对于句柄的理解

在博客园摘录的一篇文章,原文请看https://www.cnblogs.com/barcelong/articles/1261015.html

前面几个点看不太懂,看第四个点比较能理解句柄的作用

一、句柄是什么?

在Windows中,句柄是和对象一一对应的32位无符号整数值。对象可以 
映射到唯一的句柄,句柄也可以映射到唯一的对象。 

二、为什么要用到句柄?

windows需要向程序员提供必要地编程接口 ,在这些接口中,允许程序员访问、创建和销毁对象。但是,出于封装地考虑,windows并不想向程序员返回指针。指针包含很多的信息:首先指针给出了对象存储的确切位置;其次,要操作一个指针,程序员必须知道指针所指对象的内部结构特征,即windows必须向程序员暴露相应的数据结构,而这些数据结构也许是操作系统想向程序员隐藏的。 句柄这种方式允许我们按自己的方式直接操作数据,但windows又不向我们直接暴露数据。直接操作数据是程序员需要的,不暴露数据是windows所需要的, 句柄封装方式实现了各取所需。 

三、如何与对象映射?
封装背后必须有一个地方可以实现解码,以实现句柄和对象的相互转换。在windows中,存在两种映射方式: 
a. 全等映射。句柄本身就是一个指针。映射在这里只是类型转换。这种情况有,进程实例句柄或模块句柄,以及资源句柄等等。 
b. 基于表格的映射。这是对象指针与句柄之间最普通的映射机制。操作系统创建表格,并保存所有要考虑的对象。需要创建新对象时,要先在表格中找到空入口,然后把表示对象的数据添入其中。当对象被删除时,它的数据成员和其 在表中的入口被释放。 

四、句柄的另一种理解(更通俗点、容易理解)

所谓句柄实际上是一个数据,是一个Long (长整型)的数据。

句柄是WONDOWS用来标识被应用程序所建立或使用的对象的唯一整数,WINDOWS使用各种各样的句柄标识诸如应用程序实例,窗口,控制,位图,GDI对象等等。WINDOWS句柄有点象C语言中的文件句柄。

从上面的定义中的我们可以看到,句柄是一个标识符,是拿来标识对象或者项目的,它就象我们的姓名一样,每个人都会有一个,不同的人的姓名不一样,但是,也可能有一个名字和你一样的人。从数据类型上来看它只是一个16位的无符号整数。应用程序几乎总是通过调用一个WINDOWS函数来获得一个句柄,之后其他的WINDOWS函数就可以使用该句柄,以引用相应的对象。

如果想更透彻一点地认识句柄,我可以告诉大家,句柄是一种指向指针的指针。我们知道,所谓指针是一种内存地址。应用程序启动后,组成这个程序的各对象是住留在内存的。如果简单地理解,似乎我们只要获知这个内存的首地址,那么就可以随时用这个地址访问对象。但是,如果您真的这样认为,那么您就大错特错了。我们知道,Windows是一个以虚拟内存为基础的操作系统。在这种系统环境下,Windows内存管理器经常在内存中来回移动对象,依此来满足各种应用程序的内存需要。对象被移动意味着它的地址变化了。如果地址总是如此变化,我们该到哪里去找该对象呢?

为了解决这个问题,Windows操作系统为各应用程序腾出一些内存储地址,用来专门登记各应用对象在内存中的地址变化,而这个地址(存储单元的位置)本身是不变的。Windows内存管理器在移动对象在内存中的位置后,把对象新的地址告知这个句柄地址来保存。这样我们只需记住这个句柄地址就可以间接地知道对象具体在内存中的哪个位置。这个地址是在对象装载(Load)时由系统分配给的,当系统卸载时(Unload)又释放给系统。


句柄地址(稳定)→记载着对象在内存中的地址————→对象在内存中的地址(不稳定)→实际对象


本质:WINDOWS程序中并不是用物理地址来标识一个内存块,文件,任务或动态装入模块的,相反的,WINDOWS API给这些项目分配确定的句柄,并将句柄返回给应用程序,然后通过句柄来进行操作。


但是必须注意的是程序每次从新启动,系统不能保证分配给这个程序的句柄还是原来的那个句柄,而且绝大多数情况的确不一样的。假如我们把进入电影院看电影看成是一个应用程序的启动运行,那么系统给应用程序分配的句柄总是不一样,这和每次电影院售给我们的门票总是不同的一个座位是一样的道理。

 

 

<think>好的,用户现在问的是“怎么理解句柄”。之前他问过任务管理中状态已挂起的问题,现在转向句柄,可能是想更深入理解操作系统或编程中的资源管理。我需要先回顾之前的对话,确保这次的回答和之前的信息一致,比如之前提到挂起状态时提到句柄未释放,现在需要详细解释句柄是什么。 首先,用户可能对句柄没有基础概念,需要从基本定义入手。句柄是操作系统用来管理资源的标识符,这个点要讲清楚。然后要区分句柄和指针的区别,避免混淆。用户可能是编程新手,或者对系统原理不太熟悉,所以用类比的方法比较好,比如钥匙和柜子的例子,帮助理解抽象概念。 接下来,用户可能想知道为什么需要句柄,直接操作指针不行吗?这里需要解释操作系统的资源管理和封装需求,强调安全性和稳定性。同时,要提到不同系统下的差异,比如Windows和Unix-like系统中的句柄类型,这样用户能有更全面的认识。 还要考虑用户可能的实际应用场景,比如在编程中如何使用句柄,常见的有文件操作、窗口管理、数据库连接等。这时候举例子会更有帮助,比如用C语言的文件操作函数来说明句柄的使用流程。同时,需要提醒用户注意事项,比如及时关闭句柄防止资源泄露,这对编程实践很重要。 用户可能存在的深层需求是理解资源管理机制,或者遇到句柄泄露导致的问题,想了解如何避免。所以在回答中需要涵盖这些实用建议,比如生命周期管理和异常处理。此外,用户可能之前的问题涉及到挂起状态中句柄未释放,现在解释句柄后,可以间接帮助他们理解之前的上下文,增强知识的连贯性。 需要确保回答结构清晰,分点列出,符合用户之前要求的格式。同时避免使用过多专业术语,保持语言通俗易懂。检查是否有必要提到句柄与安全性、跨平台差异等内容,这些对深入理解有帮助。最后总结句柄的重要性,强调其在系统资源管理中的核心作用,帮助用户形成完整的认识。</think>--- ### **一、句柄的核心定义** **句柄(Handle)** 是操作系统或应用程序中用于**间接标识和操作资源**的**抽象引用**。它本质上是一个**唯一标识符**(如整数、指针等),代表对某个资源(文件、窗口、内存块等)的访问权限,但**不直接暴露资源本身的内存地址**。 --- ### **二、为什么需要句柄?** 1. **资源封装与安全性** - 操作系统通过句柄对外隐藏资源的具体细节(如内存地址),防止程序直接操作底层数据,避免误修改或崩溃。 - **示例**:操作文件时,用户通过句柄读写,而无需知道文件在磁盘上的物理位置。 2. **统一管理** - 句柄简化了资源调度。操作系统通过句柄表统一管理所有资源(如进程、线程、文件),便于权限控制和生命周期跟踪。 3. **跨平台兼容性** - 不同系统(如Windows、Linux)对同一资源的实现方式不同,句柄提供了一层抽象接口,增强代码可移植性。 --- ### **三、句柄 vs 指针** | **特性** | **句柄** | **指针** | |-------------------|-----------------------------------|-----------------------------------| | **本质** | 资源的逻辑标识符 | 直接指向内存地址 | | **安全性** | 高(操作系统校验权限) | 低(可直接访问内存) | | **稳定性** | 资源位置变化时句柄仍有效 | 资源移动后指针失效 | | **适用范围** | 操作系统管理的资源(文件、窗口等)| 程序自身内存对象 | --- ### **四、句柄的典型应用场景** 1. **文件操作** - 打开文件时,系统返回文件句柄(如Windows的`HANDLE`、Linux的文件描述符`int fd`),后续通过句柄读写文件。 - **代码示例(C语言)**: ```c FILE *file_handle = fopen("test.txt", "r"); // 获取句柄 fread(buffer, sizeof(char), 100, file_handle); // 通过句柄操作 fclose(file_handle); // 释放句柄 ``` 2. **图形界面开发** - 窗口、按钮等控件的句柄(如Windows的`HWND`)用于控制界面元素。 - **示例**:通过`HWND`修改窗口标题: ```cpp SetWindowText(hWnd, "新标题"); // hWnd为窗口句柄 ``` 3. **进程与线程管理** - 进程句柄(如Windows的`HANDLE`)用于控制进程状态(挂起、终止等)。 4. **数据库连接** - 数据库连接池通过句柄管理连接,避免频繁建立/断开连接的开销。 --- ### **五、句柄的生命周期** 1. **获取句柄** - 通过系统API申请资源(如`CreateFile()`、`malloc()`),返回句柄。 2. **使用句柄** - 通过句柄调用操作接口(如`ReadFile()`、`WriteFile()`)。 3. **释放句柄** - 显式释放资源(如`CloseHandle()`、`fclose()`),防止内存泄漏。 --- ### **六、注意事项** 1. **句柄泄露** - 未正确释放句柄会导致资源耗尽(如系统最大文件打开数限制)。 - **解决方法**:确保每个`Create`/`Open`操作都有对应的`Close`。 2. **权限控制** - 句柄可能关联访问权限(如只读、读写),需根据需求申请。 3. **跨线程/进程传递** - 某些句柄可跨线程共享(需继承或复制),但需注意同步问题。 --- ### **七、不同系统中的句柄实现** 1. **Windows** - 通用句柄类型为`HANDLE`(实质是`void*`),用于文件、进程、事件等。 - 特殊句柄如`HWND`(窗口)、`HKEY`(注册表键)。 2. **Linux/Unix-like** - 文件描述符(File Descriptor)是整数型句柄,范围通常为0~1023。 - 其他资源(如共享内存)可能通过`shmid`等标识符管理。 --- ### **八、总结** - **句柄是资源的“钥匙”**:它不直接暴露资源细节,但提供安全访问的入口。 - **核心价值**:平衡灵活性与安全性,简化资源管理。 - **关键原则**:及时释放、权限最小化、避免泄露。
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