原有xv6的系统调用声明极其复杂，复杂的点在于声明一个系统调用需要同时修改syscall.c中的两处，以及syscall.h中的一处，此外还有用户空间下的usys.pl脚本代码（加入新增entry），有时仅仅想测试一些功能就要花上大量的气力来增删。因此，我想探寻一种新的模式来帮助我们自动化这个过程。
我们主要借鉴了Linux相关的系统调用声明自动化流程，通过新增一个简单的.tbl文件以及一小段python脚本代码从而实现了整个系统调用的自动化流水线。
tbl文件其实是一个简单的文本文件，它其中描述了系统调用相关的基本信息：
- 系统调用号
- 系统调用名
- 系统函数名
中间使用空白字符分隔：
1 fork sys_fork
2 exit sys_exit
3 wait sys_wait
4 pipe sys_pipe
5 read sys_read
...
根据这些信息，我们可以利用脚本来生成我们想要的头文件：syscall.h syscall_gen.h，下面主要介绍这些文件的作用。
生成的syscall_gen.h文件格式如下：
__SYS_CALL(1, fork, sys_fork)
__SYS_CALL(2, exit, sys_exit)
__SYS_CALL(3, wait, sys_wait)
__SYS_CALL(4, pipe, sys_pipe)
__SYS_CALL(5, read, sys_read)
__SYS_CALL(6, kill, sys_kill)
__SYS_CALL(7, exec, sys_exec)
// ...乍看__SYS_CALL似乎未被定义？让我们看看它是如何被使用的。主要有两处代码使用到它：一个是在syscall.c内核代码中，我们使用它来声明系统调用函数以及函数数组初始化；另外一处地方是在在用户程序库，我们使用它来批量生成我们的系统调用函数。
读者可能会感到很奇怪，为何一个.h可以同时实现两个功能？我们是通过#define以及#undef来实现的：
// 系统调用函数声明
#define __SYS_CALL(NUM, NAME, FUNC) extern uint64_t FUNC(void);
#include "syscall_gen.h"
#undef __SYS_CALL
//...
// 系统调用函数数组初始化
#define __SYS_CALL(NUM, NAME, FUNC) [NUM] FUNC,
static uint64_t (*syscalls[])(void) = {
#include "syscall_gen.h"
};
#undef __SYS_CALL可以看到，我们前后两次#include相同的头文件，其中通过重复的#define来实现了不同的功能！
为了方便用户的系统调用，我们需要给用户程序封装相应的系统调用代码，其中需要用到诸如ecall指令，使用汇编其实是最佳的选择，一个系统调用的函数如下：
.global syscall_name
syscall_name:
li a7, syscall_id
ecall
ret为什么不需要传参？因为这是上层封装函数需要做的事情。我们之所以不主动把参数放入诸如a0，a1……寄存器中，是因为我们想通过上层的函数封装，让编译器自动帮我们完成：
int write(int fd, char* addr, int size) { // a0: fd addr: a1 size:a2
syscall_name();
}尽管上述代码不算正确（没有处理返回值）不过该思想也足以体现了。那么现在我们的问题是：如何通过syscall_gen.h这个头文件来帮助我们批量地生成这些代码？聪明的读者一定想到了，我们是不是也可以通过上文提到的#define的形式来帮助我们完成呢？答案是否定的。因为在汇编代码中，换行是作为指令的分隔符，尽管在.S文件中支持C的预处理器，但是在C语言的宏定义中，它不支持输出换行，可能你会疑惑我们平时宏定义也可以使用\反斜杠来换行啊？这只是方便可读性，在实际预处理中并不是真正意义上的换行，因此该方法out。
那我们还有其他办法吗？答案是有的。既然C的宏定义不行，我们是不是能试试汇编的宏定义：
.macro syscall num name
.global \name
\name:
li a7, \num
ecall
ret
.endm在这个基础之上，我们再结合上C的宏定义，从而实现美妙的联动！
.macro syscall num name
.global \name
\name:
li a7, \num
ecall
ret
.endm
#define __SYS_CALL(NUM, NAME, FUNC) syscall NUM, NAME
#include "kernel/syscall_gen.h"过程大致为：C预处理器先将syscall_gen.h的内容转为汇编的宏定义，继而汇编器再将汇编宏转为我们最终的代码。
此文件主要是为了提供系统调用号的相关宏，定义为：
#define NR_fork 1
#define NR_exit 2
#define NR_wait 3
#define NR_pipe 4
#define NR_read 5
#define NR_kill 6
#define NR_exec 7
// ...既然有了syscall_gen.h，为什么还需要这个文件呢？或者说，我们不能通过宏函数的骚操作再次实现我们的伟大壮举吗？确实不行，因为在 C 2011 [N1570] 6.10.3.4 3中，已经规定了：
The resulting completely macro-replaced preprocessing token sequence is not processed as a preprocessing directive even if it resembles one,…”
所以我们想通过「宏」定义「宏」的企图就泡汤了，无路可走，所以当下采取的是同时生成这两个文件来满足我们的需求。
by 杨宗振
2022/4/3