构造WDM驱动程序开发环境安装成功WindowsDDK后课件.ppt
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1、Instructor: Hengming Zou, Ph.D.Instructor: Hengming Zou, Ph.D.In Pursuit of Absolute Simplicity 求于至简,归于永恒求于至简,归于永恒2 2WindowsWindows环境下的程序设计环境下的程序设计1. Windows 1. Windows 应用程序设计模式应用程序设计模式2. 2. 结构化异常处理结构化异常处理3. 3. 动态链接库动态链接库4. Windows4. Windows驱动程序模型驱动程序模型5. WDM5. WDM驱动程序编程实例驱动程序编程实例6. 6. 开发开发WDMWDM驱动程
2、序的一般方法驱动程序的一般方法3 3Windows Windows 应用程序设计模式应用程序设计模式Windows Windows 应用程序是特意为在应用程序是特意为在Windows Windows 环境中运行而编写的环境中运行而编写的应用程序应用程序以窗口为核心的用户界面、以事件驱动为动力的程序运行机以窗口为核心的用户界面、以事件驱动为动力的程序运行机制、以及将程序代码与用户界面分开处理的程序开发手段,制、以及将程序代码与用户界面分开处理的程序开发手段,构成了构成了WindowsWindows应用程序特有的设计模式应用程序特有的设计模式4 4Win32 APIWin32 APIWindows
3、 Windows 应用程序总是在常规的用户态下运行应用程序总是在常规的用户态下运行操作系统核心组件则对外界表现出中立的性质,它们不实现操作系统核心组件则对外界表现出中立的性质,它们不实现用户界面,甚至不提供编程接口,系统服务调用对应用程序用户界面,甚至不提供编程接口,系统服务调用对应用程序而言是不公开的而言是不公开的WindowsWindows操作系统依靠一组用户态环境子系统,作为应用程序操作系统依靠一组用户态环境子系统,作为应用程序与操作系统核心之间的接口与操作系统核心之间的接口5 5Win32 APIWin32 APIWin32Win32子系统是子系统是Windows Windows 操作
4、系统的固有的子系统,这个子系操作系统的固有的子系统,这个子系统能够提供应用程序运行所需要的窗口管理、图形设备接口、统能够提供应用程序运行所需要的窗口管理、图形设备接口、媒体控制、内存管理等各项服务功能,这些功能以函数库的媒体控制、内存管理等各项服务功能,这些功能以函数库的形式组织在一起,这就是形式组织在一起,这就是Win32Win32应用程序编程接口,简称为应用程序编程接口,简称为Win32 APIWin32 APIWin32Win32子系统负责将子系统负责将APIAPI调用转换成调用转换成WindowsWindows操作系统的系统服操作系统的系统服务调用务调用6 6Win32 APIWin3
5、2 APIWindows Windows 应用程序与操作系统的关系应用程序与操作系统的关系Windows应用程序Win32子系统子系统子系统用户态用户态核心态核心态系统服务Windows应用程序硬件层7 7Win32 APIWin32 APIUSER32.DLLUSER32.DLL:负责处理用户接口:负责处理用户接口GDI32.DLLGDI32.DLL:负责在图形设备上执行绘图操作:负责在图形设备上执行绘图操作KERNEL32.DLLKERNEL32.DLL:操作系统核心功能服务:操作系统核心功能服务COMCTL32.DLLCOMCTL32.DLL:通用控件库:通用控件库COMDLG32.DL
6、LCOMDLG32.DLL:公共对话框:公共对话框SHELL32.DLLSHELL32.DLL:用户界面外壳:用户界面外壳DIBENG.DLLDIBENG.DLL:图形引擎:图形引擎NETAPI32.DLLNETAPI32.DLL:网络:网络8 8Win32 APIWin32 API标准标准Win32 APIWin32 API函数分类:函数分类: 系统服务系统服务 通用控件库通用控件库 图形设备接口图形设备接口 网络服务网络服务 用户接口用户接口 系统系统ShellShell Windows Windows 系统信息系统信息9 9WindowsWindows应用程序设计模式应用程序设计模式窗口
7、窗口目的是保证用户能够同时访问大多数应用程序目的是保证用户能够同时访问大多数应用程序应用程序使用窗口来显示输出或接收用户的输入应用程序使用窗口来显示输出或接收用户的输入应用程序只有通过窗口才能访问系统显示器;并且通过使用应用程序只有通过窗口才能访问系统显示器;并且通过使用窗口与其他应用程序共享系统显示器窗口与其他应用程序共享系统显示器1010WindowsWindows应用程序设计模式应用程序设计模式事件驱动事件驱动Windows Windows 应用程序的执行顺序取决于事件发生的顺序,描述应用程序的执行顺序取决于事件发生的顺序,描述事件发生的信息称为消息,而事件驱动程序设计则是围绕着事件发生
8、的信息称为消息,而事件驱动程序设计则是围绕着消息的产生与处理而展开的消息的产生与处理而展开的消息可以分为由硬件设备产生的输入消息和来自消息可以分为由硬件设备产生的输入消息和来自WindowsWindows系统系统的窗口管理消息的窗口管理消息发送消息发送消息sendsend指派消息指派消息postpost1111WindowsWindows应用程序设计模式应用程序设计模式事件驱动事件驱动硬件输入硬件输入系统消息队列系统消息队列应用程序队应用程序队列列1 1应用程序队列应用程序队列n nWindowsWindowsWinMainWinMain函数函数消息循环消息循环窗口窗口函数函数1 1窗口窗口函
9、数函数m m应用程序应用程序 1 1WinMainWinMain函数函数消息循环消息循环应用程序应用程序 n n窗口窗口函数函数1 1窗口窗口函数函数m m1212WindowsWindows应用程序设计模式应用程序设计模式WindowsWindows应用程序的开发流程应用程序的开发流程Windows Windows 应用程序分为程序代码和用户界面资源两部分,两应用程序分为程序代码和用户界面资源两部分,两部分通过资源编译器组合为一个完整的部分通过资源编译器组合为一个完整的EXEEXE文件文件将用户界面资源一类的静态数据与程序代码相分离有如下一将用户界面资源一类的静态数据与程序代码相分离有如下一
10、些优点些优点: : 减少内存要求; 划清了程序员与用户界面设计人员的任务分工 用户界面风格的变化可以不必修改程序代码或只需进行少量的修改1313WindowsWindows应用程序设计模式应用程序设计模式WindowsWindows应用程序的开发流程应用程序的开发流程.C.H.RC.DEF.DLG.EXE链接器.LIB.BMP.CUR.ICO.FON.RES.OBJ资源编译器C编译器字体编辑器图象编辑器对话框编辑器工具文本文件二进制文件1414WindowsWindows应用程序应用程序的基本结构的基本结构WindowsWindows应用程序具有相对固定的基本结构,入口点函数应用程序具有相对固
11、定的基本结构,入口点函数WinMainWinMain和窗口函数构成了和窗口函数构成了WindowsWindows应用程序的基本框架应用程序的基本框架1515WindowsWindows应用程序应用程序的基本结构的基本结构WinMainWinMain函数函数 是程序的入口点,相当于标准是程序的入口点,相当于标准C C语言中的语言中的mainmain函数函数WinMainWinMain函数主要由四部分组成:函数主要由四部分组成: 注册窗口类注册窗口类 创建窗口创建窗口 显示窗口显示窗口 建立消息循环建立消息循环1616WindowsWindows应用程序应用程序的基本结构的基本结构WinMainW
12、inMain函数函数消息循环消息循环WindowsWindows并不直接把输入消息发送给应用程序,而是将其送入并不直接把输入消息发送给应用程序,而是将其送入应用程序的消息队列之中。此外,应用程序的消息队列之中。此外,WindowsWindows和其他应用程序也和其他应用程序也可以将消息指派到应用程序队列中可以将消息指派到应用程序队列中应用程序必须读取应用程序队列,检索消息并将它们发送出应用程序必须读取应用程序队列,检索消息并将它们发送出去,以便适当的窗口函数能够处理它们,负责这一任务的便去,以便适当的窗口函数能够处理它们,负责这一任务的便是消息循环是消息循环1717WindowsWindows
13、应用程序应用程序的基本结构的基本结构WinMainWinMain函数函数消息循环消息循环 while(GetMessage(&Msgwhile(GetMessage(&Msg, NULL, 0,0), NULL, 0,0) TranslateMessage(&MsgTranslateMessage(&Msg);); DispatchMessage(&MsgDispatchMessage(&Msg);); GetMessageGetMessage函数检索到函数检索到WM_QUITWM_QUIT消息时返回非零值,检索到其消息时返回非零值,检索到其他消息均返回他消息均返回1818WindowsWin
14、dows应用程序应用程序的基本结构的基本结构窗口函数窗口函数窗口函数也称为窗口过程,负责从窗口函数也称为窗口过程,负责从WindowsWindows接收消息,并根据接收消息,并根据这些消息完成特定的操作这些消息完成特定的操作窗口函数是一个回调函数,由窗口函数是一个回调函数,由WindowsWindows系统调用,应用程序并系统调用,应用程序并不会直接调用它的窗口函数不会直接调用它的窗口函数窗口函数的主体是由一系列窗口函数的主体是由一系列casecase语句组成的消息处理程序段语句组成的消息处理程序段如果窗口函数不处理某些消息,则必须把它们传给如果窗口函数不处理某些消息,则必须把它们传给DefW
15、indowProcDefWindowProc函数函数case 1case 2case 3DefaultWindows系统系统应用程序应用程序WinMain( )消息循环WndProc( )DispatchMessage( )DefWindowProc( )检索到的消息GetMessage( )指派的消息指派的消息WM_KEYDOWNWM_KEYUPWM_MOUSEMOVEWM_LBUTTONDOWNWM_QUIT.发送的消息发送的消息WM_CREATEWM_DESTROYWM_SIZEWM_PAINT.应用程序的消息队列回调WindowsWindows应用程序的应用程序的消息处理过程消息处理过
16、程 2020WindowsWindows应用程序应用程序的基本结构的基本结构当用户关闭窗口时,当用户关闭窗口时,WindowsWindows系统将把系统将把WM_DESTROYWM_DESTROY消息发送给消息发送给该窗口的窗口函数,在这种情况下,窗口函数应该使用该窗口的窗口函数,在这种情况下,窗口函数应该使用PostQuitMessagePostQuitMessage函数将函数将WM_QUITWM_QUIT消息发送到应用程序队列中,消息发送到应用程序队列中,这样可以使这样可以使GetMessageGetMessage函数检索到函数检索到WM_QUITWM_QUIT消息,从而结束消消息,从而结
17、束消息循环,退出应用程序息循环,退出应用程序case 1case 2.case WM_DESTROYDefaultWindows系统系统应用程序应用程序WinMain( )消息循环WndProc( )PostQuitMessage(0)WM_QUIT消息GetMessage( )WM_QUIT消息应用程序的消息队列WM_DESTROY消息退出消息循环结束应用程序WM_DESTROYWM_DESTROY消息的消息的处理过程处理过程 2222结构化异常处理结构化异常处理WindowsWindows在系统底层提供了一种称为结构化异常处理在系统底层提供了一种称为结构化异常处理SEHSEH的系的系统机制
18、。利用统机制。利用SEHSEH可以把程序主要的工作同错误处理分离开来,可以把程序主要的工作同错误处理分离开来,这样的分离,可以使程序员集中精力关注程序要完成的任务,这样的分离,可以使程序员集中精力关注程序要完成的任务,而将可能发生的错误放在后面处理而将可能发生的错误放在后面处理异常是在应用程序的正常执行过程中发生的不正常事件。异常是在应用程序的正常执行过程中发生的不正常事件。CPUCPU引发的异常称为引发的异常称为硬件异常硬件异常,操作系统和应用程序直接引发的,操作系统和应用程序直接引发的异常,称为异常,称为软件异常软件异常2323结构化异常处理结构化异常处理SHESHE是操作系统的一种系统机
19、制,与特定的程序设计语言无关是操作系统的一种系统机制,与特定的程序设计语言无关应用程序要利用系统提供的应用程序要利用系统提供的SHESHE机制,则必须借助于特定程序机制,则必须借助于特定程序设计语言的相关语法设计语言的相关语法因此,因此,SEHSEH不但涉及操作系统,而且与编译器有密切的关系不但涉及操作系统,而且与编译器有密切的关系结构化异常处理包括异常处理和终止处理两个方面结构化异常处理包括异常处理和终止处理两个方面2424结构化异常处理结构化异常处理异常处理异常处理 _try_try ./guarded section/guarded section _except(exceptionex
20、cept(exception filter) filter) ./exception handler/exception handler 2525结构化异常处理结构化异常处理异常处理异常处理异常过滤器返回如下三个异常标识符之一异常过滤器返回如下三个异常标识符之一 ECXEPTION_EXECUTE_HANDLERECXEPTION_EXECUTE_HANDLER ECXEPTION_CONTINUE_EXECUTIONECXEPTION_CONTINUE_EXECUTION ECXEPTION_CONTINUE_SEARCHECXEPTION_CONTINUE_SEARCH2626结构化异常处
21、理结构化异常处理终止处理终止处理WindowsWindows应用程序在运行时通常要分配资源,使用这些资源,应用程序在运行时通常要分配资源,使用这些资源,然后释放它们然后释放它们由于异常改变了控制的流程,因此很容易导致无法释放在产由于异常改变了控制的流程,因此很容易导致无法释放在产生异常的代码块中分配的资源生异常的代码块中分配的资源使用终止处理程序可以保证进行这样的清除工作使用终止处理程序可以保证进行这样的清除工作2727结构化异常处理结构化异常处理终止处理终止处理 _try_try . _finally_finally . . 2828结构化异常处理结构化异常处理终止处理终止处理有两种情况可能
22、使受保护段不正常地结束有两种情况可能使受保护段不正常地结束 在在trytry块中执行了块中执行了returnreturn、gotogoto、breakbreak或或continuecontinue等控制语句等控制语句 在在trytry块中发生异常块中发生异常2929结构化异常处理结构化异常处理软件异常软件异常当一个函数执行失败时,习惯上要返回一些特殊的值来,函当一个函数执行失败时,习惯上要返回一些特殊的值来,函数的调用者可以检查这些特殊值并采取一种替代的动作数的调用者可以检查这些特殊值并采取一种替代的动作如果这个调用者是被另一个调用者调用的函数,那么它还需如果这个调用者是被另一个调用者调用的函
23、数,那么它还需要将它自己的失败代码返回给它的调用者要将它自己的失败代码返回给它的调用者这种错误代码的逐层传递会使源程序变得非常难于编写和维这种错误代码的逐层传递会使源程序变得非常难于编写和维护护采用软件异常则可以解决这些问题采用软件异常则可以解决这些问题3030动态链接库动态链接库动态链接库动态链接库DLLDLL是一个可执行程序模块,模块中包含了可以被是一个可执行程序模块,模块中包含了可以被其他应用程序或其他其他应用程序或其他DLLDLL共享的程序代码和资源共享的程序代码和资源3131动态链接库动态链接库采用采用DLLDLL的优点:的优点: 当多个进程同时使用同一个当多个进程同时使用同一个DL
24、LDLL时,只要在内存中装入它的一时,只要在内存中装入它的一个副本即可,从而可以节省内存;个副本即可,从而可以节省内存; DLLDLL与调用它的应用程序相分离,因此可以在不修改应用程序与调用它的应用程序相分离,因此可以在不修改应用程序的情况下对的情况下对DLLDLL进行更新;进行更新; 只要在调用只要在调用DLLDLL中的函数时遵循相同的调用规范,那么中的函数时遵循相同的调用规范,那么DLLDLL中的中的函数就可以被各种编程语言编制的应用程序调用函数就可以被各种编程语言编制的应用程序调用3232动态链接库动态链接库DLLDLL到进程地址空间的映射到进程地址空间的映射 装入时刻动态链接装入时刻动
25、态链接经过编译的.obj文件引入库,包含DLL函数的重定位信息链接器可执行程序重定位信息动态链接库调用DLL中的函数内存3333动态链接库动态链接库DLLDLL到进程地址空间的映射到进程地址空间的映射 运行时刻动态链接运行时刻动态链接 在运行时刻,通过调用在运行时刻,通过调用LoadLibraryLoadLibrary可以使可以使DLLDLL加载到一个进程加载到一个进程的地址空间中的地址空间中 为了在运行时刻从为了在运行时刻从DLLDLL中调用一个函数,可以通过调用中调用一个函数,可以通过调用GetProcAddressGetProcAddress获取函数的地址获取函数的地址3434动态链接库
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