

#include语句的整行内容将被一字不差的复制到被生成的代码文件的头部。

例如:

#include sys/foo.h

关键词INTERFACE用来定义接口名。这个名字将与每个方法名接合在一起，形成 [interface name]_[method name]。语法是：INTERFACE [接口名];

例如:

INTERFACE foo;

关键词CODE会将它的参数一字不差的复制到代码文件中。语法是CODE { [任何代码] };

例如:

CODE {
	struct foo * foo_alloc_null(struct bar *)
	{
		return NULL;
}
};

关键词METHOD用来描述一个方法。语法是: METHOD [返回值类型] [方法名] { [对象 [, 参数若干]] };

例如:

METHOD int bar {
	struct object *;
	struct foo *;
	struct bar;
};

关键词DEFAULT跟在关键词METHOD之后，是对关键词METHOD的补充。它给这个方法补充上缺省函数。语法是： METHOD [返回值类型] [方法名] { [对象; [其它参数]] }DEFAULT [缺省函数];

例如:

METHOD int bar {
	struct object *;
	struct foo *;
	int bar;
} DEFAULT foo_hack;

关键词STATICMETHOD类似关键词METHOD。对于每个Kobj对象，一般其头部都有一些Kobj专有的数据。 METHOD定义的方法就假设这些专有数据位于对象头部；假如对象头部没有这些专有数据，这些方法对这个对象的访问就可能出错。而STATICMETHOD定义的对象可以不受这个限制：这样描述出的方法，其操作的数据不由这个类的某个对象实例给出，而是全都由调用这个方法时的操作数(译者注:即参数)给出。这也对于在某个类的方法表之外调用这个方法有用。

译者注

这一段的语言与原文相比调整很大。静态方法是不依赖于对象实例的方法。参看C++类中的"静态函数"的概念。

其它完整的例子:

src/sys/kern/bus_if.m
src/sys/kern/device_if.m

3.3.6. 建立一个类

使用Kobj的第二步是建立一个类。一个类的组有名字、方法表；假如使用了Kobj的"对象管理工具"(Object Handling Facilities)，类中还包含对象的大小。建立类时使用宏DEFINE_CLASS()。建立方法表时，须建立一个kobj_method_t数组，用NULL项结尾。每个非NULL项可用宏KOBJMETHOD()建立。

例如:

DEFINE_CLASS(fooclass, foomethods, sizeof(struct foodata));

kobj_method_t foomethods[] = {
	KOBJMETHOD(bar_doo, foo_doo),
	KOBJMETHOD(bar_foo, foo_foo),
	{ NULL, NULL}
};

类须被"编译"。根据该类被初始化时系统的状态，将要用到一个静态分配的缓存和"操作数表"(ops table，译者注：即"参数表")。这些操作可通过声明一个结构体 struct kobj_ops并使用 kobj_class_compile_static()，或是只使用kobj_class_compile()来完成。

3.3.7. 建立一个对象

使用Kobj的第三步是定义对象。Kobj对象建立程序假定Kobj 专有数据在一个对象的头部。如果不是如此，应当先自行分配对象，再使用kobj_init()初始化对象中的Kobj专有数据；其实可以使用kobj_create()分配对象，并自动初始化对象中的Kobj专有内容。kobj_init() 也可以用来改变一个对象所使用的类。

将Kobj的数据集成到对象中要使用宏KOBJ_FIELDS。

例如

struct foo_data {
	KOBJ_FIELDS;
	foo_foo;
	foo_bar;
};

3.3.8. 调用方法

使用Kobj的最后一部就是通过生成的函数调用对象类中的方法。调用时，接口名与方法名用'_'接合，而且全部使用大写字母。

例如，接口名为foo，方法为bar，调用就是:

[返回值 = ] FOO_BAR(对象 [, 其它参数]);

3.3.9. 善后处理

当一个用kobj_create()不再需要被使用时，可对这个对象调用kobj_delete()。当一个类不再需要被使用时，可对这个类调用kobj_class_free()。

Last modified on: March 9, 2024 by Danilo G. Baio

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