Linux Kernel代碼藝術——系統調用宏定義

我們習慣在SI（Source Insight)中閱讀Linux內核，SI會建立符號表數據庫，能非常方便地跳轉到變量、宏、函數等的定義處。但在處理系統調用的函數時，卻會遇到一些麻煩：我們知道系統調用函數名的特點是sys_×××，例如我們想找open函數的內核系統調用代碼，在SI提供的符號表中搜索sys_open，能找到函數的聲明：

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

原本SI提供從函數名按住Ctrl單擊鼠標左鍵能跳轉到定義處的功能，但運用在系統調用函數sys_open上卻失敗了，這是什麼回事呢？

系統調用宏定義展開

經過分析，原來內核中系統調用采用了宏定義，如這裡的sys_open就被定義為：

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

可以猜測出這個宏定義展開之後就是上面函數聲明那樣的，難怪SI不能跳轉到系統調用的定義處呢！

下面以open系統調用為例分析這個宏是如何展開的：

首先在 include/linux/syscall.h 中有下面這樣的宏定義：

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

針對這個宏定義有幾點說明：

1. 反斜槓\：當宏定義過長需要換行時，在行尾要加上換行標志“\”；
2. …：省略號代表可變的部分，下面用__VA_AEGS__ 代表省略的變長部分；
3. ##：分隔連接方式，它的作用是先分隔，然後進行強制連接，例如：

#define VAR(type, name) type name##_##type
VAR(int, var1);
展開之後就是：
int var1_int;

那麼：

SYSCALL_DEFINE3(open, const char __user *, filename, int, flags, umode_t, mode)
展開之後是：
SYSCALL_DEFINEx(3, _open, __VA_ARGS__)
這又是一個宏，根據宏定義：
#define SYSCALL_DEFINEx(x, sname, ...)             \
   __SYSCALL_DEFINEx(x, sname, __VA_ARGS__)

SYSCALL_DEFINEx(3, _open, __VA_ARGS__)
展開為：
__SYSCALL_DEFINEx(3, _open, __VA_ARGS__)

再根據宏定義：
#define __SYSCALL_DEFINEx(x, name, ...)                    \
   asmlinkage long sys##name(__SC_DECL##x(__VA_ARGS__))

__SYSCALL_DEFINEx(3, _open, __VA_ARGS__)
展開為：
asmlinkage long sys_name(__SC_DECL3(__VA_ARGS__))

這裡 __VA_ARGS__ 是 const char __user *, filename, int, flags, umode_t, mode，而同樣__SC_DECL3 又是一組宏定義：

#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__)

這樣，一步一步地展開：

__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

最終：

SYSCALL_DEFINE3(open, const char __user *, filename, int, flags, umode_t, mode)
宏定義展開之後就成為：
asmlinkage long sys_open(const char __user *filename, int flags, umode_t mode);

正如我們之前猜測的那樣。

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