Системное программирование в windows

Джонсон Харт — Системное программирование в среде Windows

99 Пожалуйста дождитесь своей очереди, идёт подготовка вашей ссылки для скачивания.

Скачивание начинается. Если скачивание не началось автоматически, пожалуйста нажмите на эту ссылку.

Описание книги «Системное программирование в среде Windows»

Описание и краткое содержание «Системное программирование в среде Windows» читать бесплатно онлайн.

Эта книга посвящена вопросам разработки приложений с использованием интерфейса прикладного программирования операционных систем компании Microsoft (Windows 9х, Windows XP, Windows 2000 и Windows Server 2003). Основное внимание уделяется базовым системным службам, включая управление файловой системой, процессами и потоками, взаимодействие между процессами, сетевое программирование и синхронизацию. Рассматривается методика переноса приложений, написанных в среде Win32, в среду Win64. Подробно описываются все аспекты системы безопасности Windows и ее практического применения. Изобилие реальных примеров, доступных также и на Web-сайте книги, существенно упрощает усвоение материала.

Книга ориентирована на разработчиков и программистов, как высокой квалификации, так и начинающих, а также будет полезна для студентов соответствующих специальностей.

Системное программирование в среде Windows

В этой книге описывается разработка приложений с использованием интерфейса прикладного программирования (Application Programming Interface, API) операционных систем Windows компании Microsoft, причем основное внимание уделяется базовым системным службам, включая управление файловой системой, процессами и потоками, межпроцессное взаимодействие, сетевое программирование и синхронизацию. Пользовательские интерфейсы, внутренние функции Windows и драйверы ввода/вывода в данной книге не рассматриваются, хотя сами по себе эти темы не менее важны и представляют не меньший интерес. Для примеров преимущественно выбирались реалистичные сценарии, и поэтому многие из них вполне могут служить в качестве основы для построения реальных приложений.

Win32/Win64 API, или обобщенно Windows API, поддерживаются семейством 32– и 64-разрядных операционных систем компании Microsoft, в которое в настоящее время входят Windows XP, Windows 2000 и Windows Server 2003. К числу ранних представителей этого семейства относятся операционные системы Windows NT, Windows Me, Windows 98 и Windows 95; в настоящее время эти системы считаются устаревшими, однако многие из приведенных в книге примеров программ способны выполняться и под их управлением. Вопросы перехода от платформы Win32 к развивающейся платформе Win64 обсуждаются по мере необходимости. Win64, поддерживаемый в качестве 64-разрядного интерфейса в некоторых версиях Windows Server 2003 и Windows XP, почти идентичен Win32.

Не вызывает сомнений, что Windows API является важнейшим фактором, который оказывает влияние на весь процесс разработки приложений, и во многих случаях вытесняет поддерживаемый операционными системами UNIX и Linux POSIX API, поскольку считается более предпочтительным или, по крайней мере, предоставляющим те же возможности для приложений, ориентированных на настольные и серверные системы. Поэтому многие опытные программисты заинтересованы в скорейшем изучении Windows API, и данная книга призвана содействовать этому.

Прежде всего, необходимо рассказать вам о том, что представляет собой Windows API, и показать, как им пользоваться в реальных ситуациях, причем этот рассказ должен быть как можно более кратким и не перегруженным излишними деталями. Поэтому данная книга предназначена не для использования в качестве справочного руководства, а для ознакомления с основными свойствами наиболее важных функций и демонстрации возможностей их применения в ситуациях практического программирования. Вооружившись этими знаниями, читатель сможет воспользоваться обширной справочной документацией, предоставляемой компанией Microsoft, для самостоятельного углубленного изучения отдельных вопросов, расширенных возможностей и менее приметных функций в соответствии с возникшими потребностями или заинтересованностью. Лично мне при таком подходе изучение Windows API далось легко, а разработка Windows-программ доставила огромное удовольствие, хотя и без неприятных минут также не обошлось. Мои порывы энтузиазма легко просматриваются в некоторых местах книги, что, собственно, и неудивительно. Впрочем, это вовсе не свидетельствует о том, что я безоговорочно соглашусь с превосходством Windows API над API других операционных систем (ОС), но относительно того, что у него есть масса положительных качеств, вряд ли кто-либо станет возражать.

Авторы многих книг, посвященных Windows, значительное внимание уделяют объяснению того, что представляют собой процессы, виртуальная память, межпроцессное взаимодействие, вытесняющий планировщик, но при этом не показывают, как все это используется в реальных ситуациях. Программистам, имеющим опыт работы с системами UNIX, Linux, IBM MVS, Open VMS и некоторыми другими ОС эти понятия уже знакомы, и они заинтересованы лишь в том, чтобы как можно быстрее перейти к изучению того, как эти возможности реализованы в Windows. К тому же, в большинстве книг по Windows важное место отводится методам программирования на основе пользовательского интерфейса. С целью концентрации внимания лишь на самых главных базовых возможностях, предоставляемых системой, в данной книге тема пользовательского интерфейса не затрагивается, и мы ограничиваемся обсуждением лишь простого консольного символьного ввода/вывода.

В соответствии с принятой в данной книге точке зрения Windows — это всего лишь API операционной системы, предоставляющий набор вполне понятных средств. Потребность в ускоренном изучении Windows испытывают многие программисты, независимо от уровня их опыта, и без знания Windows немыслимо обсуждение таких, например, тем, как модель компонентного объекта (Component Object Model, СОМ), разработанная компанией Microsoft. В некоторых отношениях системы Windows превосходят остальные системы, в других — отстают от них или находятся примерно на том же уровне. Задача данной книги состоит в том, чтобы продемонстрировать, как эффективнее всего использовать эти возможности в реальных ситуациях для разработки полезных, высококачественных и высокопроизводительных приложений.

• Все, кто хочет быстро научиться разрабатывать приложения, независимо от уровня подготовки.

• Программисты и специалисты по разработке программного обеспечения, перед которыми стоит задача переноса существующих приложений, написанных, в частности, для UNIX, на любую из платформ Windows. В книге демонстрируются сравнительные возможности функций и моделей программирования, связанных с использованием Windows, UNIX и стандартной библиотеки С. Каждая из обычных функциональных возможностей UNIX, включая управление процессами, синхронизацию, файловые системы и межпроцессное взаимодействие, рассматривается в терминах Windows.

• Читатели, приступающие к разработке новых проектов, которые не ограничены в своих действиях необходимостью переноса имеющихся программных кодов на другие платформы. В книге охвачены многие аспекты проектирования и реализации программ и продемонстрированы способы использования функций Windows для создания полезных приложений и решения обычных задач программирования.

• Программисты, использующие СОМ и .NET Framework, которые найдут здесь массу полезной информации, облегчающей изучение принципов работы динамически подключаемых библиотек (dynamic link libraries, DLL), моделей потоков и способов их применения, интерфейсов и синхронизации.

• Студенты, изучающие компьютерные дисциплины на старших курсах вузов или занятые подготовкой дипломных работ, связанных с системным программированием или разработкой приложений. Книга будет полезна также тем, кто изучает многопоточное программирование или сталкивается с необходимостью создания сетевых приложений. Ее также можно использовать в качестве полезного дополнения к таким, например, источникам, как книга У. Ричарда Стивенса (W. Richard Stevens) Advanced Programming in the UNIX Environment (см. библиографию), что позволит студентам сравнить возможности Windows и UNIX. Эта книга будет хорошим подспорьем и для студентов, проходящих курс ОС, поскольку в ней показано, какими именно средствами обеспечивается базовая функциональность ОС, представляющих интерес в коммерческом отношении.

Единственным допущением, которое неявно присутствует во всем вышесказанном, является предположение о том, что читатели имеют опыт программирования на языке С.

Изменения в третьем издании

Наряду со значительным обновлением и реорганизацией по сравнению с первыми двумя изданиями, в третьем издании добавлен обширный объем нового материала. Это издание призвано решать следующие задачи:

• Охватить новые возможности, появившиеся в Windows XP, Windows 2000 и Windows Server 2003, а также рассмотреть вопросы перехода к платформе Win64.

• Исключить материал, учитывающий специфику ОС Windows 95, Windows 98 и Windows ME (семейство «Windows 9x»), как устаревший, поскольку на поставляемых в настоящее время персональных системах устанавливается Windows XP, и ограничения, свойственные Windows 9х, уже потеряли свою актуальность.[1] В примерах программ без каких бы то ни было оговорок используются средства, которые входят лишь в текущие версии Windows, хотя в результате этого в Windows 9x некоторые программы работать не будут.

• Предоставить более полное освещение темы потоков и синхронизации, включая связанные с этим аспекты производительности, масштабируемости и надежности. Глава 9, равно как и некоторые из примеров в главе 10, являются новыми.

• Подчеркнуть все возрастающее влияние Windows 2000 и Windows Server 2003 и входящих в их состав новых средств на возможности высокопроизводительных, масштабируемых, многопоточных серверных приложений.

• Исследовать зависимость производительности программ от принципов их построения, обратив особое внимание на многопоточные программы с синхронизацией и на особенности эксплуатации этих программ в условиях симметричных многопроцессорных (Symmetrical Multiprocessor, SMP) систем.

Системное программирование в среде Windows

Эта книга посвящена вопросам разработки приложений с использованием интерфейса прикладного программирования операционных систем компании Microsoft (Windows 9х, Windows XP, Windows 2000 и Windows Server 2003). Основное внимание уделяется базовым системным службам, включая управление файловой системой, процессами и потоками, взаимодействие между процессами, сетевое программирование и синхронизацию. Рассматривается методика переноса приложений, написанных в среде Win32, в среду Win64. Подробно описываются все аспекты системы безопасности Windows и ее практического применения. Изобилие реальных примеров, доступных также и на Web-сайте книги, существенно упрощает усвоение материала.

Книга ориентирована на разработчиков и программистов, как высокой квалификации, так и начинающих, а также будет полезна для студентов соответствующих специальностей.

ГЛАВА 1 — Знакомство с Win32 и Win64 4

ГЛАВА 2 — Использование файловой системы и функций символьного ввода/вывода Windows 11

ГЛАВА 3 — Усовершенствованные средства для работы с файлами и каталогами и знакомство с реестром 20

ГЛАВА 4 — Обработка исключений 30

ГЛАВА 5 — Управление памятью, отображение файлов и библиотеки DLL 38

ГЛАВА 6 — Управление процессами 50

ГЛАВА 7 — Потоки и планирование выполнения 60

ГЛАВА 8 — Синхронизация потоков 69

ГЛАВА 9 — Влияние синхронизации на производительность и рекомендации по ее повышению 79

ГЛАВА 10 — Усовершенствованные методы синхронизации потоков 83

ГЛАВА 11 — Взаимодействие между процессами 94

ГЛАВА 12 — Сетевое программирование с помощью сокетов Windows 102

ГЛАВА 13 — Windows Services 111

ГЛАВА 14 — Асинхронный ввод/вывод и порты завершения 117

ГЛАВА 15 — Безопасность объектов Windows 126

ГЛАВА 16 — Программирование в среде Win64 132

ПРИЛОЖЕНИЕ А — Использование примеров программ 136

ПРИЛОЖЕНИЕ Б — Сопоставление функций Windows, UNIX и библиотеки С 141

ПРИЛОЖЕНИЕ В — Результаты измерения производительности 144

Джонсон М. Харт
Системное программирование в среде Windows
Третье издание

Введение

В этой книге описывается разработка приложений с использованием интерфейса прикладного программирования (Application Programming Interface, API) операционных систем Windows компании Microsoft, причем основное внимание уделяется базовым системным службам, включая управление файловой системой, процессами и потоками, межпроцессное взаимодействие, сетевое программирование и синхронизацию. Пользовательские интерфейсы, внутренние функции Windows и драйверы ввода/вывода в данной книге не рассматриваются, хотя сами по себе эти темы не менее важны и представляют не меньший интерес. Для примеров преимущественно выбирались реалистичные сценарии, и поэтому многие из них вполне могут служить в качестве основы для построения реальных приложений.

Win32/Win64 API, или обобщенно Windows API, поддерживаются семейством 32– и 64-разрядных операционных систем компании Microsoft, в которое в настоящее время входят Windows XP, Windows 2000 и Windows Server 2003. К числу ранних представителей этого семейства относятся операционные системы Windows NT, Windows Me, Windows 98 и Windows 95; в настоящее время эти системы считаются устаревшими, однако многие из приведенных в книге примеров программ способны выполняться и под их управлением. Вопросы перехода от платформы Win32 к развивающейся платформе Win64 обсуждаются по мере необходимости. Win64, поддерживаемый в качестве 64-разрядного интерфейса в некоторых версиях Windows Server 2003 и Windows XP, почти идентичен Win32.

Не вызывает сомнений, что Windows API является важнейшим фактором, который оказывает влияние на весь процесс разработки приложений, и во многих случаях вытесняет поддерживаемый операционными системами UNIX и Linux POSIX API, поскольку считается более предпочтительным или, по крайней мере, предоставляющим те же возможности для приложений, ориентированных на настольные и серверные системы. Поэтому многие опытные программисты заинтересованы в скорейшем изучении Windows API, и данная книга призвана содействовать этому.

Прежде всего, необходимо рассказать вам о том, что представляет собой Windows API, и показать, как им пользоваться в реальных ситуациях, причем этот рассказ должен быть как можно более кратким и не перегруженным излишними деталями. Поэтому данная книга предназначена не для использования в качестве справочного руководства, а для ознакомления с основными свойствами наиболее важных функций и демонстрации возможностей их применения в ситуациях практического программирования. Вооружившись этими знаниями, читатель сможет воспользоваться обширной справочной документацией, предоставляемой компанией Microsoft, для самостоятельного углубленного изучения отдельных вопросов, расширенных возможностей и менее приметных функций в соответствии с возникшими потребностями или заинтересованностью. Лично мне при таком подходе изучение Windows API далось легко, а разработка Windows-программ доставила огромное удовольствие, хотя и без неприятных минут также не обошлось. Мои порывы энтузиазма легко просматриваются в некоторых местах книги, что, собственно, и неудивительно. Впрочем, это вовсе не свидетельствует о том, что я безоговорочно соглашусь с превосходством Windows API над API других операционных систем (ОС), но относительно того, что у него есть масса положительных качеств, вряд ли кто-либо станет возражать.

В соответствии с принятой в данной книге точке зрения Windows — это всего лишь API операционной системы, предоставляющий набор вполне понятных средств. Потребность в ускоренном изучении Windows испытывают многие программисты, независимо от уровня их опыта, и без знания Windows немыслимо обсуждение таких, например, тем, как модель компонентного объекта (Component Object Model, СОМ), разработанная компанией Microsoft. В некоторых отношениях системы Windows превосходят остальные системы, в других — отстают от них или находятся примерно на том же уровне. Задача данной книги состоит в том, чтобы продемонстрировать, как эффективнее всего использовать эти возможности в реальных ситуациях для разработки полезных, высококачественных и высокопроизводительных приложений.

Потенциальная аудитория

• Все, кто хочет быстро научиться разрабатывать приложения, независимо от уровня подготовки.

• Программисты и специалисты по разработке программного обеспечения, перед которыми стоит задача переноса существующих приложений, написанных, в частности, для UNIX, на любую из платформ Windows. В книге демонстрируются сравнительные возможности функций и моделей программирования, связанных с использованием Windows, UNIX и стандартной библиотеки С. Каждая из обычных функциональных возможностей UNIX, включая управление процессами, синхронизацию, файловые системы и межпроцессное взаимодействие, рассматривается в терминах Windows.

• Читатели, приступающие к разработке новых проектов, которые не ограничены в своих действиях необходимостью переноса имеющихся программных кодов на другие платформы. В книге охвачены многие аспекты проектирования и реализации программ и продемонстрированы способы использования функций Windows для создания полезных приложений и решения обычных задач программирования.

• Программисты, использующие СОМ и .NET Framework, которые найдут здесь массу полезной информации, облегчающей изучение принципов работы динамически подключаемых библиотек (dynamic link libraries, DLL), моделей потоков и способов их применения, интерфейсов и синхронизации.

Программирование под Windows с использованием Win API

Основные понятия и термины, используемые при разработке Windows приложений

• USER (16, 32) .dll – функции ввода с клавиатуры мыши, ввод через интерфейс и т.д. (взаимодействие приложений с пользователями и средой Windows).
• KERNEL (16, 32) .dll – функции операционной системы (память, распределение системных ресурсов, загрузка).
• GDI (16, 32) .dll – графический интерфейс (функции создания и отображения графических объектов).

GUI (Graphics User Interface) – стандартный графический интерфейс пользователя. Это та часть Windows , которая обеспечивает поддержку аппаратно-независимой графики.

API (Application Program Interface) — интерфейс прикладных программ (набор функций, сосредоточенных в ядре Windows и дополнительных библиотеках).

DLL (Dynamic Link Libraries) — библиотека динамической компоновки. Функции API содержатся в библиотеках динамической загрузки.

DDE – динамический обмен данными .

Нотация Windows («венгерская нотация Чарльза Симони»)

При программировании под Windows принято использовать префиксы перед именами переменных, указывающие на принадлежность к типу данных. Рекомендуется давать имена собственным переменным и идентификаторам, придерживаясь следующих принципов:

1. мнемоническое значение – идентификатор должен легко запоминаться;
2. смысловое значение – роль идентификатора должна быть ясна из его названия;
3. преемственность – похожие объекты должны иметь похожие идентификаторы;
4. быстрота принятия решения – придумывание, ввод и редактирование идентификатора не должны занимать много времени.

Некоторые префиксы венгерской нотации:

Часто используемые типы данных Windows:

Создание простейшего Windows-приложения с использованием Win API

Элементы Windows-приложения

Построение приложения Windows включает выполнение следующих этапов:

1. Создание WinMain(. ) и связанных с ней функций на языке C или C++.
2. Создание описаний меню и всех дополнительных ресурсов, помещение описаний в файл описания ресурсов.
3. Создание уникальных курсоров, пиктограмм и битовых образов.
4. Создание диалоговых окон.
5. Создание файла проекта.
6. Компиляция и компоновка всего кода.

Простейшая программа. Создание и вывод Windows-окна на экран

Создадим пустой проект Windows- приложения с помощью мастера:

1. File New Project.
2. Project types: Win32 Templates: Win32 Project.
3. Ok.
4. Установить галочку Empty project.
5. Добавить в проект файл *.cpp.
6. Project Properties. Вкладка Configuration Properties General.
7. Значение поля Character Set устанавливаем Use Multi-Byte Character Set.

Добавим следующий код:

Скомпилируем и запустим программу. На экране появится Windows-окно.

Комментарии к программе

Все приложения Windows должны содержать два основных элемента: функцию WinMain(. ) и функцию окна WndProc .

Функция WinMain(. ) служит точкой входа в приложение. Эта функция отвечает за следующие действия:

1. регистрацию типа класса окон приложения;
2. выполнение всех инициализирующих действий ;
3. создание и инициализацию цикла сообщений приложения;
4. завершение программы (обычно при получении сообщения WM_QUIT ).

Функция WndProc отвечает за обработку сообщений Windows. Эта часть программы является наиболее содержательной с точки зрения выполнения поставленных перед программой задач. Если мы хотим, чтобы программа обращала на наши действия внимание, то необходимо добавить ветки case для оператора switch в оконную процедуру WndProc . Например, если мы хотим, чтобы наше приложение обращало внимание на щелчок левой кнопкой мыши – добавляем ветку case WM_LBUTTONDOWN . В настоящий момент в оконной процедуре происходит только обработка сообщения WM_DESTROY . Больше Windows-окно пока ничего делать не умеет.

Заголовочный файл windows.h нужен для любой традиционной Windows программы на C. Именно в нем содержатся разные определения констант ( WM_DESTROY и т. д.).

Программирование «с нуля». Как изучать системное программирование

Итак, вопреки всякой логике вы всё же решили научиться писать программы. Причем именно писать, а не «ваять» наскоро что придется и как придется. Неважно, что сподвигло вас на это решение, – стремление получить престижную профессию, врожденная любознательность, желание выделиться среди друзей или взломать сервер Пентагона. В любом случае вам придется пройти тернистый путь, лишь изредка перемежающийся минутами подлинного торжества.
О том, с чего нужно начинать учиться программированию, сказано немало. Неоднократно писала об этом и «Магия ПК». Однако многое из того, что советуют профессиональные педагоги, на практике оказывается более чем спорным. А потому взглянем на эту проблему еще раз – с позиций практики.

Антиутопия компьютерной педагогики
Во многих современных учебниках по программированию настоятельно рекомендуется начинать с освоения какой-либо системы визуального программирования – Delphi, C++ Builder, Visual C++ или Visual Basic. При этом приводятся следующие аргументы:

• визуальные среды позволяют быстро получить привлекательный результат;
• все современные системы программирования ориентированы на объектный подход; к чему учиться устаревшим парадигмам, если ООП – наиболее современен?
• визуальные среды – профессиональный инструмент, знание которого пригодится в будущей работе.

Оспаривать эти доводы трудно, и тем не менее они более чем странны. Начнем с того, что получение учащимся осязаемого результата действительно весьма важно для последующего обучения, но при этом отнюдь не безразлична ценность самого результата. В конце концов, выигрыш в чемпионате по Quake – тоже результат, вот только ценность его близка к нулю.
Практика показывает, что люди, начавшие учиться с освоения визуальных технологий, в дальнейшем с большим трудом привыкают к тому, что сущность программирования заключается не в перетаскивании управляющих элементов по рисованному окну. Элементарные понятия, связанные с исполнением программы как последовательности инструкций, осознаются ими с большим трудом. Не случайно пользователи Windows затрачивают на изучение программирования значительно больше сил, нежели те, кто знакомился с компьютером во времена более примитивных операционных систем.

Еще более спорным является тезис о целесообразности начинать изучение программирования непосредственно с объектного подхода. Спору нет, ООП – прогрессивная и современная технология, однако это – не панацея. И сейчас во многих случаях решения, диктуемые этим подходом, оказываются далеко не оптимальными. Но не это главное. Главное заключается в том, что идея программного моделирования предметной области, лежащая в основе концепции ООП, слишком сложна для восприятия без предварительной подготовки. И если понять сам принцип восприятия мира как множества взаимодействующих сущностей при наличии определенного философского фундамента еще возможно, то осознать, как исполняется объектная программа на ЭВМ, – почти непосильная задача.
Наконец, третий тезис также не бесспорен. Во-первых, потому что изучение программирования лишь на несколько процентов состоит в освоении конкретной среды, а большую часть времени и сил приходится тратить на осознание общих принципов, формирование специфики мышления, ознакомление с типовыми подходами и приемами. Во-вторых, практика показывает, что профессиональному программисту труднее всего работать именно в той среде, с которой начиналось его обучение.
Это легко объяснимо – на начальной стадии каждый из нас делает массу ошибок, формирует множество неверных представлений, которые впоследствии пересматриваются, однако оставляют заметный след в нашем сознании. И, вторично оказываясь в той же ситуации, с которой ему приходилось сталкиваться в процессе обучения, специалист как бы теряет накопленные профессиональные навыки и непроизвольно ищет решение на основании давних ассоциаций новичка. По крайней мере таково его первое движение, а именно оно играет основную роль в принятии разработчиком ключевых проектных решений.
Однако главное заключается в другом: использование визуальных сред, во всяком случае правильное использование, полностью заслоняет от пользователя архитектуру машины, специфику выполнения ею написанной программы. А между тем, для того, чтобы программирование не превращалось в мистический процесс укрощения своенравного компьютера, а оставалось ремеслом, профессией, очень важно, чтобы разработчик хорошо понимал принципы выполнения своей программы. И с этой точки зрения обучение на основе визуальных сред и ООП бессмысленно, ибо человек, наученный таким образом, подобен монтеру из известной рекламы – работающая программа невольно вызывает у него восклицание: «Ё-мое, что ж я сделал-то?»

«К четырем прибавить два. «
Интересно, что идея начинать обучение с конца характерна только для программирования. В самом деле, никто ведь не пытается преподавать релятивистскую механику прежде законов Ньютона! Все науки прошли долгий путь развития, множество ошибочных и неточных теорий, некорректных экспериментов. Школьник, изучая их, как бы повторяет за несколько лет всё, что делало человечество в течение тысячелетий. Бессмысленная трата времени? Нет! Двигаясь таким образом, ученик как бы сам приходит к тем же выводам, что и его великие предшественники.
Отчего же не начать программирование с начала? Нет, не с тумблеров и светодиодов разумеется, но с фон-неймановской архитектуры и понятия программы как последовательности исполняемых команд. Естественно, рассматривать принципы машинной организации «всухую», особенно если вы молоды и честолюбивы, совсем неинтересно. А потому, если уж начинать писать программы, то лучше всего сразу осваивать язык ассемблера.
Парадокс? Ведь Ассемблер по сей день считается едва ли не самым сложным из языков программирования. Однако на самом деле он имеет немало достоинств именно с точки зрения «обучения с нуля».
Во-первых, Ассемблер прост. Это не просто сенсационное заявление – это факт. Архитектура компьютера, будь то IBM-совместимый ПК или промышленный контроллер от Toshiba, как правило, сравнительно проста – память, регистры, стек. Несколько видов адресации да условные и безусловные переходы. Порождаемый каждой командой эффект обычно тривиален для понимания, а потому весь процесс изучения сводится к механическому запоминанию мнемоник инструкций. Если последние достаточно логичны, как, например, в Ассемблере процессоров Intel, учить машинный язык совсем несложно.
Во-вторых, изучая язык Ассемблера, учащийся волей-неволей вынужден сталкиваться с архитектурными особенностями своего компьютера. Такие понятия, как сегменты памяти, порты или escape-последовательности из чисто абстрактных категорий становятся инструментами для решения прикладных задач. Более того, понимая, можно ли реализовать ту или иную программу на Ассемблере, хотя бы теоретически, программист ощущает пределы возможностей машины, осознает, что можно требовать от компьютера, а что – нет.
Еще одно несомненное преимущество заключается в том, что переход от Ассемблера к языку высокого уровня значительно проще, чем наоборот. Осваивая C++ или Паскаль, ассемблерщик представляет себе, как работает та или иная конструкция на уровне машинного кода, во что она будет скомпилирована. Соответственно, он понимает свою программу, не боится ее.
Кроме того, и это психологически важно, Ассемблер благодаря своей универсальности рождает уверенность, что в случае необходимости отдельные фрагменты программы могут быть написаны или отлажены на самом низком уровне. А это – пусть эфемерная, но всё же гарантия того, что любая техническая проблема может быть решена, пусть большой кровью, но наверняка.
И, наконец, даже сейчас язык Ассемблера иногда бывает полезен и даже незаменим. И не только при программировании для спецмашин, контроллеров и другого «экзотического» оборудования, но и при разработке некоторых программ для ПК – драйверов, системных утилит, фрагментов операционных систем, при реализации алгоритмов, требующих повышенной производительности.
Очень часто основным недостатком Ассемблера называют громоздкость написанных на нем программ и сложность их тестирования и отладки. Действительно, работать с десятками и сотнями тысяч строк кода самыми примитивными средствами нелегко. Но именно так рождается то упорство, та бесконечная настойчивость, без которой самый одаренный человек никогда не сможет стать хорошим программистом. Ибо для хорошего профессионала мало придумать красивый алгоритм, нужно еще уметь при необходимости дни и недели «выуживать» из него неуловимую, непонятную ошибку.

«Мы всё начнем сначала…»
Если вы вознамерились начать учиться программированию с освоения Ассемблера, то небесполезно будет знать несколько азбучных истин, способных существенно облегчить учебный процесс.
Во-первых – о книгах. Учиться программированию проще и эффективнее с книгой в руках, но достать в наше время хорошую книгу по Ассемблеру непросто. Чаще всего попадаются либо справочники по архитектуре ЭВМ, либо толстые учебники с массой примеров, лишающие читателя всякого удовольствия от самостоятельного творчества и мешающие воспринимать принципы построения программ, затмевая их массой ненужных деталей. Начинающему лучше всего подойдет простой справочник по системе команд процессора и функциям операционной системы. Удобным компьютерным вариантом такого пособия может служить система TechnoHelp.
Не стоит пытаться писать на Ассемблере под Windows. Вообще, желание сразу получить красивые окошечки мало совместимо с последовательным изучением программирования. В данном же случае вы рискуете утонуть в массе ненужных и непонятных деталей.
Первое, с чем следует ознакомиться, – организация ЭВМ: регистры, память, стек. Первые несколько программ логично написать максимально просто – несколько пересылок между регистрами и памятью, запись и чтение из стека, передачи управления, вызов процедур. Работу программ можно изучить по шагам (в режиме трассировки) в любом доступном отладчике – Turbo Debugger, AFD и даже MS Debug.
Далее можно переходить к функциям DOS – выводу на экран, работе с файлами, распределением памяти. Последний шаг – программирование внешних устройств: динамика, таймера, параллельного и последовательного порта. Имея в запасе такой инструментарий, можно переходить к реальным задачам. Интереснее, но и сложнее всего разрабатывать резидентные программы и драйверы: овладев этим искусством, вы можете смело переходить к языкам более высокого уровня.

Доброе напутствие
Чтобы закончить с общими рекомендациями по тому, как проще всего освоить язык Ассемблера, стоит дать еще несколько конкретных советов:
1. По мнению большинства ассемблерщиков, лучший транслятор для IBM PC – TASM фирмы Borland. Версия, поскольку вы вряд ли будете писать очень сложные программы, решающего значения не имеет.
2. Знание Ассемблера – не вершина, а только первая ступень к профессионализму. Если вам удалось в совершенстве овладеть этим языком, вы скорее всего хорошо представляете себе устройство компьютера и базовые принципы исполнения программ в однозадачной операционной системе. Это – необходимые навыки, но не более того.
3. Закончив изучать Ассемблер, познакомьтесь с одним из процедурных языков, лучше всего Паскалем или C++ в режиме расширенного C. Только поняв особенности конструкций высокого уровня, овладев технологией структурного программирования можно начать готовиться к штурму ООП.
4. Разрабатывая программы на Ассемблере, не стремитесь как можно шире использовать макросредства и специальные директивы компилятора. Во-первых, этим вы, скорее всего, сведете к нулю переносимость своей программы, во-вторых, для целей обучения значительно полезнее, чтобы каждая инструкция, исполняемая в программе, была написана вами собственноручно.
5. Не «срисовывайте» готовые примеры. Возможно, есть люди, способные обучаться на чужом опыте эффективнее, чем на своем, но только мне такие не известны. Естественно, модификация работающих примеров позволит получать результат значительно быстрее, чем при работе «с нуля», только познавательный эффект от нее будет, увы, невелик.
6. Стремитесь не только узнать, но и сделать: доделывайте работу до конца. Разработать хорошую программу на Ассемблере не просто, но если вы справитесь с этой задачей, быстрота и компактность вашего детища станут достойной наградой за труды.
Дерзайте, леди и джентльмены!

OCR: fir-vst, 2016
Рисунок: Игорь Копельницкий ©

Читать онлайн «Системное программирование в среде Windows» автора Харт Джонсон М. — RuLit — Страница 1

Джонсон М. Харт Системное программирование в среде Windows Третье издание

В этой книге описывается разработка приложений с использованием интерфейса прикладного программирования (Application Programming Interface, API) операционных систем Windows компании Microsoft, причем основное внимание уделяется базовым системным службам, включая управление файловой системой, процессами и потоками, межпроцессное взаимодействие, сетевое программирование и синхронизацию. Пользовательские интерфейсы, внутренние функции Windows и драйверы ввода/вывода в данной книге не рассматриваются, хотя сами по себе эти темы не менее важны и представляют не меньший интерес. Для примеров преимущественно выбирались реалистичные сценарии, и поэтому многие из них вполне могут служить в качестве основы для построения реальных приложений.

Win32/Win64 API, или обобщенно Windows API, поддерживаются семейством 32– и 64-разрядных операционных систем компании Microsoft, в которое в настоящее время входят Windows XP, Windows 2000 и Windows Server 2003. К числу ранних представителей этого семейства относятся операционные системы Windows NT, Windows Me, Windows 98 и Windows 95; в настоящее время эти системы считаются устаревшими, однако многие из приведенных в книге примеров программ способны выполняться и под их управлением. Вопросы перехода от платформы Win32 к развивающейся платформе Win64 обсуждаются по мере необходимости. Win64, поддерживаемый в качестве 64-разрядного интерфейса в некоторых версиях Windows Server 2003 и Windows XP, почти идентичен Win32.

Не вызывает сомнений, что Windows API является важнейшим фактором, который оказывает влияние на весь процесс разработки приложений, и во многих случаях вытесняет поддерживаемый операционными системами UNIX и Linux POSIX API, поскольку считается более предпочтительным или, по крайней мере, предоставляющим те же возможности для приложений, ориентированных на настольные и серверные системы. Поэтому многие опытные программисты заинтересованы в скорейшем изучении Windows API, и данная книга призвана содействовать этому.

Прежде всего, необходимо рассказать вам о том, что представляет собой Windows API, и показать, как им пользоваться в реальных ситуациях, причем этот рассказ должен быть как можно более кратким и не перегруженным излишними деталями. Поэтому данная книга предназначена не для использования в качестве справочного руководства, а для ознакомления с основными свойствами наиболее важных функций и демонстрации возможностей их применения в ситуациях практического программирования. Вооружившись этими знаниями, читатель сможет воспользоваться обширной справочной документацией, предоставляемой компанией Microsoft, для самостоятельного углубленного изучения отдельных вопросов, расширенных возможностей и менее приметных функций в соответствии с возникшими потребностями или заинтересованностью. Лично мне при таком подходе изучение Windows API далось легко, а разработка Windows-программ доставила огромное удовольствие, хотя и без неприятных минут также не обошлось. Мои порывы энтузиазма легко просматриваются в некоторых местах книги, что, собственно, и неудивительно. Впрочем, это вовсе не свидетельствует о том, что я безоговорочно соглашусь с превосходством Windows API над API других операционных систем (ОС), но относительно того, что у него есть масса положительных качеств, вряд ли кто-либо станет возражать.

Авторы многих книг, посвященных Windows, значительное внимание уделяют объяснению того, что представляют собой процессы, виртуальная память, межпроцессное взаимодействие, вытесняющий планировщик, но при этом не показывают, как все это используется в реальных ситуациях. Программистам, имеющим опыт работы с системами UNIX, Linux, IBM MVS, Open VMS и некоторыми другими ОС эти понятия уже знакомы, и они заинтересованы лишь в том, чтобы как можно быстрее перейти к изучению того, как эти возможности реализованы в Windows. К тому же, в большинстве книг по Windows важное место отводится методам программирования на основе пользовательского интерфейса. С целью концентрации внимания лишь на самых главных базовых возможностях, предоставляемых системой, в данной книге тема пользовательского интерфейса не затрагивается, и мы ограничиваемся обсуждением лишь простого консольного символьного ввода/вывода.

В соответствии с принятой в данной книге точке зрения Windows — это всего лишь API операционной системы, предоставляющий набор вполне понятных средств. Потребность в ускоренном изучении Windows испытывают многие программисты, независимо от уровня их опыта, и без знания Windows немыслимо обсуждение таких, например, тем, как модель компонентного объекта (Component Object Model, СОМ), разработанная компанией Microsoft. В некоторых отношениях системы Windows превосходят остальные системы, в других — отстают от них или находятся примерно на том же уровне. Задача данной книги состоит в том, чтобы продемонстрировать, как эффективнее всего использовать эти возможности в реальных ситуациях для разработки полезных, высококачественных и высокопроизводительных приложений.