30天自制操作系统:第十天叠加处理

2024-01-08 21:21:22

1 内存管理（续）（harib07a）

***memman_alloc***和***memman_free*函数能够以1字节为单位进行内存管理，这种方式虽然不错，但是有一点不足：在反复进行内存分配和内存释放之后，内存中就会出现很多不连续的小段未使用空间，这样就会把man->frees（该属性指示了空闲空间块的总个数）消耗殆尽。

因此，作者编写了一些总是以0x1000字节为单位进行内存分配和释放的函数，它们会把指定的内存大小按0x1000字节（4KB）为单位向上舍入，选择0x1000这个数值非常精妙，我们慢慢来理解这个“精妙之处”。

刚看程序，有点懵，但是后面作者给出了对向上向下取整详细的解释：

这里都是作者解释如何完成向上向下取整的操作，非常通俗易懂。

拓展阅读

作者深度解释了使用0x1000字节作为单位的高明之处。

2 叠加处理（harib07b）

之后的这几个小节中包含了非常多的程序代码，笔者就给出一些理解吧，刚学确实有点懵懂。

结构体中的内容比较多，首先 SHEET 表示“透明图层”的意思。

buf用来记录图层上所描画内容的地址（buffer）
bxsize * bysize可以表示图层的整体大小
vx0、vy0是表示图层在画面上的位置坐标（v是VRAM的略语）
col_inv表示透明色色号，它是 color（颜色）和 invisible（透明）的组合略语
height 表示图层高度
flags用于存放有关图层的各种设定信息

只有一个图层是不能实现叠加处理的，所以必须创建一个管理多重图层信息的结构。

结构体SHTCTL（sheet control，图层管理）：

MAX_SHEETS是能够管理的最大图层数，这里设置为256
vram、xsize、ysize代表VRAM的地址和画面的大小，每次从BOOTINFO查询太麻烦了，在这里预先对它们进行赋值操作。
top表示最上面图层的高度
sheet0这个结构体数组用于存放我们准备的256个图层的信息
sheets是用于记录地址变量的一个指针数组（类型为struct SHEET，可以写成 (struct SHEET*) sheets[ MAX_SHEETS ]; ）,作用：由于sheets0中的图层顺序混乱，所以将它们按照高度进行升序排序，然后将地址写入到sheets中，这样就方便多了。
理解SHTCTL结构体中的内容：

接下来就是程序部分了。

程序做了些什么？
首先使用 memman_alloc_4k来分配用于记忆图层控制变量的内存空间，这时必须指定该变量所占空间的大小，不过可以使用 sizeof运算符，让编译器自动计算。接着，给控制变量赋值，给其下的所有图层变量都加上“未使用”标签。

sheet_alloc函数

函数对所有图层进行遍历，找出第一个 flags 等于 0（未使用）的图层，将其标记更改为 “正在使用”，设置 height 属性为 - 1，表示隐藏，最后再返回这个图层的地址即可；如果没有找到符合条件（未使用）的图层，那么返回0表示所有的SHEET都处于正在使用的状态。

设定图层内容的sheet_setbuf函数

用于设定图层的缓冲区大小和透明色的函数，函数中只完成了一些简单的赋值。

设定底板高度的 sheet_updown函数

程序中包含了比较多的注释，只能慢慢看程序一次又一次去理解了。

从下往上描述图层的sheet_refresh函数

对于已经设定了高度的所有图层而言，要从下往上，将透明以外的所有像素都恢复到VRAM中。由于是从下开始复制，所以最后最上面的内容就留在了画面上。

sheet_slide函数

不改变图层高度而只上下左右移动图层的函数。

释放已使用图层内存的sheet_free函数

HariMain函数

主函数负责调用这些函数完成实际功能，这部分需要仔细琢磨。
这里有两个图层，分别是sht_back和sht_mouse，还准备了两个缓冲区buf_back和buf_mouse，用于在其中描绘图形，以前我们指定为 binfo->vram的部分，现在有很多都改成了 buf_back。而且每次修改缓冲区之后都要刷新。

3 提高叠加处理速度（1）（harib07c）

鼠标指针虽然最多只有16 x 16 = 256个像素，但是上一章节里卖的程序，只要它稍一移动，程序就会对整个画面进行刷新，也就是重新绘制320 x 200 = 64000个像素。而实际上，只重新描绘移动相关的部分，也就是移动前后的部分就可以了，即 256 x 2 = 512个像素，这只是原来64000像素的0.8%而已，根据这个思路改写一下程序。

sheet.c节选

函数几乎和sheet_refresh一样，唯一的不同点在于它能使用vx0 ~ vy1指定刷新的范围，而我们之追加了一个if语句就实现了这个新功能。

现在用这个 refreshsub函数来提高sheet_slide的运行速度。

这段程序所做的是：首先记住移动前的显示位置，再设定新的显示位置，最后只需要重新描绘移动前和移动后的地方就可以了。

移动鼠标的时候，由于要在画面上显示坐标等信息，结果又执行了sheet_refresh程序，所以还是很慢，必须解决一下图层内文字显示的问题。
这里所说的在图层上显示文字，实际上不是改写图层的全部内容，假设我们写了20个字，那么8 x 16 x 20 = 2560，也就仅仅重写2560个像素的内容就足够了，但现在每次都要重写64000个像素的内容，所以速度才会那么慢。

所谓指定范围，并不是直接指定画面内的坐标，而是以缓冲区的坐标来表示。这样一来，HariMain就可以不考虑图层在画面中的位置了。