Системное программирование в среде Windows
Шрифт:
Надолго ли хватит 64 бит?
Что касается мира PC, в котором возникла Windows, то можно утверждать, что первоначальная 16-разрядная модель Intel x86 (фактическое адресное пространство которой является 20-битовым) просуществовала в течение более десяти лет, и столько же времени уже существует и 32-разрядная архитектура. Однако переход к Win64 и 64-разрядному программированию, вообще говоря, происходит медленнее, чем происходил аналогичный переход к 32 битам. Вместе с тем, в обоих случаях переход миникомпьютеров и серверов на следующий уровень осуществлялся, по крайней мере, за 10 лет до того, как это начинало происходить с PC. Тогда вполне естественно задаться вопросом о том, следует ли ожидать перехода серверов или PC к 128 битам в будущем. Берусь утверждать, что любое расширение такого рода произойдет не раньше, чем через 10 лет,
Предсказания — вещь ненадежная, однако, воспринимая это серьезно лишь наполовину, можно напомнить о часто цитируемом законе Мура, согласно которому отношение "стоимость/производительность" уменьшается вдвое каждые 18 месяцев. В свою очередь, быстродействие и емкость устройств каждые 18 месяцев примерно удваиваются. Применяя эти рассуждения к адресному пространству, можно ожидать, что дополнительный бит адреса нам будет требоваться через каждые 18 месяцев, откуда следует, что 64-разрядная модель будет исправно служить еще целых 48 лет (то есть почти столько же времени, сколько насчитывает вся история современных компьютеров). Оправданы ли такие неформальные выводы, которые встретились мне в одном из официальных источников, покажет время, однако в прошлом запросы к ресурсам PC возрастали гораздо быстрее, чем утверждается в приведенном прогнозе.
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
|
| UINT64 | Целое типа INT64 без знака |
| ULONG32 | Целое типа LONG32 без знака |
| ULONG64 | Целое типа LONG64 без знака |
Типы 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:
Аналогичным образом, зная, что фактический аргумент является целым числом, вы могли бы записать соответствующий участок кода основного потока следующим образом: