Windows CE 進程、線程和內存管理一

進程、線程、內存管理是一個內核最基本的服務，也是一個內核最主要的組成部分。這幾方面的知識是一個軟件開發人員必須掌握的基礎知識。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。掌握了進程、線程和內存管理方面的知識，就能夠充分利用操作系統內核提供的服務，提高你編寫的軟件的執行效率、更節省資源、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，離操作系統內核太遠了。不但執行效率相對較低，而且還要把.net 框架加到內核中。所以在大多數情況下，EVC仍然是第一選擇。
　　
　　圖一 CE內核結構
　　一、進程和線程
　　1、概念：
　　Windows CE.NET是一個搶占多任務操作系統，搶占多任務又被稱為調度。在調度過程中，內核的調度系統包含一個當前所有進程中線程的優先級列表，并對所有的線程按優先級排列順序。當中斷發生時，調度系統重新安排所有線程的排列順序。
　　一個進程是一個正運行的應用程序的實例。它由兩個部分組成：一個是操作系統用來管理這個進程的內核對象。另一個是這個進程擁有的地址空間。這個地址空間包含應用程序的代碼段、靜態數據段、堆、棧，非XIP（Execute In Place）DLL。從執行角度方面看，一個進程由一個或多個線程組成。一個線程是一個執行單元，它控制CPU執行進程中某一段代碼段。一個線程可以訪問這個進程中所有的地址空間和資源。一個進程最少包括一個線程來執行代碼，這個線程又叫做主線程。
　　2、進程：
　　Windows CE.NET最多支持32個進程同時運行。這是由整個系統分配給所有進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，總進程空間從0x0000 0000到0x4200 0000 ，每32MB地址空間為一個槽（Slot），共33個槽。當一個進程啟動時，內核選擇一個沒有被占用的槽作為這個進程的地址空間。其中0x0000 0000到0x01FF FFFF這個槽稱為Slot 0。每個進程在即將得到CPU控制權時，將整個地址映射到Slot 0。這個進程在幫助文檔中稱為當前運行進程（currently running process）。分配一個槽后，內核在這個槽內按由低地址到高地址順序為代碼段、靜態數據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是永遠保留的。從Slot 1 到 Slot32 為進程使用。前幾個槽一般為系統程序使用。如filesys.exe、device.exe、gwes.exe等。
　　Windows CE.NET與低版本操作系統略有不同。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 和低版本操作系統的不同。在低版本操作系統中，的確如上所說分為33個槽，Slot 0用于當前運行進程，共支持32個進程同時運行。而且所有DLL都加載到進程的地址空間。但Windows CE.NET下 Slot 1也用于當前進程（Slot 1只用于加載所有XIP DLL）。那么一個進程就不是占有32MB地址空間了，而是64MB。在講解內存管理時我會具體講解。
　　創建一個進程的API函數如下：
　　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、當前目錄、繼承性，所以這個函數很多參數都必須設為0或FALSE。具體第3、4、7、8、9設為0，第5設為FALSE。第1參數為應用程序名稱，這個參數不能為NULL。如果只傳遞應用程序名稱而沒有指定路徑，那么系統將先搜索Windows目錄，接著搜索OEM指定的搜索路徑。第2參數用于傳遞啟動參數，必須為UNICODE碼。第6參數為創建標志?？梢詾?（創建一個常規進程）、CREATE_SUSPENDED（啟動后掛起）、DEBUG_PROCESS（用于創建這個進程的父進程調試用）、DEBUG_ONLY_THIS_PROCESS（不調試子進程）、CREATE_NEW_CONSOLE（控制臺進程）。第10參數傳遞給它一個PROCESS_INFORMATION結構變量的地址。返回進程和主線程的句柄和ID。
　　終止一個進程最好是由WinMain函數返回。在主線程中調用ExitThread函數也可以。在當前進程終止另一個進程使用TerminateProcess函數。CE下的TerminateProcess函數要比其他Windows下TerminateProcess函數功能強大。CE下的TerminateProcess函數在使進程退出時，會通知每個加載的DLL并做出進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程的資源外，每個線程還擁有自己的棧。棧的大小是可以調整的，最小為1KB或4KB（也就是一個內存頁。內存頁的大小取決于CPU），一般默認為64KB，但棧頂端永遠保留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”后的參數中指定大小。其中參數1為默認大小，參數2為一個內存頁大小，都用十六進制表示。如果將棧的初始值設置太小，很容易導致系統訪問非法并立即終止進程。
　　線程有五中狀態，分別為運行、掛起、睡眠、阻塞、終止。當所有線程全部處于阻塞狀態時，內核處于空閑模式（Idle mode），這時對CPU的電力供應將減小。
　　創建一個線程的API函數如下：
　　HANDLE CreateThread（LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes，
　　DWORD dwStackSize，
　　LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress，
　　LPVOID lpParameter，
　　DWORD dwCreationFlags，
　　LPDWORD lpThreadId ）;