
- •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
BOOL VirtualProtect( PVOID pvAddress, SIZE_T dwSize, DWORD flNewProtect, PDWORD pflOldProtect);
Здесь pvAddress указывает на базовый адрес памяти (который должен находиться в пользовательском разделе Вашего процесса), dwSize определяет число байтов, для которых Вы изменяете атрибут защиты, а flNewProtect содержит один из идентифика торов PAGE_*, кроме PAGE_WRITECOPY и PAGE_EXECUTE_WRITECOPY.
Последний параметр, pftOldPrntect, содержит адрес переменной типа DWORD, в которую VirtualProtect заносит старое значение атрибута защиты для данной области памяти. В этом параметре (даже если Вас не интересует такая информация) нужно передать корректный адрес, иначе функция приведет к нарушению доступа
Естественно, атрибуты защиты связаны с целыми страницами памяти и не могут присваиваться отдельным байтам. Поэтому, если на процессоре с четырехкилобайто выми страницами вызвать VirtualProtect, например, так:
VirtualProtect(pvRgnBase + (3 * 1024), 2 * 1024, PAGE_NOACCESS, &flOldProtect);
то атрибут защиты PAGE_NOACCESS будет присвоен двум страницам памяти,
WINDOWS 98
Windows 98 поддерживает лишь атрибуты защиты PAGE_NOACCESS, PAGE_READ ONLY и PAGE_READWRITE. Попытка изменить атрибут защиты страницы на
PAGEEXECUTE или PAGE_EXECUTE_READ приведет к тому, что эта область памяти получит атрибут PAGE_KEADONLY. А указав атрибут PAGE_EXECUTE_ READWRITE. Вы получите страницу с атрибутом PAGE_READWRITE.
Функцию VirtualProtect нельзя использовать для изменения атрибутов защиты стра ниц, диапазон которых охватывает разные зарезервированные регионы. В таких слу чаях VirtualProtect надо вызывать для каждого региона отдельно.
Сброс содержимого физической памяти
WINDOWS 98
Windows 98 не поддерживает сброс физической памяти.
Когда Вы модифицируете содержимое страниц физической памяти, система пытает ся как можно дольше хранить эти изменения в оперативной памяти. Однако, выпол няя приложения, система постоянно получает запросы на загрузку в оперативную память страниц из ЕХЕ-файлов, DLL и/или страничного файла. Любой такой запрос заставляет систему просматривать оперативную память и выгружать модифицирован ные страницы в страничный файл.
Windows 2000 позволяет программам увеличить свою производительность за счет сброса физической памяти. Вы сообщаете системе, что данные на одной или несколь ких страницах памяти не изменялись. Если система в процессе поиска свободной страницы в оперативной памяти выбирает измененную страницу, то должна сначала записать ее в страничный файл Эта операция отнимаетдовольно много времени и отрицательно сказывается на производительности. Поэтому в большинстве приложе ний желательно, чтобы система как можно дольше хранила модифицированные стра ницы в страничном файле.
Однако некоторые программы занимают блоки памяти на очень малое время, а потом им уже не требуется их содержимое Для большего быстродействия программа может попросить систему не записывать определенные страницы в страничный файл. И тогда, если одна из этих счраниц понадобится для других целей, системе не при дется сохранять ее в страничном файле, чтo, естественно, повысит скорость работы программы. Такой отказ от страницы (или страниц) памяти называется сбросам фи зической памяти (resetting of physical storage) и инициируется вызовом функции VirtualAlloc с передачей ей в третьем параметре флага MEM_RESET
Если страницы, па которые Вы ссылаетесь при вызове VirtualAlloc, находятся в стра ничном файле, система их удалит. Когда в следующий раз программа обратится к памяти, она получит новые страницы, инициализированные нулями Если же Вы сбра сываете страницу, находящуюся в оперативной памяти, система помечает ее как нс изменявшуюся, и она не записывается в страничный файл. Но, хотя ее содержимое не обнуляется, читать такую страницу памяти уже пельзя Если системе не понадобится эта страница оператикной памяти, ее содержимое останется прежним. В ином слу чае система может забрать ее в свое распоряжение, и тогда обращение к этой стра нице приведет к тому, что система предоставит программе новую страницу, заполнен ную нулями. А поскольку этот процесс нам не подвластен, лучше считать, что после сброса страница содержит только мусор
При сбросе физической памяти надо учитывать и несколько других моментов. Во первых, когда Вы вызываете VtrtualAlloc, базовый адрес обычно округляется до бли жайшего меньшего значения, кратного размеру страниц, а количество байтов — до ближайшего большего значения, кратного той же величине. Такой механизм округ ления базового адреса и количества байтов был бы очень опасен при сбросе физи ческой памяти; поэтому VirtualAlloc при передаче ей флага MEMRESET округляет эти значения прямо наоборот.Допустим, в Вашей программе есть следующий исходный код:
PINT pnData = (PINT) VirtualAlloc(NULL, 1024, MEM_FlESERVE | MEM_COMMIT, PAGE_READWRITE);
pn[0] = 100; pn[1] = 200;
VirtualAlloc((PVOID) pnData, sizeof(int), MEM_RESFT,
PAGE_READWRITE);
Этот код передает одну страницу памяти, а затем сообщает, что первые четыре байта (sizeof(int)) больше не нужны и их можно сбросить. Однако, как и при любых других действиях с памятью, этa операция выполняется только над блоками памяти, размер которых кратен размеру страниц В данном случае вызов завершится неудач но (VirtualAlloc вернет NULL) Почему? Дело в том, что при вызове VirtualAlloc Вы ука зали флаг MEM_RESET и базовый адрес, переданный функции, теперь округляется до ближайшего большего значения, кратного размеру страниц, а количество байтов — до ближайшего меньшего значения, кратного той же величине Так делается, чтобы исключить случайную потерю важных данных В предыдущем примере округление количества байтов до ближайшего меньшего значения дает 0, а эта величина недо пустима.
Второе, о чем следует помнить при сбросе памяти, — флаг MEM_RESET нельзя комбинировать (логической операцией OR) ни с какими другими флагами. Следую щий вызов всегда будет заканчиваться неудачно:
PVOID pvMem = VirtualAlloc(NULL, 1024, MEM_RESERVE | MEM_COMMIT | MFM_RESET, PAGE_READWRITE);
Впрочем, комбинировать флаг MEM_RESET с другими флагами все равно бессмысленно
И, наконец, последнее. Вызов VirtualAlloc с флагом MEM_RESET требует передачи корректного атрибута защиты страницы, даже несмотря на то что он не будет исполь зоваться данной функцией.
Программа-пример MemReset
Эта программа, «15 MemReset.exe» (см. листинг на рис. 15-2), демонстрирует, как ра ботает флаг MEM_RESET. Файлы исходного кода и ресурсов этой программы находятся в каталоге 15-McmReset на компакт-диске, прилагаемом к книге
Первое, что делает код этой программы, — резервирует регион и передает ему физическую память. Поскольку размер региона, переданный в VirtualAlloc, равен 1024 байтам, система автоматически округляет это значение до размера страницы. Затем функция lstrcpy копирует в этот буфер строку, и содержимое страницы оказывается измененным. Если система впоследствии сочтет, что ей нужна страница, содержащая наши данные, она запишет эту страницу в страничный файл Когда наша программа попытается считать эти данные, система автоматически загрузит страницу из стра ничного файла в оперативную память
После записи строки в страницу памяти наша программа спрашивает у пользо вателя, понадобятся ли еще эти данные. Если пользователь выбирает отрицательный
ответ (щелчком кнопки No), программа сообщает системе, что страница не изменя лась, для чего вызывает VirtualAlloc с флагом MEM_RESET
Для демонстрации того факта, что память действительно сброшена, смоделируем высокую нагрузку на оперативную память, для чего:
1.Получим общий размер оперативной памяти на компьютере вызовом Global MemoryStatus
2.Передадим эту память вызовом VirtualAlloc. Данная операция выполняется очень быстро, поскольку система не выделяет оперативную память до тех пор, пока процесс нс изменит какие-нибудь страницы.
3.Изменим содержимое только что переданных страниц через функцию Zero Memory. Это создает высокую нагрузку на оперативную память, и отдельные страницы выгружаются в страничный файл.
Если пользователь захочет оставить данные, сброс нс осуществляется, и при пер вой же попытке доступа к ним соответствующие страницы будут подгружаться в опе ративную память из с граничного файла. Если же пользователь откажется от этих дан ных, мы выполняем сброс памяти, система нс записывает их в страничный файл, и это ускоряет выполнение программы.
После вызова ZeroMemory я сравниваю содержимое страницы данных со строкой, Которая была туда записана. Если данные не сбрасывались, содержимое идентично, а если сбрасывались — то ли идентично, то ли нет. В моей программе содержимое никогда не останется прежним, посколькуя заставляю сиоему выгрузить все страни цы оперативной