1、很少有专题讲内核中的 C+编程，中文资料恐怕更是罕见。由于 C+的普及性、与 C的亲密关系，以及大部分情况下程序员都使用 C+编译器编译 C 程序的事实，当初学者听说内核中 “ 不容易 ” （笔者也听说过 “ 无法 ” 二字）用 C+进行编程时，会大吃一惊。不管是说者无意，还是听者有心， Windows 内核的现状，决定了 C 语言是内核编程的首选。 其实内核驱动中也能使用 C+，也能使用类，但和用户程序中的用法有一些区别，一些特殊的地方需要特别注意。从笔者的经验来看， WDK 给出的 AVStream 小端口驱动示例工程，就都是 C+代码，这 是由于 AVStream 的模块性非常强，在实现
2、较大功能模块时，非得用类封装，否则难以表述清楚。 本章专门讲述如何在内核中编写 C+驱动程序。笔者先写一个简单的例子，显示类的一些基本特性，并由此交代出几项关键点；然后改造 WDF USB 设备驱动开发一章中的 WDFCY001 驱动的例子，将它全部改造成一个驱动类，并最终实现 C+的最大优点：多态。 6.1.1 一个简单的例子 首先我们尝试把用户程序中最简单的类拷贝到内核中，编译链接，看看行不行。下面就是笔者定义的整数类，它封装一个整数，对象能够被当成整数使用。 1. class clsInt 2. Public: 3. clsInt()m_nValue = 0; 4. clsInt(int
3、 nValue)m_nValue = nValue; 5. void print()KdPrint(“m_nValue:%d ”, m_nValue); 6. operator int()return m_nValue; 7. 8. private: 9. int m_nValue; 10. ; 上例是一个非常简单的类定义，我们将在 DriverEntry 函数中使用它，分别定义一个局部变量和动态创建一个对象。我们通过 Debug 信息来观察对象行踪，希望能够得到正确的输出。入口函数中的定义如下： 1. extern “C“ NTSTATUS DriverEntry( 2. IN PDRIVE
4、R_OBJECT DriverObject, 3. IN PUNICODE_STRING RegistryPath 4. ) 5. 6. / 创建两个对象，一个是局部变量，一个是动态创建的 7. clsInt obj1(1); 8. clsInt* obj2 = new(NonPagedPool, abcd) clsInt(2); 9. 10. / 打印 Log 信息 11. obj1.print(); 12. obj2-print(); 13. delete obj2; 14. 15. / 让模块加载失败 16. return STATUS_UNSUCCESSFUL; 17. 上面代码中先后
5、创建了两个 clsInt 对象，一个是在栈中创建的，初始变量为 1；一个是动态创建的，初始变量为 2。后者由于是动态创建的，必须手动调用 delete 函 数释放内存，所以其析构函数比前者先调用。我们必须从 Log 信息中得到类似的脉络，以证明其正确性。代码请参看 simClass 工程。图 6-1是 Log 信息的截图，我们如愿以偿地得到了想要的结果。 图 6-1 对象 Log 信息 6.1.2 new/delete 查看上面的代码，会发现一个不同于以往的 new操作符。这是怎么回事呢？我们这一节就讲讲它。在用户程序中，创建和释放一个对象使用 new/delete 方法，其底层乃是调用Hea
6、pAllocate/HeapFree 堆 API 从线程堆栈中申请空间。但问题是，内核 CRT 没有提供 new/delete 操作符，所以需要自己定义。自定义的 new/delete 操作符，自然也是能够从堆栈中分配内存的，内核中有 RtlAllocateHeap/RtlFreeHeap 堆栈服务函数。但在内核中，我们一般使用内存池来获取内存，实际上内存池和堆栈使用了同一套实现机制。使用 ExAllocatePool/ExFreePool 函数对从内存池申请 /释放内存，下面是一个例子。 1. _forceinline 2. void* _cdecl operator new(size_t
7、size, 3. POOL_TYPE pool_type, 4. ULONG pool_tag) 5. 6. ASSERT(pool_type (size), 15. pool_tag); 16. 上面的函数定义有几个细节的地方应当注意一下。首先注意 new 操作符重载，它的第一个参数一定是 size_t，用来表示将分配缓冲区的长度；其次注意分页内存和非分页内存的区别，即 pool_type 所表示者，在 DISPATCH_LEVEL 及以上的级别是不能分配分页内存的。 下面是使用 new 进行内存申请的一个例子。 1. / 定义一个 32位的 TAG 值 2. #define TAG abc
8、d 3. / 外部已经定义了一个 clsName 类 4. extern class clsName; 5. 6. / 为 clsName 申请对象空间 7. clsName* objName = NULL; 8. objName = new(NonPagedPool, TAG)clsName(); 上面的 new 操作和用户程序中的 new 操作具有同样的功效，但需要注意第一个参数 size_t 是必须外置的，编译器会自动用 sizeof(clsName)求取长度并作为第一个参数。一般地说，对于类似下面的语句： className objName = new() class Name() 其
9、执行过程是，首先由 new 操作符为新对象动态分配内存，并返回指针；然后再对此新创建的对象，选择与 className() 相符的构造函数进行初始化。 再来看看 delete 操作符的重载。 1. _forceinline 2. void _cdecl operator delete(void* pointer) 3. 4. ASSERT(NULL != pointer); 5. if (NULL != pointer) 6. ExFreePool(pointer); 7. 删除对象数组，即 delete操作符重载。 1. _forceinline 2. void _cdecl operato
10、r delete(void* pointer) 3. 4. ASSERT(NULL != pointer); 5. if (NULL != pointer) 6. ExFreePool(pointer); 7. 上面两个函数最终都会将指定地址的内存释放，但在释放之前，前者会调用指定对象的析构函数，后者会对数组中每个成员调用析构函数。示例如下： 1. extern clsName *objName; 2. extern clsName *objArray; 3. delete objName; 4. delete objArray; 6.1.3 extern “C“ 对 extern “C“编译
11、指令，大家不会感到陌生。它一般这样用： 1. extern “C“ 2. / 内容 3. 既然是编译指令，就一定是作用于编译时刻的。它告诉编译器，对于作用范围内的代码，以 C 编译器方式编译。一般是针对 C+/Java 等程序而用的。如果括号内仅有一项，那么括号可以省略。 最早让我们见识到它的作用的是在入口函数 DriverEntry 中。现在必须这样声明它： 1. extern “C“ NTSTATUS DriverEntry( 2. IN PDRIVER_OBJECT DriverObject, 3. IN PUNICODE_STRING RegistryPath 4. ); 初学者未必知
12、道这一点，如果 “ 忘记 ” 做上述改动，将得到如下错误： error LNK2019: unresolved external symbol _DriverEntry8 referenced in function _GsDriverEntry8 error LNK1120: 1 unresolved externals 很奇怪，这是一个链接错误，说明编译过程是通过的。怎么回事呢？认真看一下错误内容，原来是系统在链接时找不到入口函数 _DriverEntry8。这个奇怪的函数名，很显然是C编译器对 DriverEntry 进行编译后的结果，前缀 “_” 是 C 编译器特有的，后缀 “8” 是所有参数的长度 。原来我们现在使用的是 C+编译器，一定是它把 DriverEntry 编译成了系统无法认识的另一副模样了（实际上， C+编译器会把它编译成以 “?DriverEntry” 开头的一串很长的符号）。 一旦加上 extern “C“修饰符，上述问题即立刻消失了。 extern “C“提醒编译器要使用C编译格式编译 DriverEntry 函数，这样编译生成的函数名称为 “_DriverEntry8” ，链接器即可正确地识别出符号了。
