对句柄本质的探讨

对句柄的认识 之前在编写MFC程序的时候,有时会碰到句柄这一概念,由于对它一直不是很重视,所以并没有主动去了解它.随着不断深入学习MFC,特别是看完候先生的<<深入浅出MFC>>后,对句柄的实质产生了很大的兴趣,于是到处收集资料,现在总结一下. handle的中文意思主要有多种,一种是作为名词:柄,把柄;一种是作为动词:处理.硬要从中文意思来说的话,这两种中文意思都可以用来勉强解释句柄.例如一个锅的手柄,你只要抓住了它,你就可以很好地操作那个锅,不过很明显你只能通过锅的手柄来做一些诸如炒菜之类的事,你不可能是因为抓住了锅的手柄才能去看电视.不能的物体都会至少有一个属于它的"手柄".在MFC里面,有很多对象,例如对话框,窗口,画笔,显示器,打印机等,每个对象都会产生一个属于它自己的句柄.oh!慢着,似乎还没说清楚句柄的本质,下面再作详细的解说吧. 如果查看各种HANDLE的定义,如HDC,HPEN,HINSTANCE等等,你会发现有这样一个声明: DECLARE_HANDLE(HDC); 再把DECLARE_HANDLE这个宏展开来看一下: #define DECLARE_HANDLE(name) struct name##__ { int unused; }; typedef struct name##__ *name 这是什么意思?用HDC替换上面的name来看看,我们就得到了下面的一段代码: struct HDC__ { int unused; }; typedef struct HDC__ *HDC oh,原来句柄就是一个指向某一结构的指针,这个结构体只有一个成员,它是一个整数(不知为什么MS要把这个成员叫做unused,难道真的没有用吗?). 嗯,我们再看一个HANDLE的定义,在winnt.h头文件中,我们看到了HANDLE的定义: typedef PVOID HANDEL; PVOID是什么?再看它的定义: typedef void *PVOID; 真相出来了,原来HANDLE不过是一个指向void型,即无类型的指针,嗯,目前的指针是32位的吧.其实也不能说HANDLE是一种指针,它只充当一种索引的作用.真的很难解释HANDLE是什么,再往下看看,只能意会吧,呵呵. 知道了HANDLE的本质(一个32位的整数,用16进制表示),再来说说HANDLE的作用.看我前面第二段的例子,你可以了解到为了控制一个物体,你需要找到它的"手柄".HANDLE就是充当win32下各种"物体"的"手柄".事实上,很多windows API都需要一个HANDLE作为输入参数,这是因为API需要和一些你看不见的对象打交道,这些对象是不能被你所移动或修改的,所以不能给你一个指针来对它进行操作.oh,指针的确是个好东西,它所拥有的能力实在太强大了,但所谓能力越大,责任越大,使用指针的时候千万要小心,不然会造成毁灭性的错误.所以,为了安全,还是给你一个HANDLE吧,通过这个HANDLE,你就可以对那些对象进行一些处理.HANDLE在这里充当什么角色呢?应该算是一个中间人吧,HANDLE是固定的,它不会变,但是对象的地址会变,当对象在内存中的位置发生改变后,我们不能通过之前的对象指针找到对象,怎么办呢?嗯,这时候HANDLE的用处就出来了,HANDLE就是用来记录对象的最新地址的.有点明白了吧?换一种说法吧,嗯,其实就是你知道HANDLE在哪里,但你不知道对象在哪里,而HANDLE知道对象在哪里,所以,只要你知道了HANDLE在哪里,你就能找到对象(尽管你还是不知那个对象住在内存的哪个地方,不过找到它就行了,不是吗?).嗯,是不是有点像索引的作用呢?为什么不给我们知道对象在内存中的位置呢?呵呵,操作系统怕你对它进行一些不利的操作啊.反正你通过HANDLE能让对象做它应该做的事,这就足够了.这就是封装吧,MS最喜欢做的事情,呵呵. 其实对于HANDLE的定义,MS公司也不能说得清清楚楚,把HANDLE翻译成句柄也是不太合适的,但有时就是这样,英文能理解的东西,翻译到中文反而就混乱了,所以"句柄"这个名词比较适合初学者,如我.那些有丰富编程经验的人一定不喜欢使用"句柄"这个名词吧,还是用handle这个原版英文单词比较容易理解 --------------------------------------------------------------- 1、句柄在C语言里（尤其是WIN32 API）常用在为上层提供多实例库函数服务的模块中，主要目的是对上层屏蔽实现细节。句柄对用户来说一般就是一个void *类型的指针（或一个WORD32），而在库函数实现里则把它转换为保存诸如实例状态等信息的数据结构指针。在这种库提供的服务中，一般都要求用户先调用一个open函数以创建一个实例，指向该实例的void *指针返回给用户，此后用户可调用该库中其他函数对该实例进行操作，这些函数中第一个参数为那个open返回的句柄，最后有一个close函数用于放弃对实例的使用，释放相关资源。 2、对于提供服务的库模块来说，其句柄的内存分配要求要么是静态定义要么是动态分配的，总之必须是具有全局生存期的。之所以这样要求是因为不止一个函数要使用它，如果分配在栈里，也即将指向的实例定义为局部变量，则后续函数将访问以前栈中数据，会造成未定义的结果。 3、对于用户来说，句柄的存储分配没有上述要求。 本文来自CSDN博客，转载请标明出处：http://blog.csdn.net/wangjiwei2010/archive/2006/11/24/1412725.aspx

 

 

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，wi
ndows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GetStockOb
ject()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
 
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。
 
【主要内容取自windows图形编程，袁峰著。稍作整理，应该不影响正确性。】

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