1、【转】 系统级 C 语言程序设计（中断原理简介） 摘要：本文主要介绍 C 语言中中断服务程序的编写、安装和使用。由于硬中断服务程序的编写涉及到硬件端口读写操作，使得用户直接和硬件打交道，在程序设计过程中要用到的数据（如硬件端口地址等）比较多，这就使程序员和计算机的硬件设备间缺少一种“缓冲”的作用，况且，用汇编语言来直接对硬件编程要方便得多。本文仅对软中断程序的编写作个介绍。 关键词：软中断、中断向量、中断向量表、TSR 内存驻留、 DOS 重入、中断请求、段地址、偏移量、寄存器、BIOS、DOS、setvect ( )、getvect ( )、keep ( )、disable ( )、enab
2、le ( )、geninterrupt ( )、int86 ( )、interrupt 对于一般的 C 语言爱好者而言，就如何在 C 中使用中断例程这一问题应该已经非常熟悉，例如，我们可以通过 int86 ( )函数调用 13H 号中断直接对磁盘物理扇区进行操作，也可以通过 INT86 ( )函数调用 33H 号中断在屏幕上显示鼠标光标等。其实，13H 号也好，33H 号也好，它们只不过就是一些函数，这些函数的参数通过 CPU 的寄存器传递。中断号也只不过是间接地指向函数体的起始内存单元，说它是间接的，也就是说，函数的起始段地址和偏移量是由中断号通过一种方法算得的（具体如何操作，下面会作解释）
3、 。如此一来，程序员不必要用太多的时间去写操作硬件的程序了，只要在自己的程序中设置好参数，再调用BIOS 或 DOS 提供的中断服务程序就可以了，大大减小了程序开发难度，缩短了程序开发周期。那么中断既然是函数，就可以由用户任意的调用、由用户任意地编写。 计算机内存的前 1024 个字节（偏移量 00000H 到 003FFH）保存着 256 个中断向量，每个中断向量占 4 个字节，前两个字节保存着中断服务程序的入口地址偏移量，后两个字节保存着中断程序的入口段地址，使用时，只要将它们分别调入寄存器 IP 及 CS 中，就可以转入中断服务程序实现中断调用。每当中断发生时，CPU 将中断号乘以 4，
4、在中断向量表中得到该中断向量地址，进而获得 IP 及 CS 值，从而转到中断服务程序的入口地址，调用中断。这就是中断服务程序通过中断号调用的基本过程。在计算机启动的时候，BIOS 将基本的中断填入中断向量表，当 DOS 得到系统控制权后，它又要将一些中断向量填入表中，还要修改一部分 BIOS 的中断向量。有一部分中断向量是系统为用户保留的，如 60H 到 67H号中断，用户可以将自己的中断服务程序写入这些中断向量中。不仅如此，用户还可以自己更改和完善系统已有的中断向量。 在 C 语言中，提供了一种新的函数类型 interrupt，专门用来定义中断服务程序，比如我们可以写如下的中断服务程序： /
5、*例 1：中断服务程序*/ void interrupt int60() puts(“This is an example“); 该中断的功能就是显示一个字符串，为什么不用 printf ( )函数呢？这就牵涉到 DOS 的重入问题，后面将作一些介绍。 一个简单的中断服务程序写好了，如何把它的函数入口地址填写到中断向量表中，以便在产生中断的时候能转入中断服务程序去执行呢？这里要用到 setvect ( )和 getvect ( )函数。setvect ( )有两个参数：中断号和函数的入口地址，其功能是将指定的函数安装到指定的中断向量中，getvect ( )函数有一个参数：中断号，返回值是该中
6、断的入口地址。在安装中断以前，最好用 disable ( )函数关闭中断，以防止在安装过程中又产生新的中断而导致程序运行混乱，待安装完成后，再用 enable ( )函数开放中断，使程序正常运行。现在我们可以把上面的例子再丰富一下： /*例 2：中断服务程序的编写、安装和使用 */ #include #include #ifdef _cplusplus #define _ARGU . #else #define _ARGU #endif void interrupt int60 (_ARGU) /*中断服务函数*/ puts(“This is an example“); void instal
7、l (void interrupt (*fadd)(_ARGU),int num) /*安装中断*/ disable(); /*关闭中断*/ setvect(num, fadd); /*设置中断*/ enable(); /*开放中断*/ void main() install (int60,0x60);/*将 int60 函数安装到 0x60 中断*/ geninterrupt (0x60); /*人为产生 0x60 号中断*/ 有一定经验的读者很容易得到该程序的执行结果：在屏幕上显示“This is an example!”。 编写、安装中断服务程序的方法就介绍这些。下面再浅谈一下内存驻留程
8、序（TSR）的编写和使用。在 C 语言中，可以用 keep ( )函数将程序驻留内存。这个函数有两个参数：status 和 size。size 为驻留内存长度，可以用 size=_SS+_SP/16-_psp 得到，当然这也是一种估算的方法，并不是精确值。函数执行完以后，出口状态信息保存在 status 中。比如，对于上面的例子，将“geninterrupt (0x60);”改写成“keep(0,_SS+_SP/16-_psp);”后再执行程序，这一段程序就被驻留，此后在其它的任何软件或程序设计中，只要用到了 60H 号中断，就会在屏幕上显示“This is an example!”的字样。要
9、恢复系统对 60H 号中断的定义，只能重新启动计算机。 像上面的例子其实还很不完善，它没有考虑 DOS 系统环境的状态、没有考虑程序是否已经驻留内存、没有考虑退出内存驻留等问题。对于第二个问题还是很容易解决的：执行程序一开始就读取某一函数中断入口地址（如 63H 号中断）判断是否为空（NULL ） ，如果为空就先将该地址置为非空再驻留内存，若为非空则表示已经驻留并退出程序。这一步判断非常重要，否则将会因为重复驻留占用过多内存空间而最后造成系统崩溃。至于其它两个问题，在此不多作说明，有兴趣的读者可以参考一些有关书籍。 不仅如此，我们还可以通过在 DOS 下使用热键（Hotkey）来调用内存驻留程
10、序。比如将希望汉字系统自带的希望词典驻留内存后，在任意时刻按下 Ctrl+F11 键，就能激活程序，出现词典界面。微机的键盘中有一个微处理芯片，用来扫描和检测每个按键的按下和释放状态。大多数按键都有一个扫描码，告知 CPU 当前的状态，但一些特殊的键如PrintScreen、Ctrl+Break 等不会产生扫描码，而直接产生中断。正因为如此，我们可以将Ctrl+Break 产生的中断号指向我们自己写好的程序入口地址，那么当按下 Ctrl+Break 后，系统就会调用我们自己的程序去执行，这实际上也就是修改了 Ctrl+Break 的中断向量。至于其它按键激活程序则可以利用 9H 号键盘中断捕获
11、的扫描码来实现，在此不多作说明。例如，执行下面的程序后，退回 DOS 系统，在任意的时候按下 Ctrl+Break 后，屏幕的底色就会变成红色。 /*例 3：中断服务程序编写、安装和使用，内存驻留 */ #include #include #ifdef _cplusplus #define _ARGU . #else #define _ARGU #endif void interrupt newint(_ARGU); /*函数声明*/ void install (void interrupt (*fadd)(_ARGU), int num); int main() install (newin
12、t,0x1b); /*Ctrl+Break 中断号:1BH*/ keep(0,_SS+(_SP/16)-_psp); /*驻留程序*/ return 0; void interrupt newint(_ARGU) textbackground(4); /*设置屏幕底色为红色*/ clrscr(); /*清除屏幕 */ void install (void interrupt (*fadd)(_ARGU), int num) disable(); setvect(num,fadd); /*设置中断 */ enable(); 由于 13H 号中断是 BIOS 提供的磁盘中断服务程序，对于 DOS
13、下的应用程序，它们的存盘、读盘功能都是通过调用这一中断来实现的。有许多 DOS 下的病毒就喜欢修改 13H 号中断来破坏系统，例如，修改 13H 号中断服务程序，将其改成： /*例 4：病毒体程序伪代码*/ void interrupt new13(_ARGU) if (病毒发作条件成熟) 修改入口参数指向病毒程序入口地址; 执行病毒代码; 调用原来的 13H 中断； 只要当任一软件（如 EDIT.COM 等）对磁盘有操作并且病毒发作条件成熟时，病毒就被激活。当然，这样做会导致可用内存空间减少，容易被用户发现。一些“聪明”的病毒又会去修改其它的中断向量，使得系统报告的内存大小和实际相符合。还有的病毒，当发现用户通过一些程序（如 DEBUG.COM 等）去跟踪它时，它会悄悄地溜掉，其基本原理仍然与修改中断有关。硬盘的 0 面 0 柱 1 扇区（Side 0 Cylinder 0 Sector 1）保存着重要的引导信息，一旦破坏，计算机将无法识别硬盘。我们可以写一个程序来防止任何软件（包括病毒）对这一扇区执行“写” 操作，一定程度上实现了“ 写保护”的作用，它的基本原理就是修改 13H号中断向量并常驻内存，监视着软件（包括病毒）对磁盘操作的每一个细节。读者请注意：本程序没有考虑内存驻留的退出，如果想恢复 13H 号中断，请重新启动计算机。
