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  • 回炉重造之重读Windows核心编程-004-进程

      进程是一个正在运行的程序的实例,由内核对象和地址空间组成。进程是不活泼的,执行地址空间中代码的是在它的环境中运行线程。每个线程都需要自己的一组CPU寄存器和堆栈。

      为了让所有线程都能运行,操作系统就要为所有线程安排一定的CPU时间,通过循环的方式提供时间片到线程。如果有多个CPU,操作系统就要用更复杂的算法,才能支持CPU线程的负载均衡了。

      进程被创建后,创建的第一个线程,也称为主线程。

      Windows应用程序有两种类型,GUI基于图形用户界面和CUI基于控制台用户界面。

    1. 拥有图形前端程序,可以创建窗口,拥有菜单,通过对话框和用户打交道,可以使用Windows的标准组件。
      1. 链接开关 /SUBSYSTEM:CONSOLE
      2. 入口WinMainwWinMain
      3. 启动函数WinMainCRTStartupwWinMainCRTStartup
    2. 用于文本操作的应用程序,通常不用于操作界面。虽然有窗口,但是只有文本。
      1. 链接开关 /SUBSYSTEM:WINDOWS
      2. 入口mainwmain
      3. 启动函数mainMainCRTStartupwmainMainCRTStartup

      程序类型和入口函数如果不匹配,链接程序就返回一条“未转换的外部符号”的消息。好在删除这个开关,链接程序也能自己找到正确的入口函数。

      入口和启动函数都有两个版本,是为了兼容Ansi和Unicode两种字符串类型。

      EXE或者DLL在被加载到进程空间后,都有一个独一无二的实例句柄。可执行文件的实例由(w)WinMain函数的第一个参数传递。有些函数需要的是HMODULE类型的参数,可以通过GetModuleHandle获取。

      实际情况说明,hInstancehModule是完全相同的对象。只有在16位系统中两者才表示不同的东西。

      可执行文件的被加载到哪里由链接器决定,而VC++的默认加载基址是0x400000,可以使用/BASE:address开关修改。address在Win2k和win98下修改加载基址最好是比0x400000大。

      使用函数GetModuleHandle可以获取可执行文件的句柄,也是加载到进程地址空间的地址。要注意的是,这个函数在DLL中调用,获得的不是DLL的加载地址,而是EXE的。

      WinMain的第二个参数hInstExePrev,是用在16位系统中的,不应该使用,CC++运行期启动代码总是把NULL传给它。

      第三个参数pszCmdLine,当进程创建的时候会传递一个命令行,就放在这个参数中,第一个一定是可执行文件的(全)路径。CreateProcess函数也有一个参数,用于设置这个命令行。调用GetCommandLine函数就可以拿到完整的命令行,然后调用CommandLineToArgv函数获取参数的数目。

      每个进程都有其相关的环境变量,是一组字符串,每个字符串是一个键值对,每个键值对以key=val的方式存在。如果要使用环境变量,可以调用函数GetEnvironmentVariable,再调用ExpandEnvironmentStrings解析环境变量。如果要添加环境变量,就使用SetEnvironmentVariable。

      获得和设置当前驱动器和目录使用的是GetCurrentDirectorySetCurrentDirectory,但获取全路径的函数是GetFullPathName

      获得系统的版本使用函数GetVersion,它的返回值是个DWORD,高位字节代表主版本号,低位字节代表次版本号。但是,编写改代码的程序员犯了个错,颠倒了高低位版本号。而很多程序员又开始使用这个函数了,因此巨硬不得不保持函数的原样,修改了文档以说明这个错误。为了解决这个问题,巨硬增加了一个新的函数GetVersionEx,它的参数是个结构体,成员中已经包含了主版本号和次版本号。


    CreateProcess函数

        

       当一个线程调用CreateProcess的时候,系统就会做这些事:

    • 创建一个内核对象,其初识引用计数是1。
    • 为新进程创建虚拟地址空间,并将EXE(和DLL,如果有)的代码和数据加载进去。
    • 为新进程的主线程创建一个内核对象,引用计数是1。
    • 主线程开始运行,开始调用入口函数。

      如果成功创建,CreateProcess便返回TRUE。但是这个时候并不意味着操作系统已经找出了所有的DLL,如果有一个DLL未找到,或者不能正常初始化,进程就停止运行。这时候父进程是不知道发生了什么的。

      前两个参数pszApplicationNamepszCommandLine分别用于指定设定新进程要使用的可执行文件名字和命令行字符串。

    • pszCommandLine的原型指明它不能是个常量字符串,否则会出现“违规访问”的问题。除非使用Win2K上的Ansi版本。
    • pszCommandLine可以是一个完整的命令行,便于CreateProcess创建新进程。当CreateProcess分析命令行字符串时,将查看第一个标记,并假定它是个可执行文件,如果没有扩展名,就假定扩展名是exe。如果不是全路径,CreateProcess也按下面的顺序搜索可执行文件:
      • 包含调用进程的当前目录
      • 调用进程的当前目录
      • Windows的目录
      • PATH环境变量列出的目录

      前面说的都是在pszApplicationName的值是NULL的情况(99%)下发生的。它也可以是可执行文件的路径,不过必须有扩展名,因为系统不会假设它是exe。而且,只要在当前目录中找不到这个文件,就不找了的,直接运行失败。还有,即便设置了文件名,CreateProcess也会将命令行参数的内存作为命令行传递给新进程。

      然后第三到第五三个参数psaProcesspsaThreadbInheritedHandles就涉及必要的安全性了。

      既然是进程,那就是可以继承的,需要安全性结构体和句柄(s),前面说过的,两个结构体分别给进程和进程的主线程。现在我们假定ProcessA创建了 ProcessB,那么情况会是这样:

    • 调用CreateProcess,为psaProcess传递一个SERCURITY_ATTRIBUTES的结构体地址,在这个结构体中bInheritedHandles被设置为TRUE。
    • 同样参数psaThread参数也是一个SERCURITY_ATTRIBUTES结构体的地址,不过里面bInheritedHandles被设置成FALSE。
    • 当系统创建ProcessB的时候,同时指定一个进程内核对象和线程内核对象,并且将句柄返回给ppiProcInfo参数中指向结构体的ProcesssA

      现在ProcessA就可以对ProcessB的进程句柄和线程句柄进行操作了。

      参数fdwCreate是一些选项,指明如何创建新进程,多个标志位可以用OR操作符组合。

    • DEBUG_PROCESS
    • DEBUG_ONLY_THIS_PROCESS
    • CREATE_SUSPEND
    • DETACHED_PROCESS
    • CREATE_NEW_CONSOLE
    • CREATE_NO_WINDOW
    • CREATE_NEW_PROCESS_GROUP
    • CREATE_DEFAULT_ERROR_MODE
    • CREATE_SEPARATE_WOW_VDM
    • CREATE_SHARED_WOW_VDM
    • CREATE_UNICODE_ENVIRONMENT
    • CREATE_FORCEDOS
    • CREATE_BREAKAWAY_FROM_JOB

      pvEnvironment参数指定新进程的环境变量字符串,大多数情况下是NULL,这样子进程就能使用父进程使用的环境变量字符串。

      pszCurDir不是很重要。

      psiStartupInfo指针指向一个STARTUPINFO结构:

           

      而创建新进程的时候,这个结构体除了置零,大多数情况下都只用默认值。

      

       

       dwFlags成员包含一组标志,用于修改如何创建子进程

      

       如果想在进程被创建的期间鼠标变成一个沙漏,使用STARTF_FORCEONFEEDBACKSTARTF_FORCEOFFEEDBACK属性,时常5秒。

      ppiProcInfo参数指向PROCESS_INFORMATION结构,

       


      终止进程的运行,有四种方法:

    • 主线程的进入点函数返回,好处是:
      • 这个线程创建的C++对象能够使用它们的析构函数正确地撤销。
      • 操作系统能正确释放该线程堆栈使用的内存。
      • 系统将进程的退出代码设置为入口点函数的返回值。
      • 系统吧内核对象的引用计数递减1。
    • 进程中的一个线程调用ExitProcess函数(避免使用)
      • 有些C++对象未能调用析构函数正确撤销。
    • 另一个进程中的线程调用TerminateProcess函数(避免使用)
      • 没有办法的办法
    • 进程中的线程集体自杀(几乎没发生过)

      


       枚举系统中运行的进程:见源码。

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