基于Windows核心编程--句柄是什么？-程序员充电站

基于Windows核心编程–句柄是什么？

什么是句柄？

句柄也就是在系统中指向某个控件或对象的唯一指针，系统可以通过这个句柄与所对应的空间或对象交互（控制它）。控件或对象与句柄的关系就好比电视机和遥控器，通过遥控器来控制电视机一样。

Windows环境中有很多对象，诸如窗口、画笔等等，可以通过API函数以不同的形式对这些对象进行操作。为此，必须以某种方法对这些对象进行标识，并把它们以参数的形式传递给函数。Windows用一个32位整数对各种对象进行标识，这就是句柄。也就是说句柄是一个对象的标识符。

句柄本身并不直接包含资源的全部信息，而是指向资源描述符的一个引用。资源描述符通常包含了资源的全部信息，如文件的位置、大小、权限等。当程序需要访问一个资源时，它会通过句柄向操作系统发出请求。操作系统根据句柄找到相应的资源描述符，并执行相应的操作。通过这种方式，句柄起到了一个桥梁的作用，将程序与底层的资源连接起来。

通俗来说：

假设你有一个快递被放进小区的智能快递柜：

资源 = 你的快递（对应编程里的「文件、进程、窗口、内存块」等需要系统管理的 “东西”）；
快递柜 = 操作系统（所有资源都由系统统一管理、存放，你不能直接撬开柜子拿快递）；
取件码（如 “88 柜 66 号”）= 句柄（系统给你的快递分配的唯一凭证，你不用知道快递在柜子里的具体物理位置，也不用管柜子的内部结构，类似的，windows 系统用句并标记系统资源，用句柄隐藏系统信息。你只需要知道有这个东西，然后去调用它就行了）；
操作流程：
- 你用取件码在快递柜面板输入 → 系统验证取件码有效 → 自动打开对应柜子 → 你拿到快递（对应编程里：用句柄调用系统函数 → 系统通过句柄找到资源 → 执行 “读 / 写 / 关闭” 等操作）；
- 取件后，取件码失效（对应编程里：关闭句柄后，句柄不能再用，否则会 “无效句柄” 错误）；
- 别人的取件码打不开你的柜子（对应编程里：句柄是进程隔离的，A 进程的句柄不能操作 B 进程的资源）。

句柄和指针

句柄的声明如下：

typedefvoid*HANDLE

从构造上来看，句柄是一个指针。void*是一种特殊的指针，可以与任何类型的地址进行关联。

句柄和指针都是通过一种间接的方式去操作我们的目标资源，在代码中的表现方式都是一种整形数值的表现方式（地址值本质上就是一个整形数值）。

但其实句柄和指针其实是两个截然不同的概念。

在网上看到一个指针和句柄的解释：

牧童遥指杏花村
牧童的手就是指针，杏花村的牌子为句柄，杏花村酒店为对象实例。

指针：
指针直接指向内存中某个变量、函数、对象的物理地址，得到了指针就可以直接修改该数据。指针权利太大，如果是内核对象，用指针风险极大。
句柄
句柄其实就是一个指向指针的指针，Windows是一个以虚拟内存为基础的操作系统，在这种系统环境下，Windows内存管理器经常在内存中来回移动对象，这样的话，如果某一时刻有一个指针指向一块内存，之后的某个时刻却被系统移走了，这时候你再用这个指针就会出错（系统会在内存紧张时，把暂时不用的内存块移到硬盘交换区，或在物理内存中调整位置，此时普通指针会直接失效）。而句柄恰恰可以解决这个问题，句柄是系统维护的「资源索引」，底层映射到真实指针，系统负责更新映射关系，从而让程序在内存 / 资源移动后仍能通过句柄拿到有效指针 —— 这是它和普通 C 指针最本质的区别。
和指针类似的，在程序运行过程中，若未能正确释放已不再需要的句柄，则会引发句柄泄漏，这是常见的一种资源泄漏。当泄漏发生时，会导致系统资源耗尽，严重影响系统性能。因此，良好的编码习惯中，包括确保每一个打开的资源都能被正确关闭。

学习完句柄概念，类似的，在Linux中，同样有和句柄类似的概念，也就是文件描述符，二者理念十分相似，都是通过一种间接的方式去访问资源，可以用来访问或操作底层系统资源。

示例：

HWND hWnd=CreateWindow(L"Button",L"Click Me",WS_VISIBLE|WS_CHILD,10,10,100,30,hWndParent,NULL,hInstance,NULL);if(hWnd!=NULL){// 使用句柄操作窗口对象ShowWindow(hWnd,SW_SHOW);UpdateWindow(hWnd);// ...}

在上述代码中，通过CreateWindow函数创建一个按钮窗口，并将返回的句柄存储在hWnd变量中。然后，可以使用hWnd句柄来显示窗口、更新窗口等操作。

在Linux中是将所有的I/O操作抽象为文件，并使用文件描述符来引用和操作这些文件。

intfd=open("file.txt",O_RDONLY);if(fd!=-1){// 使用文件描述符读取文件内容charbuffer[1024];ssize_t bytesRead=read(fd,buffer,sizeof(buffer));// ...close(fd);}

上述代码中，通过open函数打开文件file.txt，并将返回的文件描述符存储在fd变量中。然后，可以使用fd文件描述符来进行文件读取等操作。

Windows句柄类型

Windows句柄主要分为以下几种类型：

文件句柄：用于访问文件或设备。
进程句柄：用于控制另一个进程。
线程句柄：用于控制或监视一个线程。
窗口句柄：用于操作窗口和控件。
事件句柄：用于同步线程或进程。
互斥锁句柄：用于同步对共享资源的访问。
信号量句柄：用于控制对资源的访问数量。
定时器句柄：用于创建和控制定时器。

句柄工作原理

1、句柄表：每个进程在创建时，会被分配一个句柄表。当程序请求系统资源时，操作系统在句柄表中生成一个唯一标识，并返回给程序，这个标识即为句柄。

2、资源访问：通过句柄，操作系统能够在资源被多重锁定的情况下，确保对该资源的有效操作。这是通过内部的句柄验证和权限检查机制实现的。在多线程环境下尤其重要，它能防止资源竞态条件的发生。

3、异常处理：使用句柄可以简化错误处理，通过检查句柄的有效性，程序可以对错误进行捕捉与处理，诸如文件未找到、套接字连接失败等错误状态均可通过句柄返回的错误码来判断。

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