句柄

1.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。

2.为什么我们需要句柄?

更准确地说，是windows需要句柄。windows需要向程序员提供必要的编程接口，在这些接口中，允许程序员访问、创建和销毁对象。但是，出于封装的考虑，windows并不想向程序员返回指针。指针包含了太多的信息。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，也即，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。

如果说COM技术向用户隐藏了数据，只暴露了接口并允许按接口定义的方法操作数据的话，句柄这种方式则允许你按自己的方式直接操作数据，但windows又不向你直接暴露数据。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。

3.句柄如何与对象映射?

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。也即，句柄本身就是一个指针。映射在这里只是类型转换而已。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。

4.句柄的定义和实现

我们以GDI对象为例进行讨论。创建了GDI对象，就会得到该对象的句柄。句柄的对象可能是HBRUSH、HPEN、HFONT或HDC中的一种，这依赖于你创建的GDI对象类型。但是最普通的GDI对象类型是HGDIOBJ。HGDIOBJ杯定义成空指针。

HPEN的实际编译类型定义随编译时间宏STRICT的不同而不同。如果STRICT已经被定义了，HPEN是这样的:

struct HPEN__ { int unused; }; typedef struct HPEN__* HPEN; 

如果STRICT没有定义，HPEN是这样定义的:

typedef void* HANDLE; typedef HANDLE HPEN; 

上面这段代码是一个注重细节的程序员最接近句柄的地方，因此我们重点分析一下。这里有一点点技巧。如果定义了STRICT宏，HPEN是指向有单个未使用字段的结构的指针，否则HPEN是控制帧。C/C++编译器允许把任何类型的指针作为空置针传递，反之则不可以。两个不同类型的非空指针是互不兼容的。在STRICT版本中，编译对GDI对象句柄的不正确混用将给出警告，对于非GDI句柄，如HWND、HMENU的不正确混用也会给出警告，从而使程序在编译器得到更STRICT的检查。

 

接下来的分析可能不那么令你感兴趣，但它更深刻地揭示了句柄。对GDI句柄来说，尽管windows头文件把它定义成指针，但如果你仔细检查这些句柄的值，它根本就不像指针，这也是为什么我说它只是一个32位无符号整数值得原因。对句柄就是指针的情况，这句话也仍然适用。让我们随意地生成一些句柄，比如你用GetStockObject()以得到一些句柄，你会发现，它们的值总在区间0x01900011到0xba040389。前者指向用户区中的未分配的无效区域，后者指向内核地址空间。另外你可能发现，两个句柄之间的值可能只差数值1，这也说明GDI句柄不是指针。和多数人想象的不一样，句柄也不是一个单纯的索引值。

对GDI来说，它只使用了16位作为索引。这意味着一个进程最多只可以创建小于64K个句柄，实际上受其他一些限制，整个windows系统中大概可以容纳约16384(0x400)个GDI对象。

 

句柄的本质:

在windows环境中，句柄是用来标识项目的，这些项目包括:模块(module)、任务(task)、实例(instance)、文件(file)、内存块(block of memory)、菜单(menu)、控制(control)、字体(font)、资源(resource)、包括图标(icon)、光标(cursor)、字符串(string)等、GDI对象(GDI object)，包括位图(bitmap)，画刷(brush)，元文件(metafile)，调色板(palette)，画笔(pen)，区域(region)，以及设备描述表(device context)。

 

句柄是windows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。

 

MFC源代码:

#ifdef STRICT typedef void* HANDLE; #define DECLARE_HANDLE(name) struct name##__{int unused;}; typedef struct name##__ *name #else typedef PVOID HANDLE; #define DECLARE_HANDLE(name) typedef HANDLE name #endif DECLARE_HANDLE(HMODULE); DECLARE_HANDLE(HINSTANCE); DECLARE_HANDLE(HLOCAL); DECLARE_HANDLE(HGLOBAL); DECLARE_HANDLE(HDC); DECLARE_HANDLE(HRGN); DECLARE_HANDLE(HWND); DECLARE_HANDLE(HMENU); DECLARE_HANDLE(HACCEL); DECLARE_HANDLE(HTASK);  

HANDLE就是PVOID，也就是无类型指针，上面这些资源的句柄Handles都不过是指向struct的指针，至于这个struct的用处，连M$都说unused了，现在解释下M$这么做的意义，这就是所谓的数据封装，你可以在你的程序中把M$的内部结构指针传来传去，可是你却不知道它到底指向的内容是什么。

 

句柄与指针确实是完全不同的两个概念。句柄仅仅是一个32位整数，win32中用于标记某个系统或进程的对象，可以理解为对象索引(由于M$未完全公开相关技术，在一定程度上只能如此理解)，这个索引更像是一种映射关系(从句柄到对象指针的映射)，而不是纯粹意义上的"数组下标"。

 

句柄可以理解为用于指向或标识内存的一块“资源”，这些资源如:文件(file)、内存块(block of memory)、菜单(menu)等等。操作系统通过句柄来定位核心对象和系统资源。

 

指针即为指向内存的"数据或指令"某一单元。

说的确切一点，句柄实际上是一种指向某种资源的指针，但与指针又有所不同:指针对应着一个数据在内存中的地址，得到了指针就可以自由地修改该数据。windows并不希望一般程序修改其内部数据结构，因为这样太不安全。所以windows给每个使用GlobalAlloc等函数声明的内存区域指定一个句柄(本质上仍是一个指针，但不要直接操作它)，平时你只是在调用API函数时利用这个句柄来说明要操作哪段内存。