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Lab 009 · GUI 解耦收尾(§14 file gate)验证 ​

对应 document/book/09-gui/009/。验证档 B 档(机制/重构,靠 grep + 读 CMake + 多组合构建验证,无新用户可见功能)。本章把 008 留下的几处源码 #ifdef CINUX_GUI / #ifdef CINUX_USB 全换成 CMake 的 file gate(同一个接口两份实现文件,CMake 选编一份,调用处零 #ifdef)。验证核心三件事——三个核心文件里 #ifdef 真的归零了、file gate 在 CMake 里确实选且只选一份、关掉 GUI/USB 时靠空壳文件照样链接通过。

目标 ​

确认五件事:

  1. init.cpp / main.cpp / irq_handlers.cpp 三个文件里 #ifdef CINUX_GUI / #ifdef CINUX_USB / #ifndef CINUX_* 归零(§14 成果);
  2. 调用处真的是一条直线——init.cpp 无条件调 launch_userspace() / usb::init(),main.cpp 无条件调 handoff_framebuffer_to_gui();
  3. CMake 的 file gate 选且只选一份实现(proc/CMakeLists.txt 的 launch gate、drivers/CMakeLists.txt 的 USB 三层 gate);
  4. 关掉 GUI 或 USB 时,空壳文件顶上、链接照旧通过(非 GUI 构建、非 GUI+USB 构建的 big_kernel 都绿);
  5. 默认构建 big_kernel_test 0 error + run-kernel-test 全绿,且全量 cmake --build build(含 host 单测)现在也绿。

步骤 ​

1. 三个核心文件 #ifdef 归零 ​

bash
grep -nE '#ifdef CINUX_GUI|#ifdef CINUX_USB|#ifndef CINUX_GUI|#ifndef CINUX_USB|#if defined\(CINUX' \
  kernel/proc/init.cpp kernel/main.cpp kernel/arch/x86_64/irq_handlers.cpp

应无输出——三个文件各 0 命中。这是 §14 的硬指标:源码级编译开关全赶去 CMake 了。

想看改之前多散,对比 fork 点:

bash
# 在 CinuxOS 源仓(~/CinuxOS)看 fork 点这三个文件当年有多少处
for f in kernel/proc/init.cpp kernel/main.cpp kernel/arch/x86_64/irq_handlers.cpp; do
  echo "$f: $(git -C ~/CinuxOS show cde30d1:$f 2>/dev/null | grep -cE '#ifdef CINUX|#ifndef CINUX') 处"
done

应看到 init.cpp 3 处、main.cpp 3 处、irq_handlers.cpp 1 处,合计 7 → 0。

思考:test/ 目录里还能 grep 出约 40+ 处 #ifdef CINUX_HOST_TEST(如 test/unit/test_window.cpp:15)。这不违反 §14——§14 管的是内核运行源码里功能开关的调用处,测试基础设施不归它管。CINUX_HOST_TEST 是宿主单测开关(选编「只在 host 单测跑的断言」),跟 GUI/USB 这种内核功能开关不是一个层级。同理 CINUX_LOCKDEP 是 opt-in 调试开关,不归 §14。

2. 调用处是一条直线(零 #ifdef) ​

bash
# init.cpp:启动二选一塌成一句
grep -n 'launch_userspace()' kernel/proc/init.cpp
# init.cpp:USB 初始化无条件调
grep -n 'usb::init()' kernel/proc/init.cpp
# main.cpp:帧缓冲交接无条件调
grep -n 'handoff_framebuffer_to_gui' kernel/main.cpp

init.cpp:51 应是 launch_userspace(); 一句,前后只有注释(§14: one interface, two impl files, CMake selects which to link -- no #ifdef here.)。init.cpp:58 应是 cinux::drivers::usb::init();。main.cpp:180 应是 cinux::proc::handoff_framebuffer_to_gui(fb, font, console);。三处都不带任何 #ifdef。

3. CMake file gate 选且只选一份 ​

bash
# 启动二选一的 gate(非 GUI 编 shell_launch.cpp;GUI 那份走 gui/ 子目录)
grep -n -A3 'if(NOT CINUX_GUI)' kernel/proc/CMakeLists.txt
# USB 三层 gate
sed -n '34,76p' kernel/drivers/CMakeLists.txt

proc/CMakeLists.txt 的注释应明说「Exactly one of the two launch_userspace() impls is linked」。drivers/CMakeLists.txt 应看到三层:核心传输 if(CINUX_USB)、HID 注入 if(CINUX_USB AND CINUX_GUI)、空壳 if(NOT (CINUX_USB AND CINUX_GUI)),再加上 xHCI IRQ 桩 if(NOT CINUX_USB)。

思考:USB 的空壳条件为什么是 NOT (CINUX_USB AND CINUX_GUI) 而不是 NOT CINUX_USB?——因为「开 USB 关 GUI」时核心传输编了、HID 没编,usb::init 符号得有人提供,这时也得链空壳。NOT (USB AND GUI) 恰好覆盖「HID 没编」的全部情况。

4. 关掉 GUI/USB 时,空壳顶上、链接通过(file gate 的真正价值) ​

这一步是 file gate 的真正价值:证明关掉可选能力时,靠空壳文件链接器照旧能解析符号。在独立的 build 目录里分别建两种非 GUI 配置:

bash
# 非 GUI + 非 USB:全靠 stub(handoff stub + usb_stub + usb_xhci_stub + mouse_stub)
cmake -S . -B /tmp/build-nogui -DCINUX_GUI=OFF -DCINUX_USB=OFF && \
cmake --build /tmp/build-nogui -j$(nproc) --target big_kernel && echo "nogui-nousb=$?"

# 非 GUI + USB 开:核心传输编、HID 不编、usb_stub 顶上 usb::init
cmake -S . -B /tmp/build-nogui-usb -DCINUX_GUI=OFF -DCINUX_USB=ON && \
cmake --build /tmp/build-nogui-usb -j$(nproc) --target big_kernel && echo "nogui-usb=$?"

两个 echo 都应是 =0。想确认确实是空壳在顶,看链接进来的源里有没有 stub:

bash
grep -rl 'usb_stub\|mouse_stub\|usb_xhci_stub\|shell_launch' /tmp/build-nogui/CMakeFiles 2>/dev/null | head

应看到 usb_stub.cpp、usb_xhci_stub.cpp、mouse_stub.cpp、shell_launch.cpp 都被编译了——这些就是 file gate 的「另一份实现」。

5. 默认构建 + 测试全绿(含 host 单测) ​

bash
cmake --build build --target big_kernel_test -j$(nproc) > /tmp/b.log 2>&1; echo "build=$?"
cmake --build build --target run-kernel-test 2>&1 | tail -3
cmake --build build --target test_host 2>&1 | grep -E 'passed|failed' | tail -2

应 build=0、run-kernel-test 全绿(0 failed)、test_host 全绿。

这里和 008 的 lab 不一样:008 的 lab 叮嘱「别用 cmake --build build(ALL),host 单测有既有债会失败」。那笔债(更早 VFS 迁 ErrorOr 时漏改的四个 host 单测调用点)现在补齐了,所以全量构建是绿的,test_host 能跑。

验收清单 ​

  • [ ] init.cpp / main.cpp / irq_handlers.cpp 三文件 #ifdef CINUX_* grep 无输出(归零);fork 点对比 7 → 0。
  • [ ] init.cpp:51 launch_userspace()、init.cpp:58 usb::init()、main.cpp:180 handoff_framebuffer_to_gui() 三处调用零 #ifdef。
  • [ ] proc/CMakeLists.txt launch gate + drivers/CMakeLists.txt USB 三层 gate,各选且只选一份实现。
  • [ ] 非 GUI 非 USB、非 GUI+USB 两种 big_kernel 构建均 =0(空壳顶上)。
  • [ ] 默认 big_kernel_test build=0 + run-kernel-test 全绿 + test_host 全绿。

别做这些 ​

  • 别以为「关 USB 就该跳过注册 xHCI 中断向量」——irq_init 里 xhci_irq_stub 是无条件注册进 IDT(vector 0x40)的,哪怕 USB 关。但 USB 关时 MSI-X 不 programming,这个 stub 永不触发,这是「先占 IDT 槽位」的设计。
  • 别把 usb_stub.cpp 和 usb_xhci_stub.cpp 当成一个文件——前者补 usb::init()/poll_input()(给 init.cpp 调的 C++ 函数),后者补 extern "C" xhci_irq_handler(给汇编中断桩调的 C 符号),两个 stub 覆盖不同符号域,gate 条件也不同(NOT (USB AND GUI) vs NOT USB)。
  • 别以为「非 GUI+USB 时编了 xHCI 核心 = USB 能用」——那时 usb::init 是空壳,控制器永远不 bring up,是无害死代码,不是 bug。
  • 别指望 big_kernel_test 在非 USB 下能编——test_xhci.cpp 无条件进测试源列表且无 #ifdef CINUX_USB 守卫,这是测试侧的预存债,本章只保证生产 big_kernel 非 USB 兼容。
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035_multi_terminal-43-g8c0c4bc · 8c0c4bc · 2026-07-25

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