- •WINDOWS
- •Джеффри Рихтер
- •ЧАCTЬ I МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ОБЯЗАТЕЛЬНОГО ЧТЕНИЯ
- •ГЛАВА 1. Обработка ошибок
- •Вы тоже можете это сделать
- •Программа-пример ErrorShow
- •ГЛАВА 2 Unicode
- •Наборы символов
- •Одно- и двухбайтовые наборы символов
- •Unicode: набор широких символов
- •Почему Unicode?
- •Windows 2000 и Unicode
- •Windows 98 и Unicode
- •Windows CE и Unicode
- •В чью пользу счет?
- •Unicode и СОМ
- •Как писать программу с использованием Unicode
- •Unicode и библиотека С
- •Типы данных, определенные в Windows для Unicode
- •Unicode- и ANSI-функции в Windows
- •Строковые функции Windows
- •Ресурсы
- •Текстовые файлы
- •Перекодировка строк из Unicode в ANSI и обратно
- •ГЛАВА 3 Объекты ядра
- •Что такое объект ядра
- •Учет пользователей объектов ядра
- •Защита
- •Таблица описателей объектов ядра
- •Создание объекта ядра
- •Закрытие объекта ядра
- •Совместное использование объектов ядра несколькими процессами
- •Наследование описателя объекта
- •Изменение флагов описателя
- •Именованные объекты
- •Пространства имен Terminal Server
- •Дублирование описателей объектов
- •ЧАСТЬ II НАЧИНАЕМ РАБОТАТЬ
- •ГЛАВА 4 Процессы
- •Ваше первое Windows-приложение
- •Описатель экземпляра процесса
- •Описатель предыдущего экземпляра процесса
- •Командная строка процесса
- •Переменные окружения
- •Привязка к процессорам
- •Режим обработки ошибок
- •Текущие диск и каталог для процесса
- •Текущие каталоги для процесса
- •Определение версии системы
- •Функция CreateProcess
- •Параметры pszApplicationName и pszCommandLine
- •Параметры psaProcess, psaThread и blnheritHandles
- •Параметр fdwCreate
- •Параметр pvEnvironment
- •Параметр pszCurDir
- •Параметр psiStartlnfo
- •Параметр ppiProclnfo
- •Завершение процесса
- •Возврат управления входной функцией первичного потока
- •Функция ExitProcess
- •Функция TerminateProcess
- •Когда все потоки процесса уходят
- •Что происходит при завершении процесса
- •Дочерние процессы
- •Запуск обособленных дочерних процессов
- •Перечисление процессов, выполняемых в системе
- •Программа-пример Processlnfo
- •ГЛАВА 5 Задания
- •Определение ограничений, налагаемых на процессы в задании
- •Включение процесса в задание
- •Завершение всех процессов в задании
- •Получение статистической информации о задании
- •Уведомления заданий
- •Программа-пример JobLab
- •ГЛАВА 6 Базовые сведения о потоках
- •В каких случаях потоки создаются
- •И в каких случаях потоки не создаются
- •Ваша первая функция потока
- •Функция CreateThread
- •Параметр psa
- •Параметр cbStack
- •Параметры pfnStartAddr и pvParam
- •Параметр fdwCreate
- •Параметр pdwThreadlD
- •Завершение потока
- •Возврат управления функцией потока
- •Функция ExitThread
- •Функция TerminateThread
- •Если завершается процесс
- •Что происходит при завершении потока
- •Кое-что о внутреннем устройстве потока
- •Некоторые соображения по библиотеке С/С++
- •Ой, вместо _beginthreadex я по ошибке вызвал CreateThread
- •Библиотечные функции, которые лучше не вызывать
- •Как узнать о себе
- •Преобразование псевдоописателя в настоящий описатель
- •ГЛАВА 7 Планирование потоков, приоритет и привязка к процессорам
- •Приостановка и возобновление потоков
- •Приостановка и возобновление процессов
- •Функция Sleep
- •Переключение потоков
- •Определение периодов выполнения потока
- •Структура CONTEXT
- •Приоритеты потоков
- •Абстрагирование приоритетов
- •Программирование приоритетов
- •Динамическое изменение уровня приоритета потока
- •Подстройка планировщика для активного процесса
- •Программа-пример Scheduling Lab
- •Привязка потоков к процессорам
- •ГЛАВА 8 Синхронизация потоков в пользовательском режиме
- •Кэш-линии
- •Более сложные методы синхронизации потоков
- •Худшее, что можно сделать
- •Критические секции
- •Критические секции: важное дополнение
- •Критические секции и спин-блокировка
- •Критические секции и обработка ошибок
- •Несколько полезных приемов
- •Не занимайте критические секции надолго
- •ГЛАВА 9 Синхронизация потоков с использованием объектов ядра
- •Wait-функции
- •Побочные эффекты успешного ожидания
- •События
- •Программа-пример Handshake
- •Ожидаемые таймеры
- •Ожидаемые таймеры и АРС-очередь
- •И еще кое-что о таймерах
- •Семафоры
- •Мьютексы
- •Отказ от объекта-мьютекса
- •Мьютексы и критические секции
- •Программа-пример Queue
- •Сводная таблица объектов, используемых для синхронизации потоков
- •Другие функции, применяемые в синхронизации потоков
- •Асинхронный ввод-вывод на устройствах
- •Функция WaitForlnputldle
- •Функция MsgWaitForMultipleObjects(Ex)
- •Функция WaitForDebugEvent
- •Функция SignalObjectAndWait
- •ГЛАВА 10 Полезные средства для синхронизации потоков
- •Реализация критической секции: объект-оптекс
- •Программа-пример Optex
- •Создание инверсных семафоров и типов данных, безопасных в многопоточной среде
- •Программа-пример lnterlockedType
- •Синхронизация в сценарии "один писатель/группа читателей"
- •Программа-пример SWMRG
- •Реализация функции WaitForMultipleExpressions
- •Программа-пример WaitForMultExp
- •ГЛАВА 11 Пулы потоков
- •Сценарий 1: асинхронный вызов функций
- •Сценарий 2: вызов функций через определенные интервалы времени
- •Программа-пример TimedMsgBox
- •Сценарий 3: вызов функций при освобождении отдельных объектов ядра
- •Сценарий 4; вызов функций по завершении запросов на асинхронный ввод-вывод
- •ГЛАВА 12 Волокна
- •Работа с волокнами
- •Программа-пример Counter
- •ЧАСТЬ III УПРАВЛЕНИЕ ПАМЯТЬЮ
- •Виртуальное адресное пространство процесса
- •Как адресное пространство разбивается на разделы
- •Увеличение раздела для кода и данных пользовательского режима до 3 Гб на процессорах x86 (только Windows 2000)
- •Закрытый раздел размером 64 Кб (только Windows 2000)
- •Раздел для общих MMF (только Windows 98)
- •Регионы в адресном пространстве
- •Передача региону физической памяти
- •Физическая память и страничный файл
- •Физическая память в страничном файле не хранится
- •Атрибуты защиты
- •Защита типа «копирование при записи»
- •Специальные флаги атрибутов защиты
- •Подводя итоги
- •Блоки внутри регионов
- •Особенности адресного пространства в Windows 98
- •Выравнивание данных
- •ГЛАВА 14 Исследование виртуальной памяти
- •Системная информация
- •Программа-пример Syslnfo
- •Статус виртуальной памяти
- •Программа-пример VMStat
- •Определение состояния адресного пространства
- •Функция VMQuery
- •Программа-пример VMMap
- •ГЛАВА 15 Использование виртуальной памяти в приложениях
- •Резервирование региона в адресном пространстве
- •Передача памяти зарезервированному региону
- •Резервирование региона с одновременной передачей физической памяти
- •В какой момент региону передают физическую память
- •Возврат физической памяти и освобождение региона
- •В какой момент физическую память возвращают системе
- •Программа-пример VMAIloc
- •Изменение атрибутов защиты
- •Сброс содержимого физической памяти
- •Программа-пример MemReset
- •Механизм Address Windowing Extensions (только Windows 2000)
- •Программа-пример AWE
- •ГЛАВА 16 Стек потока
- •Стек потока в Windows 98
- •Функция из библиотеки С/С++ для контроля стека
- •Программа-пример Summation
- •ГЛАВА 17 Проецируемые в память файлы
- •Проецирование в память EXE- и DLL-файлов
- •Статические данные не разделяются несколькими экземплярами EXE или DLL
- •Программа-пример Applnst
- •Файлы данных, проецируемые в память
- •Метод 1: один файл, один буфер
- •Метод 2: два файла, один буфер
- •Метод 3: один файл, два буфера
- •Метод 4: один файл и никаких буферов
- •Использование проецируемых в память файлов
- •Этап1: создание или открытие объекта ядра «файл»
- •Этап 2: создание объекта ядра «проекция файла»
- •Этап 3: проецирование файловых данных на адресное пространство процесса
- •Этап 4: отключение файла данных от адресного пространства процесса
- •Этапы 5 и 6: закрытие объектов «проекция файла» и «файл»
- •Программа-пример FileRev
- •Обработка больших файлов
- •Проецируемые файлы и когерентность
- •Базовый адрес файла, проецируемого в память
- •Особенности проецирования файлов на разных платформах
- •Совместный доступ процессов к данным через механизм проецирования
- •Файлы, проецируемые на физическую память из страничного файла
- •Программа-пример MMFShare
- •Частичная передача физической памяти проецируемым файлам
- •Программа-пример MMFSparse
- •ГЛАВА 18 Динамически распределяемая память
- •Стандартная куча процесса
- •Дополнительные кучи в процессе
- •Защита компонентов
- •Более эффективное управление памятью
- •Локальный доступ
- •Исключение издержек, связанных с синхронизацией потоков
- •Быстрое освобождение всей памяти в куче
- •Создание дополнительной кучи
- •Выделение блока памяти из кучи
- •Изменение размера блока
- •Определение размера блока
- •Освобождение блока
- •Уничтожение кучи
- •Использование куч в программах на С++
- •Другие функции управления кучами
- •ЧАСТЬ IV ДИНАМИЧЕСКИ ПОДКЛЮЧАЕМЫЕ БИБЛИОТЕКИ
- •ГЛАВА 19 DLL: основы
- •DLL и адресное пространство процесса
- •Общая картина
- •Создание DLL-модуля
- •Что такое экспорт
- •Создание DLL для использования с другими средствами разработки (отличными от Visual C++)
- •Создание ЕХЕ-модуля
- •Что такое импорт
- •Выполнение ЕХЕ-модуля
- •ГЛАВА 20 DLL: более сложные методы программирования
- •Явная загрузка DLL и связывание идентификаторов
- •Явная загрузка DLL
- •Явная выгрузка DLL
- •Явное подключение экспортируемого идентификатора
- •Функция входа/выхода
- •Уведомление DLL_PROCESS_ATTACH
- •Уведомление DLL_PROCESS_DETACH
- •Уведомление DLL_THREAD_ATTACH
- •Уведомление DLL_THREAD_DETACH
- •Как система упорядочивает вызовы DIIMain
- •Функция DllMain и библиотека С/С++
- •Отложенная загрузка DLL
- •Программа-пример DelayLoadApp
- •Переадресация вызовов функций
- •Известные DLL
- •Перенаправление DLL
- •Модификация базовых адресов модулей
- •Связывание модулей
- •ГЛАВА 21 Локальная память потока
- •Динамическая локальная память потока
- •Использование динамической TLS
- •Статическая локальная память потока
- •Пример внедрения DLL
- •Внедрение DLL c использованием реестра
- •Внедрение DLL с помощью ловушек
- •Утилита для сохранения позиций элементов на рабочем столе
- •Внедрение DLL с помощью удаленных потоков
- •Программа-пример lnjLib
- •Библиотека lmgWalk.dll
- •Внедрение троянской DLL
- •Внедрение DLL как отладчика
- •Внедрение кода в среде Windows 98 через проецируемый в память файл
- •Внедрение кода через функцию CreateProcess
- •Перехват API-вызовов: пример
- •Перехват API-вызовов подменой кода
- •Перехват API-вызовов с использованием раздела импорта
- •Программа-пример LastMsgBoxlnfo
- •ЧАСТЬ V СТРУКТУРНАЯ ОБРАБОТКА ИСКЛЮЧЕНИЙ
- •ГЛАВА 23 Обработчики завершения
- •Примеры использования обработчиков завершения
- •Funcenstein1
- •Funcenstein2
- •Funcenstein3
- •Funcfurter1
- •Проверьте себя: FuncaDoodleDoo
- •Funcenstein4
- •Funcarama1
- •Funcarama2
- •Funcarama3
- •Funcarama4: последний рубеж
- •И еще о блоке finally
- •Funcfurter2
- •Программа-пример SEHTerm
- •ГЛАВА 24 Фильтры и обработчики исключений
- •Примеры использования фильтров и обработчиков исключений
- •Funcmeister1
- •Funcmeister2
- •EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER
- •Некоторые полезные примеры
- •Глобальная раскрутка
- •Остановка глобальной раскрутки
- •EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION
- •Будьте осторожны с EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION
- •EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH
- •Функция GetExceptionCode
- •Функция GetExceptionlnformation
- •Программные исключения
- •ГЛАВА 25 Необработанные исключения и исключения С++
- •Отладка по запросу
- •Отключение вывода сообщений об исключении
- •Принудительное завершение процесса
- •Создание оболочки вокруг функции потока
- •Создание оболочки вокруг всех функций потоков
- •Автоматический вызов отладчика
- •Явный вызов функции UnhandledExceptionFilter
- •Функция UnhandledExceptionFilter изнутри
- •Исключения и отладчик
- •Программа-пример Spreadsheet
- •Исключения С++ и структурные исключения
- •Перехват структурных исключений в С++
- •ЧАСТЬ VI ОПЕРАЦИИ С ОКНАМИ
- •ГЛАВА 26 Оконные сообщения
- •Очередь сообщений потока
- •Посылка асинхронных сообщений в очередь потока
- •Посылка синхронных сообщений окну
- •Пробуждение потока
- •Флаги состояния очереди
- •Алгоритм выборки сообщений из очереди потока
- •Пробуждение потока с использованием объектов ядра или флагов состояния очереди
- •Передача данных через сообщения
- •Программа-пример CopyData
- •ГЛАВА 27 Модель аппаратного ввода и локальное состояние ввода
- •Поток необработанного ввода
- •Локальное состояние ввода
- •Ввод с клавиатуры и фокус
- •Управление курсором мыши
- •Подключение к очередям виртуального ввода и переменным локального состояния ввода
- •Программа-пример LISLab
- •Программа-пример LISWatch
// qwElapsedTime сообщает длительность выполнения в миллисекундах
Структура CONTEXT
К этому моменту Вы должны понимать, какую важную роль играет структура CONTEXT в планировании потоков. Система сохраняет в ней состояние потока перед самым отключением его от процессора, благодаря чему его выполнение возобновляется с того места, где было прервано
Вы, наверное, удивитесь, но в документации Platform SDK структуре CONTEXT отведен буквально один абзац:
"В структуре CONTEXT хранятся данные о состоянии регистров с учетом специ фики конкретного процессора. Она используется системой для выполнения различ ных внутренних операций. В настоящее время такие структуры определены для про цессоров Intel, MIPS, Alpha и PowerPC. Соответствующие определения см. в заголовоч ном файле
WinNT.h"
В документации нет ни слова об элементах этой структуры, набор которых зави сит от типа процессора. Фактически CONTEXT — единственная из всех структур Windows, специфичнаядля конкретного процессора.
Так из чего же состоит структура CONTEXT Давайте посмотрим Ее элементы чет ко соответствуют регистрам процессора. Например, для процессоров x86 в число элементов входят Eax, Ebx, Ecx, Edx и т д., а для процессоров Alpha — IntVO, IntTO, IntT1, IntSO, IntRa, IntZero и др. Структура CONTEXT для процессоров x86 выглядит так.
typedef struct _CONTEXT {
//
//Флаги, управляющие содержимым записи CONTEXT.
//Если запись контекста используется как входной параметр, тогда раздел,
//управляемый флагом (когда он установлен), считается содержащим
//действительные значения, Если запись котекста используется для
//модификации контекста потока, то изменяются только те разделы,
для
//которых флаг установлен
//
//Если запись контекста используется как входной и выходной параметр
//для захвата контекста потока, возвращаются только те разделы контекста,
//для которых установлены соответствующие флаги. Запись контекста никогда
//не используется только как выходной параметр.
//
DWORD ContextFlags;
//
//Этот раздел определяется/возвращается, когда в ContextFlags установлен
//флаг CONTEXT_DEBUG_REGISTERS. Заметьте, что
CONTEXT_DEBUG_REGISTERS
// не включаются в CONTEXT_FUlL.
//
DWORD Dr0;
DWORD Dr1;
DWORD Dr2;
DWORD Dr3;
DWORD Dr6;
DWORD Dr7;
//
//Этот раздел определяется/возвращается, когда в ContextFlags
//установлен флаг CONTEXT_FLOATING_POINT,
//FLOATING_SAVE_AREA FloatSave;
//
//Этот раздел определяется/возвращается, когда в ContextFlags
//установлен флаг CONTEXT_SEGMENTS
//
DWORD SegGs;
DWORD SegFs;
DWORD SegEs;
DWORD SegDs;
//
//Этот раздел определяется/возвращается, когда в ContextFlags
//установлен флаг CONTEXT_INTEGER
//
DWORD Edi;
DWORD Esi,
DWORD Ebx;
DWORD Fdx;
DWORD Ecx;
DWORD Eax;
//
//Этот раздел определяется/возвращается, когда в ContextFlags
//установлен флаг CONTEXT_CONTROL.
//
DWORD Ebp,
DWORD Eip;
DWORD SegCs; // следует очистить
DWORD EFlags, // следует очистить
DWORD Esp,
DWORD SegSs;
//
//Этот раздел определяется/возвращается, когда в ContextFlags
//установлен флаг CONTEXT_EXTENDED_REGISTERS
//Формат и смысл значений зависят от типа процессора.
//
BYTE ExtendedRegisters[MAXIMUM_SUPPORTED_EXTENSION];
} CONTEXT;
Эта структура разбита на несколько разделов. Раздел CONTEXT_CONTROL содер жит управляющие регистры процессора: указатель команд, указатель стека, флаги и адрес возврата функции. (В отличис от x86, который при вызове функции помещает адрес возврата в стек, процессор Alpha сохраняет адрес возврата в одном из регист ров,) Раздел CONTEXT_INTEGER соответствует целочисленным регистрам процессо ра, CONTEXT_FLOATING_POINT — регистрам с плавающей точкой, CONTEXT_SEG
MENTS — сегментным регистрам (только для x86), CONTEXT_DEBUG_REGISTERS —
регистрам, предназначенным для отладки (только для x86), a CONTEXT_EXTEN DED_REGISTERS — дополнительным регистрам (только для x86).
Windows фактически позволяет заглянуть внутрь объекта ядра "поток" и получить сведения о текущем состоянии регистров процессора. Для этого предназначена функция:
BOOL GetThreadContext( HANDLE hThread, PCONTEXT pContext);
Создайте экземпляр структуры CONTEXT, инициализируйте нужные флаги (в эле менте ContextFlags) и передайте функции GetThreadContext адрес этой структуры. Функция поместит значения в элементы, сведения о которых Вы запросили
Прежде чем обращаться к GetThreadContext, приостяновите поток вызовом Sus pendThread, иначе поток может быть подключен к процессору, и значения регистров существенно изменятся. На самом деле у потока есть два контекстапользовательско го режима и режима ядра. GetThreadContext возвращает лишь первый из них. Если Вы вызываете SuspendThread, когда поток выполняет код операционной системы, пользо вательский контекст можно считать достоверным, даже несмотря на то что поток еще не остановлен (он всс равно не выполнит ни одной команды пользовательского кода до последующего возобновления)
Единственный элемент структуры CONTEXT, которому не соответствует какой либо регистр процессора, — ContextFlags. Присутствуя во всех вариантах этой струк туры независимо от типа процессора, он подсказывает функции GetThreadContext, значения каких регистров Вы хотите узyать. Например, чтобы получить значения управляющих регистров для потока, напишите что-то вроде:
//создаем экземпляр структуры
CONTEXT CONTEXT Context;
//сообщаем системе, что нас интересуют сведения
//только об управляющих регистрах
Context ContextFlags = CONTEXT_CONTROL;
//требуем от системы информацию о состоянии
//регистров процессора для данного потока
GetThreadContext(hThread, &Context);
//действительные значения содержат элементы структуры CONTEXT,
//соответствующие управляющим регистрам, остальные значения
//не определены
Перед вызовом GetThreadContext надо инициализировать элемент ContextFlags. Чтобы получить значения как управляющих, так и целочисленных регистров, иници ализируйте его так
//сообщаем системе, что нас интересуют
//управляющие и целочисленные регистры
Context.ContextFlags = CONTEXT_CONTROL | CONTEXT INTEGER;
Есть еще один идентификатор, позволяющий узнать значения важнейших регис тров (т. e. используемых, по мнению Microsoft, чаще всего):
//сообщаем системе, что нас интересуют
//все значимые регистры
Context.ContextFlags = CONTEXT_FULL;
CONTEXT_FULL определен в файле WinNT.h, как показано в таблице.
Тип процессора |
Определение CONTEXT_FULL |
|
|
|
|
x86 |
CONTEXT_CONTROL | CONTEXT INTEGER | CONTEXT_SEGMENTS |
|
|
|
|
Alpha |
CONTEXT_CONTROL | CONTEXT_FLOATING_POINT | |
|
|
CONTEXT_INTEGER |
После возврата из GetThreadContext Вы легко проверите значения любых регист ров для потока, но помните, что такой код зависит от типа процессора В следующей таблице перечислены элементы структуры CONTEXT, соответствующие указателям команд и стека для разных типов процессоров
Тип |
Указатель |
Указатель стека |
процессора |
команд |
|
х86 |
CONTEXT.Eip |
CONTEXT.Esp |
|
|
|
Alpha |
CONTEXT.Fir |
CONTEXT.IntSp |
Даже удивительно, какой мощный инструмент дает Windows в руки разработчи ка! Но есть вещь, от которой Вы придете в полный восторгзначения элементов CONTEXT можно изменять и передавать объекту ядра "поток" с помощью функции SetThreadContext.
BOOL SetThreadContext( HANDLE hThread, CONST CONTEXT *pContext);
Перед этой операцией поток тожe нужно приостановить, иначе результаты могут быть непредсказуемыми.
Прежде чем обращаться к SetThreadContext, инициализируйте элемент ContextFlags, как показано ниже.
CONTEXT Context;
//приостанавливаем поток
SuspendThread(hThread);
//получаем регистры для контекста потока
Context.ContextFlags = CONTEXT_CONTROL; GetThreadContext(hThread, &Context);
//устанавливаем указатель команд по своему выбору;
//в нашем примере присваиваем значение 0x00010000 #if defined(_ALPHA_)
Context.Fir = 0x00010000; #elif defined(_X86_) Context.Eip = 0x00010000;