Системное программирование в среде Windows
Шрифт:
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
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.
Сначала будут описаны изменения, связанные с использованием API, которые, главным образом, касаются функций управления памятью.
Изменения, связанные с использованием API
Наиболее заметные изменения, связанные с использованием API, затрагивают функции управления памятью, введенные в главе 5. В новых определениях в полях счетчиков используется тип данных SIZE_T (см. табл. 16.2). Например, теперь прототип функции HeapAlloc будет иметь следующий вид:
Количество запрошенных байтов, указываемое в третьем поле, выражается данными типа SIZE_T и поэтому является 32– или 64-битовым целым без знака. Ранее данные в этом поле имели тип DWORD (всегда 32 бита).
Данные типа SIZE_T используются в соответствии с необходимостью в главе 5.
Изменения, связанные с устранением неявных допущений относительно предполагаемых размеров элементов данных
Источником многих проблем могут служить различного рода допущения относительно размеров данных. Несколько возможных примеров этого приводятся ниже.
• Тип DWORD больше нельзя использовать при указании размера блоков памяти. Вместо него следует применять типы данных SIZE_T или DWORD64.
• Необходимо тщательно проверять размеры полей, используемых взаимодействующими процессами, независимо от того, выполняются ли они на одной и той же или на разных системах. Так, в главе 12 для того, чтобы перенос программы на системы UNIX или Win64 не приводил к возникновению 64-битовых полей, поля размера в сообщениях сокетов определялись с использованием типа данных LONG32. При организации связи между процессами Windows, использующими разные модели, размеры блоков памяти не должны превышать 2 Гбайт.
• Для вычисления размера структур или типов данных следует использовать функцию sizeof; эти размеры будут разными для Win32 и Win64, если в структуру данных входят указатели или элементы данных SIZE_T.
Литеральные константы размеров должны быть исключены (разумеется, этому совету было бы неплохо следовать при любых обстоятельствах).• Необходимо проверять, не содержаться ли в объединениях, в которых указатели используются совместно с арифметическими типами данными, неявные предположения относительно размеров типов данных.
• Любое приведение типов или иное преобразование, в котором участвуют указатели и данные арифметического типа должно тщательно проверяться. Обратитесь, например, к фрагментам кода, приведенным в разделе "Пример: использование указательных типов данных".
• В частности, остерегайтесь неявного приведения 32-битовых целых к 64-битовым в вызовах функций. Нет никакой гарантии, что старшие 32 бита будут очищены, в результате чего функция может получить в качестве аргумента очень большое 64-битовое целое значение.
• Указатели выравниваются по 8-байтовым границам, в результате чего дополнение структур, обусловленное выравниванием, может увеличить размер структуры данных сверх необходимого и даже отрицательно повлиять на производительность. Перемещение указателей в начало структуры минимизирует последствия ее "разбухания".
• При выводе на печать указателей вместо спецификатора формата %x используйте спецификатор %p, а при выводе платформо-масштабируемых данных, например типа SIZE_T, — спецификатор %ld.
• Функции setjmp и longjmp должны использовать заголовочный файл <setjmp.h>, а не какие-либо допущения относительно возможного размера переменной jmp_buf, в которой должен храниться указатель.
Пример: перенос программы sortMM (программа 5.5)
В программе sortMM (программа 5.5) интенсивно используются указатели, и в частности, арифметика указателей. Подготовка этой программы к переносу, в результате чего ее можно будет компоновать и выполнять под управлением как Win32, так и Win64, иллюстрирует обычно используемые методики, а также демонстрирует, как легко невольно сделать допущения относительно размера указателя.
Использование предупреждающих сообщений компилятора
Какое бы большое значение визуальная проверка кода ни играла для обнаружения и устранении любых проблем, связанных с переходом к Win64, всегда целесообразно использовать компилятор или какое-либо иное средство, обеспечивающее просмотр кода и выдачу соответствующих предупреждающих сообщений.
Входящий в состав Microsoft Visual Studio 7.0 (.NET) компилятор C++ компании Microsoft может конфигурироваться для выдачи таких сообщений. Для этого достаточно задать в командной строке компилятора опции –Wp64 и –W3. В Visual Studio для установки этих опций потребуется выполнить следующие действия:
• Выберите страницу Project Properties (Свойства проекта).
• Откройте папку C++.
• Щелкните на кнопке General (Общие).
• Выберите вкладку Detect 64-bit Portability Issues (Определять элементы переноса в 64 разряда) и выберите вариант Yes (/Wp64) (Да (/Wp64)). Оставьте для уровня диагностики (warning level) значение 3.
После этого, в процессе сборки проекта в окне вывода будут отображаться соответствующие предупреждающие сообщения. При построении в Microsoft Visual Studio 7.0 проектов, которые находятся на Web-сайте книги, вывод предупреждающих сообщений конфигурировался именно так, как описано выше.