句柄

句柄

句柄(handle),有多種意義,其中第一種是指程式設計,第二種是指Windows編程。現在大部分都是指程式設計/程式開發這類。

第一種解釋:句柄是一種特殊的智慧型指針 。當一個應用程式要引用其他系統(如資料庫、作業系統)所管理的記憶體塊或對象時,就要使用句柄。

第二種解釋:整個Windows編程的基礎。一個句柄是指使用的一個唯一的整數值,即一個4位元組(64位程式中為8位元組)長的數值,來標識應用程式中的不同對象和同類中的不同的實例諸如,一個視窗,按鈕,圖示,滾動條,輸出設備,控制項或者檔案等。應用程式能夠通過句柄訪問相應的對象的信息,但是句柄不是指針,程式不能利用句柄來直接閱讀檔案中的信息。如果句柄不在I/O檔案中,它是毫無用處的。 句柄是Windows用來標誌應用程式中建立的或是使用的唯一整數,Windows大量使用了句柄來標識對象。

基本介紹

  • 中文名:句柄
  • 外文名:Handle
  • 定義:OS內標誌程式中建立的唯一整數
  • 使用:使用的一個唯一的整數值
  • 由來:源於記憶體管理機制—虛擬地址
  • 重要性:是整個windows編程的基礎
由來,項目包括,原理,語句,作用,注意事項,編譯原理,

由來

windows 之所以要設立句柄,根本上源於記憶體管理機制的問題—虛擬地址,簡而言之數據的地址需要變動,變動以後就需要有人來記錄管理變動,(就好像戶籍管理一樣),因此系統用句柄來記載數據地址的變更。
數據對象載入進入記憶體中之後即獲得了地址,但是這個地址並不是固定的,(至於為什麼以及什麼情況下變動具體需要大家研究虛擬地址的原理與機制,我這裡只提我確定知道的例子)數據對象會根據需要在記憶體與硬碟之間游弋移動(例如不常用的數據會為常用數據讓出其占用的記憶體空間,進而被淘汰進硬碟虛擬記憶體之中以最佳化配置整體系統的資源,從而提升效率性能),因此其物理地址總是變動的,那么作為管理者 則必須對 管理對象所發生的變化了如指掌才行,因此系統為進程分配固定的地址(句柄)來存儲進程下的數據對象變化後的地址,也就是當前的地址,其實設計機制很簡單 :系統的某個部門移動了對象的地址後,同時上報給句柄所屬部門管理者,管理者將改動寫入句柄即可。該數據被重新起用時去其所屬句柄內按內容存取即可。
句柄,英文:HANDLE,在Windows編程中是一個很重要的概念,在許多地方都扮演著重要的角色。但由此而產生的句柄概念也大同小異,比如:《Microsoft Windows 3 Developer's Workshop》(Microsoft Press,by Richard Wilton)一書中句柄的概念是:在Windows環境中,句柄是用來標識項目的。
程式設計中,句柄是一種特殊的智慧型指針 。當一個應用程式要引用其他系統(如資料庫、作業系統)所管理的記憶體塊或對象時,就要使用句柄。
句柄與普通指針的區別在於,指針包含的是引用對象的記憶體地址,而句柄則是由系統所管理的引用標識,該標識可以被系統重新定位到一個記憶體地址上。這種間接訪問對象的模式增強了系統對引用對象的控制。
在上世紀80年代的作業系統(如Mac OS 和Windows)的記憶體管理中,句柄被廣泛套用。Unix系統的檔案描述符基本上也屬於句柄。和其它桌面環境一樣,WindowsAPI大量使用句柄來標識系統中的對象,並建立作業系統與用戶空間之間的通信渠道。例如,桌面上的一個窗體由一個HWND類型的句柄來標識。如今,記憶體容量的增大和虛擬記憶體算法使得更簡單的指針愈加受到青睞,而指向另一指針的那類句柄受到冷落。儘管如此,許多作業系統仍然把指向私有對象的指針以及進程傳遞給客戶端的內部數組下標稱為句柄。

項目包括

*.模組(module)
*.任務(task)
*.實例(instance)
*.檔案(file)
*.記憶體塊(block of memory)
*.選單(menu)
*.控制項(control)
*.字型(font)
*.資源(resource),包括圖示(icon),游標(cursor),字元串(string)等
*.GDI對象(GDI object),包括點陣圖(bitmap),畫刷(brush),元檔案(metafile),調色板(palette),畫筆(pen),區域(region),以及設備描述表(device context)。

原理

句柄
WINDOWS程式中並不是用物理地址來標識一個記憶體塊,檔案,任務或動態裝入模組的。相反,WINDOWS API給這些項目分配確定的句柄,並將句柄返回給應用程式,然後通過句柄來進行操作。
在《WINDOWS編程短平快》(南京大學出版社)一書中是這么說的:句柄是WINDOWS用來標識被應用程式所建立或使用的對象的唯一整數,WINDOWS使用各種各樣的句柄標識諸如應用程式實例,視窗,控制項,點陣圖,GDI對象等等。WINDOWS句柄有點像C語言中的檔案句柄
從上面的2個定義中我們可以看到,句柄是一個標識符,是拿來標識對象或者項目的。它就像我們的車牌號一樣,每一輛註冊過的車都會有一個確定的號碼,不同的車號碼各不相同,但是也可能會在不同的時期出現兩輛號碼相同的車,只不過它們不會同時處於使用之中罷了。從數據類型上來看它只是一個32位(或64位)的無符號整數。應用程式幾乎總是通過調用一個WINDOWS函式來獲得一個句柄,之後其他的WINDOWS函式就可以使用該句柄,以引用相應的對象。在WINDOWS編程中會用到大量的句柄,比如:HINSTANCE(實例句柄),HBITMAP(點陣圖句柄),HDC(設備描述表句柄),HICON(圖示句柄)等等。這當中還有一個通用的句柄,就是HANDLE。

語句

HINSTANCE hInstance;
可以改成:
HANDLE hInstance;
上面的2條語句都是對的,表達的是一個意義.
一個WINDOWS應用程式可以用不同的方法獲得一個特定項的句柄。許多API函式,諸如CreateWindow,GlobalAlloc,OpenFile的返回值都是一個句柄值。另外,WINDOWS也能通過應用程式的引出函式將一個句柄作為參數傳送給應用程式,應用程式一旦獲得了一個確定項的句柄,便可在WINDOWS環境下的任何地方對這個句柄進行操作。其實句柄的大量使用已經影響到了每一個WINDOWS的程式設計。
一個句柄,只有當唯一地確定了一個項目的時候,它才開始有意義。句柄對應著項目表中的一項,而只有WINDOWS本身才能直接存取這個表,應用程式只能通過API函式來處理不同的句柄。舉個例子來說吧,比如:我們可以為我們的應用程式申請一塊記憶體塊,通過調用API函式GlobalAlloc,來返回一個句柄值:
hMem=GlobalAlloc(......);
現在的hMem是個索引值 不是物理地址,應用程式還不能直接存取這塊記憶體。這兒還有一句題外話,是關於作業系統的記憶體管理的。一般情況下作業系統給應用程式分配的記憶體塊都是可以被移動的或者是可以丟棄的,這樣能使有限的記憶體資源得到充分利用。所以,我們剛開始分配到的那塊記憶體的地址是不確定的,因為它是可以被移動的,所以得先鎖定那塊記憶體塊,這裡應用程式需要調用API函式GlobalLock函式來鎖定句柄。如下:
lpMem=GlobalLock(hMem);
這樣應用程式才能存取這塊記憶體。

作用

句柄是一個標識符,是拿來標識對象或者項目的。
如果想更透徹一點地認識句柄,我可以告訴大家,句柄類似指向指針的指針,僅僅是類似,通過句柄可以找到對應的數據,但是不是二級指針。我們知道,所謂指針是一種記憶體地址。應用程式啟動後,組成這個程式的各對象是駐留在記憶體中的。簡單地理解,似乎我們只要獲知這個記憶體的首地址,就可以隨時用這個地址訪問對象了。如果您真的這樣認為,那您可就大錯特錯了。我們知道,Windows是一個以虛擬記憶體為基礎的作業系統。在這種系統環境下,Windows記憶體管理器經常在記憶體中來回移動對象,以此來滿足各種應用程式的記憶體需要。對象被移動意味著它的地址變化了。如果地址總是如此變化,我們該到哪裡去找那一個對象呢?
為了解決這個問題,Windows作業系統為全體應用程式騰出一些記憶體單元,用來專門登記各應用程式的對象在記憶體中的地址的變化,而前者的物理地址在系統運行期間是始終保持不變的。Windows記憶體管理器移動了對象在記憶體中的位置後,會把該對象新的地址及時地告知給對應的句柄進行更新。這樣我們只要知道這個句柄,就可以間接地知道對象具體在記憶體中的哪個位置了。這個地址是在對象裝載(Load)時由系統分配給的,當對象卸載時(Unload)又釋放給系統。

注意事項

核心對象句柄,是用來標識某個核心對象的一個ID 同一個對象的該id對於每個進程是不同的,具體如何實現是ms不公開的算法,以下是一個近似的,可能的算法:
進程創建時,windows系統為進程構造了一個句柄表
當該進程希望獲得一個核心對象句柄或者創建一個核心對象從而獲得該對象句柄時
系統會將在句柄表中增加一個表項,表項的內容中存儲了指向目標核心對象的指針
同時,系統返回這個表項在句柄表中的索引作為句柄。

編譯原理

一個句型的最左直接短語稱為該句型的句柄,句型的句柄是和某產生式右部匹配的子串,並且,把它規約成該產生式左部的非終結符,代表了最右推導過程的逆過程的一步。
句柄句柄
如右圖,在推導過程中,S→aABe→aAde→aAbcde→abbcde,此四步的句柄分別為aABe,d,Abc,b
句柄的特徵:
1. 它是直接短語,即某規則右部。
2. 它具有最左性。
注意:短語、直接短語和句柄都是針對某一句型的,特指句型中的哪些符號子串能構成短語和直接短語,離開具體的句型來談短語、直接短語和句柄是無意義的。另外句柄的右邊僅含終結符如果文法二義,那么句柄可能不唯一。

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