句柄(Handle)

1.句柄是什么？
    在windows中，句柄是和对象一一对应的32位无符号整数值。对象可以映射到唯一的句柄，句柄也可以映射到唯一的对象。
2.为什么我们需要句柄？
    更准确地说，是windows需要句柄。windows需要向程序员提供必要地编程接口，在这些接口中，允许程序员访问、创建和销毁对象。但是，出于封装地考虑，windows并不想向程序员返回指针。指针包含了太多的信息。首先指针给出了对象存储的确切位置；其次，要操作一个指针，程序员必须知道指针所指对象的内部结构特征，也即，windows必须向程序员暴露相应的数据结构，而这些数据结构也许是操作系统想向程序员隐藏的。 如果说COM技术向用户隐藏了数据，只暴露了接口并只允许按接口定义的方法操作数据的话，句柄这种方式则允许你按自己的方式直接操作数据，但windows又不向你直接暴露数据。直接操作数据是程序员需要的，不暴露数据是windows所需要的，句柄封装方式实现了各取所需。
3.句柄如何与对象映射？
    封装背后，必须有一个地方可以实现解码，以实现句柄和对象的相互转换。在windows中，存在两种映射方式：
        a. 全等映射。也即，句柄本身就是一个指针。映射在这里只是类型转换而已。这种情况有，进程实例句柄或模块句柄，以及资源句柄等等。
        b. 基于表格的映射。这是对象指针与句柄之间最普通的映射机制。操作系统创建表格，并保存所有要考虑的对象。需要创建新对象时，要先在表格中找到空入口，然后把表示对象的数据添入其中。当对象被删除时，它的数据成员和其在表中的入口被释放。
4.句柄的定义和实现
    我们以GDI对象为例进行讨论。创建了GDI对象，就会得到该对象的句柄。句柄的对象可能是HBRUSH、HPEN、HFONT或HDC中的一种，这依赖于你创建 的GDI对象类型。
    但是最普通的GDI对象类型是HGDIOBJ。HGDIOBJ被定义成空指针。 HPEN的实际编译类型定义随编译时间宏STRICT的不同而不同。
    如果STRCIT已经被定义了，HPEN是这样的：
        struct HPEN__ {int unused};
        typedef struct HPEN__* HPEN;
    如果STRICT没有定义，HPEN是这样定义的：
        typedef void *HANDLE;
        typedef HANDLE HPEN;
    上面这段代码是一个注重细节的程序员最接近句柄的地方，因此我们重点分析一下。这里有一点点技巧。如果定义了STRICT宏，HPEN是指向有单个未使用字段的结构的指针，否则HPEN是空指针。C/C++编译器允许把任何类型的指针作为空指什传递，反之则不可以。两个不同类型的非空指针是互不兼容的。在STRICT版本中，编译对GDI对象句柄的不正确混用将给出警告，对于非GDI句柄，如HWND、HMENU的不正确混用也会给出警告，从而使程序在编译器得到更STRICT的检查。
    接下来的分析可能不那么令你感兴趣，但它更深刻地揭示了句柄。对GDI句柄来说，尽管windows头文件把它定义成指针，但如果你仔细检查这些句柄的值，它根本就不像指针，这也是为什么我说它只是一个32位无符整数值的原因。对句柄就是指针的情况，这句话也仍然适用。让我们随意地生成一些句柄，比如你用GetStockObject()以得到一些句柄，你会发现，它们的值总在区间0x01900011到0xba040389。前者指向用户区中的未分配的无效区域，后者指向内核地址空间。另外你可能发现，两个句柄之间的值可能只差数值1，这也说明GDI句柄不是指针。
和多数人想象的不一样，句柄也不是一个单纯的索引值。对GDI对象句柄来说，GDI句柄由8位 、1位堆对象标记（表明对象是否创建在堆中）、7位对象类型信息和高4位为0的16位索引组成，如图：
    3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
    1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
    | 8 位引用计数 |堆 | 对象类型7 | 16位索引 |
                    标
                    记
    在这里你可以看到，对GDI来说，它只使用了16位作为索引。这意味着一个进程最多只可以创建小于64K个句柄，实际上受其他一些限制，整个windwos系统中大概可以容纳约16384(0x4000)个GDI对象。