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Windows编程(二)Windows编程的本质

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online_member aliec 发表于 2018-3-28 10:06:33 | 显示全部楼层 |阅读模式
(二)Windows编程的本质:
     既然Windows API编程是与Windows操作系统进行交互,所以就必须对Windows操作系统如何运行应用程序的原理搞清楚。
1、保护模式
     操作系统是依附于cpu硬件的,所以操作系统所具备的功能也是cpu所给予的。Intel的32位CPU有两种主要的模式:实模式和保护模式。Dos操作系统就是运行在实模式下,而现代的操作系统都是充分利用了保护模式,从而使系统大大的安全稳定了很多。现代计算机都是用的冯诺依曼体系,其核心就是内存。所以CPU内部有寄存器,外部有内存,所以所谓的实模式和保护模式其本质就是对内存的访问形式不同。实模式就是对内存的直接访问,比如要在屏幕上显示一个数字就直接往显存中写就可以了,dos下编程就是这样的。但这有一个最大的问题就是不安全,任何程序可以随意访问内存,很容易就和操作系统的地址冲突,所以玩过dos的人都知道电脑是很容易死机的。为了解决这个问题,Intel在386以后的CPU都提供了保护模式。这种模式最重要的一个应用就是虚拟内存地址,大家都知道32位的CPU可以寻址的范围是4GB,在虚拟内存中给每一个进程都分配了4GB的虚拟地址。如果同时运行10个进程就要有10个4GB的虚拟内存,那问题来了,哪有这么多的内存呢?呵呵,所以这是虚拟内存嘛,不是真正的物理内存。只是面对进程,让程序员可以使用的内存地址,比如 int * p=new int 这句话是向电脑要一个4字节的内存,地址存在p里面,要是在实模式下p里面就是真正的物理地址,但是在保护模式下,p里面存的只是一个虚拟地址,至于真正的物理地址是多少是不允许程序员知道的,当windows拿到p后会把p里面的虚拟地址映射到一个物理地址中去的,而这一个过程是黑箱操作,普通的应用程序是不允许知道的。
2、内核空间和用户空间:
    好了,现在知道在保护模式下编写程序访问的是4GB的虚拟内存,但是这4GB空间也不是全部给应用程序用的,操作系统也要使用,所以Windows规定把4GB空间分成两半,低2GB(0—0x7fffffff)空间用户可以使用,而高2GB空间(0x80000000—0xffffffff)用户不能使用,留给操作系统。所以这就有了用户空间和内核空间的区别。而这个规定其实也是用了CPU的特权级的功能:内核空间是0环,用户空间在3环,所以这就在CPU级别把内核和用户程序分割开了,目的就是确保用户程序不能骚扰内核,从而保证系统稳定。
3、内核对象:
   但现在问题又来了,内核空间用户不能访问,那么操作系统的各种功能我们怎么调用呢?比如往屏幕上画一条线,在实模式下很简单,就是在显存里面写一排01010101就可以了,但是在实模式下我们只能访问2GB用户空间,显存在哪里都不知道,这怎么写啊?很容易想到的就是操作系统帮我们找显存的位置,我们只要调用操作系统的相关函数就可以了。但是操作系统在高2GB的内核空间中,我们还是不能直接使用。现在操作系统既要给我们用,又不能让我们直接用,那怎么办呢,微软的工程师想出的一个办法就是给我们一个编号,也就是句柄(HANDLE),让我们要用内核什么功能就用句柄来用,这样就不必让我们知道具体的内核地址了。从而内核对象也就自然产生,Windows对硬件的所有操作都做成一个一个内核对象,我们要用的时候就申请这个对象,然后Windows给我们一个句柄,Windows内部计数器加1,我们不用了就关闭句柄,Windows内部计数器减1,当计数器为0的时候,Windows知道这个内核对象已经不用了,所以从真实物理内存中销毁。对于我们应用程序员来说,我们要做的事情就是申请内核对象,拿到句柄,操作句柄,销毁句柄。而这个流程也就是和Windows交互的流程,也就是所谓Windows编程的本质。




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online_member xiaotao701 发表于 2018-3-30 18:36:14 | 显示全部楼层
学MFC要了解下这些,不然很多雾水。

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ico_lz  楼主| aliec 发表于 2018-3-30 18:37:03 | 显示全部楼层
mfc就不要学了,浪费时间

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online_member xiaotao701 发表于 2018-3-30 18:52:21 | 显示全部楼层
Windows编程(二)Windows编程的本质我已入门好几年,虽然是只老菜鸟,虽然写的软件bug多,挡不住我喜欢mfc。

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ico_lz  楼主| aliec 发表于 2018-3-30 18:56:05 | 显示全部楼层
xiaotao701 发表于 2018-3-30 18:52
我已入门好几年,虽然是只老菜鸟,虽然写的软件bug多,挡不住我喜欢mfc。

已经学了那么没问题了,我是说如果没学过就不要浪费时间了。也就是是个界面的问题而已

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online_member 顶尖 发表于 2018-4-25 14:44:49 | 显示全部楼层
比如往屏幕上画一条线,在实模式下很简单,就是在显存里面写一排01010101就可以了,但是在实模式下我们只能访问2GB用户空间,显存在哪里都不知道,这怎么写啊?

应该是  保护模式 ?

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