ДЕНЬ 7

Программирование под

Windows

Программирование под Windows существенно отличается от программирования под MS-DOS, однако все основные команды и конструкции ассемблера, которые мы изучили под MS-DOS, будут точно также работать и под Windows.

7.1. Особенности программирования под

Windows

В чем-то программирование под Windows даже проще чем под DOS.

Под Windows программисту не нужно беспокоиться о моделях памяти и сегментах, т. к. используется только одна плоская модель памяти FLAT. То есть в Windows нет больше сегментов по 64 Кбайт, а память представляется одним большим последовательным виртуальным пространством размером 4 Гбайт. Любые сегментные регистры программист может использовать для адресации к любой точке памяти в пределах 4 Гбайт.

Все приложения под Windows должны пользоваться только функциями API (Application Program Interface — программный интерфейс приложения)

предоставляемыми этой системой. Взаимодействие с внешними устройствами и ресурсами операционной системы осуществляется посредством этих функций. И хотя существует возможность в программах под Windows задействовать функции BIOS, а также обращаться напрямую к устройствам через порты ввода-вывода, но это не относится к числу стандартных способов программированием под Windows.

Последние версии Windows содержат свыше 3000 API-функций. Функции API подключаются к программе с помощью динамических библиотек (DLL, Dynamic Link Library), которые хранятся в системном каталоге \Windows\System32\. Основными такими библиотеками являются:

kernel32.dll — содержит API-функции управления памятью, процессами и потоками.

user32.dll — отвечает за систему окон с подсистемой сообщений.

gdi32.dll — библиотека интерфейса графического устройства (Graphic Device Library), содержит функции рисования.

Так как ОС Windows почти полностью написана на языке программирования Си, то и функции API и все сопутствующие им структуры имеют синтаксис свойственный этому языку. Поэтому для лучшего понимания программирования под Windows очень желательно знание языка Си. Но я постараюсь объяснить так, чтобы все было понятно и без знания Си.

Т. к. Windows имеет графический пользовательский интерфейс (GUI, Graphic User Interface), то основными прикладными программами под Windows являются оконные графические приложения (приложения GUI). Однако Windows позволяет создавать и консольные приложения для работы с командной строкой. Как графические, так и консольные приложения под Windows должны задействовать соответствующие APIфункции.

В Windows имеются еще два вида приложений, которые не являются ни консольными, ни графическими и требуют особого подхода при программировании,

их можно назвать системными приложениями — это службы (services) и драйверы

(drivers).

Каркас программы на ассемблере под Windows выглядит почти точно также как под

DOS:

.386P

.model flat,stdcall

.data

.code

start:

end start

С помощью директивы .386P мы задаем модель процессора, команды которого будем использовать — в нашем случае все команды 80386. Команд процессора 80386 обычно достаточно для программирования большинства приложений под Windows. Если вам необходимы более современные команды, то вы можете задать более современную модель процессора, например .686P. Руководствуйтесь в выборе директивы задания набора допустимых команд процессора, пунктом 2.4.4.

Как и в DOS-программах следующей строкой мы устанавливаем модель памяти. Как уже говорилось, под Windows используется только плоская модель памяти (flat). Параметр stdcall необходим для того чтобы стало возможно вызывать функции API из программы на ассемблере. Мы еще поговорим об этом параметре.

Далее вы видите идут директивы задания сегментов данных (.data) и кода (.code). Как мы уже говорили в Windows нет сегментов по 64 Кбайт, однако директивы задания сегментов необходимы, чтобы просто указать ассемблеру, где в программе расположены данные, а где код. По этой причине часто вместо названия "сегмент" при программировании на ассемблере под Windows применяют название "секция", – мы тоже будем использовать это название.

Вы можете использовать в программах под Windows те же самые упрощенные директивы определения сегментов (.data, .data?, .const и пр.), что и в программах под DOS. Однако директива определения сегмента стека (.stack) обычно в программах под Windows не используется.

Выполнение кода начинается непосредственно после метки (я использую имя start, но вы можете выбрать для метки любое другое имя) и выполняется инструкция за инструкцией, если не встречаются команды перехода, такие как JMР, JNE, JE и т. п. Код программы завершается директивой END с указанием той же самой метки с которой начиналось выполнение, т. е. здесь все также как в DOS-программах.

Теперь в описанный каркас в секцию кода (.code) вы можете добавлять вызовы функций API, а в секцию данных (.data) все необходимые данные для вызова этих функций.

Как уже было сказано, программирование под Windows строится в основном на APIфункциях, поэтому вам нужно знать какую функцию API нужно применить для решения конкретной задачи (также как при программировании под MS-DOS нужно было знать какую функцию DOS или BIOS использовать), а для этого вам нужно иметь список описания всех API-функций.

Мы в этой книге рассмотрим только самые основные функции API, т. к. описать все функции API в одной книге нереально. К тому же эта книга посвящена ассемблеру, а не программированию под Windows, поэтому я дам только общие концепции, покажу, как применять API в программах на ассемблере, но этого вам должно быть достаточно, чтобы вы самостоятельно начали писать программы любой сложности на ассемблере под Windows.

Полное описание всех функций API вы сможете найти в документации от Microsoft, называемой MSDN Library, которая распространяется в составе Visual Studio, а также бесплатно доступна в онлайн всем желающим по адресу: http://msdn.microsoft.com/library/. Обычным просмотром разделов этой

документации или, воспользовавшись строкой поиска по ключевым словам, вы сможете найти любую нужную API-функцию. Кроме описания API-функций в MSDN Library содержатся сведения о других языках Microsoft, например Visual Basic и Visual C#, в том числе есть сведения и по ассемблеру MASM, а также различные статьи по программированию. По этой причине найти что-либо нужное в MSDN Library не так просто, к тому же вся информация представлена только на английском языке. Поэтому вы можете поискать в интернете небольшие электронные справочники созданные русскими энтузиастами, в которых описаны некоторые основные API-функции на русском языке. Или еще лучше, вы можете купить какуюнибудь книгу-справочник по функциям Win 32 API (например [4], [5]). Ну и, разумеется, вы всегда можете на каком-нибудь форуме для программистов задать вопрос о выборе нужной функции API.

Прежде чем перейти к написанию программ рассмотрим общие концепции использования функций API в программах на ассемблере.

Все функции API имеют следующий общий вид согласно синтаксису языка Си (почти в таком виде они представлены в MSDN Library, только еще с указанием типов параметров и возвращаемого значения, о них будет рассказано ниже):

SomeFunc(a, b, c, d, e);

Это означает, что функция с именем SomeFunc должна получить пять параметров, с которыми она осуществит некоторые действия. Какие действия будет осуществлять функция, зависит от ее назначения. Параметрами обычно являются различные числовые значения или адреса в памяти, например, адрес по которому хранится строка для вывода в окне.

Существуют функции, в которые не нужно передавать никаких параметров, такие функции имеют следующий вид на языке Си:

SomeFunc();

Функции являются прямым аналогом процедур на ассемблере (перечитайте еще раз раздел 3.5). Следовательно, вызываются функции API в программах на ассемблере точно также как и процедуры, т. е. таким образом:

call SomeFunc

Однако перед вызовом функции ей нужно передать все параметры, в том случае, если она их имеет. Параметры для любой из функций API передаются только через стек, причем важен порядок передачи параметров — параметры помещаются в стек справа налево. Следовательно, вызов функции SomeFunc(a, b, c, d, e); на ассемблере будет записан следующим образом:

push e ; первым заносим в стек самый правый параметр push d

push c push b push a

call SomeFunc

Функции API самостоятельно очищают стек от переданных параметров по окончании своей работы, поэтому вам не нужно беспокоиться об этом.

Следует заметить, что если бы мы вызывали функции, написанные на языке Pascal или Basic, то параметры нужно было помещать в стек наоборот — слева направо.

Способ вызова API-функций на самом деле отличается от вызова стандартных функций языка Си, таких как printf, scanf и т. п. Функции API хотя и описываются в MSDN согласно синтаксису языка Си, но не являются Си-функциями. Согласно

конвенции Си параметры помещаются в стек справа налево также как и в вызове API-функций, но программист должен сам беспокоиться об освобождении стека. В этом случае для освобождения стека обычно используют команду add ESP,n, где n количество удаляемых байтов.

Именно поэтому в директиве .model мы указали параметр stdcall, т. к. он предусмотрен для функций API. Если бы мы вызывали функции языка Си, то в директиве .model нужно было бы указать параметр "C", а для вызова функций языка Pascal нужно было бы указать параметр "PASCAL". Смотрите еще раз описание директивы .model (разд. 2.3).

Многие функции API возвращают результат своего выполнения, например значение, сигнализирующее об успешном или неуспешном выполнении. Все API-функции, которые возвращают значение, записывают возвращаемое значение в регистр EAX.

Обычно в описании функции перед ее именем указывается тип возвращаемого значения, например:

int SomeFunc(a, b, c);

здесь int означает, что функция возвращает 32-разрядное значение со знаком.

Вот некоторые наиболее часто используемые типы (полный список можно найти в

MSDN):

int — 32-разрядное целое число со знаком;

UINT — 32-разрядное беззнаковое целое число;

BOOL — 32-разрядное целое, которое может принимать только два значения либо 0 (FALSE – ложь), либо 1 (TRUE – истина);

LPTSTR — указатель на строку из 8- или 16-разрядных символов;

LPCTSTR — тоже, что и LPTSTR, но используется для указания константных строк;

WORD — 16-разрядное беззнаковое целое число;

DWORD — 32-разрядное беззнаковое целое число;

LONG — 32-разрядное целое число со знаком;

ULONG — 32-разрядное беззнаковое целое число;

VOID — функция не возвращает значение.

Эти же типы используются и в описании параметров передаваемых в функцию. Например:

VOID SomeFunc(LPTSTR a, DWORD b, LONG c);

Это запись означает, что в функцию нужно передать указатель на строку (параметр a), 32-разрядное беззнаковое целое число (параметр b) и 32-разрядное целое число со знаком (параметр с). Функция не возвращает никакого значения (тип

VOID).

Еще одну важную концепцию, которую вам нужно знать при программировании под Windows, это то, что почти все объекты в Windows, такие как окна, кнопки, иконки, курсоры имеют так называемый хендл (handle) или по-русски — дескриптор. Дескриптор это просто уникальный 32-битный беззнаковый номер, который объект имеет в системе. Дескрипторы объектам присваивает сама ОС Windows.

Типы дескрипторов начинаются с буквы "H", например: HWND — дескриптор окна;

HICON — дескриптор иконки;

HDC — дескриптор контекста устройства;

HANDLE — 32-разрядное целое число, используемое в качестве дескриптора.

В разд. 2.1 мы говорили о том, что при изучении программирования под ОС Windows будем использовать MASM32. Ассемблер MASM32 создан на основе MASM программистом-энтузиастом Стивом Хатчессоном (Steve Hutchesson). В наше время