Джонсон Харт - Системное программирование в среде Windows
Модель программирования Win64
В зависимости от выбора способа представления таких стандартных типов данных С, как указатели и целочисленные типы данных (long, int и short), a также от того, вводятся или не вводятся нестандартные типы данных, возможны несколько вариантов модели 64-разрядного программирования. Напомним, что в стандарте ANSI С размеры типов данных не определяются строго, хотя и требуется, чтобы размер данных типа long int был не меньше размера данных типа int, а размер данных типа int был не меньше размера данных типа short int.
Цели
Цель состоит в том, чтобы ввести единое определение Windows API (то есть, общее для Win32 и Win64), благодаря чему можно будет использовать единый базовый исходный код. Использование этого единого определения может потребовать внесения некоторые изменений в исходный код, но эти изменения должны быть сведены к минимуму.
Microsoft выбрала модель LLP64 (целые числа типа long и 64-битовые указатели), на которую обычно ссылаются просто как на модель Р64. В частности, существуют следующие определения типов данных, применимые как к данным со знаком, так и к данным без знака:
• char — 8 бит, и wchar — 16 бит.
• short — 16 бит.
• int — 32 бита.
• long int — также 32 бита.
• Размер указателя любого типа, например PVOID, составляет 64 бита.
Для тех случаев, когда требуются данные строго определенного размера, предусмотрены дополнительные типы данных. Так, компилятор Microsoft различает следующие типы данных: _int16, _int32 и _int64.
Типы данных
Приведенные в этой главе таблицы взяты непосредственно из оперативной справочной системы и представляют единую модель данных Windows (Windows Uniform Data Model). Определения типов можно найти в заголовочном файле BASETSD.H, входящем в состав интегрированной среды разработки приложений Microsoft Visual Studio .NET (версия 7.0) и версию 6.0 этой системы.
Типы данных фиксированной точности
Обозначения типов данных фиксированной точности получаются из обычных обозначений типов данных Win32, таких как DWORD или LONG, добавлением суффикса размера, как показано в табл. 16.1.
Таблица 16.1. Типы данных фиксированной точности
Тип данных Описание DWORD32 32-битовое целое без знака DWORD64 64-битовое целое без знака INT32 32-битовое целое со знаком INT64 64-битовое целое со знаком LONG32 32-битовое целое со знаком LONG64 64-битовое целое со знаком UINT32 Целое типа INT32 без знака UINT64 Целое типа INT64 без знака ULONG32 Целое типа LONG32 без знака ULONG64 Целое типа LONG64 без знакаТипы данных, соответствующие точности указателей
Процитируем выдержку из статьи Microsoft под названием "The New Data Types" (доступна на Web-сайте компании Microsoft): "Точность этих типов данных отражает изменение точности указателей (то есть, они становятся 32-битовыми в коде Win32 и 64-битовыми в коде Win64). Поэтому приведение указателей к одному из этих типов при выполнении арифметических операций с указателями является безопасным; при 64-битовой точности указателей размер данных этого типа будет составлять 64 бита. Также и типы данных, соответствующие счетчикам, отражают максимальный размер данных, на которые может ссылаться указатель." Таким образом, эти типы данных обеспечивают автоматическое изменение размеров целочисленных типов данных в зависимости от изменения размеров указателей, в связи с чем их иногда называют полиморфными (polymorphic data types) или платформо-масштабируемыми (platform scaled data types) типами данных. Типы данных, соответствующие точности указателей, перечислены в табл. 16.2, взятой из той же статьи.
Наиболее важным из них является тип данных SIZE_T, который уже использовался нами при описании размеров блоков памяти в главе 5.
Наконец, заметьте, что в Win64 размер данных типа HANDLE составляет 64 бита.
Таблица 16.2. Типы данных, соответствующие точности указателей
Тип данных Описание DWORD_PTR Длинное целое без знака, соответствующее точности указателей. HALF_PTR Половина размера указателя. Используется в структурах, содержащих указатель и два поля небольшого размера. INT_PTR Целое со знаком, соответствующее точности указателей. LONG_PTR Длинное целое со знаком, соответствующее точности указателей. SIZE_T Максимальное количество байтов, на которые может ссылаться указатель. Используется для счетчиков, которые должны охватывать весь диапазон возможных значений указателей. SSIZE_T Тип SIZE_T со знаком. UHALF_PTR Тип HALF_PTR без знака. UINT_PTR Тип INT_PTR без знака. ULONG_PTR Тип LONG_PTR без знака.Пример: использование указательных типов данных
Аргументом потока, передаваемым функции потока при вызове CreateThread и _beginthreadex (см. главу 7), является указатель типа PVOID. Иногда программист может захотеть передать функции потока только целочисленное значение, указывающее, например, номер потока или индекс данных в глобальной таблице. Тогда функцию потока, интерпретирующую параметр как целое без знака, можно было бы написать следующим образом:
DWORD WINAPI MyThreadFunc(PVOID Index_PTR) {
DWORD_PTR Index;
…
Index = (DWORD_PTR)Index_PTR;
…
}
Аналогичным образом, зная, что фактический аргумент является целым числом, вы могли бы записать соответствующий участок кода основного потока следующим образом:
…
DWORD_PTR Ix;
…
for (Ix = 0; Ix < NumThreads; Ix++) {
hTh[Ix] = _beginthreadex(NULL, 0, MyThreadFunc, (PVOID)Ix, 0, NULL);
…
}
Заметьте, что в уже существующий код вам придется внести необходимые изменения. Об этом говорится далее в разделе "Перенос существующего кода".
Предостережение
Пока, по крайней мере, в случае первоначальных вариантов реализации, не следует рассчитывать на получение доступа ко всему виртуальному адресному пространству. Размер виртуальных адресных пространств может ограничиваться такими, например, значениями, как 512 Гбайт, что соответствует ограничению данных 39 битами. Можно надеяться, что со временем, по мере эволюции процессоров и систем, указанный верхний предел увеличится.
Различия между Windows и UNIX
В Windows и UNIX выбраны различные стратегии. Большинство поставщиков UNIX-систем реализуют модель LP64, в которой размер как длинного целочисленного, так и указательного типов данных составляет 64 бита. Такую модель иногда называют моделью "I32, LP64", чтобы подчеркнуть тот факт, что размер данных типа int по-прежнему составляет 32 бита. Таким образом, различие между обеими системами в рассматриваемом нами смысле сводится к различию в размерах целых чисел типа long. К тому же, типы данных, перечисленные в таблицах 16.1 и 16.2, приняты только в Windows.
Для каждой из двух моделей имеются разумные обоснования, и в белых страницах "Aspen", фигурирующих в списке дополнительной литературы к этой главе, приводятся аргументы, объясняющие выбор, сделанный в UNIX. И все же, было бы гораздо удобнее, если бы в обеих ОС действовали одни и те же соглашения.
Перенос имеющегося программного кода
Единая модель данных Windows призвана минимизировать объем возможных изменений исходного кода, но полностью избежать необходимости внесения изменений невозможно. Например, такие функции, как HeapCreate и HeapAlloc (глава 5), которые имеют дело непосредственно с распределением памяти и размерами блоков памяти, должны использовать либо 32-битовое, либо 64-битовое поле, в зависимости от модели. Точно так же, следует всегда тщательно проверять код, чтобы выяснить, не используются ли в нем скрытые допущения относительно размеров полей и указателей.
