improve makefile; fix bugs, add stdio.h and kprintf functions

Author: alexeev-prog

CHANGELOG.md

@@ -1,3 +1,9 @@
+commit 26761cb02644a04ecd0efca37af1b761e43a7782
+Author: Alexeev Bronislav <alexeev.dev@mail.ru>
+Date:   Fri Aug 22 00:13:47 2025 +0700
+
+    add memory allocator: kmalloc_new, kfree, kmemdump
+
 commit c9add64fbe631ca01441108990307fc46a530f04
 Author: Alexeev Bronislav <alexeev.dev@mail.ru>
 Date:   Thu Aug 21 23:53:17 2025 +0700

Makefile

@@ -15,20 +15,13 @@ ASMFLAGS_BIN = -f bin
 ASMFLAGS_ELF = -f elf
 LDFLAGS = -Ttext 0x1000 --oformat binary
 
-KERNEL_ENTRY = $(BIN_DIR)/kernel_entry.o
-INTERRUPT_OBJ = $(BIN_DIR)/interrupt.o
-KERNEL_OBJ = $(BIN_DIR)/kernel.o
-UTILS_OBJ = $(BIN_DIR)/utils.o
-KEYBOARD_OBJ = $(BIN_DIR)/keyboard.o
-SCREEN_OBJ = $(BIN_DIR)/screen.o
-IDT_OBJ = $(BIN_DIR)/idt.o
-ISR_OBJ = $(BIN_DIR)/isr.o
-PORTS_OBJ = $(BIN_DIR)/ports.o
-TIMER_OBJ = $(BIN_DIR)/timer.o
-MEM_OBJ = $(BIN_DIR)/mem.o
-STRING_OBJ = $(BIN_DIR)/string.o
-
-OBJS = $(KERNEL_ENTRY) $(KERNEL_OBJ) $(INTERRUPT_OBJ) $(KEYBOARD_OBJ) $(SCREEN_OBJ) $(IDT_OBJ) $(ISR_OBJ) $(PORTS_OBJ) $(TIMER_OBJ) $(MEM_OBJ) $(STRING_OBJ) $(UTILS_OBJ)
+KERNEL_ENTRY = $(BIN_DIR)/bootloader/kernel_entry.o
+INTERRUPT_OBJ = $(BIN_DIR)/kernel/cpu/interrupt.o
+
+C_SOURCES = $(shell find $(SRC_DIR) -name '*.c')
+C_OBJS = $(C_SOURCES:$(SRC_DIR)/%.c=$(BIN_DIR)/%.o)
+
+OBJS = $(KERNEL_ENTRY) $(INTERRUPT_OBJ) $(C_OBJS)
 
 all: $(BIN_DIR)/kintsugios.bin
 
@@ -42,52 +35,12 @@ $(BIN_DIR)/bootsector.bin: $(SRC_DIR)/bootloader/bootsector.asm
 $(BIN_DIR)/kernel.bin: $(OBJS)
 	$(LD) $(LDFLAGS) $^ -o $@
 
-$(KERNEL_ENTRY): $(SRC_DIR)/bootloader/kernel_entry.asm
-	mkdir -p $(BIN_DIR)
+$(BIN_DIR)/%.o: $(SRC_DIR)/%.asm
+	mkdir -p $(dir $@)
 	$(ASM) $(ASMFLAGS_ELF) $< -o $@
 
-$(INTERRUPT_OBJ): $(SRC_DIR)/kernel/cpu/interrupt.asm
-	mkdir -p $(BIN_DIR)
-	$(ASM) $(ASMFLAGS_ELF) $< -o $@
-
-$(KERNEL_OBJ): $(SRC_DIR)/kernel/kernel/kernel.c
-	mkdir -p $(BIN_DIR)
-	$(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@
-
-$(UTILS_OBJ): $(SRC_DIR)/kernel/kernel/utils.c
-	mkdir -p $(BIN_DIR)
-	$(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@
-
-$(KEYBOARD_OBJ): $(SRC_DIR)/kernel/drivers/keyboard.c
-	mkdir -p $(BIN_DIR)
-	$(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@
-
-$(SCREEN_OBJ): $(SRC_DIR)/kernel/drivers/screen.c
-	mkdir -p $(BIN_DIR)
-	$(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@
-
-$(IDT_OBJ): $(SRC_DIR)/kernel/cpu/idt.c
-	mkdir -p $(BIN_DIR)
-	$(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@
-
-$(ISR_OBJ): $(SRC_DIR)/kernel/cpu/isr.c
-	mkdir -p $(BIN_DIR)
-	$(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@
-
-$(PORTS_OBJ): $(SRC_DIR)/kernel/cpu/ports.c
-	mkdir -p $(BIN_DIR)
-	$(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@
-
-$(TIMER_OBJ): $(SRC_DIR)/kernel/cpu/timer.c
-	mkdir -p $(BIN_DIR)
-	$(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@
-
-$(MEM_OBJ): $(SRC_DIR)/kernel/libc/mem.c
-	mkdir -p $(BIN_DIR)
-	$(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@
-
-$(STRING_OBJ): $(SRC_DIR)/kernel/libc/string.c
-	mkdir -p $(BIN_DIR)
+$(BIN_DIR)/%.o: $(SRC_DIR)/%.c
+	mkdir -p $(dir $@)
 	$(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@
 
 diskimg: $(BIN_DIR)/kintsugios.bin
@@ -105,7 +58,7 @@ debug: diskimg
 	qemu-system-i386 -fda $(DISKIMG_DIR)/$(DISKIMG_NAME) -boot a -s -S
 
 clean:
-	rm -f $(BIN_DIR)/*.o $(BIN_DIR)/*.bin
+	rm -rf $(BIN_DIR)/*
 
 clean_all:
 	rm -rf $(BIN_DIR)/* $(DISKIMG_DIR)/*

src/kernel/cpu/ports.c

@@ -1,36 +1,36 @@
 #include "ports.h"
 
-/**
- * Чтение байтов из специфичного порта
- */
-u8 port_byte_in (u16 port) {
-    u8 result;
-    /* Встроенный синтаксис ассемблера
-     */
-    __asm__("in %%dx, %%al" : "=a" (result) : "d" (port));
-    return result;
-}
+// /**
+//  * Чтение байтов из специфичного порта
+//  */
+// u8 port_byte_in (u16 port) {
+//     u8 result;
+//     /* Встроенный синтаксис ассемблера
+//      */
+//     __asm__("in %%dx, %%al" : "=a" (result) : "d" (port));
+//     return result;
+// }
 
-void port_byte_out (u16 port, u8 data) {
-    /* Обратите внимание, что здесь оба регистра сопоставляются 
-    * с переменными C и ничего не возвращается, таким образом, в 
-    * синтаксисе asm нет равенства '='. Однако мы видим запятую, 
-    * поскольку во входных данных есть две переменные, а 
-    * в области "return" их нет
-     */
-    __asm__ __volatile__("out %%al, %%dx" : : "a" (data), "d" (port));
-}
+// void port_byte_out (u16 port, u8 data) {
+//     /* Обратите внимание, что здесь оба регистра сопоставляются
+//     * с переменными C и ничего не возвращается, таким образом, в
+//     * синтаксисе asm нет равенства '='. Однако мы видим запятую,
+//     * поскольку во входных данных есть две переменные, а
+//     * в области "return" их нет
+//      */
+//     __asm__ __volatile__("out %%al, %%dx" : : "a" (data), "d" (port));
+// }
 
 void outports(u16 port, u16 data) {
     __asm__ __volatile__("outw %1, %0" : : "dN" (port), "a" (data));
 }
 
-u16 port_word_in (u16 port) {
-    u16 result;
-    __asm__("in %%dx, %%ax" : "=a" (result) : "d" (port));
-    return result;
-}
+// u16 port_word_in (u16 port) {
+//     u16 result;
+//     __asm__("in %%dx, %%ax" : "=a" (result) : "d" (port));
+//     return result;
+// }
 
-void port_word_out (u16 port, u16 data) {
-    __asm__ __volatile__("out %%ax, %%dx" : : "a" (data), "d" (port));
-}
+// void port_word_out (u16 port, u16 data) {
+//     __asm__ __volatile__("out %%ax, %%dx" : : "a" (data), "d" (port));
+// }

src/kernel/cpu/ports.h

@@ -3,10 +3,10 @@
 
 #include "../cpu/type.h"
 
-unsigned char port_byte_in (u16 port);
-void port_byte_out (u16 port, u8 data);
+// unsigned char port_byte_in (u16 port);
+// void port_byte_out (u16 port, u8 data);
 void outports(u16 port, u16 data);
-unsigned short port_word_in (u16 port);
-void port_word_out (u16 port, u16 data);
+// unsigned short port_word_in (u16 port);
+// void port_word_out (u16 port, u16 data);
 
 #endif

src/kernel/drivers/keyboard.c

@@ -7,7 +7,7 @@
 
 
 #include "keyboard.h"
-#include "../cpu/ports.h"
+#include "lowlevel_io.h"
 #include "../cpu/isr.h"
 #include "screen.h"
 #include "../libc/string.h"
@@ -50,11 +50,10 @@ static void keyboard_callback(registers_t regs) {
         char str[2] = {letter, '\0'};
         if(strlen(key_buffer) < sizeof(key_buffer) - 1) {
             append(key_buffer, letter);
+            kprint(str);
         } else {
-            // Буфер полон, можно как-то обработать (например, проигнорировать ввод)
             kprint("Keyboard buffer is overflow.");
         }
-        kprint(str);
     }
     UNUSED(regs);
 }

src/kernel/kernel/kernel.c

@@ -11,6 +11,7 @@
 #include "../drivers/screen.h"
 #include "kernel.h"
 #include "utils.h"
+#include "../libc/stdio.h"
 #include "../libc/string.h"
 
 void kmain() {
@@ -29,7 +30,7 @@ void kmain() {
 	kprint("Copyright (C) alexeev-prog\nRepository: https://github.com/alexeev-prog/KintsugiOS\n");
 
 	// Уведомление о старте оболочки командной строки
-	kprint("\nKeramikaShell v0.1.0 "
+	kprint("\nKeramika Busybox v0.1.0 "
 	        "Type END to halt the CPU\n"
 	        "Type HELP to view commands\n\n!#> ");
 }
@@ -64,16 +65,13 @@ void user_input(char *input) {
 	if (strcmp(input, "HELP") == 0) {
 		kprintln("Keramika Shell Help");
 		for (int i = 0; i < commands_length; ++i) {
-			kprint(commands[i].text);
-			kprint(" - ");
-			kprintln(commands[i].hint);
+			kprintf("%s - %s\n", commands[i].text, commands[i].hint);
 		}
 		executed = 1;
 	}
 
 	if (executed == 0 && strcmp(input, "") != 0) {
-		kprint_colored("[ERROR] INVALID COMMAND: ", 4);
-    	kprint(input);
+		kprintf_colored("Invalid command: %s", RED_ON_BLACK_CLR_CODE, input);
 	}
 
     // Вывод строки шелла

src/kernel/libc/mem.c

@@ -27,6 +27,7 @@ static u32 free_mem_addr = HEAP_START;
 u32 free_mem_addr_guard2 = 0xCAFEBABE;
 static mem_block_t* free_blocks = NULL;
 
+// Инициализация памяти heap
 void heap_init() {
     // Инициализируем первый свободный блок на всей области кучи
     free_blocks = (mem_block_t*)HEAP_START;
@@ -35,7 +36,7 @@ void heap_init() {
     free_blocks->is_free = 1;
 
     kprint("Heap initialized at 0x");
-    char buf[16];
+    char buf[32] = "";
     hex_to_ascii(HEAP_START, buf);
     kprint(buf);
     kprint("\n");
@@ -52,12 +53,12 @@ void* kmalloc_new(u32 size) {
 
     while (current) {
         if (current->is_free && current->size >= size) {
-            // Нашли подходящий свободный блок
+            // Нашли подходящий свободный блок: размер текущего больше чем размер выделяемой памяти плюс размер структуры блока памяти и плюс размер самого блока
             if (current->size > size + sizeof(mem_block_t) + BLOCK_SIZE) {
                 // Можем разделить блок
-                mem_block_t* new_block = (mem_block_t*)((u32)current + sizeof(mem_block_t) + size);
-                new_block->size = current->size - size - sizeof(mem_block_t);
-                new_block->is_free = 1;
+                mem_block_t* new_block = (mem_block_t*)((u32)current + sizeof(mem_block_t) + size); // поинтер на новый блок
+                new_block->size = current->size - size - sizeof(mem_block_t); // размер текущего - выделяемый - размер структуры
+                new_block->is_free = 1; // свободен
                 new_block->next = current->next;
 
                 current->size = size;
@@ -71,6 +72,7 @@ void* kmalloc_new(u32 size) {
         current = current->next;
     }
 
+    kprint("No free blocks found\n");
     return NULL; // Не нашли свободного блока
 }
 
@@ -80,7 +82,7 @@ void kfree(void* ptr) {
     // Получаем указатель на заголовок блока
     mem_block_t* block = (mem_block_t*)((u32)ptr - sizeof(mem_block_t));
 
-    if (block->is_free) {
+    if (block->is_free) { // блок уже освобожден
         kprint("Double free detected!\n");
         return;
     }
@@ -99,7 +101,7 @@ void kfree(void* ptr) {
     }
 }
 
-void kmemdump() {
+void kmemdump() { // дамп памяти
     mem_block_t* current = free_blocks;
     u32 total_used = 0;
     u32 total_free = 0;
@@ -109,7 +111,7 @@ void kmemdump() {
 
     while (current) {
         kprint("Block ");
-        char buf[16];
+        char buf[32];
         int_to_ascii(block_count++, buf);
         kprint(buf);
         kprint(": Addr=0x");
@@ -132,12 +134,12 @@ void kmemdump() {
     }
 
     kprint("Total: USED=");
-    char buf[16];
-    int_to_ascii(total_used, buf);
-    kprint(buf);
+    char buf2[32];
+    int_to_ascii(total_used, buf2);
+    kprint(buf2);
     kprint(", FREE=");
-    int_to_ascii(total_free, buf);
-    kprint(buf);
+    int_to_ascii(total_free, buf2);
+    kprint(buf2);
     kprint("\n");
 }
 
@@ -149,7 +151,9 @@ u32 kmalloc(u32 size, int align, u32 *phys_addr) {
         kprint("PANIC: Memory corruption detected around free_mem_addr!\n");
         // Зависаем или перезагружаемся
         // asm volatile("hlt");
+        return -1;
     }
+
     /* Страницы выровнены по 4K, или 0x1000 */
     if (align == 1 && (free_mem_addr & 0xFFFFF000)) {
         free_mem_addr &= 0xFFFFF000;
@@ -158,7 +162,7 @@ u32 kmalloc(u32 size, int align, u32 *phys_addr) {
     /* Сохранить также физический адрес */
     if (phys_addr) *phys_addr = free_mem_addr;
 
-    kprint("kmalloc: allocating ");
+    kprint("kmalloc legacy: allocating ");
     char size_str[16] = "";
     hex_to_ascii(size, size_str);
     kprint(size_str);
@@ -176,5 +180,5 @@ void print_freememaddr() {
 	hex_to_ascii(free_mem_addr, free_mem_addr_str);
 
 	kprint(free_mem_addr_str);
-    // kprint("\n");
+    kprint("\n");
 }