[转]Windows中的句柄(handle)

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，只暴露了接口并只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被定义成空指针。
   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STRCIT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是空指针。C/C++编译器允许把任何类型的指针作为空指什传
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位无符整数值的原因。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GetStockOb
ject()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对象句柄来说，
GDI句柄由8位 、1位堆对象标记（表明对象是否创建在堆中）、7位对象类型信息和
高4位为0的16位索引组成，如图：
3 3 2 2 2 2 2 2  2  2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 9 8 7 6 5 4  3  2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
|  8 位引用计数 |堆 |  对象类型7  |            16位索引           |
                标
                记

在这里你可以看到，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windwos系统中大概可以容纳约
16384(0x4000)个GDI对象。