Linux 2.6内核下的一个简单的钩子函数示例

#include <linux/module.h>
#include <linux/moduleparam.h>
#include <linux/netfilter_ipv4/ip_tables.h>
#include <net/ip.h>

MODULE_LICENSE("GPL");


/* 用于注册我们的函数的数据结构 */
static struct nf_hook_ops nfho;

/* 注册的hook函数的实现 */
unsigned int hook_func(unsigned int hooknum,
                       struct sk_buff **skb,
                       const struct net_device *in,
                       const struct net_device *out,
                       int (*okfn)(struct sk_buff *))
{
       
    printk( "hook in net_hook.c\n");// 可以在此处添加自己的函数实现
    return NF_ACCEPT;
}

/* 初始化程序 */
 int simple_init()
{
    /* 填充我们的hook数据结构 */
    nfho.hook       = hook_func;         /* 处理函数 */
    nfho.hooknum  = NF_INET_PRE_ROUTING; /* 使用IPv4的第一个hook */
    nfho.pf       = PF_INET;
    nfho.priority = NF_IP_PRI_FIRST;   /* 让我们的函数首先执行 */
nfho.owner =THIS_MODULE;
    nf_register_hook(&nfho);
    printk(KERN_ALERT "model init\n");

    return 0;
}

/* 清除程序 */
 void simple_exit()
{
    nf_unregister_hook(&nfho);
        printk(KERN_ALERT "model exit\n");

}

module_init(simple_init);
module_exit(simple_exit);



Makefile:


ifneq ($(KERNELRELEASE),)
obj-m :=net_hook.o
else
KERNELDIR=/lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD=$(shell pwd)
default:
make -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
endif

clean:
rm -f *.o  modules.order  Module.symvers net_hook.mod.c .net* 
rm -r .tmp_versions

Netfilter connection tracking and nat helper modules

Netfilter connection tracking and nat helper modules

Harald Welte, laforge@gnumonks.org

Version 1.2, 2000/10/14 20:37:53


Well... This initially wasn't intended to be a publicly available document. It just contains some of my thoughts during a summer holiday in italy, where I was trying to port the ip_masq_irc module to the new netfilter conntrack/nat framework. There was no documentation about this topic available on the net, so I tried to understand the netfilter code.

1. Introduction

1.1 What the hell is this all about?

This document gives a brief description how to write netfilter connection tracking helper and nat helper modules. Netfilter is the packet filtering / NAT infrastructure provided by the Linux 2.4.x kernel.

1.2 What to read first

I strongly recommend You reading Rusty Russel's `netfilter hacking howto' which is available from the netfilter project homepage at http://netfilter.kernelnotes.org

2. Connection tracking helper modules

2.1 Description

The duty of a connection tracking module is to specify which packtets belong to an already established connection. The module has the following means to do that:

  • Tell netfilter which packets our module is interested in
  • Register a conntrack function with netfilter. This function is called for every "interesting" packet (as decided by the callback function above)
  • Call ip_conntrack_expect_related to tell netfilter which packets are related to the connection.

2.2 Structures and Functions available

At first some basic structures

`struct ip_conntrack_tuple' (just printed the fields valid for TCP)

src.ip

the source IP address

src.u.tcp.port

the TCP source port

dst.ip

the destination IP address

dst.protonum

the protocol (IPPROTO_TCP, ...)

dst.u.tcp.port

the TCP destination port

Your kernel module's init function has to call `ip_conntrack_helper_register()' with a pointer to a `struct ip_conntrack_helper'. This struct has the following fields:

list

This is the header for the linked list. Netfilter handles this list internally. Just initialize it with { NULL, NULL }

tuple

This is a `struct ip_conntrack_tuple' which specifies the packets our conntrack helper module is interested in.

mask

Again a `struct ip_conntrack_tuple'. This mask specifies which bits of tuple are valid.

help

The function which netfilter should call for each packet matching tuple+mask

2.3 Example skeleton of a conntrack helper module


#define FOO_PORT        111  static int foo_help(const struct iphdr *iph, size_t len,                  struct ip_conntrack *ct,                  enum ip_conntrack_info ctinfo) {         /* analyze the data passed on this connection and             decide how related packets will look like */          if (there_will_be_new_packets_related_to_this_connection)         {                 t = new_tuple_specifying_related_packets;                 ip_conntrack_expect_related(ct, &t);                                  /* save information important for NAT in                         ct->help.ct_foo_info;   */                  }         return NF_ACCEPT; }                 static struct ip_conntrack_helper foo;  static int __init init(void) {         memset(&foo, 0, sizeof(struct ip_conntrack_helper);          /* we are interested in all TCP packets with destport 111 */         foo.tuple.dst.protonum = IPPROTO_TCP;         foo.tuple.dst.u.tcp.port = htons(FOO_PORT);         foo.mask.dst.protonum = 0xFFFF;         foo.mask.dst.u.tcp.port = 0xFFFF;         foo.help = foo_help;          return ip_conntrack_helper_register(&foo);   }  static void __exit fini(void) {         ip_conntrack_helper_unregister(&foo); } 

3. NAT helper modules

3.1 Description

NAT helper modules do some application specific NAT handling. Usually this includes on-the-fly manipulation of data. Think about the PORT command in FTP, where the client tells the server which ip/port to connect to. Thererfore a FTP helper module has to replace the ip/port after the PORT command in the FTP control connection.

If we are dealing with TCP, things get slightly more complicated. The reason is a possible change of the packet size (FTP example: The length of the string representing an IP/port tuple after the PORT command has changed). If we had to change the packet size, we have a syn/ack difference between left and right side of the NAT box. (i.e. if we had extended one packet by 4 octets, we have to add this offset to the TCP sequence number of each following packet)

Special NAT handling of all related packets is required, too. Take as example again FTP, where all incoming packets of the DATA connection have to be NATed to the ip/port given by the client with the PORT command on the control connection.

  • callback for the packet causing the related connection (foo_help)
  • callback for all related packets (foo_nat_expected)

3.2 Structures and Functions available

Your nat helper module's `init()' function has to call `ip_nat_helper_register()' with a pointer to a `struct ip_nat_helper'. This struct hast the following members:

list

Just again the list header for netfilters internal use. Initialize this with { NULL, NULL }.

tuple

a `struct ip_conntrack_tuple' describing which packets our nat helper is interested in.

mask

a `struct ip_conntrack_tuple', telling netfilter which bits of tuple are valid.

help

The help function which is called for each packet matching tuple+mask.

name

The uniqe name this nat helper is identified by.

3.3 Example NAT helper module


#define FOO_PORT        111  static int foo_nat_expected(struct sk_buff **pksb,                         unsigned int hooknum,                         struct ip_conntrack *ct,                         struct ip_nat_info *info,                         struct ip_conntrack *master,                         struct ip_nat_info *masterinfo,                         unsigned int *verdict)  /* called whenever a related packet (as specified in the connectiontracking    module) arrives    params:      pksb    packet buffer                 hooknum HOOK the call comes from (POST_ROUTING, PRE_ROUTING)                 ct      information about this (the related) connection                 info    (STATE: established, related, new)                 master  information about the master connection                 masterinfo      (STATE: established, related, new) of master */ {         /* basically just change ip/port of the packet to the masqueraded            values (read from master->tuplehash) */  }         static int foo_help(struct ip_conntrack *ct,                     struct ip_nat_info *info,                 enum ip_conntrack_info ctinfo,                 unsigned int hooknum,                 struct sk_buff  **pksb) /* called for the packet causing related packets     params:      ct      information about tracked connection                 info    (STATE: related, new, established, ... )                 hooknum HOOK the call comes from (POST_ROUTING, PRE_ROUTING)                 pksb    packet buffer */ {         /* extract information about future related packets,            exchange address/port with masqueraded values,            insert tuple about related packets */ }  static struct ip_nat_expect foo_expect = {         { NULL, NULL },         foo_nat_expected };  static struct ip_nat_helper hlpr;  static int __init(void) {         if (ip_nat_expect_register(&foo_expect))         {                 memset(&hlpr, 0, sizeof(struct ip_nat_helper));                 hlpr.list = { NULL, NULL };                 hlpr.tuple.dst.protonum = IPPROTO_TCP;                 hlpr.tuple.dst.u.tcp.port = htons(FOO_PORT);                 hlpr.mask.dst.protonum = 0xFFFF;                 hlpr.mask.dst.u.tcp.port = 0xFFFF;                 hlpr.help = foo_help;                  ip_nat_helper_register(hlpr);         } }  static void __exit(void) {         ip_nat_expect_unregister(&foo_expect);         ip_nat_helper_unregister(&hlpr); } 

4. Credits

I want to thank all the great netfilter folks, especially Rusty Russel, for providing us (the Linux community) with this neat infrastructure. 


转自:http://ftp.gnumonks.org/pub/doc/conntrack+nat.html

The journey of a packet through the linux 2.4 network stack

The journey of a packet through the linux 2.4 network stack

Harald Welte laforge@gnumonks.org

1.4, 2000/10/14 20:27:43


This document describes the journey of a network packet inside the linux kernel 2.4.x. This has changed drastically since 2.2 because the globally serialized bottom half was abandoned in favor of the new softirq system.

1. Preface

I have to excuse for my ignorance, but this document has a strong focus on the "default case": x86 architecture and ip packets which get forwarded.

I am definitely no kernel guru and the information provided by this document may be wrong. So don't expect too much, I'll always appreciate Your comments and bugfixes.

2. Receiving the packet

2.1 The receive interrupt

If the network card receives an ethernet frame which matches the local MAC address or is a linklayer broadcast, it issues an interrupt. The network driver for this particular card handles the interrupt, fetches the packet data via DMA / PIO / whatever into RAM. It then allocates a skb and calls a function of the protocol independent device support routines: net/core/dev.c:netif_rx(skb).

If the driver didn't already timestamp the skb, it is timestamped now. Afterwards the skb gets enqueued in the apropriate queue for the processor handling this packet. If the queue backlog is full the packet is dropped at this place. After enqueuing the skb the receive softinterrupt is marked for execution via include/linux/interrupt.h:__cpu_raise_softirq().

The interrupt handler exits and all interrupts are reenabled.

2.2 The network RX softirq

Now we encounter one of the big changes between 2.2 and 2.4: The whole network stack is no longer a bottom half, but a softirq. Softirqs have the major advantage, that they may run on more than one CPU simultaneously. bh's were guaranteed to run only on one CPU at a time.

Our network receive softirq is registered in net/core/dev.c:net_init() using the function kernel/softirq.c:open_softirq() provided by the softirq subsystem.

Further handling of our packet is done in the network receive softirq (NET_RX_SOFTIRQ) which is called from kernel/softirq.c:do_softirq(). do_softirq() itself is called from three places within the kernel:

  1. from arch/i386/kernel/irq.c:do_IRQ(), which is the generic IRQ handler
  2. from arch/i386/kernel/entry.S in case the kernel just returned from a syscall
  3. inside the main process scheduler in kernel/sched.c:schedule()

So if execution passes one of these points, do_softirq() is called, it detects the NET_RX_SOFTIRQ marked an calls net/core/dev.c:net_rx_action(). Here the sbk is dequeued from this cpu's receive queue and afterwards handled to the apropriate packet handler. In case of IPv4 this is the IPv4 packet handler.

2.3 The IPv4 packet handler

The IP packet handler is registered via net/core/dev.c:dev_add_pack() called from net/ipv4/ip_output.c:ip_init().

The IPv4 packet handling function is net/ipv4/ip_input.c:ip_rcv(). After some initial checks (if the packet is for this host, ...) the ip checksum is calculated. Additional checks are done on the length and IP protocol version 4.

Every packet failing one of the sanity checks is dropped at this point.

If the packet passes the tests, we determine the size of the ip packet and trim the skb in case the transport medium has appended some padding.

Now it is the first time one of the netfilter hooks is called.

Netfilter provides an generict and abstract interface to the standard routing code. This is currently used for packet filtering, mangling, NAT and queuing packets to userspace. For further reference see my conference paper 'The netfilter subsystem in Linux 2.4' or one of Rustys unreliable guides, i.e the netfilter-hacking-guide.

After successful traversal the netfilter hook, net/ipv4/ipv_input.c:ip_rcv_finish() is called.

Inside ip_rcv_finish(), the packet's destination is determined by calling the routing function net/ipv4/route.c:ip_route_input(). Furthermore, if our IP packet has IP options, they are processed now. Depending on the routing decision made by net/ipv4/route.c:ip_route_input_slow(), the journey of our packet continues in one of the following functions:

net/ipv4/ip_input.c:ip_local_deliver()

The packet's destination is local, we have to process the layer 4 protocol and pass it to an userspace process.

net/ipv4/ip_forward.c:ip_forward()

The packet's destination is not local, we have to forward it to another network

net/ipv4/route.c:ip_error()

An error occurred, we are unable to find an apropriate routing table entry for this packet.

net/ipv4/ipmr.c:ip_mr_input()

It is a Multicast packet and we have to do some multicast routing.

3. Packet forwarding to another device

If the routing decided that this packet has to be forwarded to another device, the function net/ipv4/ip_forward.c:ip_forward() is called.

The first task of this function is to check the ip header's TTL. If it is <= 1 we drop the packet and return an ICMP time exceeded message to the sender.

We check the header's tailroom if we have enough tailroom for the destination device's link layer header and expand the skb if neccessary.

Next the TTL is decremented by one.

If our new packet is bigger than the MTU of the destination device and the don't fragment bit in the IP header is set, we drop the packet and send a ICMP frag needed message to the sender.

Finally it is time to call another one of the netfilter hooks - this time it is the NF_IP_FORWARD hook.

Assuming that the netfilter hooks is returning a NF_ACCEPT verdict, the function net/ipv4/ip_forward.c:ip_forward_finish() is the next step in our packet's journey.

ip_forward_finish() itself checks if we need to set any additional options in the IP header, and has ip_optFIXME doing this. Afterwards it callsinclude/net/ip.h:ip_send().

If we need some fragmentation, FIXME:ip_fragment gets called, otherwise we continue in net/ipv4/ip_forward:ip_finish_output().

ip_finish_output() again does nothing else than calling the netfilter postrouting hook NF_IP_POST_ROUTING and calling ip_finish_output2() on successful traversal of this hook.

ip_finish_output2() calls prepends the hardware (link layer) header to our skb and calls net/ipv4/ip_output.c:ip_output().


转自:http://ftp.gnumonks.org/pub/doc/packet-journey-2.4.html

超强的指针 *一辈子都找不到的牛B贴[转]

C语言所有复杂的指针声明,都是由各种声明嵌套构成的。如何解读复杂指针声明呢?右左法则是一个既著名又常用的方法。不过,右左法则其实并不是C标准里面的内容,它是从C标准的声明规定中归纳出来的方法。C标准的声明规则,是用来解决如何创建声明的,而右左法则是用来解决如何辩识一个声明的,两者可以说是相反的。右左法则的英文原文是这样说的:

The right-left rule: Start reading the declaration from the innermost parentheses, go right, and then go left. When you encounter parentheses, the direction should be reversed. Once everything in the parentheses has been parsed, jump out of it. Continue till the whole declaration has been parsed.


这段英文的翻译如下:

右左法则:首先从最里面的圆括号看起,然后往右看,再往左看。每当遇到圆括号时,就应该掉转阅读方向。一旦解析完圆括号里面所有的东西,就跳出圆括号。重复这个过程直到整个声明解析完毕。

        笔者要对这个法则进行一个小小的修正,应该是从未定义的标识符开始阅读,而不是从括号读起,之所以是未定义的标识符,是因为一个声明里面可能有多个标识符,但未定义的标识符只会有一个。

        现在通过一些例子来讨论右左法则的应用,先从最简单的开始,逐步加深:

int (*func)(int *p);

首先找到那个未定义的标识符,就是func,它的外面有一对圆括号,而且左边是一个*号,这说明func是一个指针,然后跳出这个圆括号,先看右边,也是一个圆括号,这说明(*func)是一个函数,而func是一个指向这类函数的指针,就是一个函数指针,这类函数具有int*类型的形参,返回值类型是int。

int (*func)(int *p, int (*f)(int*));

func被一对括号包含,且左边有一个*号,说明func是一个指针,跳出括号,右边也有个括号,那么func是一个指向函数的指针,这类函数具有 int *和int (*)(int*)这样的形参,返回值为int类型。再来看一看func的形参int (*f)(int*),类似前面的解释,f也是一个函数指针,指向的函数具有int*类型的形参,返回值为int。

int (*func[5])(int *p);

func右边是一个[]运算符,说明func是一个具有5个元素的数组,func的左边有一个*,说明func的元素是指针,要注意这里的*不是修饰func的,而是修饰func[5]的,原因是[]运算符优先级比*高,func先跟[]结合,因此*修饰的是func[5]。跳出这个括号,看右边,也是一对圆括号,说明func数组的元素是函数类型的指针,它所指向的函数具有int*类型的形参,返回值类型为int。


int (*(*func)[5])(int *p);

func被一个圆括号包含,左边又有一个*,那么func是一个指针,跳出括号,右边是一个[]运算符号,说明func是一个指向数组的指针,现在往左看,左边有一个*号,说明这个数组的元素是指针,再跳出括号,右边又有一个括号,说明这个数组的元素是指向函数的指针。总结一下,就是:func是一个指向数组的指针,这个数组的元素是函数指针,这些指针指向具有int*形参,返回值为int类型的函数。

int (*(*func)(int *p))[5];

func是一个函数指针,这类函数具有int*类型的形参,返回值是指向数组的指针,所指向的数组的元素是具有5个int元素的数组。

要注意有些复杂指针声明是非法的,例如:

int func(void) [5];

func是一个返回值为具有5个int元素的数组的函数。但C语言的函数返回值不能为数组,这是因为如果允许函数返回值为数组,那么接收这个数组的内容的东西,也必须是一个数组,但C语言的数组名是一个右值,它不能作为左值来接收另一个数组,因此函数返回值不能为数组。

int func[5](void);

func是一个具有5个元素的数组,这个数组的元素都是函数。这也是非法的,因为数组的元素除了类型必须一样外,每个元素所占用的内存空间也必须相同,显然函数是无法达到这个要求的,即使函数的类型一样,但函数所占用的空间通常是不相同的。

作为练习,下面列几个复杂指针声明给读者自己来解析,答案放在第十章里。

int (*(*func)[5][6])[7][8];

int (*(*(*func)(int *))[5])(int *);

int (*(*func[7][8][9])(int*))[5];

        实际当中,需要声明一个复杂指针时,如果把整个声明写成上面所示的形式,对程序可读性是一大损害。应该用typedef来对声明逐层分解,增强可读性,例如对于声明:

int (*(*func)(int *p))[5];

可以这样分解:

typedef  int (*PARA)[5];
typedef PARA (*func)(int *);

这样就容易看得多了。
===============================================================

转载述: 这是一篇比较老的关于指针的文章,作者站在初学者的角度对指针作了深入的剖析。如果你在学习指针的时候有什么问题,看一看这篇文章定有收获。

一。指针的概念 
    1。指针的类型
    2。指针所指向的类型
    3。指针的值
二。指针的算术运算 
三。运算符&和* 
四。指针表达式
五。数组和指针的关系  
     

一。指针的概念 
    指针是一个特殊的变量,它里面存储的数值被解释成为内存里的一个地址。 
    要搞清一个指针需要搞清指针的四方面的内容:指针的类型,指针所指向的类型,指针的值或者叫指针所指向的内存区,还有指针本身所占据的内存区。让我们分别说明。 
    先声明几个指针放着做例子: 
例一: 
(1)int *ptr; 
(2)char *ptr; 
(3)int **ptr; 
(4)int (*ptr)[3]; 
(5)int *(*ptr)[4]; 
如果看不懂后几个例子的话,请参阅我前段时间贴出的文章<<如何理解c和c++的复杂类型声明>>。

1。 指针的类型
    从语法的角度看,你只要把指针声明语句里的指针名字去掉,剩下的部分就是这个指针的类型。这是指针本身所具有的类型。让我们看看例一中各个指针的类型: 
(1)int *ptr; //指针的类型是int * 
(2)char *ptr; //指针的类型是char * 
(3)int **ptr; //指针的类型是 int ** 
(4)int (*ptr)[3]; //指针的类型是 int(*)[3] 
(5)int *(*ptr)[4]; //指针的类型是 int *(*)[4] 
怎么样?找出指针的类型的方法是不是很简单?

2。指针所指向的类型
    当你通过指针来访问指针所指向的内存区时,指针所指向的类型决定了编译器将把那片内存区里的内容当做什么来看待。 
    从语法上看,你只须把指针声明语句中的指针名字和名字左边的指针声明符 *去掉,剩下的就是指针所指向的类型。例如: 
(1)int *ptr; //指针所指向的类型是int 
(2)char *ptr; //指针所指向的的类型是char 
(3)int **ptr; //指针所指向的的类型是 int * 
(4)int (*ptr)[3]; //指针所指向的的类型是 int()[3] 
(5)int *(*ptr)[4]; //指针所指向的的类型是 int *()[4] 
    在指针的算术运算中,指针所指向的类型有很大的作用。 
    指针的类型(即指针本身的类型)和指针所指向的类型是两个概念。当你对C越来越熟悉时,你会发现,把与指针搅和在一起的“类型”这个概念分成“指针的类型”和“指针所指向的类型”两个概念,是精通指针的关键点之一。我看了不少书,发现有些写得差的书中,就把指针的这两个概念搅在一起了,所以看起书来前后矛盾,越看越糊涂。

3。 指针的值
    指针的值,或者叫指针所指向的内存区或地址。 指针的值是指针本身存储的数值,这个值将被编译器当作一个地址,而不是一个一般的数值。在32位程序里,所有类型的指针的值都是一个32位整数,因为32位程序里内存地址全都是32位长。 
    指针所指向的内存区就是从指针的值所代表的那个内存地址开始,长度为sizeof(指针所指向的类型)的一片内存区。以后,我们说一个指针的值是XX,就相当于说该指针指向了以XX为首地址的一片内存区域;我们说一个指针指向了某块内存区域,就相当于说该指针的值是这块内存区域的首地址。 
    指针所指向的内存区和指针所指向的类型是两个完全不同的概念。在例一中,指针所指向的类型已经有了,但由于指针还未初始化,所以它所指向的内存区是不存在的,或者说是无意义的。 
    以后,每遇到一个指针,都应该问问:这个指针的类型是什么?指针指向的类型是什么?该指针指向了哪里? 
4。 指针本身所占据的内存区。 
    指针本身占了多大的内存?你只要用函数sizeof(指针的类型)测一下就知道了。在32位平台里,指针本身占据了4个字节的长度。 
    指针本身占据的内存这个概念在判断一个指针表达式是否是左值时很有用。

二。指针的算术运算 
    指针可以加上或减去一个整数。指针的这种运算的意义和通常的数值的加减运算的意义是不一样的。例如: 
例二: 
1。 char a[20]; 
2。 int *ptr=a; 
... 
... 
3。 ptr++; 
    在上例中,指针ptr的类型是int*,它指向的类型是int,它被初始化为指向整形变量a。接下来的第3句中,指针ptr被加了1,编译器是这样处理的:它把指针ptr的值加上了sizeof(int),在32位程序中,是被加上了4。由于地址是用字节做单位的,故ptr所指向的地址由原来的变量a的地址向高地址方向增加了4个字节。由于char类型的长度是一个字节,所以,原来ptr是指向数组a的第0 号单元开始的四个字节,此时指向了数组a中从第4号单元开始的四个字节。 
    我们可以用一个指针和一个循环来遍历一个数组,看例子: 
例三: 
int array[20]; 
int *ptr=array; 
... 
//此处略去为整型数组赋值的代码。 
... 
for(i=0;i<20;i++) 

(*ptr)++; 
ptr++; 

这个例子将整型数组中各个单元的值加1。由于每次循环都将指针ptr加1,所以每次循环都能访问数组的下一个单元。 
再看例子: 
例四: 
1。 char a[20]; 
2。 int *ptr=a; 
... 
... 
3。 ptr+=5; 
    在这个例子中,ptr被加上了5,编译器是这样处理的:将指针ptr的值加上5乘sizeof(int),在32位程序中就是加上了5乘4=20。由于地址的单位是字节,故现在的ptr所指向的地址比起加5后的ptr所指向的地址来说,向高地址方向移动了20个字节。在这个例子中,没加5前的ptr指向数组a的第0号单元开始的四个字节,加5后,ptr已经指向了数组a的合法范围之外了。虽然这种情况在应用上会出问题,但在语法上却是可以的。这也体现出了指针的灵活性。 
    如果上例中,ptr是被减去5,那么处理过程大同小异,只不过ptr的值是被减去5乘sizeof(int),新的ptr指向的地址将比原来的ptr所指向的地址向低地址方向移动了20个字节。 
    总结一下,一个指针ptrold加上一个整数n后,结果是一个新的指针ptrnew,ptrnew的类型和ptrold的类型相同,ptrnew所指向的类型和ptrold所指向的类型也相同。ptrnew的值将比ptrold的值增加了n乘sizeof(ptrold所指向的类型)个字节。就是说, ptrnew所指向的内存区将比ptrold所指向的内存区向高地址方向移动了n乘sizeof(ptrold所指向的类型)个字节。 
    一个指针ptrold减去一个整数n后,结果是一个新的指针ptrnew,ptrnew的类型和ptrold的类型相同,ptrnew所指向的类型和 ptrold所指向的类型也相同。ptrnew的值将比ptrold的值减少了n乘sizeof(ptrold所指向的类型)个字节,就是说, ptrnew所指向的内存区将比ptrold所指向的内存区向低地址方向移动了n乘sizeof(ptrold所指向的类型)个字节。

三。运算符&和*
    这里&是取地址运算符,*是...书上叫做“间接运算符”。&a的运算结果是一个指针,指针的类型是a的类型加个*,指针所指向的类型是 a的类型,指针所指向的地址嘛,那就是a的地址。*p的运算结果就五花八门了。总之*p的结果是p所指向的东西,这个东西有这些特点:它的类型是p指向的类型,它所占用的地址是p所指向的地址。 
例五: 
int a=12; 
int b; 
int *p; 
int **ptr; 
p=&a;//&a的结果是一个指针,类型是int*,指向的类型是int,指向的地址是a的地址。 
*p=24;//*p的结果,在这里它的类型是int,它所占用的地址是p所指向的地址,显然,*p就是变量a。 
ptr=&p;//&p的结果是个指针,该指针的类型是p的类型加个*,在这里是int **。该指针所指向的类型是p的类型,这里是int*。该指针所指向的地址就是指针p自己的地址。 
*ptr=&b;//*ptr是个指针,&b的结果也是个指针,且这两个指针的类型和所指向的类型是一样的,所以用&b来给*ptr赋值就是毫无问题的了。 
**ptr=34;//*ptr的结果是ptr所指向的东西,在这里是一个指针,对这个指针再做一次*运算,结果就是一个int类型的变量。

四。指针表达式
    一个表达式的最后结果如果是一个指针,那么这个表达式就叫指针表达式。 
    下面是一些指针表达式的例子: 
例六: 
int a,b; 
int array[10]; 
int *pa; 
pa=&a;//&a是一个指针表达式。 
int **ptr=&pa;//&pa也是一个指针表达式。 
*ptr=&b;//*ptr和&b都是指针表达式。 
pa=array; 
pa++;//这也是指针表达式。 
例七: 
char *arr[20]; 
char **parr=arr;//如果把arr看作指针的话,arr也是指针表达式 
char *str; 
str=*parr;//*parr是指针表达式 
str=*(parr+1);//*(parr+1)是指针表达式 
str=*(parr+2);//*(parr+2)是指针表达式 
    由于指针表达式的结果是一个指针,所以指针表达式也具有指针所具有的四个要素:指针的类型,指针所指向的类型,指针指向的内存区,指针自身占据的内存。 
    好了,当一个指针表达式的结果指针已经明确地具有了指针自身占据的内存的话,这个指针表达式就是一个左值,否则就不是一个左值。在例七中,&a不是一个左值,因为它还没有占据明确的内存。*ptr是一个左值,因为*ptr这个指针已经占据了内存,其实*ptr就是指针pa,既然pa已经在内存中有了自己的位置,那么*ptr当然也有了自己的位置。

五。数组和指针的关系
    如果对声明数组的语句不太明白的话,请参阅我前段时间贴出的文章<<如何理解c和c++的复杂类型声明>>。 
    数组的数组名其实可以看作一个指针。看下例: 
例八: 
int array[10]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9},value; 
... 
... 
value=array[0];//也可写成:value=*array; 
value=array[3];//也可写成:value=*(array+3); 
value=array[4];//也可写成:value=*(array+4); 
    上例中,一般而言数组名array代表数组本身,类型是int [10],但如果把array看做指针的话,它指向数组的第0个单元,类型是int *,所指向的类型是数组单元的类型即int。因此*array等于0就一点也不奇怪了。同理,array+3是一个指向数组第3个单元的指针,所以* (array+3)等于3。其它依此类推。 
例九: 
char *str[3]={ 
"Hello,this is a sample!", 
"Hi,good morning.", 
"Hello world" 
}; 
char s[80]; 
strcpy(s,str[0]);//也可写成strcpy(s,*str); 
strcpy(s,str[1]);//也可写成strcpy(s,*(str+1)); 
strcpy(s,str[2]);//也可写成strcpy(s,*(str+2)); 
    上例中,str是一个三单元的数组,该数组的每个单元都是一个指针,这些指针各指向一个字符串。把指针数组名str当作一个指针的话,它指向数组的第0号单元,它的类型是char**,它指向的类型是char *。 
*str也是一个指针,它的类型是char*,它所指向的类型是char,它指向的地址是字符串"Hello,this is a sample!"的第一个字符的地址,即'H'的地址。 
    str+1也是一个指针,它指向数组的第1号单元,它的类型是char**,它指向的类型是char *。 
    *(str+1)也是一个指针,它的类型是char*,它所指向的类型是char,它指向"Hi,good morning."的第一个字符'H',等等。

    下面总结一下数组的数组名的问题。声明了一个数组TYPE array[n],则数组名称array就有了两重含义:第一,它代表整个数组,它的类型是TYPE [n];第二,它是一个指针,该指针的类型是TYPE*,该指针指向的类型是TYPE,也就是数组单元的类型,该指针指向的内存区就是数组第0号单元,该指针自己占有单独的内存区,注意它和数组第0号单元占据的内存区是不同的。该指针的值是不能修改的,即类似array++的表达式是错误的。 
    在不同的表达式中数组名array可以扮演不同的角色。 
    在表达式sizeof(array)中,数组名array代表数组本身,故这时sizeof函数测出的是整个数组的大小。 
    在表达式*array中,array扮演的是指针,因此这个表达式的结果就是数组第0号单元的值。sizeof(*array)测出的是数组单元的大小。 
    表达式array+n(其中n=0,1,2,....。)中,array扮演的是指针,故array+n的结果是一个指针,它的类型是TYPE*,它指向的类型是TYPE,它指向数组第n号单元。故sizeof(array+n)测出的是指针类型的大小。 
例十: 
int array[10]; 
int (*ptr)[10]; 
ptr=&array; 
    上例中ptr是一个指针,它的类型是int (*)[10],他指向的类型是int [10],我们用整个数组的首地址来初始化它。在语句ptr=&array中,array代表数组本身。

    本节中提到了函数sizeof(),那么我来问一问,sizeof(指针名称)测出的究竟是指针自身类型的大小呢还是指针所指向的类型的大小?答案是前者。例如: 
int (*ptr)[10]; 
则在32位程序中,有: 
sizeof(int(*)[10])==4 
sizeof(int [10])==40 
sizeof(ptr)==4 
    实际上,sizeof(对象)测出的都是对象自身的类型的大小,而不是别的什么类型的大小。

六。指针和结构类型的关系 
七。指针和函数的关系 
八。指针类型转换
九。指针的安全问题 
十、指针与链表问题   

 


六。指针和结构类型的关系 
    可以声明一个指向结构类型对象的指针。 
例十一: 
struct MyStruct 

int a; 
int b; 
int c; 

    MyStruct ss={20,30,40};//声明了结构对象ss,并把ss的三个成员初始化为20,30和40。 
    MyStruct *ptr=&ss;//声明了一个指向结构对象ss的指针。它的类型是MyStruct*,它指向的类型是MyStruct。 
    int *pstr=(int*)&ss;//声明了一个指向结构对象ss的指针。但是它的类型和它指向的类型和ptr是不同的。 
    请问怎样通过指针ptr来访问ss的三个成员变量? 
答案: 
ptr->a; 
ptr->b; 
ptr->c; 
    又请问怎样通过指针pstr来访问ss的三个成员变量? 
答案: 
*pstr;//访问了ss的成员a。 
*(pstr+1);//访问了ss的成员b。 
*(pstr+2)//访问了ss的成员c。 
    呵呵,虽然我在我的MSVC++6.0上调式过上述代码,但是要知道,这样使用pstr来访问结构成员是不正规的,为了说明为什么不正规,让我们看看怎样通过指针来访问数组的各个单元: 
例十二: 
int array[3]={35,56,37}; 
int *pa=array; 
    通过指针pa访问数组array的三个单元的方法是: 
*pa;//访问了第0号单元 
*(pa+1);//访问了第1号单元 
*(pa+2);//访问了第2号单元 
    从格式上看倒是与通过指针访问结构成员的不正规方法的格式一样。所有的C/C++编译器在排列数组的单元时,总是把各个数组单元存放在连续的存储区里,单元和单元之间没有空隙。但在存放结构对象的各个成员时,在某种编译环境下,可能会需要字对齐或双字对齐或者是别的什么对齐,需要在相邻两个成员之间加若干个“填充字节”,这就导致各个成员之间可能会有若干个字节的空隙。 
    所以,在例十二中,即使*pstr访问到了结构对象ss的第一个成员变量a,也不能保证*(pstr+1)就一定能访问到结构成员b。因为成员a和成员b 之间可能会有若干填充字节,说不定*(pstr+1)就正好访问到了这些填充字节呢。这也证明了指针的灵活性。要是你的目的就是想看看各个结构成员之间到底有没有填充字节, 
    嘿,这倒是个不错的方法。 
    通过指针访问结构成员的正确方法应该是象例十二中使用指针ptr的方法。

七。指针和函数的关系 
    可以把一个指针声明成为一个指向函数的指针。 
int fun1(char*,int); 
int (*pfun1)(char*,int); 
pfun1=fun1; 
.... 
.... 
int a=(*pfun1)("abcdefg",7);//通过函数指针调用函数。 
    可以把指针作为函数的形参。在函数调用语句中,可以用指针表达式来作为实参。 
例十三: 
int fun(char*); 
int a; 
char str[]="abcdefghijklmn"; 
a=fun(str); 
... 
... 
int fun(char*s) 

int num=0; 
for(int i=0;i { 
num+=*s;s++; 

return num; 

    这个例子中的函数fun统计一个字符串中各个字符的ASCII码值之和。前面说了,数组的名字也是一个指针。在函数调用中,当把str作为实参传递给形参 s后,实际是把str的值传递给了s,s所指向的地址就和str所指向的地址一致,但是str和s各自占用各自的存储空间。在函数体内对s进行自加1运算,并不意味着同时对str进行了自加1运算。

八。指针类型转换
    当我们初始化一个指针或给一个指针赋值时,赋值号的左边是一个指针,赋值号的右边是一个指针表达式。在我们前面所举的例子中,绝大多数情况下,指针的类型和指针表达式的类型是一样的,指针所指向的类型和指针表达式所指向的类型是一样的。 
例十四: 
1。 float f=12.3; 
2。 float *fptr=&f; 
3。 int *p; 
    在上面的例子中,假如我们想让指针p指向实数f,应该怎么搞?是用下面的语句吗? 
    p=&f; 
    不对。因为指针p的类型是int*,它指向的类型是int。表达式&f的结果是一个指针,指针的类型是float*,它指向的类型是float。两者不一致,直接赋值的方法是不行的。至少在我的MSVC++6.0上,对指针的赋值语句要求赋值号两边的类型一致,所指向的类型也一致,其它的编译器上我没试过,大家可以试试。为了实现我们的目的,需要进行“强制类型转换”: 
    p=(int*)&f; 
    如果有一个指针p,我们需要把它的类型和所指向的类型改为TYEP*和TYPE,那么语法格式是: 
    (TYPE*)p; 
    这样强制类型转换的结果是一个新指针,该新指针的类型是TYPE*,它指向的类型是TYPE,它指向的地址就是原指针指向的地址。而原来的指针p的一切属性都没有被修改。 
    一个函数如果使用了指针作为形参,那么在函数调用语句的实参和形参的结合过程中,也会发生指针类型的转换。 例十五: 
void fun(char*); 
int a=125,b; 
fun((char*)&a); 
... 
... 
void fun(char*s) 

char c; 
c=*(s+3);*(s+3)=*(s+0);*(s+0)=c; 
c=*(s+2);*(s+2)=*(s+1);*(s+1)=c; 


    注意这是一个32位程序,故int类型占了四个字节,char类型占一个字节。函数fun的作用是把一个整数的四个字节的顺序来个颠倒。注意到了吗?在函数调用语句中,实参&a的结果是一个指针,它的类型是int *,它指向的类型是int。形参这个指针的类型是char*,它指向的类型是char。这样,在实参和形参的结合过程中,我们必须进行一次从int*类型到char*类型的转换。结合这个例子,我们可以这样来想象编译器进行转换的过程:编译器先构造一个临时指针 char*temp,然后执行temp=(char*)&a,最后再把temp的值传递给s。所以最后的结果是:s的类型是char*,它指向的类型是char,它指向的地址就是a的首地址。 
    我们已经知道,指针的值就是指针指向的地址,在32位程序中,指针的值其实是一个32位整数。那可不可以把一个整数当作指针的值直接赋给指针呢?就象下面的语句: 
    unsigned int a; 
    TYPE *ptr;//TYPE是int,char或结构类型等等类型。 
    ... 
    ... 
    a=20345686; 
    ptr=20345686;//我们的目的是要使指针ptr指向地址20345686(十进制) 
    ptr=a;//我们的目的是要使指针ptr指向地址20345686(十进制) 
    编译一下吧。结果发现后面两条语句全是错的。那么我们的目的就不能达到了吗?不,还有办法: 
    unsigned int a; 
    TYPE *ptr;//TYPE是int,char或结构类型等等类型。 
    ... 
    ... 
    a=某个数,这个数必须代表一个合法的地址; 
    ptr=(TYPE*)a;//呵呵,这就可以了。 
    严格说来这里的(TYPE*)和指针类型转换中的(TYPE*)还不一样。这里的(TYPE*)的意思是把无符号整数a的值当作一个地址来看待。上面强调了a的值必须代表一个合法的地址,否则的话,在你使用ptr的时候,就会出现非法操作错误。     
    想想能不能反过来,把指针指向的地址即指针的值当作一个整数取出来。完全可以。下面的例子演示了把一个指针的值当作一个整数取出来,然后再把这个整数当作一个地址赋给一个指针: 
例十六: 
int a=123,b; 
int *ptr=&a; 
char *str; 
b=(int)ptr;//把指针ptr的值当作一个整数取出来。 
str=(char*)b;//把这个整数的值当作一个地址赋给指针str。 
    好了,现在我们已经知道了,可以把指针的值当作一个整数取出来,也可以把一个整数值当作地址赋给一个指针。

九。指针的安全问题
    看下面的例子: 
例十七: 
char s='a'; 
int *ptr; 
ptr=(int*)&s; 
*ptr=1298; 
    指针ptr是一个int*类型的指针,它指向的类型是int。它指向的地址就是s的首地址。在32位程序中,s占一个字节,int类型占四个字节。最后一条语句不但改变了s所占的一个字节,还把和s相临的高地址方向的三个字节也改变了。这三个字节是干什么的?只有编译程序知道,而写程序的人是不太可能知道的。也许这三个字节里存储了非常重要的数据,也许这三个字节里正好是程序的一条代码,而由于你对指针的马虎应用,这三个字节的值被改变了!这会造成崩溃性的错误。 
    让我们来看一例: 
例十八: 
1。 char a; 
2。 int *ptr=&a; 
... 
... 
3。 ptr++; 
4。 *ptr=115; 
    该例子完全可以通过编译,并能执行。但是看到没有?第3句对指针ptr进行自加1运算后,ptr指向了和整形变量a相邻的高地址方向的一块存储区。这块存储区里是什么?我们不知道。有可能它是一个非常重要的数据,甚至可能是一条代码。而第4句竟然往这片存储区里写入一个数据!这是严重的错误。所以在使用指针时,程序员心里必须非常清楚:我的指针究竟指向了哪里。在用指针访问数组的时候,也要注意不要超出数组的低端和高端界限,否则也会造成类似的错误。 
在指针的强制类型转换:ptr1=(TYPE*)ptr2中,如果sizeof(ptr2的类型)大于sizeof(ptr1的类型),那么在使用指针 ptr1来访问ptr2所指向的存储区时是安全的。如果sizeof(ptr2的类型)小于sizeof(ptr1的类型),那么在使用指针ptr1来访问ptr2所指向的存储区时是不安全的。至于为什么,读者结合例十七来想一想,应该会明白的。

十、指针与链表问题 
红色部分所示的程序语句有问题,改正后的程序在下面。
 list1.c

#include 
#include

struct listNode{ 
    int data; 
     struct listNode *nextPtr; 
}; 
typedef struct listNode LISTNODE; 
typedef LISTNODE * LISTNODEPTR; 
void list(LISTNODEPTR *, int); 
void printlist(LISTNODEPTR); 
main() 

    LISTNODEPTR newPtr=NULL; 
    int i,a; 
    for(i=0;i<3;i++){ 
        printf("please enter a number\n"); 
        scanf("%d,",&a); 
        list(&newPtr,a); 
        // 此处给的是newPtr的地址, 注意! 
      } 
      printlist(newPtr);

    free(newPtr); 
     // 链表的释放不能这样写,这样,只释放了newPtr指向的一个节点。 
     // 可以先找到链表的尾,然后反向释放;或者,利用 printlist的顺序释放, 
     // 改函数printlist,或在此函数里释放。 
    return 0; 
}

void list(LISTNODEPTR *sPtr, int a) 

    LISTNODEPTR newPtr,currentPtr; 
    newPtr=malloc(sizeof(LISTNODEPTR)); 
    // 此处错, LISTNODEPTR 是指针类型,不是结构类型, 
    // malloc返回void指针,应该强制转换类型,此处会告警不报错,但应有良好的编程风格与习惯。 
    if(newPtr!=NULL){ 
        newPtr->data=a; 
        newPtr->nextPtr=NULL; 
         currentPtr=*sPtr; 
    } 
    if(currentPtr==NULL){ 
     // 此处条件不确切,因为currentPtr没有初始化, 
     // 如newPtr一旦为NULL,此句及以下就有问题。 
    newPtr->nextPtr=*sPtr; 
    *sPtr=newPtr;} 
     // 在第一个数来的时候,main里的newPtr通过sPtr被修改指向此节点。 
     // 在第二个数来的时候,main里的newPtr通过sPtr被修改指向此节点。 
     // 在第三个数来的时候,main里的newPtr通过sPtr被修改指向此节点。 
     // 最后,main里的newPtr指向第三个数。 
}

void printlist(LISTNODEPTR currentPtr) 

    if(currentPtr==NULL) 
        printf("The list is empty\n"); 
    else{ 
        printf("This list is :\n"); 
       while(currentPtr!=NULL){ 
            printf("%d-->",currentPtr->data); 
            // main里的newPtr指向第三个数。你先打印了最后一个数。
            // currentPtr=currentPtr->nextPtr->data;
            // 此句非法, 类型不同, 有可能让你只循环一次,如data为0。
       } 
       printf("NULL\n\n"); 
    } 

    // 对类似程序能运行,但结果似是而非的情况,应该多利用跟踪调试,看变量的变化。


改正后的正确程序
#include 
#include 
struct listNode{ 
    int data; 
    struct listNode *nextPtr; 
}; 
typedef struct listNode LISTNODE; 
typedef LISTNODE * LISTNODEPTR;

LISTNODEPTR list(LISTNODEPTR , int); // 此处不同 
void printlist(LISTNODEPTR); 
void freelist(LISTNODEPTR); // 增加

main() 

    LISTNODEPTR newPtr=NULL; 
    int i,a; 
    for(i=0;i<3;i++){ 
        printf("please enter a number\n"); 
        scanf("%d,",&a); 
        newPtr = list(newPtr,a); // 此处注意 
    } 
    printlist(newPtr); 
    freelist(newPtr); // 此处 
    return 0; 
}

LISTNODEPTR list(LISTNODEPTR sPtr, int a) 

    if ( sPtr != NULL ) 
        sPtr->nextPtr = list( sPtr->nextPtr, a ); // 递归,向后面的节点上加数据。 
    else 
    { 
        sPtr =(LISTNODEPTR) malloc(sizeof(LISTNODE)); // 注意,是节点的尺寸,类型转换 
        sPtr->nextPtr = NULL; 
        sPtr->data = a; 
    } 
    return sPtr; 
}

void freelist(LISTNODEPTR sPtr ) 

    if ( sPtr != NULL ) 
    { 
        freelist( sPtr->nextPtr ); // 递归, 先释放后面的节点
        free( sPtr ); // 再释放本节点 
    } 
    else // 
    return ; // 此两行可不要 
}

void printlist(LISTNODEPTR currentPtr) 

    if(currentPtr==NULL) 
        printf("The list is empty\n"); 
    else 
    { 
        printf("This list is :\n"); 
        while(currentPtr!=NULL) 
        { 
            printf("%d-->",currentPtr->data); 
            currentPtr=currentPtr->nextPtr; // 这里不一样 
        } 
        printf("NULL\n\n"); 
    } 

\n和\r\n的区别 &原位

编写LINUX串口程序,串口终端采用Windows超级终端,会遇到换行的问题,到底该采用\n还是\r\n?谭浩强的C程序设计中是这样解释的:

\r,回车,将当前位置移动到本行开头
\n,换行,将当前位置移到下一行开头
计算机还没有出现之前,有一种叫做电传打字机(Teletype Model 33)的玩意,每秒钟可以打10个字符。但是它有一个问题,就是打完一行换行的时候,要用去0.2秒,正好可以打两个字符。要是在这0.2秒里面,又有新的字符传过来,那么这个字符将丢失。 于是,研制人员想了个办法解决这个问题,就是在每行后面加两个表示结束的字符。一个叫做"回车",告诉打字机把打印头定位在左边界;另一个叫做"换行",告诉打字机把纸向下移一行。 这就是"换行"和"回车"的来历,从它们的英语名字上也可以看出一二。 后来,计算机发明了,这两个概念也就被般到了计算机上。那时,存储器很贵,一些科学家认为在每行结尾加两个字符太浪费了,加一个就可以。于是,就出现了分歧。Unix 系统里,每行结尾只有"<换行>",即"\n";Windows系统里面,每行结尾是"<回车><换行>",即" \r\n";Mac系统里,每行结尾是"<回车>"。一个直接后果是,Unix/Mac系统下的文件在Windows里打开的话,所有文字会变成一行;而Windows里的文件在Unix/Mac下打开的话,在每行的结尾可能会多出一个^M符号。因此编写LINUX串口程序,如果要实现Windows下的换行,应该使用\r\n才可以。

[转]精华:LINUX字符设备驱动程序实例(scull) (

【1.系统环境】

该驱动程序在UBUNTU10.04LTS编译通过,系统内核为linux-2.6.32-24(可使用uname -r 命令来查看当前内核的版本号)

由于安装UBUNTU10.04LTS时,没有安装LINUX内核源码,因此需要在www.kernel.org下载LINUX源码,下载linux-2.6.32.22.tar.bz2(与系统运行的LINUX内核版本尽量保持一致),使用如下命令安装内核:

1.解压内核

cd /us/src

tar jxvf linux-2.6.32.22.tar.bz2


2.为系统的include创建链接文件

cd /usr/include
rm -rf asm linux scsi
ln -s /usr/src/linux-2.6.32.22/include/asm-generic asm
ln -s /usr/src/linux-2.6.32.22/include/linux linux
ln -s /usr/src/linux-2.6.32.22/include/scsi scsi


LINUX内核源码安装完毕

【2.驱动程序代码】

/******************************************************************************
*Name: memdev.c
*Desc: 字符设备驱动程序的框架结构,该字符设备并不是一个真实的物理设备,
* 而是使用内存来模拟一个字符设备
*Parameter: 
*Return:
*Author: yoyoba(stuyou@126.com)
*Date: 2010-9-26
*Modify: 2010-9-26
********************************************************************************/

#include <linux/module.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/system.h>
#include <asm/uaccess.h>

#include "memdev.h"

static mem_major = MEMDEV_MAJOR;

module_param(mem_major, int, S_IRUGO);

struct mem_dev *mem_devp; /*设备结构体指针*/

struct cdev cdev; 

/*文件打开函数*/
int mem_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
    struct mem_dev *dev;
    
    /*获取次设备号*/
    int num = MINOR(inode->i_rdev);

    if (num >= MEMDEV_NR_DEVS) 
            return -ENODEV;
    dev = &mem_devp[num];
    
    /*将设备描述结构指针赋值给文件私有数据指针*/
    filp->private_data = dev;
    
    return 0; 
}

/*文件释放函数*/
int mem_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
  return 0;
}

/*读函数*/
static ssize_t mem_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t size, loff_t *ppos)
{
  unsigned long p = *ppos;
  unsigned int count = size;
  int ret = 0;
  struct mem_dev *dev = filp->private_data; /*获得设备结构体指针*/

  /*判断读位置是否有效*/
  if (>= MEMDEV_SIZE)
    return 0;
  if (count > MEMDEV_SIZE - p)
    count = MEMDEV_SIZE - p;

  /*读数据到用户空间*/
  if (copy_to_user(buf, (void*)(dev->data + p), count))
  {
    ret = - EFAULT;
  }
  else
  {
    *ppos += count;
    ret = count;
    
    printk(KERN_INFO "read %d bytes(s) from %d\n", count, p);
  }

  return ret;
}

/*写函数*/
static ssize_t mem_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t size, loff_t*ppos)
{
  unsigned long p = *ppos;
  unsigned int count = size;
  int ret = 0;
  struct mem_dev *dev = filp->private_data; /*获得设备结构体指针*/
  
  /*分析和获取有效的写长度*/
  if (>= MEMDEV_SIZE)
    return 0;
  if (count > MEMDEV_SIZE - p)
    count = MEMDEV_SIZE - p;
    
  /*从用户空间写入数据*/
  if (copy_from_user(dev->data + p, buf, count))
    ret = - EFAULT;
  else
  {
    *ppos += count;
    ret = count;
    
    printk(KERN_INFO "written %d bytes(s) from %d\n", count, p);
  }

  return ret;
}

/* seek文件定位函数 */
static loff_t mem_llseek(struct file *filp, loff_t offset, int whence)
{ 
    loff_t newpos;

    switch(whence) {
      case 0: /* SEEK_SET */
        newpos = offset;
        break;

      case 1: /* SEEK_CUR */
        newpos = filp->f_pos + offset;
        break;

      case 2: /* SEEK_END */
        newpos = MEMDEV_SIZE -+ offset;
        break;

      default: /* can't happen */
        return -EINVAL;
    }
    if ((newpos<0) || (newpos>MEMDEV_SIZE))
     return -EINVAL;
     
    filp->f_pos = newpos;
    return newpos;

}

/*文件操作结构体*/
static const struct file_operations mem_fops =
{
  .owner = THIS_MODULE,
  .llseek = mem_llseek,
  .read = mem_read,
  .write = mem_write,
  .open = mem_open,
  .release = mem_release,
};

/*设备驱动模块加载函数*/
static int memdev_init(void)
{
  int result;
  int i;

  dev_t devno = MKDEV(mem_major, 0);

  /* 静态申请设备号*/
  if (mem_major)
    result = register_chrdev_region(devno, 2, "memdev");
  else /* 动态分配设备号 */
  {
    result = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 2, "memdev");
    mem_major = MAJOR(devno);
  } 
  
  if (result < 0)
    return result;

  /*初始化cdev结构*/
  cdev_init(&cdev, &mem_fops);
  cdev.owner = THIS_MODULE;
  cdev.ops = &mem_fops;
  
  /* 注册字符设备 */
  cdev_add(&cdev, MKDEV(mem_major, 0), MEMDEV_NR_DEVS);
   
  /* 为设备描述结构分配内存*/
  mem_devp = kmalloc(MEMDEV_NR_DEVS * sizeof(struct mem_dev), GFP_KERNEL);
  if (!mem_devp) /*申请失败*/
  {
    result = - ENOMEM;
    goto fail_malloc;
  }
  memset(mem_devp, 0, sizeof(struct mem_dev));
  
  /*为设备分配内存*/
  for (i=0; i < MEMDEV_NR_DEVS; i++) 
  {
        mem_devp[i].size = MEMDEV_SIZE;
        mem_devp[i].data = kmalloc(MEMDEV_SIZE, GFP_KERNEL);
        memset(mem_devp[i].data, 0, MEMDEV_SIZE);
  }
    
  return 0;

  fail_malloc: 
  unregister_chrdev_region(devno, 1);
  
  return result;
}

/*模块卸载函数*/
static void memdev_exit(void)
{
  cdev_del(&cdev); /*注销设备*/
  kfree(mem_devp); /*释放设备结构体内存*/
  unregister_chrdev_region(MKDEV(mem_major, 0), 2); /*释放设备号*/
}

MODULE_AUTHOR("David Xie");
MODULE_LICENSE("GPL");

module_init(memdev_init);
module_exit(memdev_exit);


/************************
*memdev.h
************************/

#ifndef _MEMDEV_H_
#define _MEMDEV_H_

#ifndef MEMDEV_MAJOR
#define MEMDEV_MAJOR 260 /*预设的mem的主设备号*/
#endif

#ifndef MEMDEV_NR_DEVS
#define MEMDEV_NR_DEVS 2 /*设备数*/
#endif

#ifndef MEMDEV_SIZE
#define MEMDEV_SIZE 4096
#endif

/*mem设备描述结构体*/
struct mem_dev 
{ 
  char *data; 
  unsigned long size; 
};

#endif /* _MEMDEV_H_ */


【3.编译驱动程序模块】

Makefile文件的内容如下:

ifneq ($(KERNELRELEASE),)

obj-m:=memdev.o

else

KERNELDIR:=/lib/modules/$(shell uname -r)/build

PWD:=$(shell pwd)

default:

 $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules

clean:

 rm -rf *.o *.mod.c *.mod.o *.ko

endif


切换到root下,执行make时,如果UBUNTU是使用虚拟机安装的,那么执行make时,不要在ubuntu和windows的共享目录下,否则会出错。

root@VMUBUNTU:~# make
make -C /lib/modules/2.6.32-24-generic/build M=/root modules
make[1]: Entering directory `/usr/src/linux-headers-2.6.32-24-generic'
  CC [M] /root/memdev.o
/root/memdev.c:15: warning: type defaults to ‘int’ in declaration of ‘mem_major’
/root/memdev.c: In function ‘mem_read’:
/root/memdev.c:71: warning: format ‘%d’ expects type ‘int’, but argument 3 has type ‘long unsigned int’
/root/memdev.c: In function ‘mem_write’:
/root/memdev.c:99: warning: format ‘%d’ expects type ‘int’, but argument 3 has type ‘long unsigned int’
  Building modules, stage 2.
  MODPOST 1 modules
  CC /root/memdev.mod.o
  LD [M] /root/memdev.ko
make[1]: Leaving directory `/usr/src/linux-headers-2.6.32-24-generic'


ls查看当前目录的内容

root@VMUBUNTU:~# ls
Makefile memdev.h memdev.mod.c memdev.o Module.symvers
memdev.c memdev.ko memdev.mod.o modules.order


这里的memdev.ko就是生成的驱动程序模块。

通过insmod命令把该模块插入到内核

root@VMUBUNTU:~# insmod memdev.ko


查看插入的memdev.ko驱动

root@VMUBUNTU:~# cat /proc/devices
Character devices:
  1 mem
  4 /dev/vc/0
  4 tty
  4 ttyS
  5 /dev/tty
  5 /dev/console
  5 /dev/ptmx
260 memdev
  6 lp
  7 vcs
 10 misc
 13 input
 14 sound
 21 sg
 29 fb
 99 ppdev
108 ppp
116 alsa
128 ptm
136 pts
180 usb
189 usb_device
226 drm
251 hidraw
252 usbmon
253 bsg
254 rtc

Block devices:
  1 ramdisk
259 blkext
  7 loop
  8 sd
  9 md
 11 sr
 65 sd
 66 sd
 67 sd
 68 sd
 69 sd
 70 sd
 71 sd
128 sd
129 sd
130 sd
131 sd
132 sd
133 sd
134 sd
135 sd
252 device-mapper
253 pktcdvd
254 mdp


可以看到memdev驱动程序被正确的插入到内核当中,主设备号为260,该设备号为memdev.h中定义的#define MEMDEV_MAJOR 260。

如果这里定义的主设备号与系统正在使用的主设备号冲突,比如主设备号定义如下:#define MEMDEV_MAJOR 254,那么在执行insmod命令时,就会出现如下的错误:

root@VMUBUNTU:~# insmod memdev.ko
insmod: error inserting 'memdev.ko': -1 Device or resource busy


查看当前设备使用的主设备号

root@VMUBUNTU:~# cat /proc/devices
Character devices:
  1 mem
  4 /dev/vc/0
  4 tty
  4 ttyS
  5 /dev/tty
  5 /dev/console
  5 /dev/ptmx
  6 lp
  7 vcs
 10 misc
 13 input
 14 sound
 21 sg
 29 fb
 99 ppdev
108 ppp
116 alsa
128 ptm
136 pts
180 usb
189 usb_device
226 drm
251 hidraw
252 usbmon
253 bsg
254 rtc

Block devices:
  1 ramdisk
259 blkext
  7 loop
  8 sd
  9 md
 11 sr
 65 sd
 66 sd
 67 sd
 68 sd
 69 sd
 70 sd
 71 sd
128 sd
129 sd
130 sd
131 sd
132 sd
133 sd
134 sd
135 sd
252 device-mapper
253 pktcdvd
254 mdp


发现字符设备的254主设备号为rtc所使用,因此会出现上述错误,解决方法只需要在memdev.h中修改主设备号的定义即可。

【4.编写应用程序,测试该驱动程序】

首先应该在/dev/目录下创建与该驱动程序相对应的文件节点,使用如下命令创建:

root@VMUBUNTU:/dev# mknod memdev c 260 0


使用ls查看创建好的驱动程序节点文件

root@VMUBUNTU:/dev# ls -al memdev
crw-r--r-- 1 root root 260, 0 2010-09-26 17:28 memdev


编写如下应用程序,来对驱动程序进行测试。

/******************************************************************************
*Name: memdevapp.c
*Desc: memdev字符设备驱动程序的测试程序。先往memedev设备写入内容,然后再
* 从该设备中把内容读出来。
*Parameter: 
*Return:
*Author: yoyoba(stuyou@126.com)
*Date: 2010-9-26
*Modify: 2010-9-26
********************************************************************************/

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>
#include <linux/i2c.h>
#include <linux/fcntl.h>

int main()
{
 int fd;
 char buf[]="this is a example for character devices driver by yoyoba!";//写入memdev设备的内容

 char buf_read[4096]; //memdev设备的内容读入到该buf中

 
 if((fd=open("/dev/memdev",O_RDWR))==-1) //打开memdev设备

  printf("open memdev WRONG!\n");
 else
  printf("open memdev SUCCESS!\n");
  
 printf("buf is %s\n",buf); 

 write(fd,buf,sizeof(buf)); //把buf中的内容写入memdev设备

 
 lseek(fd,0,SEEK_SET); //把文件指针重新定位到文件开始的位置

 
 read(fd,buf_read,sizeof(buf)); //把memdev设备中的内容读入到buf_read中

 
 printf("buf_read is %s\n",buf_read);
 
 return 0;
}


编译并执行该程序

root@VMUBUNTU:/mnt/xlshare# gcc -o mem memdevapp.c

root@VMUBUNTU:/mnt/xlshare# ./mem
open memdev SUCCESS!
buf is this is a example for character devices driver by yoyoba!
buf_read is this is a example for character devices driver by yoyoba!


表明驱动程序工作正常。。。

【5.LINUX是如何make驱动程序模块的】

Linux内核是一种单体内核,但是通过动态加载模块的方式,使它的开发非常灵活 方便。那么,它是如何编译内核的呢?我们可以通过分析它的Makefile入手。以下是 一个简单的hello内核模块的Makefile. 
ifneq ($(KERNELRELEASE),)
obj-m:=hello.o
else
KERNELDIR:=/lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD:=$(shell pwd)
default:
        $(MAKE) -C $(KERNELDIR)  M=$(PWD) modules
clean:
        rm -rf *.o *.mod.c *.mod.o *.ko
endif
当我们写完一个hello模块,只要使用以上的makefile。然后make一下就行。 假设我们把hello模块的源代码放在/home/study/prog/mod/hello/下。 当我们在这个目录运行make时,make是怎么执行的呢? LDD3第二章第四节“编译和装载”中只是简略地说到该Makefile被执行了两次, 但是具体过程是如何的呢? 
首先,由于make 后面没有目标,所以make会在Makefile中的第一个不是以.开头 的目标作为默认的目标执行。于是default成为make的目标。make会执行 $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules shell是make内部的函数,假设当前内核版本是2.6.13-study,所以$(shell uname -r)的结果是 2.6.13-study 这里,实际运行的是 
make -C /lib/modules/2.6.13-study/build M=/home/study/prog/mod/hello/ modules
/lib/modules/2.6.13-study/build是一个指向内核源代码/usr/src/linux的符号链接。 可见,make执行了两次。第一次执行时是读hello模块的源代码所在目录/home/s tudy/prog/mod/hello/下的Makefile。第二次执行时是执行/usr/src/linux/下的Makefile时. 
但是还是有不少令人困惑的问题: 1.这个KERNELRELEASE也很令人困惑,它是什么呢?在/home/study/prog/mod/he llo/Makefile中是没有定义这个变量的,所以起作用的是else…endif这一段。不 过,如果把hello模块移动到内核源代码中。例如放到/usr/src/linux/driver/中, KERNELRELEASE就有定义了。 在/usr/src/linux/Makefile中有 162 KERNELRELEASE=$(VERSION).$(PATCHLEVEL).$(SUBLEVEL)$(EXTRAVERSION)$(LOCALVERSION) 这时候,hello模块也不再是单独用make编译,而是在内核中用make modules进行 编译。 用这种方式,该Makefile在单独编译和作为内核一部分编译时都能正常工作。 
2.这个obj-m := hello.o什么时候会执行到呢? 在执行: 
make -C /lib/modules/2.6.13-study/build M=/home/study/prog/mod/hello/ modules
时,make 去/usr/src/linux/Makefile中寻找目标modules: 862 .PHONY: modules 863 modules: $(vmlinux-dirs) $(if $(KBUILD_BUILTIN),vmlinux) 864 @echo ' Building modules, stage 2.'; 865 $(Q)$(MAKE) -rR -f $(srctree)/scripts/Makefile.modpost 
可以看出,分两个stage: 1.编译出hello.o文件。 2.生成hello.mod.o hello.ko 在这过程中,会调用 make -f scripts/Makefile.build obj=/home/study/prog/mod/hello 而在 scripts/Makefile.build会包含很多文件: 011 -include .config 012 013 include $(if $(wildcard $(obj)/Kbuild), $(obj)/Kbuild, $(obj)/Makefile) 其中就有/home/study/prog/mod/hello/Makefile 这时 KERNELRELEASE已经存在。 所以执行的是: obj-m:=hello.o 
关于make modules的更详细的过程可以在scripts/Makefile.modpost文件的注释 中找到。如果想查看make的整个执行过程,可以运行make -n。