- •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
NOTE:
Функцию SetEndOfFile нужно вызывать после отмены проецирования представ ления и закрытия объекта «проекция файла», иначе она вернет FALSE, а функ ция
GetLastError — ERROR_USER_MAPPED_FILE. Данная ошибка означает, что операция перемещения указателя в конец файла невозможна, пока этот файл связан с объектом "проекция файла".
Последнее, что делает FileRev, — запускает экземпляр Notepad, чтобы Вы могли увидеть преобразованный файл. Вот как выглядит результат работы программы FileRev применительно к собственному файлу FileRev.cpp.
Обработка больших файлов
Я обещал рассказать, как спроецировать на небольшое адресное просранство файл длиной 16 экзабайтов. Так вот, этого сделать нельзя Вам придется проецировать не весь файл, а сго представление, содержащее лишь некую часть данных Вы начнете с того, что спроецируете представление самого начала файла Закончив обработку дан ных в этом представлении, Вы отключите его и спроецируете представление следую щей части файла
— и так до тсх пор, пока нс будет обработан весь файл Конечно, это делает работу с большими файлами, проецируемыми в память, не слишком удоб ной, но утешимся тем, чго длина большинства файлов достаточно мала
Рассмотрим сказанное на примере файла размером 8 Гб Ниже приведен текст подпрограммы, позволяющей в несколько этапов подсчитывать, сколько раз встреча ется нулевой байт в том или ином двоичном файле данных.
__int64 CountOs(void)
{
//начальные границы представлений всегда начинаются no адресам,
//кратным гранулярности выделения памяти
SYSTEM_INFO sinf;
GetSystemInfo(&sinf);
// открываем файл данных
HANOLE hFile = CreateFile( "С:\\HugeFile.Big , GENERIC_READ, FILE_SHARE_READ NULL, OPEN_EXISTING, FILE_FLAG_SEQUENTIAL SCAN, NULL);
// создаем объект проекция файла
HANDLE hFileMapping = CreateFileMapping(hFile, NULL, PAGE_READONLY, 0, 0, NULL);
DWORD dwFileSizeHigh;
__int64 qwFileSize = GetFileSize(hFile, &dwFileSizeHigh);
qwFileSize += (((__int64) dwFileSizeHigh) << 32);
// доступ к описателю объекта файл нам больше не нужен
CloseHandle(hFile);
__int64 qwFileOffset = 0; qwNumOfOs = 0;
while (qwFileSize > 0)
{
// определяем, сколько байтов надо спроецировать
DWORD dwBytesInBlock = sinf.dwAllocationGranularity;
if (qwFileSize < sinf.dwAllocationGranularity)
dwBytesInBlock = (DWORD)qwFileSize;
PBYTE pbFile = (PBYTE)MapViewOfFile(hFileMapping, FILE_MAP_READ, (DWORD) (qwFileOffset >> 32), // начальный байт (DWORD) (qwFileOffset & 0xFFFFFFFF), // в файле dwBytesInBlock); // число проецируемых байтов
// подсчитываем количество нулевых байтов в этом блоке
for (DWORD dwByte = 0; dwByte < dwBytesInBlock; dwByte++)
{
if (pbFilfe[dwByte] == 0)
qwNumOfOs++;
}
//прекращаем проецирование представления, чтобы в адресном пространстве
//не образовалось несколько представлений одного файла
UnmapViewOfFiie(pbFile);
// переходим к следующей группе байтов в файле
qwFileOffset += dwBytesInBlock; qwFileSize -= dwBytesInBlock;
}
CloseHandle(hFileMapping);
return(qwNumOfOs);
}
Этот алгоритм проецирует представления по 64 Кб (в соответствии с грануляр ностью выделения памяти) или менее Кроме того, функция MapViewOfFile требует, чтобы передаваемое ей смещение в файле тоже было кратно гранулярности выделе ния памяти. Подпрограмма проецирует на адресное пространство сначала одно пред ставление, подсчитывает в нем количество нулей, затем переходит к другому пред ставлению, и все повторяется. Спроецировав и просмотрев все 64-килобайтовые бло ки, подпрограмма закрывает объект «проекция файла».
Проецируемые файлы и когерентность
Система позволяет проецировать сразу несколько представлений одних и тех же файловых данных. Например, можно спроецировать в одно представление первые 10 Кб файла, а затем — первые 4 Кб того же файла в другое представление Пока Вы проецируете один и тот же объект, система гарантирует когерентность (согласован ность) отображаемых данных. Скажем, если программа изменяет содержимое файла в одном представлении, это приводит к обновлению данных и в другом. Так проис ходит потому, что система, несмотря па многократную проекцию страницы на вир туальное адресное пространство процесса, хранит данные на единственной страни це оперативной памяти Поэтому, ссли представления одного и того же файла дан ных создаются сразу несколькими процессами, данные по-прежнему сохраняют ко герентность — ведь они сопоставлены только с одним экземпляром каждой страни цы в оперативной памяти Bcc это равносильно тому, как если бы страницы опера тивной памяти были спроецированы на адресные пространства нескольких процес сов одновременно.
NOTE:
Windows позволяет создавать несколько объектов «проекция файла», связан ных с одним и тем же файлом данных. Но тогда у Вас не будет гарантий, что содержимое представлений этих объектов когерентно Такую гарантию Win dows дает только для нескольких представлений одного объекта «проекция файла".
Кстати, функция CreateFile позволяет Вашему процессу открывать файл, проеци руемый в память другим процессом После этого Ваш процесс сможет считывать или записывать данные в файл (с помощью функций ReadFite или WriteFile), Разумеется, при вызовах упомянутых функций Ваш процесс будет считывать или записывать дан ные не в файл, а в некий буфер памяти, который должен быть создан именно этим процессом; буфер не имеет никакого отношения к участку памяти, используемому для проецирования данного файла. Но надо учитывать, что, когда два приложения откры вают один файл, могут возникнуть проблемы. Дсло в том, что один процесс может вызвать ReadFile, считать фрагмент файла, модифицировать данные и записать их обратно в файл с помощью
WriteFile, а объект «проекция файла», принадлежащий вто рому процессу, ничего об этом не узнает. Поэтому, вызывая для проецируемого фай ла функцию CreateFile, всегда указывайте нуль в параметре dwShareMode. Тем самым Вы сообщите системе, что Вам нужен монопольный доступ к файлу и никакой посто ронний процесс не должен его открывать.
Файлы с доступом "только для чтения" не вызывают проблем с когерентностью — значит, это лучшие кандидаты на отображение в память. Ни в коем случае не исполь зуйте механизм проецирования для доступа к записываемым файлам, размещенным на сетевых дискях, так как система не сможет гарантировать когерентность представ лений данных. Если один компьютер обновит содержимое файла, то другой, у кото рого исходные данные содержатся в памяти, не узнает об изменении информации.
Базовый адрес файла, проецируемого в память
Помните, как Вы с помощью функции VirtualAlloc указывали базовый адрес региона, резервируемого в адресном пространстве? Примерно так же можно указать системе спроектировать файл по определенному адресу — только вместо функции MapView PVOID нужна MapViewOfFileEx;
PVOID MapViewOfFileEx( HANDLE hFileMappingObject, DWORD dwDesiredAccess, DWORD dwFileOffsetHigh, DWORD dwFileOffsetLow, SIZE_T dwNumberOfBytesToMap, PVOID pvBaseAddress);
Все параметры и возвращаемое этой функцией значение идентичны применяе мым в MapViewOfFile, кроме последнего параметра — pvBaseAddress. B нем можно за дать начальный адрес файла, проецируемого в память Как и в случае VirtualAlloc, ба повый адресдолжен быть кратным гранулярности выделения памяти в системе (обыч но 64 Кб), иначе MapViewOfFileEx вернет NULL. сообщив тем самым об ошибке.
Если Вы укажете базовый адрес, не кратный гранулярности выделения памяти, то MapViewOfFileEx в Windows 2000 завершится с ошибкой, и GetLastError вернет код 1132 (ERROR_MAPPED_ALIGNMENT) а в Windows 98 базовый адрес будет округлен до бли жайшего меньшего значения, кратного гранулярности выделения памяти.
Если система не в состоянии спроецировать файл по этому адресу (чаще всего из за того, что файл слишком велик и мог бы перекрыть другие регионы зарезервиро ванного адресного пространства), функция также возвращает NULL B этом случае она не пытается подобрать диапазон адресов, подходящий для данного файла Но если Вы укажете NUI,L в параметре pvBaseAddress, она поведет себя идентично MapViewOfFile.
MapViewOfFileEx удобна, когда механизм проецирования файлов в память приме няется для совместного доступа нескольких процессов к одним данным. Поясню Допустим, нужно спроецировать файл в память по определенному адресу; при этом два или более приложений совместно используют одну группу структур данных, со держащих указатели на другие структуры данных Отличный тому пример — связан ный список Каждый узел, или элемент, такого списка хранит адрес другого узла спис ка. Для просмотра списка надо узнать адрес первого узла, а затем сделать ссылку на то его поле, где содержится адрес следующего узла Но при использовании файлов, проецируемых в память, это весьма проблематично.
