Windows CE 進(jìn)程、線程和內(nèi)存管理一

進(jìn)程、線程、內(nèi)存管理是一個內(nèi)核最基本的服務(wù)，也是一個內(nèi)核最主要的組成部分。這幾方面的知識是一個軟件開發(fā)人員必須掌握的基礎(chǔ)知識。雖然一個人不懂這些知識也能編寫簡單的程序，但這樣的程序只能算是皮毛。掌握了進(jìn)程、線程和內(nèi)存管理方面的知識，就能夠充分利用操作系統(tǒng)內(nèi)核提供的服務(wù)，提高你編寫的軟件的執(zhí)行效率、更節(jié)省資源、更健壯。順便說一下，在Windows CE.net下可以運行用Visual Studio.net開發(fā)的.net平臺上運行的軟件，但這樣的軟件是最上層的軟件，離操作系統(tǒng)內(nèi)核太遠(yuǎn)了。不但執(zhí)行效率相對較低，而且還要把.net 框架加到內(nèi)核中。所以在大多數(shù)情況下，EVC仍然是第一選擇。
　　
　　圖一 CE內(nèi)核結(jié)構(gòu)
　　一、進(jìn)程和線程
　　1、概念：
　　Windows CE.NET是一個搶占多任務(wù)操作系統(tǒng)，搶占多任務(wù)又被稱為調(diào)度。在調(diào)度過程中，內(nèi)核的調(diào)度系統(tǒng)包含一個當(dāng)前所有進(jìn)程中線程的優(yōu)先級列表，并對所有的線程按優(yōu)先級排列順序。當(dāng)中斷發(fā)生時，調(diào)度系統(tǒng)重新安排所有線程的排列順序。
　　一個進(jìn)程是一個正運行的應(yīng)用程序的實例。它由兩個部分組成：一個是操作系統(tǒng)用來管理這個進(jìn)程的內(nèi)核對象。另一個是這個進(jìn)程擁有的地址空間。這個地址空間包含應(yīng)用程序的代碼段、靜態(tài)數(shù)據(jù)段、堆、棧，非XIP（Execute In Place）DLL。從執(zhí)行角度方面看，一個進(jìn)程由一個或多個線程組成。一個線程是一個執(zhí)行單元，它控制CPU執(zhí)行進(jìn)程中某一段代碼段。一個線程可以訪問這個進(jìn)程中所有的地址空間和資源。一個進(jìn)程最少包括一個線程來執(zhí)行代碼，這個線程又叫做主線程。
　　2、進(jìn)程：
　　Windows CE.NET最多支持32個進(jìn)程同時運行。這是由整個系統(tǒng)分配給所有進(jìn)程的總地址空間決定的。低于Windows CE 4.0版本（也就是低于.NET的版本）的CE操作系統(tǒng)，總進(jìn)程空間從0x0000 0000到0x4200 0000 ，每32MB地址空間為一個槽（Slot），共33個槽。當(dāng)一個進(jìn)程啟動時，內(nèi)核選擇一個沒有被占用的槽作為這個進(jìn)程的地址空間。其中0x0000 0000到0x01FF FFFF這個槽稱為Slot 0。每個進(jìn)程在即將得到CPU控制權(quán)時，將整個地址映射到Slot 0。這個進(jìn)程在幫助文檔中稱為當(dāng)前運行進(jìn)程（currently running process）。分配一個槽后，內(nèi)核在這個槽內(nèi)按由低地址到高地址順序為代碼段、靜態(tài)數(shù)據(jù)段分配足夠的地址空間，然后是堆、棧，棧之后的空間為所有 DLL保留，包括XIP和非XIP DLL。注意Slot 0最底部64KB是永遠(yuǎn)保留的。從Slot 1 到 Slot32 為進(jìn)程使用。前幾個槽一般為系統(tǒng)程序使用。如filesys.exe、device.exe、gwes.exe等。
　　Windows CE.NET與低版本操作系統(tǒng)略有不同。這一點是從MSDN 的“Technical Articles”和“Knowledge Base”的文章中找到的，這的確讓我費了一番功夫。在Windows CE.NET的幫助文件中只能找到和早期版本相同的說法，而“Technical Articles”和“Knowledge Base”中有幾篇文章清楚的說明了Windows CE.NET 和低版本操作系統(tǒng)的不同。在低版本操作系統(tǒng)中，的確如上所說分為33個槽，Slot 0用于當(dāng)前運行進(jìn)程，共支持32個進(jìn)程同時運行。而且所有DLL都加載到進(jìn)程的地址空間。但Windows CE.NET下 Slot 1也用于當(dāng)前進(jìn)程（Slot 1只用于加載所有XIP DLL）。那么一個進(jìn)程就不是占有32MB地址空間了，而是64MB。在講解內(nèi)存管理時我會具體講解。
　　創(chuàng)建一個進(jìn)程的API函數(shù)如下：
　　BOOL CreateProcess（LPCTSTR lpApplicationName， LPTSTR lpCommandLine，
　　LPSECURITY_ATTRIBUTES lpProcessAttributes，
　　LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes，
　　BOOL bInheritHandles，
　　DWORD dwCreationFlags，
　　LPVOID lpEnvironment，
　　LPCTSTR lpCurrentDirectory，
　　LPSTARTUPINFO lpStartupInfo，
　　LPPROCESS_INFORMATION lpProcessInformation ）;
　　Windows CE.NET不支持安全性、當(dāng)前目錄、繼承性，所以這個函數(shù)很多參數(shù)都必須設(shè)為0或FALSE。具體第3、4、7、8、9設(shè)為0，第5設(shè)為FALSE。第1參數(shù)為應(yīng)用程序名稱，這個參數(shù)不能為NULL。如果只傳遞應(yīng)用程序名稱而沒有指定路徑，那么系統(tǒng)將先搜索Windows目錄，接著搜索OEM指定的搜索路徑。第2參數(shù)用于傳遞啟動參數(shù)，必須為UNICODE碼。第6參數(shù)為創(chuàng)建標(biāo)志?？梢詾?（創(chuàng)建一個常規(guī)進(jìn)程）、CREATE_SUSPENDED（啟動后掛起）、DEBUG_PROCESS（用于創(chuàng)建這個進(jìn)程的父進(jìn)程調(diào)試用）、DEBUG_ONLY_THIS_PROCESS（不調(diào)試子進(jìn)程）、CREATE_NEW_CONSOLE（控制臺進(jìn)程）。第10參數(shù)傳遞給它一個PROCESS_INFORMATION結(jié)構(gòu)變量的地址。返回進(jìn)程和主線程的句柄和ID。
　　終止一個進(jìn)程最好是由WinMain函數(shù)返回。在主線程中調(diào)用ExitThread函數(shù)也可以。在當(dāng)前進(jìn)程終止另一個進(jìn)程使用TerminateProcess函數(shù)。CE下的TerminateProcess函數(shù)要比其他Windows下TerminateProcess函數(shù)功能強(qiáng)大。CE下的TerminateProcess函數(shù)在使進(jìn)程退出時，會通知每個加載的DLL并做出進(jìn)程退出時該做的所有處理工作。
　　3、線程：
　　線程除了能夠訪問進(jìn)程的資源外，每個線程還擁有自己的棧。棧的大小是可以調(diào)整的，最小為1KB或4KB（也就是一個內(nèi)存頁。內(nèi)存頁的大小取決于CPU），一般默認(rèn)為64KB，但棧頂端永遠(yuǎn)保留2KB為防止溢出。如果要改變棧初始時大小，在EVC“Project”－“Settings”－“Link”鏈接選項“/STACK”后的參數(shù)中指定大小。其中參數(shù)1為默認(rèn)大小，參數(shù)2為一個內(nèi)存頁大小，都用十六進(jìn)制表示。如果將棧的初始值設(shè)置太小，很容易導(dǎo)致系統(tǒng)訪問非法并立即終止進(jìn)程。
　　線程有五中狀態(tài)，分別為運行、掛起、睡眠、阻塞、終止。當(dāng)所有線程全部處于阻塞狀態(tài)時，內(nèi)核處于空閑模式（Idle mode），這時對CPU的電力供應(yīng)將減小。
　　創(chuàng)建一個線程的API函數(shù)如下：
　　HANDLE CreateThread（LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes，
　　DWORD dwStackSize，
　　LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress，
　　LPVOID lpParameter，
　　DWORD dwCreationFlags，
　　LPDWORD lpThreadId ）;