Linux内核驱动遇到的问题

linux内核中，什么是用户空间，什么是内核空间？

在Linux内核中，有两个主要的执行上下文或者内存空间，它们分别是用户空间（User Space）和内核空间（Kernel Space）。这两个空间在操作系统中扮演不同的角色，具有不同的特性和访问权限：

用户空间（User Space）：
- 用户空间是用户应用程序执行的地方。这包括你在Linux系统上运行的各种用户应用程序，如文本编辑器、Web浏览器、游戏等。
- 用户空间是受限的，应用程序不能直接访问或修改操作系统的内部数据结构或硬件资源。这是为了安全性和稳定性的考虑，以防止应用程序无意或恶意地破坏系统。
- 用户空间的应用程序只能通过系统调用（system call）来请求内核执行特定的操作，例如文件读写、内存分配、网络通信等。这些系统调用充当了用户空间和内核空间之间的接口。
内核空间（Kernel Space）：
- 内核空间包含了操作系统的核心，即Linux内核。内核是操作系统的主要组成部分，负责管理系统的资源和提供各种系统服务。
- 内核空间具有更高的特权级别，可以直接访问和控制系统的硬件资源，如CPU、内存、磁盘、网络接口等。
- 内核空间的代码通常运行在特权模式下，可以执行特权指令，这些指令允许对系统资源进行底层操作。
- 内核空间包括了操作系统的各种模块和驱动程序，它们处理系统的底层任务，例如进程管理、文件系统、设备驱动、网络协议等。

通信和交互：用户空间和内核空间之间的通信是通过系统调用来完成的。当用户空间的应用程序需要操作系统的服务或访问硬件资源时，它会发起适当的系统调用，将控制权传递给内核空间的相关代码执行所需的操作。内核在执行这些操作后，将结果返回给用户空间的应用程序。

总之，用户空间和内核空间是操作系统设计中的两个关键概念，它们分别承担了不同的角色和职责，以确保系统的安全性、稳定性和性能。这种分离使得操作系统可以提供一种受控的环境，允许用户应用程序在受限的条件下运行，并且通过系统调用与操作系统进行通信，以实现各种操作。

条件编译：

1）#if命令与#else命令

条件编译是在满足一条条件时，才对一部分代码参与编译

#if常量表达式
    语句段1
#else
    语句段2
#endif

含义:如果#if命令后的常量表达式为真，使用语句段1参与编译；否则使用语句段2参与编译

案例：

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
#define PI 3.1415
#define R 1
int main()
{
    double r, area;
    printf("输入r的值:\n");
    scanf("%1f", &r);
#if R
    area = r * r * PI; // 求r为半径的圆的面积
#else
    area = r * r; // 求以为边长的正方形的面积
#endif
    printf("面积为:%lf\n", area);
    return 0;
}

这段代码的目的是计算一个形状的面积，这个形状可以是圆或正方形，具体取决于预处理器宏 R 的定义。代码中使用了条件编译指令 #if 和 #else，以根据 R 是否被定义来选择计算圆或正方形的面积。

程序运行结果：

2）#ifdef及#ifndef命令

cpp 复制代码

#ifdef 命令表示"如果有定义"

#ifdef 宏名.
    语句段1;
#else
    语句段2;
#endif

含义:如果宏名被定义过，使用语句段1参与编译；否则使用语句段2参与编译

cpp 复制代码

#ifndef 命令表示"如果未定义"

#ifndef 宏名
    语句段1;
#else
    语句段2;
#endif

含义:如果宏名未被定义过，使用语句段1参与编译；否则使用语句段2参与编译

3）#undef命令

cpp 复制代码

#undef 命令可以使一个宏定义失效，用来控制宏名的作用域
一般形式:
#undef 宏名
例如:
#define SIZE 100
......
#undef SIZE

4）#line命令

C语言提供定义好的宏

LINE_ 存放当前编译行的行号

FILE 存放当前编译的文件名

#line命令就是用来修改_ LINE_ 和_ FILE_ 的内容

一般形式:

#line行号["文件名"]

其中行号为任一正整数，可选的文件名为任意有效文件标识符，行号为源程序中当前行号，文件名为源文件的名字

案例：

cpp 复制代码

#line 100 "test. c"
#include <stdio.h>
int main()
{
    printf("当前行号:%d\n", __LINE__);
    printf("当前文件名:%s\n", __FILE__);
    return 0;
}

程序运行结果：

__LINE__ 和 __FILE__ 宏来输出当前代码所在的行号和文件名。这些宏可以在编译时由预处理器自动替换为相应的值。

如果去掉#line 100 "test. c"代码后（则为当前文件和代码所在的行号）：

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
int main()
{
    printf("当前行号:%d\n", __LINE__);
    printf("当前文件名:%s\n", __FILE__);
    return 0;
}

程序运行结果：

5）#pragma命令

pragma命令

#pragma命令的作用是设置编译器的状态，或者指示编译器完成一些特定的动作

#pragma参数

其中，参数可以有以下几种:

(1) message参数能够在编译信息输出窗口中输出相应的信息

(2)code_seg参数设置程序中函数代码存放的代码段

(3)once参数保证头文件只被编译一次

2.预定义宏名

ANSI标准说明了以下5个预定义宏替换名。

LINE :其含义是当前被编译代码的行号。

FILE :其含义是当前源程序的文件，名称。

DATE :其含义是当前源程序的创建日期。

TIME:其含义是当前源程序的创建时间。

STDC_:其含义是用来判断当前编译器是否为标准C，若其值是1则表示符合标准C，否则不是标准C。