Смарт ТВ 

Что такое Win32: основные понятия и простейшие методы устранения возникающих ошибок. Использование win32 api. Копирование файлов с использованием стандартной библиотеки С

Реализация Win32 интерфейса (API) в среде ОС реального времени стандарта POSIX

Перевод: А. Николаев
С. Ющенко

Dan Hildebrand
Senior Architect, R&D
QNX Software Systems Ltd.

Введение

Широкое распространение Windows 95 и Windows NT создало спрос на встраиваемые операционные системы реального времени, которые могут приспосабливать для себя исходный код, написанный для Win32 API. В настоящее время, в ответ на это, несколько производителей разрабатывают продукты, которые “грубо” представляют возможности реального времени в Windows NT. К сожалению, Microsoft без особой охоты дает доступ к исходным кодам Windows NT, и, как следствие, эти расширения реального времени выполняются вне операционной системы. Одна из таких реализаций заключается во внедрении “расширений реального времени” непосредственно в слой, отделяющий NT от аппаратной части (NT hardware abstraction layer ) или HAL. Другое дополнение запускает NT как задачу под управлением ОС реального времени, наравне с другими процессами, работающими как отдельные задачи. Оба расширения требуют внесения модификаций в HAL, причем, первое в большей степени, чем второе.

Но существует и другой, совершенно отличный от предыдущего, вариант подхода к этой задаче. Он заключается в реализации Win32 API на ОС, специально созданной для функционирования в реальном масштабе времени, и таким образом, позволяет приложениям Win32 работать в реальном масштабе времени наравне с родными приложениями ОС. В этой статье мы рассмотрим достоинства и недостатки этих вариантов.

Реальное время выполненное внутри HAL

HAL - это нижний уровень программного обеспечения, который соединяет Windows NT с аппаратной частью. Он обеспечивает функции связи с аппаратным обеспечением, такие как прерывания, видео, дисководы и т. д. Модифицируя HAL можно добавить код, который перехватывает прерывание таймера и запускается, в некоторой степени, в реальном масштабе времени.

Так как аппаратные прерывания, в первую очередь, обрабатываются HAL’ом и затем передаются операционной системе, HAL имеет преимущество «первой руки» по отношению к ОС. Вместо того чтобы немедленно передать прерывание, HAL может решить использовать его для управления диспетчером внутри ядра реального времени. В ответ на это, диспетчер может запустить набор резидентных HAL задач в реальном масштабе времени. Так как прерывания не были перехвачены ядром реального времени, они могут быть переданы NT для дальнейшей обработки, и приложения NT могут запускаться в соответствии с тактами CPU, которые больше не заняты задачами реального времени, работающими внутри HAL.

Проблема заключается в том, что эта работа в реальном масштабе времени “невидима” для остальной системы (кроме потерянных на работу ядра реального времени тактов CPU и задач, работающих внутри ядра). А именно, HAL-резидентные задачи реального времени не могут получить прямой доступ к полному сервису, предоставляемому Windows NT (графический интерфейс, дисковые накопители, сеть и т.д.). В результате, разработчики, которые взялись за этот метод, должны найти возможность обеспечения взаимодействия HAL-резидентных задач с приложениями NT, которые могут иметь полный доступ ко всему сервису:

Достоинства и недостатки

При использовании метода, базирующегося на HAL, среда Windows NT модифицируется всего лишь слегка, и это означает для ОС совместимость с драйверами устройств и другими расширениями. Но этот вариант имеет несколько недостатков:

Нет совместимости между стандартной средой и средой реального времени

    Суть в том, что ядро реального времени внутри HAL будет иметь либо совсем небольшой набор функций Win32, либо совершенно другой набор инструментов. И как результат, процессы, требующие исполнения в реальном масштабе времени, должны программироваться совершенно иным способом, чем обычные NT программы. Переносить код между NT и HAL становится затруднительно.

Нестандартная среда разработки

    В связи с различием в структуре и коде приложений, инструменты разработки и отладки приложений реального времени тоже будут отличаться от инструментов для создания обычных приложений. Требуется определенная тренировка перед началом разработки задач реального времени.

Нестабильность

    То, что задачи реального времени работающие в HAL весьма нестабильны в работе, принимается как должное. В то время как среда NT обеспечивает MMU защиту для стандартных задач, ошибки в коде HAL-резидентных приложений реального времени могут легко привести к полному краху NT (“Голубой Экран”). И как результат, среда разработки является довольно хрупкой. Кроме того, приложения реального времени, работающие в HAL, не могут противостоять глобальным сбоям самого NT.

Дополнительные накладные расходы

    Реализация HAL, описанная в прессе, для обработки прерываний в реальном масштабе времени использует метод “опроса прерывания”, который работает на высокой, постоянной частоте (20,000 Hz). Это прерывание с фиксированной частотой, вызывает дополнительные накладные расходы на диспетчеризацию всей системы, обрабатывая прерывание тогда, когда не требуется никакой работы в реальном масштабе времени. Также, увеличивается время ожидания начала работы, так как события реального времени не могут быть обработаны до следующего интервала опроса. Настоящее ядро реального времени управляется событиями, немедленно отвечая на прерывания в момент их возникновения.

Большие требования к памяти

    Использование расширения HAL только добавляет и без того большие требования NT к памяти. В результате, это решение остается неудовлетворительным для многих систем реального времени с ограниченными ресурсами памяти, которые могли бы извлечь пользу из интерфейса Win32.

Реализация реального времени вне Windows NT

Второй вариант добавления возможностей реального времени в Windows NT - это запуск NT как задачи с самым низким приоритетом под управлением ОС реального времени. Так как остальные задачи могут работать с более высоким приоритетом, чем NT, они могут приостановить выполнение NT и достигнуть лучшего детерминизма реального времени. Для большей надежности, эти задачи работают в адресном пространстве отдельном от NT:

К сожалению, этот метод разделяет многие из основных недостатков метода HAL-расширения, описанного выше. Разработчик должен, как и раньше, работать с двумя абсолютно различными интерфейсами и выбирать между ними, в зависимости от того, требуется ли ему детерминизм реального времени или нет. Инструменты разработки для этих приложений в значительной степени различны. Перенос исходных кодов между этими средами весьма сложен. И опять таки, требование к объему памяти для этой среды значительно выше, чем просто к Windows NT.

Несмотря на недостатки обоих методов, появление возможности добавить, в некоторой степени, поддержку реального масштаба времени в стандартный Windows NT имеет положительную сторону - в особенности то, что совместимость с Windows NT в основном сохраняется. Тем не менее, так как оба метода добавляют собственные интерфейсы, они сводят на нет дух цельной среды “открытой системы”, которая бережно создавалась в течение нескольких последних лет.

Вместо того чтобы брать ОС (Windows NT), исходные коды которой не доступны, и пытаться добавить в нее возможности реального времени, намного лучше заставить работать приложения Win32 на ОС, специально созданной для работы в реальном масштабе времени. Пример такого метода - это реализация инструментального пакета Willows Win32 в среде операционной системы QNX ® , построенной на базе микроядра.

Добавление Win32 API в ОС реального времени.

В попытке ввести в мир Win32 те полезные возможности, которые POSIX внес в окружение систем UNIX, Европейская Ассоциация Производителей Компьютеров (European Computer Manufacturers Association или ECMA) утвердила Интерфейс Программирования Приложений для Windows (Application Programming Interface for Windows или APIW). Так же как группы стандартов POSIX определили POSIX исключительно в пределах интерфейса, а не в пределах реализации, так и ECMA вместе с OSF определили стандарт APIW. Назначение APIW - определить стандарт интерфейса Win32 для разработки в открытых системах кросс платформенных программ, которые не обязательно должны работать только в операционных системах, зависящих от Microsoft или Intel.

ОС QNX подтверждает состоятельность этого “независимого от реализации” метода: это высокопроизводительная ОС на базе микроядра, которая также поддерживает интерфейс стандарта POSIX. Как и POSIX API, APIW, определенный ECMA, может быть принят QNX, позволяя ОС обеспечивать высокопроизводительную платформу реального времени для работы приложений, написанных для Win32 API. Такой подход устраняет множество недостатков, описанных для двух предыдущих методов:

Устойчивая среда

    QNX представляет модель среды исполнения, по крайней мере, такой же степени надежности, как и Windows NT, с процессами, выполняющимися в отдельных MMU-защищенных адресных пространствах. И как результат, среда реального времени, которую QNX предоставляет для Win32 программ, более “жесткая” чем среда, в которой выполняются HAL- резидентные задачи без защиты памяти:

Совместимость стандартной среды и среды реального времени

    Приложения реального масштаба времени могут быть написаны с полной поддержкой Win32 API, включая доступ к графическому интерфейсу. Это намного предпочтительнее, чем иметь только ограниченный API внутри HAL или собственный API, управляемый ОС, которая запускает NT как задачу. Разработчикам не нужно изучать новый набор функций и средства разработки, и уже существующий исходный код Win32 может быть немедленно откомпилирован и запущен в среде реального времени.

Нет накладных расходов

    QNX, как событийно-управляемая ОС реального времени, не нуждается в опросе этих событий. ОС отвечает на аппаратные прерывания только тогда, когда они происходят, запуская обработчик прерываний и распределяя процессы, затрачивая на это минимум времени, как это и свойственно ОС реального времени. Таким образом, исключаются излишние задержки и дополнительные затраты ресурсов, связанные с опросом событий реального времени.

Компактная платформа

    Реализация Win32 API в QNX, выражается в том, что среда исполнения получается компактнее, чем Windows 95, и значительно компактнее, чем Windows NT. Несмотря на свою компактность, эта среда обеспечивает устойчивость полной защиты памяти, в дополнение к детерминизму реального времени, поддержке Win32 API и POSIX API. Это удовлетворяет встраиваемые в ПЗУ или в flash-память системы намного больше, чем настольные ОС типа Windows NT.

Эта среда дает дополнительную выгоду: благодаря совместимости QNX со стандартами POSIX и UNIX, исходный код UNIX систем может быть также откомпилирован и запущен. Перенос исходных кодов UNIX на QNX платформу требует такой же объем затрат, как и перенос исходных кодов между разными версиями UNIX от разных производителей. В результате, разработчики системы реального времени могут спокойно переносить исходный код как из мира Win32, так и из мира UNIX прямо в свою среду реального времени. Это минимизирует объем кода, который должен быть написан с нуля, и что более важно, помогает сократить время выхода продукта на рынок.

Реализация Win32 API в QNX

Для реализации Win32 API в ОС QNX, Willows Software () и QNX Software Systems перенесли пакет Willows RT в QNX и добавили оптимизацию для QNX, для лучшей работы окружения Willows. Этот пакет работает как независимый от платформ интерфейс между приложениями, вызывающими Win32 API и основной операционной системой. С точки зрения прикладных программ, этот интерфейс, выполненный как разделяемая библиотека, выступает в виде оперативной среды Windows со всеми ее возможностями и функциями, которые программа ожидает увидеть. С точки зрения разработчика, нет необходимости овладевать новой средой для рекомпиляции существующих приложений Win32.

Willows RT изначально был разработан как Willows Toolkit для X Window System for Unix и для графической среды Macintosh. Несмотря на то, что существует реализация X Window для QNX, работа Willows RT под X в среде QNX не удовлетворила бы требованиям компактности для рынка встраиваемых систем реального времени. Итак, Willows RT был перенесен в оконную систему на базе микроядра - Photon microGUI ® , которая работает в среде QNX (смотрите Error! Reference source not found. для более подробной информации). Photon может выполнять те же функции, что и X Window, но занимает меньший объем памяти (около 500Кб). Наряду с маленьким размером самой QNX, он открывает новое решение - Willows-на-QNX, которое требует намного меньше памяти, чем Windows NT и дает возможность работать приложениям Win32 в реальном масштабе времени.

Компоненты Willows API

В Willows API входят 3 основные компоненты:

  • бинарный интерфейс Willows (Willows Binary Interface)
  • библиотека Willows (Willows Library)
  • уровень абстракции платформы Willows (Willows Platform-abstraction Layer)

Бинарный интерфейс Willows

Приложения Win32 взаимодействуют с библиотекой Willows таким же образом как и со средой Windows: вызов функций API, прием сообщений, загрузка ресурсов и даже запуск других приложений Win32. Существующие приложения Win32 и динамические библиотеки (DLLs) для доступа к Win32 API на не-Intel платформах взаимодействуют с бинарным интерфейсом Willows. (Этот интерфейс перенаправляет все запросы Windows API к библиотеке Willows, чтобы дать возможность инородным приложениям достигнуть скорости функционирования как на родной платформе.) Подобным же образом, библиотека Willows взаимодействует с областью драйверов, создавая запросы к графическим, оконным или системным операциям и принимая ответы или асинхронные сообщения.

Willows API может опознавать 16-ти разрядные Intel объекты, такие как динамические библиотеки (DLL), директивы Visual Basic (VBX), драйверы (DRV) и пользовательские средства управления произведенные “третьими фирмами”. Следовательно, разработчики могут совмещать в прикладной программе исходные коды и бинарные модули. Также, они могут переносить свои приложения, не дожидаясь, когда кто-нибудь из “третьих фирм” перенесет свои библиотеки. Файлы данных и графические файлы могут также использоваться без всяких изменений и программы могут продолжать загружать данные из DLL без каких-либо модификаций, что ускорит продвижение продукта на рынок.

Виртуальная Машина

    Виртуальная Машина обеспечивает слой абстрагирования от аппаратного обеспечения, который имитирует работу Intel процессора в защищенном режиме. Этот слой управляет сегментами кода и данных, регистрами Intel, управлением прерываний, инструкциями и имитацией ввода/вывода. Все исходные адреса отображаются в адреса в формате сегмент/смещение, включая адреса данных и адреса функций окна Windows API.

    Для переноса Willows RT в QNX, для которой Intel процессор является родным, такая адаптация к аппаратному обеспечению не нужна. В результате этого, родной код Wn32 может работать с требуемой скоростью, не зависимо от того, производился ли перенос исходного кода Win32 или изменилась среда функционирования DLLs, для которых исходный код не доступен. Такое естественное выполнение сохраняет способности программ достигать производительности реального масштаба времени на ОС QNX.

Эмулятор DOS

    Эмулятор DOS имитирует прерывания и функциональный интерфейс DOS. Сюда включены все функции DOS, используемые Win32 API, включая управление процессами и операции ввода-вывода. Доступ к параллельным и последовательным портам производится путем отображения функций непосредственно на устройства или фильтры вывода.

    QNX поддерживает доступ к родным носителям информации DOS, которые Willows RT использует, чтобы читать и записывать файлы на такие носители как жесткие и гибкие диски. В результате, файлы могут спокойно перемещаться между системами QNX/Willows и родным окружением Windows/DOS. Сетевые соединения через TCP/IP c SMB (или CIFS) и NFS могут также использоваться для совместного использования сетевых файлов между системами QNX/Willows и Windows95 или Windows NT.

16/32-х битный Обработчик запросов

    16/32-х битный Обработчик запросов (16/32 Thunking Layer) манипулирует запросами между 16-битовым кодом Windows и библиотекой Willows. 16-битовый код работает в защищенном режиме, используя 16-битовый стек и сегмент/смещение для адресации. Каждый запрос идентифицируется “методом”, который обрабатывает соответствующий тип запроса. Данный метод может варьироваться от чего-нибудь простого, вроде таких как запрос к библиотеке и возвращение результата в определенных регистрах, до более сложных операций, которые преобразуют адреса и структуры данных в обоих случаях, как во время вызова, так и в момент возврата из процедуры.

16/32-битный Загрузчик

    16/32-битный Загрузчик загружает программы, производит распределение кода и данных программ, динамических библиотек и драйверов. Загрузчик работает совместно с виртуальной машиной и обработчиком запросов, для размещения сегментов кода и данных, включая отсутствующие сегменты, которые будут загружены в дальнейшем по запросам приложений. Загрузчик также связывает библиотеку Willows с DLL для переназначения вызовов к библиотеке.

Библиотека Willows

Для реализации Microsoft Windows API, библиотека Willows была сделана независимой от платформы, отделяя зависящий от платформы код от самой библиотеки, и помещая его на более низкий уровень абстрагирования от платформы. Для полной гарантии независимости от платформы, библиотека была написана с помощью самого Win32 API; это сократило до минимума число функций, которые необходимо поместить на уровень абстрагирования от платформы. В результате, библиотека Willows остается совместимой со многими платформами, компилируясь как родной код для каждой из платформ, для достижения максимальной эффективности.

Реализация библиотеки Willows согласована и совместима с требованиями APIW, введенного ECMA и OSF как кросс платформенный Windows API. Она написана на языке C и обеспечивает доступ как из программ, написанных на C, так и на C++.

Все наиболее часто используемые функции Windows API, за исключением специфических функций запуска двоичных программ, реализованы в Бинарном Интерфейсе. Он включает все стандартные функции управления и классы, такие как классы типов и сообщений.

Библиотека поддерживает:

  • окна MDI, общие диалоги и функции управления диалогами
  • реализацию многозадачности внутри одного процесса
  • буфер обмена (clipboard) и динамический обмен данными (DDE)

Библиотека сохраняет свойства каждого окна, и управляет локальными и глобальными атомарными таблицами. Она также имеет доступ к собственным и бинарным ресурсам, которые могут быть динамически загружены и выгружены под управлением прикладной программы.

Эта среда также добавляет в Windows API полный набор функций конфигурации и отладки. Работая с версией библиотеки, предназначенной для отладки, прикладная программа может проследить выполнение каждого API и получить диагностическую информацию о программе, во время ее выполнения. Встроенный в библиотеку отладчик может работать самостоятельно или с обычными отладчиками для получения детальной информации в реальном масштабе времени о состоянии программы.

Уровень абстрагирования от платформы

Этот уровень содержит весь зависящий от платформы код для создания и управления окнами, отображения в этих окнах, и доступа к системно-зависимым ресурсам. Он содержит три подсистемы, которые доступны через вызовы библиотеки Willows:

Интерфейс администратора окон

    Интерфейс администратора окон позволяет библиотеке управлять - в независимом от платформы стиле - всеми окнами, которые создает прикладная программа. Он управляет такими функциями как создание и удаление окон, смена размера и перенос окон, создание и обслуживание меню управления окна, установка заголовков и иконок для минимизированных окон.

    Вся связь с менеджером рабочего стола (desktop window manager) производится кодом, приспособленным для конкретной платформы, который затем переправляет информацию независимой от платформы части администратора окон. Большинство внешних событий, доступ к которым из графических программ обеспечивает Photon, также перехватываются на этом уровне и преобразуются в стандартный набор команд, которые может обрабатывать библиотека. К таким событиям относятся сообщения о создании, перерисовке и удалении окон и сообщения о местоположении и размере окон.

Интерфейс графических устройств

    Интерфейс графических устройств (Graphics Device Interface) обеспечивает средства для вывода изображений непосредственно в окна или на принтеры. Он поддерживает основные графические операции, такие как рисование линий, прямоугольников и эллипсов, а также более сложные операции над объектами, такими как перо, кисть, регион и графический образ. Он также имеет полный набор функций для вывода текста, от выбора шрифта и цвета до специальных эффектов, таких как подчеркивание и перечеркивание. Библиотека Willows и Интерфейс Графических Устройств поддерживают широкий спектр устройств, от простейших с малой разрешающей способностью и ограниченной цветовой гаммой, до дисплеев с высокой разрешающей способностью и большим количеством цветов, а также большой набор принтеров. Все эти услуги отображаются непосредственно на средства, предоставляемые Photon microGUI.

Интерфейс системных услуг

    Интерфейс системных услуг (System Services Interface) обеспечивает зависимый от платформы код для доступа к средствам файловой системы, распределения памяти, сетевого взаимодействия и доступа к устройствам. Например, он перекладывает все запросы, связанные с работой в сети и коммуникациями на соответствующие функции, предоставляемые операционной системой QNX. Он также поддерживает функции межзадачного обмена (IPC), такие как clipboard и DDE, реализованные в библиотеке Willows. Кроме того, он содержит зависимый от платформы код, ассоциируемый с динамическими библиотеками, и позволяющий библиотеке окон Willows (Willows Window Library) поддерживать в QNX семантику динамически загружаемых библиотеки.

Взаимосвязь между платформами Win32

Так как Вы можете спокойно переносить приложения Win32 между Windows и QNX, то становится относительно просто создавать распределенные системы реального времени, где каждый узел в сети может работать под управлением той ОС, которая в большей степени удовлетворяет желаниям пользователя, но где все узлы используют один и тот же API и коды прикладных программ. Конечно, теперь, когда программа, построенная из одних и тех же исходных кодов Win32, может работать в различных операционных системах одной локальной сети, становится важным обеспечение взаимосвязи этих распределенных программ. Отвечая этому требованию, QXN поддерживает сетевые файловые системы SMB (CIFS) и NFS. Более того, Photon microGUI дает Вам возможность просматривать и управлять экраном узла QNX (или окном конкретного приложения) с экрана Windows 95 или Windows NT. В результате, графические приложения реального времени могут работать на платформах жесткого реального времени, а отображаться на обычных системах, подключенных к сети.

Дополнительные услуги QNX

Как ОС реального времени на базе микроядра, QNX предлагает приложениям Win32 набор услуг, не доступных в Windows NT. Сюда входит устойчивое быстродействие в реальном масштабе времени, распределенная обработка данных и отказоустойчивая сеть.

Распределенная обработка, наследуемая от QNX, позволяет Вам строить приложение как группу взаимодействующих процессов. Без изменения исходного кода эти процессы могут распределяться на несколько процессоров и продолжать работать как раньше. Более того, процесс может использовать любые ресурсы на любом узле QNX в локальной сети, как если бы эти ресурсы находились на локальном компьютере.

Для обеспечения максимальной производительности и отказоустойчивости сети, QNX поддерживает множественные сетевые соединения для каждого компьютера сети. QNX будет автоматически распределять нагрузку на сети, и при выходе из строя какого-либо сетевого соединения, перенаправлять данные по действующим сетям.

Заключение

Очевидно, методы HAL-расширения и управляющей ОС предлагают работоспособные варианты добавления возможностей реального времени в NT, но за определенную цену. Они заставляют разработчиков работать с дополнительными, доморощенными API и нестандартными средствами разработки. Они запускают задачи реального времени в относительно неустойчивой среде. К тому же, они увеличивают требования к памяти, которые у NT и без того не маленькие.

С другой стороны, реализация Win32 API на ОС реального времени QNX, позволяет разработчикам использовать только один API - Win32. Это позволяет процессам реального времени работать в надежной, отлаженной среде. И, благодаря малой требовательности QNX к объему оперативной памяти, появляется возможность использовать Win32 для небольших встраиваемых систем.

Как тщательно продуманная ОС реального времени, оптимизированная для использования в критичных к сбоям приложениях, QNX также предлагает разработчику дополнительные возможности - такие как отказоустойчивость сети, распределенная обработка информации и полная совместимость с POSIX и UNIX, что практически не возможно в NT. Более того, QNX делает относительно простым объединение платформ Win32, которое дает разработчику свободу выбора соответствующей ОС для каждой задачи. И в конечном итоге, разработка Willows/QNX представляет объединение менталитета “отрытых систем” и стандартов переносимости исходных кодов.

QNX и Photon microGUI являются зарегистрированными торговыми знаками QNX Software Systems.
Все другие торговые знаки и зарегистрированные торговые знаки принадлежат соответствующим владельцам.

С помощью WinAPI можно создавать различные оконные процедуры, диалоговые окна, программы и даже игры. Эта, скажем так, библиотека является базовой в освоении программирования , MFC, потому что эти интерфейсы являются надстройками этой библиотеки. Освоив её, Вы без труда будете создавать формы, и понимать, как это происходит.

Не будем внедряться в теорию. Начнём с того, как создать этот проект в MVS, а в конце статьи будет разобран простой пример.

Итак. Сначала открываем Visual Studio, затем, нажимаем на вкладку «Файл», далее «Создать проект»:

Затем, в раскрывающемся списке Visual C++ выбираем пункт Win32, там и будет «Проект Win32». Щелкаем по нему:
Вводим название проекта, указываем путь и нажимаем «ОК». Далее будет написано: «Добро пожаловать в мастер приложения Win32». Нажимаем далее. По-умолчанию у надписи «Пустой проект» галочка отсутствует. Нам нужно её поставить и убедиться, что у нас «Тип Приложения» — Приложение Windows. Если всё верно, нажимаем – «Готово».

У нас должен быть пустой проект такого вида:

Ну а теперь начнём писать простую программу, которая традиционно будет выводить на экран надпись: «Привет, Мир!!!».

Естественно, к проекту нужно добавить файл типа «имя».cpp. Кликаем по «Файлы исходного кода» правой кнопкой мыши, в раскрывающемся списке выбираем вкладку – «Добавить», далее «Создать элемент…». В результате у нас должно появиться такое окно:

Выбираем «Файл С++», вводим имя, нажимаем «Добавить». Затем открываем этот файл и вставляем в него такой код (подробности далее):

#include // заголовочный файл, содержащий функции API // Основная функция - аналог int main() в консольном приложении: int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, // дескриптор экземпляра приложения HINSTANCE hPrevInstance, // в Win32 не используется LPSTR lpCmdLine, // нужен для запуска окна в режиме командной строки int nCmdShow) // режим отображения окна { // Функция вывода окна с кнопкой "ОК" на экран (о параметрах позже) MessageBox(NULL, L"Привет, мир!!!", L"Оконная процедура", MB_OK); return NULL; // возвращаем значение функции }

Результат должен быть таким:

Теперь остановимся поподробнее на коде программы.

В первой строке мы подключаем заголовочный файл windows.h . В нём содержатся все необходимые «апишные» функции. Здесь всё понятно.

В 4-7 строках у нас описание функции int WINAPI WinMain() .

Квалификатор WINAPI, нужен для функции WinMain всегда. Просто запомните это. WinMain – название функции. Она имеет четыре параметра. Первый из них – HINSTANCE hInstance (строка 4 ). hInstance является дескриптором экземпляра окна (это некий код оконной процедуры, идентификатор, по которой ОС будет отличать её от остальных окон). Через него можно обращаться к окну в процессе работы в других функциях (об этом позже), что-либо менять в параметрах окна. HINSTANCE является одним из многочисленных типов данных определенных в WinAPI, таким же как int, например. А запись HINSTANCE hInstance говорит нам о том, что мы создаём новую переменную типа HINSTANCE с названием hInstance.

О типах данным мы поговорим позже, поэтому переходим к следующему параметру: HINSTANCE hPrevInstance (строка 5 ). Как написано в комментариях, в Win32 он не используется, так как он создан для 3.x разрядной системы, из предыдущего понятно, что это дескриптор экземпляра окна. Далее у нас переменная типа LPSTR (строка 6 ) с именем lpCmdLine . Она используется в том случае, если мы запускаем окно через командную строку с прописью параметров. Очень экзотический способ, поэтому мы не будем на нём задерживаться.

И последний параметр: целочисленный, определяет способ показа окна. Нужен для функции ShowWindow , которая будет описана позже. Например, с помощью него мы можем развернуть окно на весь экран, сделать его определённой высоты, прозрачным или поверх остальных.

Переходим к функции MessageBox() (строка 10 ). Она имеет четыре параметра и нужна для вывода сообщений о ошибках, например. В данном случае мы использовали её для вывода сообщения. В общем виде описание функции выглядит следующим образом:

Int MessageBox(HWND hWnd, // дескриптор родительского окна LPCTSTR lpText, // указатель на строку с сообщением LPCTSTR lpCaption, // указатель на строку с текстом заголовка UINT uType);// флаги для отображения кнопок, стиля пиктограммы и прочее

В нашем случае, первому параметру присвоен ноль. Всё потому, что у нас нет родительских окон (оно не запущено какой-нибудь программой).

Далее у нас идут две переменные типа LPCTSTR: lpText и lpCaption . Первая сообщает информацию, которая будет выведена в окне в текстовом виде. Вторая сообщает, что будет написано в тексте заголовка к окну. Это аналог char *str , но всё же нет. Для того, чтобы текст выводился корректно, нужно перед строкой поставить букву L (UNICODE строка).

Ну и последний тип данных – UINT – 32-х битное целое без знака. То есть аналог unsigned int . Этому параметру можно передавать некоторые значения (о них тоже позже), за счёт чего можно менять вид кнопки. В нашем случае – это MB_OK — означает, что окно создаёт кнопку с надписью «ОК» и соответствующим действием при её нажатии (закрытием приложения).

В строке 11 мы возвращаем значение функции, так как она имеет не тип void .

Таким образом, общее представление о WinAPI теперь есть. Продолжение в следующих разделах.

Поскольку практическая часть данного курса предполагает разработку и выполнение разнообразных Win32-приложений, которые работают в среде, создаваемой Win32-подсистемой, необходимо рассмотреть ее более подробно. Взаимодействие между приложением и операционной системой осуществляется при помощи системных вызовов ( системных сервисов в терминологии Microsoft). Однако приложение не может вызвать системный вызов напрямую (более того, системные вызовы не документированы). Вместо этого приложение должно воспользоваться программным интерфейсом ОС - Win32 API.

Win32 API (Application Programming Interface) - основной интерфейс программирования в семействе операционных систем Microsoft Windows. Функции Win32 API , например, CreateProcess или CreateFile , - документированные, вызываемые подпрограммы, реализуемые Win32 подсистемой.

  • Функция полностью выполняется внутри данной dll (шаг 1).
  • Для выполнения функции привлекается сервер csrss, для чего ему посылается сообщение (шаг 2a, за которым обычно следуют шаги 2b и 2c).
  • Данный вызов транслируется в системный сервис ( системный вызов ), который обычно обрабатывается в модуле ntdll.dll (шаги 3a и 3b). Например, Win32-функция ReadFile выполняется с помощью недокументированного сервиса NtReadFile .

Некоторые функции (например, CreateProcess ) требуют выполнения обоих последних пунктов.

В первых версиях ОС Windows практически все вызовы Win32 API выполнялись, следуя маршруту 2 (2a, 2b, 2c). После того, как существенная часть кода системы для увеличения производительности была перенесена в ядро (начиная с Windows NT 4.0), вызовы Win32 API, как правило, идут напрямую по 3-му (3a, 3b) пути, минуя подсистему окружения Win32. В настоящее время лишь небольшое число вызовов выполняется по длинному 2-му маршруту.

Помимо перечисленных, наиболее важных dll-библиотек, в системном каталоге system32 имеется большое количество других dll-файлов. В настоящее время количество вызовов API составляет несколько десятков тысяч.

Список экспортируемых каждой конкретной dll функций можно посмотреть с помощью утилиты depends , входящей в пакет Platform SDK. Так, на рис. 1.7 приведена информация о структуре библиотеки kernel32.dll ОС Windows XP, экспортирующей 949 функций.

Заключение

В настоящей лекции изложена краткая история создания ОС Windows и ее миграция от микроядерной архитектуры в сторону монолитного дизайна. Описаны возможности и основные структурные компоненты системы. Рассмотрена подсистема Win32, которая объединяет ряд модулей режима ядра и режима пользователя и является базой для разработки приложений.

Приложение. Некоторые понятия и термины

DLL (динамически подключаемая библиотека)

Набор вызываемых подпрограмм, включенных в один двоичный файл, который приложения, использующие эти подпрограммы, могут динамически загружать в процессе своего выполнения. В качестве примера можно привести модули Msvcrt.dll (библиотека исполняющей Си подсистемы) и Kernel32.dll (одна из библиотек подсистемы Win32). DLL активно используются компонентами и приложениями ОС Windows пользовательского режима. Преимущество DLL перед статическими библиотеками состоит в том, что приложения могут разделять DLL-модули, при этом ОС Windows гарантирует, что в памяти будет находиться лишь по одному экземпляру используемых DLL.

Процессы и потоки

Под процессом понимается контейнер ресурсов, используемых потоками . Процесс включает: закрытое адресное пространство, в котором располагаются код, данные и стеки потоков; список открытых описателей ресурсов; контекст защиты; идентификатор процесса.

Поток команд исполняемой программы, или просто поток - сущность внутри процесса, получающая процессорное время. Поток характеризуется набором регистров (состоянием), идентификатором потока, стеками режимов ядра и пользователя.

Более подробно процессы и потоки описаны в части II.

Русский справочник по Win32 API

От изготовителя fb2.

Данная книга (кроме всего прочего) содержит таблицы, к сожалению не все читалки могут их воспроизводить.

Давайте, протестируем вашу читалку.

Если, вместо симпатичной таблицы вы увидели такое:

1 строка, 1 столбец

1 строка, 2 столбец

1 строка, 3 столбец

2 строка 1 столбец

2 строка 2 столбец

Значит ваша читалка таблиц не видит, что очень жаль, т.к. в книге их 49.

Что делать?... Ну, я поступаю так. В Mozilla Firefox поставил плагин для чтения fb2, и все проблемы решены, конечно, возможны и другие варианты...

Вот и все.

Успехов w_cat.

 Из книги Журнал «Компьютерра» № 24 от 27 июня 2006 года автора Журнал «Компьютерра»

ОГОРОД КОЗЛОВСКОГО: Русский акцент Автор: Козловский ЕвгенийЭтот «Огород» - чисто публицистический. Без какого бы то ни было касательства к новинкам hi-tech. Впрочем, именно одна из таких новинок спровоцировала издевательскую катавасию, которую я намерен здесь описать, -

Из книги Microsoft Office автора Леонтьев Виталий Петрович

«РУССКИЙ ОФИС» – ПОЛЕЗНЫЕ ДОПОЛНЕНИЯ …Как известно, абсолютно идеального комплекта программ в природе не существует. И как бы ни был талантлив и мастеровит Microsoft Office, он умеет далеко не все. Но, к нашему счастью, этот пакет программ отличается не только умом и

Из книги Язык программирования С# 2005 и платформа.NET 2.0. автора Троелсен Эндрю

Подход C/Win32 API Традиционно разработка программного обеспечения для операционных систем семейства Windows предполагает использование языка программирования C в сочетании с Windows API (Application Programming Interface – интерфейс программирования приложений). Несмотря на тот факт, что в

Из книги Журнал PC Magazine/RE №08/2009 автора Журнал «PC Magazine»

Заголовок Win32 Заголовок Win32 декларирует, что компоновочный блок может загружаться и управляться средствами операционных систем семейства Windows. Данные этого заголовка также идентифицируют тип приложения (консольное, с графическим интерфейсом или библиотека

Из книги Цифровой журнал «Компьютерра» № 26 автора Журнал «Компьютерра»

Выполнение традиционных процессов Win32 Понятие "процесс" существовало в операционных системах Windows задолго до появления платформы.NET. Упрощенно говоря, термин процесс используется для обозначения множества ресурсов (таких, как внешние библиотеки программного кода и

Из книги Ощупывая слона [Заметки по истории русского Интернета] автора Кузнецов Сергей Юрьевич

Русский Android Компания «Вобис» выпускает коммуникатор на базе Google Android. Модель Highscreen PP5420 построена на процессоре Qualcomm MSM7201А (528 МГц), оснащена 128-Мбайт ОЗУ, 256-Мбайт ПЗУ, 3-дюйм сенсорным экраном с разрешением 240?400, GPS, датчиком пространственных перемещений G-Sensor – все вполне в

Из книги 10 простых и легких способов моментального повышения прибыльности любого коммерческого сайта автора Дин Терри

Вирус Win32/Stuxnet: заплат для Windows XP не будет Игорь Осколков Опубликовано 20 июля 2010 года На днях корпорация Microsoft подтвердила наличие уязвимости «нулевого дня» во всех версиях Windows - от 2000 до 7. Причём уязвимость оказалась очень необычной. Началось всего

Из книги Системное программирование в среде Windows автора Харт Джонсон М

Александр Матросов (ESET) о вирусе Win32/Stuxnet Крестников Евгений Опубликовано 21 июля 2010 года Вирус Win32/Stuxnet интересен, прежде всего, своим механизмом распространения, использующим уязвимость в операционных системах Windows: специально сформированный

Из книги Технология XSLT автора Валиков Алексей Николаевич

Из книги Ководство автора Лебедев Артём Андреевич

Из книги Firebird РУКОВОДСТВО РАЗРАБОТЧИКА БАЗ ДАННЫХ автора Борри Хелен

ГЛАВА 1 Знакомство с Win32 и Win64 В этой главе вы познакомитесь с семейством операционных систем (ОС) Microsoft Windows и интерфейсом прикладного программирования (Application Programming Interface, API), который используется всеми членами этого семейства. Здесь также кратко описывается новейший

Из книги Виртуальная библиотека Delphi автора

Архитектура системы управления памятью в Win32 и Win64 Win32 (в данном случае различия между Win32 и Win64 становятся существенными) - это API 32-разрядных ОС семейства Windows. "32-разрядность" проявляет себя при адресации памяти тем, что указатели (LPSTR, LPDWORD и так далее) являются 4-байтовыми

Из книги автора

Переводы стандартов на русский язык? http://www.rol.ru/news/it/helpdesk/xml01.htmРасширяемый язык разметки (XML) 1.0 (вторая редакция). Перевод Радика Усманова, Luxoft (IBS).? http://www.rol.ru/news/it/helpdesk/xslt01.htmЯзык преобразований XSL (XSLT). Версия 1.0. Перевод Радика Усманова, Luxoft

Из книги автора

Из книги автора

О научном редакторе перевода на русский язык Кузьменко Дмитрий занимается проектированием и разработкой приложений баз данных уже 16 лет. С InterBase начал работать в 1994 году. В 2002 году Дмитрий основал фирму iBase (www.ibase.ru), которая занимается техническим сопровождением InterBase и

Из книги автора

Программирование на основе Win32 API в Delphi 1. Введение Любую современную программу или программную технологию можно представить как совокупность программных "слоев". Каждый из этих слоев производит свою собственную работу, которая заключается в повышении уровня абстракции

Наверное, не нужно объяснять, что многие пользователи частенько в самый неподходящий момент наблюдают на экране монитора сообщение о том, что какой-то исполняемый файл Давайте посмотрим, что такое Win32 и почему возникают ошибки архитектуры или файловой системы. Рассмотрев эти два вопроса, можно будет найти решение проблемы несоответствия приложения данному стандарту.

Что такое Win32

Если говорить о понятии в целом, обычно его относят к архитектуре «операционки» и приложений, поддерживаемых в ней для запуска и работы.

Из истории создания операционных систем известно, что сначала они были 8- и 16-битными, чуть позднее трансформировались в 32-битные и, наконец, в 64-битные. Наравне с эволюцией принципов работы самих «операционок» изменялись и файловые системы. Самой распространенной до недавнего времени считалась Она завоевала такую популярность, что до сих пор разработчики IT-гиганта Microsoft не исключают ее поддержку в новейших версиях ОС Windows.

Кстати, понятие того, что такое Win32, в равной степени применимо и к «операционкам» типа XP и Vista, поскольку даже при наличии пришедшей на смену FAT32, все равно версии самих ОС в плане архитектуры оставались 32-разрядными.

С появлением Windows 7 был осуществлен переход на архитектуру 64 бита, однако для пользовательской установки можно найти и 32-битную версию любой из четырех сборок «семерки».

Почему возникают ошибки

Теперь рассмотрим всех волнующий вопрос, что такое «Не является Win32-приложением» (такой-то и такой-то установочный или исполняемый компонент). Во-первых, самой простой причиной можно назвать сам файл, созданный, допустим, в Linux или Mac OS X, который, естественно, во всех системах Windows просто не распознается по причине того, что «операционка», так сказать, не знает, что это за компонент и чем его открыть. Очень часто такие ситуации можно наблюдать при работе с образами дисков типа.dmg или некоторыми архивными данными.

С другой стороны ошибки могут возникать и с «родными» приложениями Windows. Отвечая на вопрос о том, Win32, стоит отметить, что это программа, динамическая библиотека или драйвер, изначально созданные с использованием архитектуры 32 бита. Теперь, наверное, понятно, что 64-битное приложение или драйвер в 32-битной системе работать не будет.

Реже встречаются ошибки открытия исполняемых файлов или архивов. Тут проблема может заключаться в том, что файл не был загружен (скопирован) целиком или при этом произошли сбои. В этом случае система точно так же может выдавать сообщение о несоответствии формата или типа открываемого файла требованиям самой системы.

Простейшие методы устранения ошибок

Однако методов устранения таких неполадок существует очень много. Простейшим решением может стать загрузка из сети Интернет специализированного файла Win32.reg с его последующим запуском.

Что такое файл системного реестра, который вносит в него специфичные записи и ключи, позволяющие упростить процесс открытия проблемных приложений.

Иногда ситуация может быть связана с несоответствием файловых систем. В этом случае понадобится произвести форматирование диска или раздела с применением, например, FAT32 (особенно при переходе с ОС 64 бита на 32 бита).

Бывают ситуации, когда требуется обновление Microsoft .NET Framework, где в настройках платформы нужно указать поддержку абсолютно всех процессоров, включая x86. В общем, примеров можно приводить достаточно много.

Если это вирус

Самым неприятным случаем возникновения сбоев подобного характера является воздействие вирусов и вредоносных кодов, которые маскируются под системные службы, отвечающие за запуск или вызов 32-битных приложений типа rundll32, svchost и т.д.

Рассмотрим одну из самых известных угроз. Что такое Trojan:Win32 (Gatak или еще какая-либо модификация)? Да, обычный компьютерный который, используя бреши в системе безопасности, пытается получить доступ к компьютеру удаленного пользователя с целью кражи информации или получения над компьютерным терминалом полного контроля.

Тут уж точно в своем распоряжении нужно иметь качественный штатный антивирус или максимальное мощное средство проверки системы в (например, Kaspersky Virus Removal Tool или Rescue Disc), поскольку иногда стандартными методами отследить появление угрозы в системе не представляется возможным.

Заключение

Вот, собственно, хоть и кратко, мы рассмотрели вопрос о том, что такое Win32. Конечно, информация подана в сжатом виде, однако рядовому пользователю лезть в дебри программирования и понимания принципов использования архитектуры «операционки» или файловой системы и не нужно. В крайнем случае достаточно выяснить проблему возникновения ошибок и выбрать методику их устранения.