Systémové programovanie Windows
Úvod do systémového
programovania Windows
Andrea Číková
Martin Osovský
Kto sme?
• Ústav výpočetní techniky MU
• Oddělení vývoje systémových služeb
• Andrea – vývojárka vo Win32 API v jazyku C
• Martin – bývalý vývojár
O čom to bude
• Jazyk C v čistej podobe
• Programovanie vo Windows pomocou Win32 API
• Kurz je vedený podľa kníh Jeffreyho Richtera
Programming Applications for Microsoft Windows a
Programming Server-Side Applications for Microsoft
Windows
• Naučíte sa programovaciemu štýlu, základnej štruktúre
Windows z programátorského hľadiska, odovzdáme Vám
svoje skúsenosti
Čo od Vás budeme chcieť
• Prácu a účasť na seminároch
- max. 2 neospravedlnené neúčasti
• Domáce úlohy
- max. 2 neuznané úlohy
Hodnotenie úloh:
• Uznaná úloha – spĺňa zadanie
• Neuznaná úloha – neodovzdaná úloha, príp.
úloha, ktorá nespĺňa zadanie
Na čo Vám to bude?
• Programujú sa v tom
- drivery, rýchle aplikácie, nízkoúrovňové
aplikácie (bezpečnosť a podobne)
- víry, rootkity
- antivíry
• Získate zaujímavú a hlbokú znalosť o Windows
• Málokto to už dnes dobre vie
Alternatívy
• Spočiatku Visual Basic, Delphi
• Niektoré funkcie systému pomocou COM
• Dnes hlavne .NET a Java
• Pre niektoré aplikácie je nevyhnutné použiť
Win32 API alebo inú podobnú knižnicu
• Do .NETu je možné doimplementovať, čo tam
chýba (COM interop, P/INVOKE)
Hlavné komponenty systému
Windows
• Subsystémy (DLL Kernel32.dll, apl. User32.dll,
proces csrss.exe)
• Exekutíva (funkcie OS)
• Jadro (nízkoúrovňové funkcie, plne reentrantné,
nie je to microkernel)
• Drivery zariadení (IO)
• HAL (ostatné HW specific veci)
Volanie funkcie
• Prebehne celé v user space (funkcia je celá
implementovaná v príslušnej knižnici)
• Je potreba volať niečo v kernel space – vyvolá sa
služba systému
• Je potreba volať niečo v procese subsystému
(csrss.exe)
Príklad – funkcia používa systémovú službu
Windows API
• Označované ako WinBB, kde BB je 16, 32 alebo 64
• Hlavné funkcionality:
- súborové systémy a IO
- správa pamäte
- bezpečnosť
- správa procesov
- medziprocesová komunikácia
- synchronizácia vlákien a okien
Hlavné princípy
• API sprístupňuje predovšetkým objekty jadra, a
to pomocou referencie – handle
• Objekt je dátová štruktúra jadra s bezpečnostnou
informáciou a počtom odkazov (usage count)
- súbory, procesy, vlákna, rúry, udalosti,...
• API poskytuje funkcie pre vytvorenie handle, zatvorenie
handle, čakanie na signalizáciu a ďalšie funkcie pre
konkrétnu handle (napr. zápis do súboru)
Hlavné princípy
• Okrem primitívnych funkcií poskytuje aj
pohodlné funkcie, ktoré ich kombinujú (ako
CopyFile pre čítanie a následný zápis)
• Dôraz je kladený na celý rad komunikačných a
synchronizačných prostriedkov
Pomenovávacie konvencie
• Mená funkcií sú dlhé a popisné
- WaitForMultipleObjects()
• Funkcie mávajú veľa parametrov
• Preddefinované typy sa pomenovávajú
kapitálkami, a to vrátane synoným pre
existujúce typy (hlavičkový súbor Windows.h)
Príklady typov
• BOOL (32-bit integer)
• HANDLE
• DWORD
• NULL, VOID, LONG
• LPSECURITY_ATTRIBUTE
• LPCTSTR – maďarská notácia „long pointer to
constant text string“ (const TCHAR *)
• Hlavičkové súbory Windows.h, Winbase.h
(konštanty a typy) a Winnt.h (typy ako DWORD)
Rozdiel medzi Win32 a Win64
• Pointre nie sú 32-bitové, ale 64-bitové (vrátane
handle)
• Ostatné číselné typy sú rovnaké (DWORD),
vrátane LONG
• V API funkciách nie je rozdiel
Hlavné rozdiely s UNIXom
• Handle súboru je ukazateľ na objekt jadra, nie
na malé celé číslo (deskriptory)
• Väčšina objektov jadra je poňatá rovnako
(handle)
• Žiadne dané vzťahy medzi objektmi (ako parent
– child pri procesoch)
• Konce riadkov nie sú LF, ale CR-LF
Vzťah ku štandardnej C knižnici
• Je vnorená do Windows API
• Je možné ju používať, ale má obmedzené
možnosti (fopen vs. CreateFile)
• Vhodná je kombinácia, aj keď ku všetkým
funkciám existuje API alternatíva (strcat vs.
StrCat)
• Je možné písať aj prenositeľné programy (ale
zbytočné)
• Hlavičkové súbory stdlib.h, stdio.h
Reťazce a Unicode
• Nastavenie projektu alebo define
• TEXT, TCHAR
• Inak L““, WCHAR, alebo ““ a CHAR
• Dve verzie väčšiny funkcií (A a W)
#ifdef UNICODE
#define CreateWindowEx CreateWindowExW
#else
#define CreateWindowEx CreateWindowExA
#endif
Spracovanie chýb
• Je nutné dbať na návratové hodnoty (väčšina
funkcií sa chová rôzne)
• GetLastError a SetLastError
• Niekedy ako návratová hodnota 32-bitové číslo
chyby (HRESULT)
• Hlavičkový súbor WinError.h
• FormatMessage – číslo ->reťazec
Ďakujeme za pozornosť