Некоторые функции Win32

 

Несколько функций API для работы с памятью.

В Win32 есть только API функции. ЛЮБОЕ приложение в ЛЮБОМ случае должно использовать API функции (по крайней мере, для того чтобы оно могло нормально завершиться). Эти функции находятся в библиотеках kernel32.dll, user32.dll, gdi32.dll (3 классические библиотеки) и др. Функции библиотеки kernel32.dll самые главные, они отвечают за работу с памятью, user32.dll отвечает за окна и интерфейс пользователя, а gdi32.dll за "рисование" и мультимедиа. Для того, что бы использовать функции этих библиотек надо сначала их загрузить (kernel32.dll загружать не надо).

Каждое приложение проецируется в своё собственное виртуальное адресное пространство размером в 4 ГБ, верхние 2 из которых недоступны для него. Это пространство (вернее нижние 2 ГБ) подготавливается для него: в него загружаются 2 библиотеки kernel32.dll и ntdll.dll (для Win NT) всегда по одинаковым адресам, подготавливается стек для главной нити процесса и ещё много чего. В эту память загружаются код и данные приложения. Для того, что бы операционная система знала по каким адресам надо загружать данные и код приложения она смотрит дополнительную информацию о секциях приложения в "exe" файле. Если она этого не сделает, то она просто не будет знать, куда спроецировать код и данные, следовательно, все обращения к памяти будут неверными. (Мы, конечно, помним что под записью mov eax, [value] понимается помещение в регистр eax содержимого некого адреса памяти, которую подразумевает метка value, эта метка подразумевает некий фиксированный адрес, все адреса рассчитываются при компиляции программы и вам об этом задумываться не надо).

Каждое приложение в своей работе вызывает API функции, под вызовом функции подразумевается передача управления некоторому адресу, который находится в диапазоне памяти, в которую загружена библиотека, которая содержит данную функцию. Рассмотрим пример.

Call VirtualAalloc

Как мы уже знаем слово VirtualAlloc будет заменено на некоторый адрес. Этот адрес будет соответствовать адресу точки входа функции VirtualAlloc. Потом эта функция передаёт управление функциям Native API которые находятся в библиотеке ntdll.dll. Функции Native API подготавливают процесс к переходу в режим ядра и командой sysenter переводят процесс в режим ядра и т.д.

Несколько API функций для работы с памятью.

Функция VirtualAlloc позволяет зарезервировать некоторый участок памяти заданного размера, при этом эта память полностью обнуляется.

Вот описание этой функции из MS SDK в оригинале

LPVOID VirtualAlloc( LPVOID lpAddress, // address of region to reserve or commit DWORD dwSize, // size of region DWORD flAllocationType, // type of allocation DWORD flProtect // type of access protection );
  • lpAddress - начальный адрес региона
  • dwSize - размер региона
  • flAllocationType - тип резервирования может быть указана одна из 3х констант :
    • MEM_COMMIT эта память может быть сброшена в файл подкачки
    • MEM_RESERVE этот участок памяти не может быть сброшен в файл подкачки он будет присутствовать в физической памяти всегда, пока эту память процесс не ввысвободит.
    • MEM_TOP_DOWN не пойму для чего нужна эта константа, но она есть, она позволяет зарезервировать виртуальную память, которая будет соответствовать максимально возможному физическому адресу.
  • flProtect тип доступа к памяти. Могут быть использованы эти константы или их комбинации.
    • PAGE_READONLY
    • PAGE_READWRITE
    • PAGE_EXECUTE позволяет передавать управление этому региону попытка чтения или записи приводит к нарушению прав доступа.
    • PAGE_EXECUTE_READ
    • PAGE_EXECUTE_READWRITE
    • PAGE_NOACCESS

Мне кажется всё и так понятно, кому не понятно читайте MS SDK.

Функция VirtualFree обратна функции VirtualAlloc высвобождает заданный диапазон памяти.

BOOL VirtualFree( LPVOID lpAddress, // начальный адрес освобождаемого региона DWORD dwSize, // размер региона DWORD dwFreeType // type of free operation );

dwFreeType метод высвобождения:

если укажете MEM_RELEASE то размер указывать не надо, если MEM_DECOMMIT, то размер надо указывать, если указано MEM_RELEASE, то эта память высвобождается полностью.

Если функция завершилась нормально, то результат отличен от нуля.

Функция VirtualProtect позволяет изменить тип доступа к зарезервированной памяти, но не так всё просто надо ещё указать старый тип доступа.

BOOL VirtualProtect( LPVOID lpAddress, // начальный адрес DWORD dwSize, // размер DWORD flNewProtect, // новый тип доступа PDWORD lpflOldProtect // старый тип доступа );

Вроде всё понятно.

Функция VirtualLock блокирует участок памяти, при этом доступ к нему невозможен и одновременно не приводит к ошибке.

BOOL VirtualLock( LPVOID lpAddress, // начальный адрес DWORD dwSize // размер );

При удачном исходе результат не равен нулю.

Функция VirtualUnlock обратная предыдущей функции.

BOOL VirtualUnlock( LPVOID lpAddress, DWORD dwSize );

При удачном исходе результат не равен нулю.

Все указанные выше функции могут работать только с памятью текущего процесса.

ASM + x64 + VS.NET 2005 = ERROR ?!

Автор: ACWares
3 января 2008 года

Здравствуйте, уважаемые любители (и профессионалы) низкоуровневого программирования. В этой статье рассмотрим проблему, которая, так сказать, образовалась "на ровном месте". Виновник - "всеми любимая" корпорация Microsoft. Заключается она в нежелании среды Visual Studio .NET компилировать ассемблерный код в 64-разрядном режиме. Но что делать, если требуется реализовать блок кода, который должен работать максимально быстро? Без использования ассемблера (ассемблерных вставок) здесь никак не обойтись. Конечно, можно попытаться оптимизировать код, но то, что этот код на высокоуровневом языке не будет "выжимать все соки из процессора", можно заявить однозначно.

В большинстве случаев программы на чистом ассемблере пишутся довольно редко, поэтому будем рассматривать ситуацию в ключе "пользовательский интерфейс - на языке высокого уровня, ядро - на языке ассемблера". Не будем выдумывать чего-то сложного, а остановимся на традиционной задаче - сумма двух чисел. Работать будем в среде VS.NET 2005. Необходимо отметить, что если Вы не хотите иметь дополнительных трудностей с отладкой программ, то у Вас так же должна быть установлена 64-разрядная ОС. Например, Windows XP x64-Edition или Windows Server 2003.

Принципиально задача будет выглядеть так: программа, управляющая часть (интерфейс) которой будет написана на C++, будет использовать функцию исполнительной части (ядра), написанного на языке ассемблера (MASM) и реализованного в виде DLL-модуля, для вычисления суммы 2 чисел.

Приступим. Сначала напишем DLL-модуль. Для этого нам понадобится MASM-компилятор. Находится он в одной из папок VS.NET 2005, а именно: :\Microsoft Visual Studio 8\VC\bin\amd64. Требуется в переменную окружения Path (Control Panel a System a Advanced a Environment Variables a System Variables) добавить этот путь. Там система и найдет файлы, необходимые для компиляции программы (ML64, LINK и некоторые другие).

Ассемблерный исходник будет выглядеть примерно так (kernel.asm):

.CODE DllMain PROC mov rax,1 retDllMain ENDP Sum PROC mov rax, rcx add rax, rdx retSum ENDP END

Как и в любой DLL здесь есть функция DllMain, которая у нас всегда будет возвращать истину, и функция вычисления суммы (напомню, что компилятор C++ всегда ждет целочисленный результат выполнения функции в регистре-аккумуляторе). Для создания DLL-модуля необходим еще одни файл - файл с описанием экспортируемых функций - DEF-файл. Его содержимое будет выглядеть следующим образом (kernel.def):

LIBRARY kernelEXPORTS Sum @1

С исходными кодами закончили. Напишем пакетный файл для компиляции (Назовем его COMPILE.BAT, хотя это не принципиально):

ml64 kernel.asm /link /OUT:"kernel.dll" /DLL/entry:DllMain /DEF:kernel.def /SUBSYSTEM:CONSOLE

Данной строкой запускаем компилятор ML64, компилируем kernel.asm. /link - запускаем компоновщик со следующими параметрами: /OUT:kernel.dll - выходной файл kernel.dll; /DLL - указывает на то, что должен быть создан DLL-модуль, /entry:DllMain - точка входа - функция DllMain, /DEF - def-файл kernel.def.

По первой части все. Запускаем файл COMPILE.BAT. Если все было сделано без ошибок, то появится несколько файлов. Из них нам нужен только один - kernel.dll.

Приступаем к созданию управляющего кода. Создадим консольное приложение Visual C++, назовем его test_x64. Так же необходимо скопировать файл kernel.dll в директорию проекта. Отредактируем файл test_x64.cpp, чтобы он принял следующий вид:

#include "stdafx.h"#include <windows.h>#include <iostream>#include <conio.h> using namespace std; //Функция Sum будет иметь 2 целочисленных, возвращать она будет целое числоtypedef __int64 (*pSum)(__int64, __int64); int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){ //Переменные для суммы __int64 a, b, r = 0; //Адрес DLL-модуля HMODULE hModule; //Адрес фунцкии вычисления адреса pSum Sum; //Загрузка DLL в адресное пространство процесса hModule = LoadLibraryA("kernel.dll"); //Получения адреса функции с именем Sum Sum = (pSum)GetProcAddress(hModule, "Sum"); cout << "A = "; cin >> a; cout << "B = "; cin >> b; //Вычислени суммы r = Sum(a, b); cout << "Result = " << r << endl; //Выгрузка DLL FreeLibrary(hModule); getch(); return 0;}

Исходный код готов. Остался последний момент. Необходимо сообщить компилятору, что мы хотим получить 64-раздяное приложение. Делается это так. Открываем свойства проекта Solution Explorer a test_x64 a Properties. Вызываем менеджер конфигураций нажатием кнопки <Configuration Manager:>. В раскрывающемся списке <Action solution platform> выбираем <New:>. В первом раскрывающемся списке выбираем <x64>. (Если у вас нет этой записи, то это значит, что при установке VS.NET вы не указали компонент для компиляции программ под 64 разряда (находится в папке компонентов, относящихся к Visual C++) - придется установить этот компонент). Нажимаем OK. В списке проектов напротив test_x64 в поле Platform должно установиться x64. Нажимаем Close, тем самым вернувшись в окно свойств проекта. Далее необходимо отредактировать предпроцессорные директивы: в поле Configuration Properties a C/C++ a Preprocessor a Preprocessor Definitions изменим _WIN32 на _WIN64. Так же проверьте, что в Configuration Properties a Linker a Advanced a Target Machine выбран ключ /MACHINE:X64. Нажмите OK. Все, теперь все должно заработать.

В заключении отметим: статья кратко описывает весь процесс создания работающей программы, поэтому, если что-то (что вполне возможно) не получается, то можно скачать готовый пример. Находится он по следующему адресу: SampleX64.zip. Многие аспекты были рассмотрены очень кратко (например, установка компонентов для компиляции по 64 разряда), а объяснение некоторых - вообще опущено: что за регистры rax, rdx, rcx? Почему при выходе из функций не чистится стек? Откуда функция Sum берет параметры? Все это сделано для того, чтобы рассмотреть проблему <в чистом виде>. Т.е. предполагалось, что читатель уже хорошо ориентируется в программировании на языке ассемблера и знаком с программной структурой 64-разрядных процессоров. Если же это не так, то автор, по мере возможности, ответит на любые возникшие (даже косвенно относящиеся к данным темам) вопросы.

Комментарии пользователей (всего 1)