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今天观看了训练营的开营启动会，了解到要记录自己的学习情况，因此创建了这个仓库以记录学习日常。
我在今天之前就已经搭建好了rustlings环境，并提前开始rust的学习，目前已经进行到第77题，正在学习smart_pointers。
这里记录下之前遇到的问题，目前已解决
- 构建rustlings环境时，rustlings仓库 README文档有以下这段话
进入clone下来的目录下的
exercises文件夹，执行rustlings watch依次查看完成情况，并依次完成对应的练习。
- 但我根据文档操作后却提示
/home/{uername}/.cargo/bin/rustlings must be run from the rustlings directory
Try cd rustlings/!
-
然而我在仓库中并没有找到
rustlings目录，后来猛然发现这个仓库的根目录其实就是rustlings目录，于是我便在根目录下执行rustlings watch，果然成功。 -
总结：我怀疑README文档有误，不应该进入
exercises文件夹，应该直接在根目录下执行命令。(该问题已被修复)
- 训练营网站的排行榜只显示github名字，不显示真实姓名等信息。
- 解决方法： 完善训练营账号资料信息，填写github账号名字。
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- 帮助同学配置了rustlings环境，同时发现了一个奇怪的问题。
- 下载了Markdown Preview插件，感觉还挺好用。
- 学习了智能指针和并发操作，了解到需要修改数据时使用
Arc::new(Mutex::new(...))，只读数据数据的话用Arc::new(...)就行。 - Cow（Clone on Write）是一种智能指针，用于在需要时进行克隆。它可以在借用和拥有之间切换，从而在性能和内存使用之间取得平衡，定义如下：
enum Cow<'a, B: ?Sized + 'a>
where
B: ToOwned,
{
Borrowed(&'a B),
Owned(<B as ToOwned>::Owned),
}- Borrowed：表示一个借用的引用。 Owned：表示一个拥有的值。
- 今天遇到了一个很奇怪的问题，以下截图中左侧为
tests/cicv.rs文件，右侧是exercises/varibles1.rs。 - 当我只把rustlings添加到vscode工作区后，analyzer可以分析exercises中的文件，却不能分析tests和src中的文件。
- 当我只把rustlins父目录添加到vscode工作区后，anlyzer又只可以分析tests和src中的文件，而不能分析exercises中的文件。
- 只有我把两个文件夹都加入工作区，analyzer才能两者都能分析。
- 但是这样就会导致每次打开工作区，rustlings项目就会被nanalyzer重复分析，问题我已经发布在了训练营问答网站，希望能有解决办法。(目前已解决)
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- 今日国庆，祝祖国母亲75岁生日快乐！ヾ(≧▽≦*)o
- 更加细致地了解了rust是如何实现线程间通信
- 了解了宏的基本概念和用法
- 体验了clippy工具的功能
- 学习了如何在rust中进行类型转换
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- 放假了是真学不进啊。ε(┬┬﹏┬┬)3
- 才发现原来这个conversions专题是要我补充自定义类型的from等实现啊，我还在想怎么用上from呢。。。
- 下面两组代码是等价的。
let age = parts[1]
.parse::<usize>()
.map_err(ParsePersonError::ParseInt)?;let age = match parts[1].parse::<usize>() {
Ok(value) => value,
Err(e) => return Err(ParsePersonError::ParseInt(e)),
};map_err 方法接受一个闭包或函数作为参数，当 Result 是 Err 时，它会将错误值传递给这个闭包或函数，并返回一个新的 Result，其中包含转换后的错误值。如果 Result 是 Ok，则直接返回 Ok 值
? 运算符用于简化错误处理。它的作用是对 Result 或 Option 类型的值进行解包，如果是 Ok 或 Some，则返回内部的值；如果是 Err 或 None，则将错误或空值返回给调用者。
- from_str被parse方法隐式调用。
- try_from与from的区别是，try_from返回类型是Result，from返回类型是Self。
- AsRef 用于将一个类型转换为另一个类型的引用。
AsMut 用于将一个类型转换为其内部数据的可变引用。
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- 链表怎么这么难写啊！！！(╯‵□′)╯︵┻━┻
- unsafe rust能进行的操作：
- 解引用裸指针
- 调用不安全的函数或方法
- 访问或修改可变静态变量
- 实现不安全 trait
- 访问 union 的字段
Box::into_raw和Box::from_raw是两个用于处理 Box 类型的原始指针的方法 。Box::into_raw方法将一个Box<T>转换为一个原始指针*mut T，但不会释放内存。Box::from_raw方法将一个原始指针*mut T转换回Box<T>。这意味着你重新获得了该内存的所有权，并且 Box 将负责释放它。
- 在 Rust 的构建脚本（
build.rs）中，cargo:后的属性用于与 Cargo 进行通信，以便在构建过程中设置环境变量、启用特性、指定重新编译条件等。cargo:rustc-env=VAR_NAME=VALUE，其中VAR_NAME是环境变量的名称，VALUE是其值cargo:rustc-cfg=feature="FEATURE_NAME"，其中FEATURE_NAME是要启用的特性名称。
#[no_mangle]属性用于防止 Rust 对函数名称进行重整，使得函数可以通过其原始名称进行链接和调用。#[link_name = "my_demo_function"]属性用于将my_demo_function_alias链接到my_demo_function，使得它们实际上是同一个函数。NonNull是 Rust 标准库中的一个指针类型，它保证指针永远不为 null。- 使用
NonNull::new_unchecked将一个原始指针转换为NonNull指针。这个方法是不安全的，因为它假设传入的指针不为 null。 - 使用
as_ptr方法将NonNull指针转换为原始指针，然后使用unsafe块解引用它。 - 使用
as_ref方法将NonNull指针转换为不可变引用，调用时需要unsafe块。 - 使用
as_mut方法将NonNull指针转换为可变引用，调用时需要unsafe块。
- 使用
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- 昨天摆了一天，今天终于把链表合并解决了...( ＿ ＿)ノ｜
- 之前一直用
*(pa.unwrap().as_ptr).val来访问NonNull指向的值，今天才发现，用pa.unwrap().as_ref().val和pa.unwrap().as_mut().val会更方便一些。 - 用明白Option和NonNull后还挺好用
NonNull是裸指针类型，实现了Copy trait，不会发生所有权转移pa.unwrap().as_ref().val和pb.unwrap().as_ref().val是 T 类型的值。如果 T 没有实现 Copy trait，那么在比较这些值时会发生所有权转移，所以要加‘&’使用其引用
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- 完成了二叉搜索树的查询和插入
Option::as_mut：将Option<T>转换为Option<&mut T>，以便对其中的值进行修改cmp方法用于比较两个值。它是Ord trait的一部分，返回一个Ordering枚举，表示两个值之间的顺序关系。Ordering枚举有三个变体：Less、Greater和Equal，例如：a.cmp(&b)比较 a 和 b 的值，若a < b，则返回Less- 对于变量
let mut current = &mut node，- 若有
current = &mut other_node，则将current借用的目标改变，不改变node内容； - 若有
current.right = Some(new_node)，则current借用的目标不变，node内容改变，其本质是因为rust自动解引用，其等效于(*current).right = Some(new_node)
- 若有
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- 果然还是在学校里效率高，一口气就把剩下的写完了ヾ(≧▽≦*)o
for &neighbour in &self.adj[node]&self.adj[node]：这里的 & 符号用于借用self.adj[node]，即&Vec<usize>。&neighbour： 这里的 & 符号用于模式匹配，&neighbour表示解引用&usize类型的元素，并将其值绑定到neighbour变量上。
- 在rust标准库中只实现了双端队列
VecDeque，并没有单向队列，使用use std::collections::VecDeque引入 HashSet是标准库实现的哈希表，使用use std::collections::HashSet引入- 在 Rust 中，可以使用标准库中的
Vec来实现栈。Vec提供了高效的push和pop操作，非常适合用来实现栈 - 实现了
Default特性的类型可以通过调用T::default()来获取一个默认值
- algorithm8怎么是用两个队列实现一个栈，感觉好奇怪。
- algorithm9中的
smallest_child_idx函数我怎么没用到？而且new_min和new_max感觉也是多余的。此外，next函数我是是通过pop掉堆顶元素实现的，但这会破坏堆的结构。要想不怕破坏结构又达到题目效果，估计就要引入一个标记数组了。 - algorithm10插入边，我还在想如何避免插入同样的边呢，结果发现根本不测试这个。仔细想了下，这个要搞的话还有个问题，要是插入的边的两个结点相同，但权重不同，是直接无视，还是更新已经插入的边呢？这样考虑的话就比较复杂了，既然本题不考察这个，索性不管了。
rCore-Camp-Guide-2024A rCore-Tutorial-Book-v3 RISC-V-Reader
- 本以为提前写完了rustlings就需要等下一阶段了，没想到下一阶段的仓库也可以提前创建了，意外之喜。
- 克隆实验代码，配置了qemu环境。
- 熟悉运行实验的流程
$ git checkout ch1 #进入章节1
$ cd os #进入os目录
$ make run LOG=TRACE #运行本章代码，并将日志级别设为 TRACE
- 可以先按下
Ctrl+A，再按下X来退出 Qemu - 可以运行
make debug来调试 - 除了 std 之外，Rust 还有一个不需要任何操作系统支持的核心库 core， 它包含了 Rust 语言相当一部分核心机制
riscv64gc-unknown-none-elf的 CPU 架构是 riscv64gc，厂商是 unknown，操作系统是 none， elf 表示没有标准的运行时库，没有任何系统调用的封装支持，但可以生成 ELF 格式的执行程序。
- 根据指导手册配置好了qemu环境，运行正常。不过实验要求
Ubuntu18.04/20.04，我的则是Ubuntu22.04，希望后面不会出现问题。
第二阶段好难，完全看不懂啊o(TヘTo)
file <filename>查看文件格式rust-readobj -h <filename>查看文件头信息rust-objdump -S <filename>反汇编导出汇编程序- QEMU有两种运行模式：
- User mode 模式，即用户态模拟，如
qemu-riscv64程序， 能够模拟不同处理器的用户态指令的执行，并可以直接解析ELF可执行文件， 加载运行那些为不同处理器编译的用户级Linux应用程序。 - System mode 模式，即系统态模式，如
qemu-system-riscv64程序， 能够模拟一个完整的基于不同CPU的硬件系统，包括处理器、内存及其他外部设备，支持运行完整的操作系统。
- User mode 模式，即用户态模拟，如
- SBI (Supervisor Binary Interface)是 RISC-V 的一种底层规范，RustSBI 是它的一种实现。 操作系统内核与 RustSBI 的关系有点像应用与操作系统内核的关系，后者向前者提供一定的服务。只是SBI提供的服务很少， 比如关机，显示字符串等。
- 运行
qemu-riscv64 target/riscv64gc-unknown-none-elf/debug/os会报错
[1] 8587 segmentation fault (core dumped) qemu-riscv64 target/riscv64gc-unknown-none-elf/debug/os 139
- 之前还在想这内核代码都已经给好了，怎么跟着教程改文件，今天才知道，原来是新建一个os项目。
- 下载了even better toml插件，给toml文件高亮
- RISC-V
"ecall"：RISC-V 的系统调用指令，处理器会触发一个环境调用异常，通常用于从用户模式切换到内核模式- SYSCALL_EXIT：系统调用编号，值为 93，表示退出系统调用。
- x10 到 x17：这些寄存器通常用于传递系统调用的参数和返回值。
- x10 (a0)：第一个参数或返回值。
- x11 (a1)：第二个参数。
- x12 (a2)：第三个参数。
- x17 (a7)：系统调用编号。
inlateout("x10") args[0] => ret：inlateout：用于输入和输出，将值传递给寄存器，并从寄存器读取值。"x10"：RISC-V 寄存器 x10（也称为 a0）。args[0]：将 args[0] 的值传递给寄存器 x10。ret：将 x10 的值存储到变量 ret 中。
in("x11") args[1]in： 仅用于输入，将值传递给寄存器- 将
args[1]的值传递给寄存器x11
Write traitWrite trait是 Rust 标准库中的一个 trait，定义了写入字符串数据的方法。它通常用于实现自定义的输出目标，例如将格式化字符串写入缓冲区、文件或其他数据结构，定义如下
pub trait Write { fn write_str(&mut self, s: &str) -> fmt::Result; fn write_fmt(&mut self, args: fmt::Arguments) -> fmt::Result { // 默认实现 write_str(self, &format!("{}", args)) } }
write_str：这是一个必须实现的方法，用于将字符串数据写入目标。write_fmt：这是一个可选实现的方法，用于将格式化数据写入目标。它有一个默认实现，调用write_str方法
- 宏
#[macro_export]：这个属性标记宏为可导出，使其可以在其他模块中使用。$fmt: literal：匹配一个字面量格式字符串$(, $($arg: tt)+)?：匹配可选的逗号后跟一个或多个参数（tt 代表任意标记树）。? 表示这个部分是可选的。$crate::console::print：调用当前 crate 中的 console 模块的 print 函数。format_args!宏生成格式化参数，供 print 函数使用。
- extern "C"：指定 _start 函数使用 C 语言的调用约定。
- 加载内核程序的命令
qemu-system-riscv64 \
-machine virt \
-nographic \
-bios $(BOOTLOADER) \
-device loader,file=$(KERNEL_BIN),addr=$(KERNEL_ENTRY_PA)-
bios $(BOOTLOADER)意味着硬件加载了一个 BootLoader 程序，即 RustSBI -
device loader,file=$(KERNEL_BIN),addr=$(KERNEL_ENTRY_PA)表示硬件内存中的特定位置$(KERNEL_ENTRY_PA)放置了操作系统的二进制代码$(KERNEL_BIN)。$(KERNEL_ENTRY_PA)的值 是0x80200000。 -
把ELF执行文件转成bianary文件
rust-objcopy --binary-architecture=riscv64 target/riscv64gc-unknown-none-elf/release/os --strip-all -O binary target/riscv64gc-unknown-none-elf/release/os.bin- 在自定义
panic_handler后cargo build报错
error: unwinding panics are not supported without std
原因： 编译器默认使用了展开 (unwinding) 的方式处理 panic，而在 no_std 环境中，展开是不被支持的。
解决办法： 忘记在 os/.cargo/config 中配置 target 了(编译器更推荐命名为config.toml)
# os/.cargo/config
[build]
target = "riscv64gc-unknown-none-elf"- 自己创建的项目与clone下的仓库中的PanicInfo定义结构不一致
原因： 自己创建的项目使用的toolchain 是nightly-x86_64-unknown-linux-gnu，而clone下的仓库使用的toolchain是nightly-2024-05-02-x86_64-unknown-linux-gnu
解决办法： 在项目中添加rust-toolchain.toml配置channel = "nightly-2024-05-02"
- 到了第二章就不太方便自己从头搭建仓库了，还是用clone的仓库比较好，不过第一章自己从头实现还是挺有收获的。
#![]和#[]都是属性，#![]属性用于整个 crate 或模块，#[]属性用于特定的项SBI_SHUTDOWN：通过 SBI 接口请求关机，通常用于操作系统内核。SYSCALL_EXIT：通过系统调用接口请求退出当前用户态程序，通常用于用户态程序- .bss和.data区别
- .bss 段（Block Started by Symbol）是可执行文件中的一部分，通常用于存放程序中的未初始化的全局变量或静态变量，不会占用可执行文件的磁盘空间，在程序运行时分配内存并初始化为 0
- .data 段用于存放初始化的全局变量和静态变量，数据会被写入到可执行文件中，并占用磁盘空间
- ecall和eret由来
为了让应用程序获得操作系统的函数服务，采用传统的函数调用方式（即通常的 call 和 ret 指令或指令组合）将会直接绕过硬件的特权级保护检查。为了解决这个问题， RISC-V 提供了新的机器指令：执行环境调用指令（Execution Environment Call，简称 ecall ）和一类执行环境返回（Execution Environment Return，简称 eret ）指令。
- sret 与 eret 的联系与区别
eret 代表一类执行环境返回指令，而 sret 特指从 Supervisor 模式的执行环境（即 OS 内核）返回的那条指令，也是本书中主要用到的指令。除了 sret 之外， mret 也属于执行环境返回指令，当从 Machine 模式的执行环境返回时使用， RustSBI 会用到这条指令
- ecall:具有用户态到内核态的执行环境切换能力的函数调用指令；
- sret :具有内核态到用户态的执行环境切换能力的函数返回指令。
- azy_static! 宏提供了全局变量的运行时初始化功能
- 配置完toolchain后报错
use of unstable library feature 'panic_info_message'
解决办法 在 main.rs 中添加 #![feature(panic_info_message)]
- 粗略阅读risc-v手册
- 机器模式(M)和监管模式(S)
- 机器模式(M)用于运行最可信的代码，是一个RISC-V硬件线程可执行的最高特权模式，在 M 模式下运行的硬件线程能完全访问内存、I/O 和底层系统功能
- 监管模式(S)用于为Linux、FreeBSD和Windows等操作系统提供支持
| 级别 | 编码 | 名称 |
|---|---|---|
| 0 | 00 | 用户/应用模式 (U, User/Application) |
| 1 | 01 | 监督模式 (S, Supervisor) |
| 2 | 10 | 虚拟监督模式 (H, Hypervisor) |
| 3 | 11 | 机器模式 (M, Machine) |
- 应用管理器的实现
lazy_static! {
static ref APP_MANAGER: UPSafeCell<AppManager> = unsafe {
UPSafeCell::new({
extern "C" {
fn _num_app();
}
let num_app_ptr = _num_app as usize as *const usize;
let num_app = num_app_ptr.read_volatile();
let mut app_start: [usize; MAX_APP_NUM + 1] = [0; MAX_APP_NUM + 1];
let app_start_raw: &[usize] =
core::slice::from_raw_parts(num_app_ptr.add(1), num_app + 1);
app_start[..=num_app].copy_from_slice(app_start_raw);
AppManager {
num_app,
current_app: 0,
app_start,
}
})
};
}lazy_static!：这是一个宏，用于定义惰性初始化的全局静态变量。惰性初始化意味着变量的初始化只会在第一次使用时发生，而不是在程序启动时立即发生。static ref：定义一个全局静态引用，保证在整个程序生命周期中只会初始化一次UPSafeCell<AppManager>：这是对AppManager的一个包装，调用exclusive_access()，允许它在 Rust 的安全规则下进行内部的可变性操作。UPSafeCell一般是用于单线程环境的安全封装，防止全局对象APP_MANAGER被重复获取。unsafe：Rust 的所有静态全局变量都是不可变的，使用可变全局变量需要使用 unsafe 代码块来绕过 Rust 的编译器安全检查。extern "C"表示调用一个用 C 语言编写的外部函数_num_app()，其定义于link_app.S中，用于解析出应用数量以及各个应用的开头。let num_app_ptr = _num_app as usize as *const usize;：首先将_num_app函数的地址转换成一个 usize，然后再将其转换为一个指向 usize 类型的指针。这意味着_num_app函数实际上指向的是一个存储有应用数量的地址。不能省去as usize，因为_num_app 是一个符号地址，不能直接被解释为指针let num_app = num_app_ptr.read_volatile();：通过使用read_volatile方法读取指针指向的值，即应用的数量。read_volatile保证读取操作不会被编译器优化，从而确保访问硬件相关的内存地址的正确性。let mut app_start: [usize; MAX_APP_NUM + 1] = [0; MAX_APP_NUM + 1];：定义了一个长度为 MAX_APP_NUM + 1 的数组，用于存储应用程序的起始地址。let app_start_raw: &[usize] = core::slice::from_raw_parts(num_app_ptr.add(1), num_app + 1);：创建了一个从 num_app_ptr.add(1) 开始、长度为 num_app + 1 的切片。这个操作读取了应用程序的起始地址列表，from_raw_parts 是一个不安全操作，用于从原始指针和长度创建切片。app_start[..=num_app].copy_from_slice(app_start_raw);：将 app_start_raw 的数据拷贝到 app_start 数组中。这个操作将应用程序的起始地址填入 app_start 数组。- 数组长度比应用数量多1是因为除了每个应用程序的起始地址外，还需要记录最后一个应用程序的结束地址。
- _num_app 汇编代码如下，相当于一个数组
_num_app:
7 .quad 3
8 .quad app_0_start
9 .quad app_1_start
10 .quad app_2_start
11 .quad app_2_end
12.quad是指 8 字节（64 位）的数据类型
- 配置ci-user
- 学习特权级切换
- 学习risc-v汇编指令
- 进入 S 特权级 Trap 的相关 CSR（Control and Status Register，控制与状态寄存器）
| CSR 名 | 该 CSR 与 Trap 相关的功能 |
|---|---|
| sstatus | SPP 等字段给出 Trap 发生之前 CPU 处在哪个特权级（S/U）等信息 |
| sepc | 当 Trap 是一个异常的时候，记录 Trap 发生之前执行的最后一条指令的地址 |
| scause | 描述 Trap 的原因 |
| stval | 给出 Trap 附加信息 |
| stvec | 控制 Trap 处理代码的入口地址 |
- stevc结构
- MODE 位于 [1:0]，长度为 2 bits；
- BASE 位于 [63:2]，长度为 62 bits。
- 当 MODE 字段为 0 的时候， stvec 被设置为 Direct 模式，此时进入 S 模式的 Trap 无论原因如何，处理 Trap 的入口地址都是
BASE<<2， CPU 会跳转到这个地方进行异常处理。本实验只会将 stvec 设置为 Direct 模式。而 stvec 还可以被设置为 Vectored 模式。 csrrw rd, csr, rs可以将CSR当前的值读到通用寄存器rd中，然后将通用寄存器rs的值写入该CSR。csrrw sp, sscratch, sp起到交换sp和sscratch的效果- sb（Store Byte）：存储 8 位（1 字节）的数据。
- sh（Store Halfword）：存储 16 位（2 字节）的数据。
- sw（Store Word）：存储 32 位（4 字节）的数据。
- sd（Store Doubleword）：存储 64 位（8 字节）的数据。
- .rept 27：重复以下的指令 27 次
- .set n, 5：设置变量 n 为 5
.align <n>将地址2^n^字节对齐- sscratch 是一个CSR，用于管理模式下存储临时数据
- 最近实验课好多，都没时间学rust了
- 今天学校有线下交流会，可惜有课去不了
write_volatile：这是一个不安全的方法，用于向指定的内存地址写入数据，并确保这个写操作不会被编译器优化掉let app_start = unsafe { core::slice::from_raw_parts(num_app_ptr.add(1), num_app + 1) };num_app_ptr.add(1)：这是一个指针运算，将 num_app_ptr 指针向前移动一个位置。假设 num_app_ptr 是一个指向 usize 类型的指针，那么 num_app_ptr.add(1) 将指向下一个 usize 类型的位置。num_app + 1：这是切片的长度。num_app 是一个 usize 类型的变量，表示应用程序的数量。num_app + 1 表示切片的长度为 num_app + 1。core::slice::from_raw_parts：这个函数用于从一个原始指针和长度创建一个切片。它是一个不安全的操作，因为它假设指针和长度是有效的
- 在
.find(|id| inner.tasks[*id].task_status == TaskStatus::Ready)这段代码中，id 是一个引用（&usize），因为 find 方法会传递迭代器元素的引用给闭包。通过解引用 *id 获取 id 指向的值，并使用它来索引 inner.tasks。这种方式确保了代码的高效性和安全性，避免了不必要的拷贝。 - 在 Rust 中，
drop函数用于显式地销毁一个值并释放其资源 sstatus.sie: Supervisor Interrupt Enable（超级模式中断使能位）- 设置（写入1）以允许超级模式下的中断。
- 清除（写入0）以禁用中断。
sstatus.spie: Supervisor Previous Interrupt Enable（超级模式先前中断使能位）- 在处理中断之前，保存当前的sstatus.sie状态。
- 进入中断处理程序时，将sstatus.sie清除，以防止中断嵌套。
- 中断处理完成后，可以恢复sstatus.sie的值。
- 感觉自己效率好低，前三章看了那么久，结果一节课就讲完了
- 可算是把第一题过了，但是一看问答题，感觉自己又忘得差不多了
- time::read() 返回当前 mtime 计数器的值，set_timer设置 mtimecmp 的值
- 在 Rust 中，mod.rs 文件通常用于定义一个模块的根。它可以包含该模块的子模块、函数、结构体、枚举、常量等
- 这几天磨磨蹭蹭地，竟然今天才把第一个实验地报告完成
- 最近要忙的事情太多了，完全赶不上进度了，就到此为止吧