Programování ve Windows
1. cvičení
Andrea Číková
Martin Osovský
Kdo jsme?
• Ústav Výpočetní Techniky
• Oddělení vývoje systémových služeb
• Andrea – vývojářka ve Win32 API v jazyce C
• Martin – bývalý vývojář
O čem to bude
• Programování ve windows pomocí Win32 API
• Témata na wiki – v podstatě kniha
Programming Applications od Jeffreyho
Richtera
• Jazyk C v čisté podobě
• Naučíte se programovacímu stylu, základní
struktuře windows z programátorského
hlediska, předáme vám svoje zkušenosti
Co po vás budeme chtít
• Práce a účast v seminářích
– Max 2 neomluvené neúčasti
• Domácí úlohy
– 0–3 body
– Odevzdat alespoň 8 úloh
• Projekt
– Max 10 bodů
– Odevzdat projekt
• Celkově 20 bodů
K čemu Vám to bude?
• Programuje se v tom
– Drivery, rychlé aplikace, nízkoúrovňové aplikace
(bezpečnost a podobně)
– Viry, rootkity
– Antiviry
• Získáte zajímavou a hlubokou znalost o
Windows
• Málokdo to už dneska dobře umí
Alternativy
• Zpočátku Visual Basic, Delphi
• Některé funkce systému pomocí COM
• Dnes hlavně .NET a Java
• Pro některé aplikace je stále nezbytné použít
Windows API nebo jinou podobnou knihovnu
• Do .NETu je možné doimplementovat, co tam
chybí (COM interop, P/INVOKE)
7
Hlavní komponenty systému
OS/2 Windows
POSIX
Environment Subsystems
User
Application
Subsystem DLL
Windows
User/GDI
Device
Driver
Executive
Device Drivers Kernel
Hardware Abstraction Layer (HAL)
User
Mode
Kernel
Mode
System
& Service
Processes
Windows
Windows
• Subsystémy (dll Kernel32.dll, User32.dll ap.,
proces csrss.exe)
• Exekutiva (funkce OS)
• Jádro (nízkoúrovňové funkce, plně
reentrantní, není to microkernel)
• Drivery zařízení (IO)
• HAL (ostatní hw specific věci)
Volání funkce
• Proběhne celé v user space (funkce je celá
implementovaná v příslušné knihově)
• Je potřeba volat něco v kernel space – vyvolá
se služba systému
• Je potřeba volat něco v procesu subsystému
(csrss.exe)
10
Příklad – funkce používa systémovou
službu
volá WriteFile(…)
volá NtWriteFile
návrat volajícímu
proveď operaci
návrat volajícímu
Int 2E nebo SYSCALL nebo SYSENTER
návrat volajícímu
volá NtWriteFile
vyřiď přerušení
Aplikace ve Windows
WriteFile
v Kernel32.Dll
NtWriteFile
v NtDll.Dll
KiSystemService
v NtosKrnl.Exe
NtWriteFile
v NtosKrnl.Exe
specifické pro
subsystém Windows
stejné pro všechny
subsystémy
Softwarové přerušení
U
K
Windows API
• Označované WinBB, kde BB je 16, 32 nebo 64
• Hlavní funkcionality
– Souborové systémy a IO
– Správa paměti
– Bezpečnost
– Správa procesů
– Meziprocesová komunikace
– Synchronizace vláken a oken
Hlavní principy
• API zpřístupňuje především objekty jádra,
pomocí refernecí – handlů
• Objekt je datová struktura jádra s bezpečností
informací, počtem odkazů (usage count)
– soubory, procesy, vlákna, roury, události ...
• API poskytuje funkce pro vytvoření handlu,
zavření handlu, čekání na signalizaci a další
funkce pro konkrétní handly (e.g. zápis do
souboru)
Hlavní principy
• Kromě těchto primitivních funkcí také
pohodlné funkce, které je kombinují (jako
CopyFile pro čtení a následný zápis)
• Důraz je kladen na celou řadu komunikačních
a synchronizačních prostředků
Pojmenovávací konvence
• Jména funkcí jsou dlouhá a popisná
WaitForMultipleObjects()
• Funkce mívají hodně parametrů
• Předdefinované typy se pojmenovávají
kapitálkami a to včetně synonym pro existující
typy (hlavičkový soubor Windows.h)
Příklady typů
• BOOL (32 bit integer)
• HANDLE
• DWORD
• NULL, VOID, LONG
• LPSECURITY_ATTRIBUTE
• LPCTSTR – maďarská notace „long pointer to
constant text string“ (const TCHAR *)
• Hlavičkové soubory Windows.h, Winbase.h
(konstanty a funkce) a Winnt.h (typy jako
DWORD ap.)
Rozdíly mezi Win32 a Win64
• Pointry nejsou 32 ale jsou 64 bitové (včetně
handlů)
• Ostatní číselné typy jsou stejné (DWORD)
včetně LONG
• V API funkcích není rozdíl
Hlavní rozdíly s UNIXem
• HANDLy souborů jsou ukazatele na objekty
jádra, ne malá celá čísla (deskriptory)
• Většina objektů jádra je pojímána stejně
(HANDLy)
• Žádné dané vztahy mezi objekty (jako parentchild
u procesů)
• Konce řádků nejsou LF ale CL-RF
Vztah ke standardní C knihovně
• Je vnořena do Windows API
• Je možno ji používat, ale má omezené
možnosti (fopen proti CreateFile)
• Vhodná je kombinace, i když ke všem funkcím
existuje API alternativa (StrCat proti strcat)
• Je možné psát i přenositelné programy (ale
zbytečné)
• Hlavičkové soubory stdlib.h, stdio.h
Řetězce a Unicode
• Nastavení projektu nebo define
• TEXT, TCHAR a tak
• Jinak L““, WCHAR nebo ““ a CHAR
• Dvě verze většiny funkcí (A a W)
#ifdef UNICODE
#define CreateWindowEx CreateWindowExW
#else
#define CreateWindowEx CreateWindowExA
#endif 
Zpracování chyb
• Je třeba dbát návratových hodnot (většina
funkcí se chová různě)
• GetLastError a SetLastError
• 32 bitové číslo chyby, někdy jako návratová
hodnota (HRESULT)
• Hlavičkový soubor WinError.h
• FormatMessage – číslo -> řetězec