Пишем на языке С/C++ в Windows под KolibriOS

KolibriOS – миниатюрная операционная система, ядро и большинство программ которой написано на языке ассемблер. Это, конечно же, не означает, что другим языкам программирования путь в KolibriOS закрыт. К примеру, за время эволюции этой операционной системы было несколько попыток разработать инструментарий или адаптировать библиотеки для создания приложений на языке C/C++. В репозитории KolibriOS до сих пор есть работающие примеры, использующие ранние наработки адаптации C/C++ кода, например (root)/programs/games/kosilka или (root)/programs/system/shell, использующие разные подходы и обертки C/Asm.

На текущее время самой перспективной из существующих библиотек, на мой взгляд, является newlib. Она состоит из адаптированной libc, C-оберкой над основными coreAPI функциями и toolchain’а для сборки.

К сожалению, в KolibriOS нативного компилятора C/C++ еще не существует, текущий toolchain предполагает сборку приложений в ОС Windows или Linux.

Данная статья является инструкцией по настройке newlib для ОС Windows.

Установка toolchain

• Архив с актуальным toolchain находится по адресу
ftp.KolibriOS.org/users/Serge/new/Toolchain
Windows-версия архива, msys-kos32-x.x.x.7z
• Для установки toolchain нужна mingw/msys, для этого на сайте www.mingw.org по ссылке downloads нужно скачать и запустить файл mingw-get-setup.exe
В появившемся окне после нажатия кнопки «install» нужно выбрать путь установки, оставить галочки напротив "..support for graphics user interface" и нажать «Continue».
Внимание, в данной статье предполагается, что установка mingw произведена в c:\MinGW
В появившемся окне нужно отметить mingw32-base и msys-base и начать установку.
• После установки перейти в папку c:\MinGW\msys\1.0 и создать в ней дерево папок home\autobuild\tools
• Распаковать msys-kos32-x.x.x.7z в c:\MinGW\msys\1.0\home\autobuild\tools
(если все сделано правильно, файл kos32-gcc.exe должен находиться по пути c:\MinGW\msys\1.0\home\autobuild\tools\win32\bin\kos32-gcc.exe)
• Проверить работоспособность toolchain можно запустив c:\MinGW\msys\1.0\msys.bat
в командной строке набрать

    export PATH=$PATH:/home/autobuild/tools/win32/bin     kos32-gcc –v 

На экране должна появиться информация о конфигурации и версии kos32-gcc

Установка libc

• Актуальные компоненты libc находятся в svn репозитории KolibriOS, путь (root)/contrib/sdk/sources/newlib
Также можно воспользоваться веб интерфейсом KolibriOS.org в разделе SVN и скачать соответствующий архив.
Внимание, в в данной статье предполагается, что установка newlib произведена в d:\kolibri\contrib\sdk\sources\newlib
• После установки перейти в папку d:\kolibri\contrib\sdk и создать в ней папки bin и lib
• Запустить c:\MinGW\msys\1.0\msys.bat
• в командной строке набрать

	cd d:/kolibri/contrib/sdk/sources/newlib/libc 	export PATH=$PATH:/home/autobuild/tools/win32/bin 	make shared 	make install 

• В результате в папке d:\kolibri\contrib\sdk\bin должен появиться файл libc.dll
в папке d:\kolibri\contrib\sdk\lib — libapp.a, libc.dll.a, libdll.a

Установка Qemu

Qemu – система эмуляции (и виртуализации) компьютера, поддерживающего различные архитектуры. Файлы установки Qemu находятся по адресу qemu.weilnetz.de

• Для работы с Qemu нужно скачать «Загрузочный компакт-диск LiveCD» образ KolibriOS по адресу KolibriOS.org/ru/download
Внимание, в в данной статье предполагается, что образ KolibriOS находится по пути d:/kolibri/dist/kolibri.iso
• После установки в рабочей папке (например, d:\work) создать файл qemu.bat

Файл d:/work/qemu.bat

	set QEMU_PATH="c:/Program Files/qemu/" 	set PATH=%PATH%;%QEMU_PATH% 	qemu-system-i386.exe -L . -m 128 -cdrom d:/kolibri/dist/kolibri.iso -boot d -localtime -vga vmware -net nic,model=rtl8139 -net user -soundhw ac97 -usb -usbdevice tablet  

• Подробнее о ключах запуска KolibriOS на Qemu можно почитать по адресу wiki.KolibriOS.org/wiki/Setting_up_QEMU

Создание приложения

Проверить работоспособность newlib можно, собрав простое приложение, выводящее «hello, world!» в окно и «hello, board!» в отладочную панель.

Файл d:/work/simple.c

#include "stdlib.h"  #include "stdio.h" #include "string.h" #include "kos32sys.h"  //---------------------------------------------------------------  static const char *WND_HEADER_STR = "window header"; static const char *HELLO_WORLD_STR = "hello, world!"; static const char *HELLO_BOARD_STR = "hello, board!\n"; static const uint32_t CUSTOM_BUTTON_ID = 100;  //---------------------------------------------------------------  static void RenderWindow(void); static void BoardPuts(const char *c); static void SetMaskForEvents(unsigned int mask);  //---------------------------------------------------------------  void RenderWindow() { 	const uint32_t WND_STYLE = 3; // (window type III, skinned window) 	const int WND_X = 100; 	const int WND_Y = 100;	 	const int WND_W = 320; 	const int WND_H = 320; 	const color_t WND_COLOR = 0xffffff;  	const int BUTTON_W = 24; 	const int BUTTON_H = 24; 	const int BUTTON_X = WND_W / 2 - BUTTON_W - 8; 	const int BUTTON_Y = (WND_H - BUTTON_H) / 2; 	const color_t BUTTON_COLOR = 0x9e9e9e;	  	const color_t TEXT_COLOR = 0xff0000; 	 	BeginDraw(); 	DrawWindow(WND_X, WND_Y, WND_W, WND_H, WND_HEADER_STR, WND_COLOR, WND_STYLE); 	draw_text_sys(HELLO_WORLD_STR, WND_W / 2, WND_H / 2, strlen(HELLO_WORLD_STR), TEXT_COLOR); 	DefineButton(65536 * BUTTON_X + BUTTON_W, 65536 * BUTTON_Y + BUTTON_H, CUSTOM_BUTTON_ID, BUTTON_COLOR); 	EndDraw(); } //---------------------------------------------------------------  // coreAPI #63 asm function call example void BoardPuts(const char *s) { 	unsigned int i = 0; 	while(*(s + i)) 	{ 		asm volatile ("int $0x40"::"a"(63), "b"(1), "c"(*(s + i))); 		i++; 	} } //---------------------------------------------------------------  // coreAPI #40 set event mask void SetMaskForEvents(unsigned int mask) { 	asm volatile ("int $0x40"::"a"(40), "b"(mask)); } //---------------------------------------------------------------  int main() { 	enum SysEventTypes 	{ 		REDRAW_EVENT = 1, 		GUI_BUTTON_EVENT = 3 	}; 	 	// enabling only REDRAW_EVENT and GUI_BUTTON_EVENT, 0000000000000101b 	SetMaskForEvents(0x5);  	// open BOARD application and check for a text message 	BoardPuts(HELLO_BOARD_STR); 	 	RenderWindow();	 	for(;;) 	{ 		const uint32_t e = get_os_event(); 		switch(e) 		{ 			case REDRAW_EVENT: 			{ 				RenderWindow(); 			} 			break; 			 			case GUI_BUTTON_EVENT: 			{ 				const uint32_t bt = get_os_button(); 				if(bt == CUSTOM_BUTTON_ID || bt == 1) // 1 -- [x] window button id 				{ 					return 0; 				} 			} 			break; 		} 	} 	return 0; } //---------------------------------------------------------------  

Файл d:/work/Makefile

 EXEC = simple      CC = kos32-gcc LD = kos32-ld OBJCOPY = kos32-objcopy  SDK_DIR:= /d/kolibri/contrib/sdk LDFLAGS = -static -S -nostdlib -T$(SDK_DIR)/sources/newlib/app.lds -Map $(EXEC).map --image-base 0 CFLAGS = -c -O2 -fomit-frame-pointer -U__WIN32__ -U_Win32 -U_WIN32 -U__MINGW32__ -UWIN32  INCLUDES= -I$(SDK_DIR)/sources/newlib/libc/include LIBPATH:= -L$(SDK_DIR)/lib -L/home/autobuild/tools/win32/mingw32/lib  export PATH=$PATH:/home/autobuild/tools/win32/bin:/MinGW/bin  default: $(EXEC)  $(EXEC):$(EXEC).o makefile     $(LD) $(LDFLAGS) $(LIBPATH) -o $(EXEC) *.o -lgcc -lapp -lc.dll     $(OBJCOPY) $(EXEC) -O binary  %.o : %.c makefile     $(CC) $(CFLAGS) $(INCLUDES) -o $@ $<   

Для сборки приложения нужно запустить c:\MinGW\msys\1.0\msys.bat
в командной строке набрать

cd d:/work make 

Результатом выполнения будет исполняемый в KolibriOS файл «simple»

Перенос файлов между Windows и KolibriOS

Самый простой способ переносить файлы между Windows и KolibriOS – это flash-usb накопитель.
Еще один способ, при использовании Qemu — создать образ диска и подключить его как hdd. В этом случае qemu.bat дополняется еще одним ключом, -hda d:\work\c100.img, где c100.img – имя образа. Образ должен быть уже отформатированным, поэтому его лучше не создавать, а снять с небольшого по объему flash-usb накопителя с помощью утилиты Win32DiskImager.exe
Редактировать образ можно с помощью WinImage.

Если при загрузке KolibriOS содержимое /hd0/1 диска пустое, нужно перезагрузить систему и в предложенном меню загрузки выбрать пункт "[b] Добавить диски, видимые через BIOS", и включить эту опцию (1)

Известные проблемы

По умолчанию, приложения, собранные с newlib требуют наличия файла /KolibriOS/lib/libc.dll в KolibriOS.
При использовании Qemu из-за этого могут возникнуть проблемы с «минимальной» версией kolibri.img.
Решений данной проблемы две:

• Использовать iso-версию (Загрузочный компакт-диск LiveCD)
Если приложение «simple» при запуске выдает ошибку, скорей всего на образе старая версия libc.dll. Обычно на уже указанном выше ftp.KolibriOS.org/users/Serge/new/Toolchain можно найти самые последние библиотеки в архиве sdk.zip. Простой способ обновить библиотеки на образе — воспользоваться утилитой MagicISO.

• Воспользоваться встроенным функционалом KolibriOS «searchapp»:
— в корень подключаемого диска (flash-usb накопитель, образ диска *.img) нужно скопировать kolibri.lbl из d:\kolibri\dist\kolibri.iso
(kolibri.iso можно распаковать архиватором 7z или winrar, kolibri.lbl лежит в корне)
— в корне того же подключаемого диска создать дерево папок kolibrios/lib
— в папку /kolibrios скопировать исполняемый файл («simple»)
— в папку /kolibrios/lib скопировать libc.dll из d:\kolibri\contrib\sdk\bin

Полезные ссылки

Все header-файлы оберток и адаптированных библиотек находятся в (kolibri)\contrib\sdk\sources\newlib\libc\include

Описание системных функций
(пример работы с coreAPI в примере simple.c, функция board_puts)

Ветка форума, посвященная newlib

Файловый архив по данной статье
• в папке _kos содержатся готовые файлы для запуска в KolibriOS
• в папке _win32 содержатся image/c100.img (образ диска для Qemu с собранным «simple»), makefile, qemu.bat, simple.c

P.S.
Выражаю огромную благодарность наставнику Sourcerer за терпение, помощь и советы!