句柄2

Posted 2020-06-14

1.句柄是什么？
在windows中，句柄是和对象一一对应的32位无符号整数值。对象可以
映射到唯一的句柄，句柄也可以映射到唯一的对象。 
 2.为什么我们需要句柄？
更准确地说，是windows需要句柄。windows需要向程序员提供必要地编程接口 ，在这些接口中，允许程序员访问、创建和销毁对象。但是，出于封装地考虑，windows并不想向程序员返回指针。指针包含了太多的信息。首先指针给出 了对象存储 的确切位置；其次，要操作一个指针，程序员必须知道指针所指对象的内部结构特征，也即，windows必须向程序员暴露相应的数据结构，而这些数据结构也许是操作系统想向程序员隐藏的。
如果说COM技术向用户隐藏了数据，只暴露了接口并只允许按接口定义的方法操作数据的话，句柄这种方式则允许你按自己的方式直接操作数据，但windows又不向你直接暴露数据。直接操作数据是程序员需要的，不暴露数据是windows所需要的， 句柄封装方式实现了各取所需。 
 3.句柄如何与对象映射？
封装背后，必须有一个地方可以实现解码，以实现句柄和对象的相互转换。在windows中，存在两种映射方式：
a. 全等映射。也即，句柄本身就是一个指针。映射在这里只是类型转换而已。这种情况有，进程实例句柄或模块句柄，以及资源句柄等等。
b. 基于表格的映射。这是对象指针与句柄之间最普通的映射机制。操作系统创建表格，并保存所有要考虑的对象。需要创建新对象时，要先在表格中找到空入口，然后把表示对象的数据添入其中。当对象被删除时，它的数据成员和其在表中的入口被释放。
4.句柄的定义和实现
我们以GDI对象为例进行讨论。创建了GDI对象，就会得到该对象的句柄。句柄的对象可能是HBRUSH、HPEN、HFONT或HDC中的一种，这依赖于你创建的GDI对象类型。但是最普通的GDI对象类型是HGDIOBJ。HGDIOBJ被定义成空指针。HPEN的实际编译类型定义随编译时间宏STRICT的不同而不同。如果STRCIT已经被定义了，HPEN是这样的：
struct HPEN__ {int unused};
typedef struct HPEN__* HPEN;
如果STRICT没有定义，HPEN是这样定义的：
typedef void *HANDLE;
typedef HANDLE HPEN;
上面这段代码是一个注重细节的程序员最接近句柄的地方，因此我们重点分析一下。这里有一点点技巧。如果定义了STRICT宏，HPEN是指向有单个未使用字段的结构的指针，否则HPEN是空指针。C/C++编译器允许把任何类型的指针作为空指什传递，反之则不可以。两个不同类型的非空指针是互不兼容的。在STRICT版本中，编译对GDI对象句柄的不正确混用将给出警告，对于非GDI句柄，如HWND、HMENU的不正确混用也会给出警告，从而使程序在编译器得到更STRICT的检查。 接下来的分析可能不那么令你感兴趣，但它更深刻地揭示了句柄。对GDI句柄来说，尽管windows头文件把它定义成指针，但如果你仔细检查这些句柄的值，它根本就不像指针，这也是为什么我说它只是一个32位无符整数值的原因。对句柄就是指针的情况，这句话也仍然适用。让我们随意地生成一些句柄，比如你用GetStockObject()以得到一些句柄，你会发现，它们的值总在区间0x01900011到0xba040389。 前者指向用户区中的未分配的无效区域，后者指向内核地址空间。另外你可能发现，两个句柄之间的值可能只差数值1，这也说明GDI句柄不是指针。
和多数人想象的不一样，句柄也不是一个单纯的索引值。对GDI对象句柄来说，GDI句柄由8位 、1位堆对象标记（表明对象是否创建在堆中）、7位对象类型信息和高4位为0的16位索引组成，如图：

///////////////////////////////////////////////////////////////////
3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
| 8 位引用计数 |堆 | 对象类型7 | 16位索引 | 标 记
///////////////////////////////////////////////////////////////////
(格式问题，不好显示)

在这里你可以看到，对GDI来说，它只使用了16位作为索引。这意味着一个进程最多只可以创建小于64K个句柄，实际上受其他一些限制，整个windwos系统中大概可以容纳约16384(0x4000)个GDI对象。

 

本质：WINDOWS程序中并不是用物理地址来标识一个内存块，文件，任务或动态装入模块的，相反的，WINDOWS API给这些项目分配确定的句柄，并将句柄返回给应用程序，然后通过句柄来进行操作。

 

 

句柄的本质
因为自己一直对于句柄也不是很清除，看到这个文章很好，就转过来了。

一、书上定义：

在Windows环境中，句柄是用来标识项目的，这些项目包括：模块(module)、任务(task)、实例 (instance)、文件(file)、内存块(block of memory)、菜单(menu)、控制(control)、字体(font)、资源(resource)，包括图标(icon)，光标 (cursor)，字符串(string)等、GDI对象(GDI object)，包括位图(bitmap)，画刷(brush)，元文件（metafile）,调色板(palette)，画笔(pen)，区域 (region)，以及设备描述表(device context)。

<<WINDOWS编程短平快>>(南京大学出版社)：

 

句柄实际上是一种指向某种资源的指针，但与指针又有所不同：指针对应着一个数据在内存中的地址，得到了指针就可以自由地修改该数据。Windows并不希望一般程序修改其内部数据结构，因为这样太不安全。所以Windows给每个使用GlobalAlloc等函数声明的内存区域指定一个句柄(本质上仍是一个指针，但不要直接操作它)，平时你只是在调用API函数时利用这个句柄来说明要操作哪段内存。当你需要对某个内存进行直接操作时，可以使用GlobalLock锁住这段内存并获得指针来直接进行操作。


句柄是WONDOWS用来标识被应用程序所建立或使用的对象的唯一整数，WINDOWS使用各种各样的句柄标识诸如应用程序实例，窗口，控制，位图，GDI对象等等。WINDOWS句柄有点象C语言中的文件句柄。

二、MFC源代码：

#ifdef STRICT
typedef void *HANDLE;
#define DECLARE_HANDLE(name) struct name##__ { int unused; }; typedef struct name##__ *name
#else
typedef PVOID HANDLE;
#define DECLARE_HANDLE(name) typedef HANDLE name
#endif

DECLARE_HANDLE(HMODULE);
DECLARE_HANDLE(HINSTANCE);
DECLARE_HANDLE(HLOCAL);
DECLARE_HANDLE(HGLOBAL);
DECLARE_HANDLE(HDC);
DECLARE_HANDLE(HRGN);
DECLARE_HANDLE(HWND);
DECLARE_HANDLE(HMENU);
DECLARE_HANDLE(HACCEL);
DECLARE_HANDLE(HTASK);


三、理解：
HANDLE就是PVOID，也就是无类型指针，
上面这些资源的句柄Handles都不过是指向struct的指针，至于这个struct的用处，连M$都说unused了，现在解释下M$这么做的意义，这就是所谓数据封装，你可以在你的程序中把M$的内部结构指针传来传去，可是你却不知道它到底指向的内容是什么。

句柄与指针确实是完全不同的两个概念。句柄仅仅是一个32位整数，WIN32中用于标记某个系统或进程的对象，可以理解为对象索引（由于M$未完全公开相关技术，在一定程度上只能如此理解），这个索引更像是一种映射关系（从句柄到对象指针的映射），而不是纯粹意义上的“数组下标”。


句柄可以理解为用于指向或标识内存的一块“资源”，这些资源如：文件(file)、内存块(block of memory)、菜单(menu)等等。操作系统通过句柄来定位核心对象和系统资源。
指针即为指向内存的“数据或指令”某一单元。

说的确切一点，句柄实际上是一种指向某种资源的指针，但与指针又有所不同：指针对应着一个数据在内存中的地址，得到了指针就可以自由地修改该数据。Windows并不希望一般程序修改其内部数据结构，因为这样太不安全。所以Windows给每个使用GlobalAlloc等函数声明的内存区域指定一个句柄(本质上仍是一个指针，但不要直接操作它)，


四、引喻：
牧童遥指杏花村
牧童的手为指针，杏花村的牌子为句柄，杏花村酒店为对象的实例.


附注：获得窗口句柄三种方法

1.HWND FindWindow(LPCTSTR lpClassName, LPCTSTR lpWindowName)

HWND FindWindowEx(HWND hwndParent, HWND hwndChildAfter,LPCTSTR lpClassName, LPCTSTR lpWindowName)

2.HWND WindowFromPoint(POINT& Point)//获得当前鼠标光标位置的窗口HWND

3.BOOL CALLBACK EnumChildProc(HWND hwnd,LPARAM lParam)

BOOL CALLBACK EnumChildWindows(HWND hWndParent, WNDENUMPROC lpEnumFunc,LPARAM lParam)

BOOL CALLBACK EnumWindows(WNDENUMPROC lpEnumFunc, LPARAM lParam)

BOOL CALLBACK EnumWindowsProc(HWND hwnd, LPARAM lParam)

 

“句柄”（handle），handle的本意是把柄，把手的意思。是你与操作系统打交道的东西。句柄和指针的区别在于句柄只能调用系统提供的服务。平时你只是在调用API函数时利用这个句柄来说明要操作哪段内存。而句柄虽然是一个能相互区别的号码，但与我们普通的ID号又有区别，普通的ID号是可以由程序员自己定义的，而句柄不行，它是对象生成时系统指定的，是为了区别系统中存在的各个对象，这个句柄不是由程序员赋给的。实际应用中，最常用的就是文件句柄和窗口句柄。例如，窗口句柄的值是一个长整数，每个窗体都用一个句柄来表示。所以句柄是不会重复的，很多的函数都会用到窗体的句柄。