关于C++中的句柄(handle)

简介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

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。

二:

    所谓句柄实际上是一个数据,是一个Long (整长型)的数据。

    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