该情景为内存管理的第一个情景。
该情景是围绕“需求与供应”展开的:“需求”是指对虚存空间的需求,一个虚拟地址有相应的虚存空间存在,并不保证该地址所在的页面已经映射到某一个物理页面中。当一个未经映射的页面受到访问时,就会产生缺页异常或中断,从这个意义上来说,mm_struct和vm_area_struct说明了对页面的需求;而page、zone_struct等结构则说明了对页面则说明了对页面的供应;而页面目录,中间目录以及页面表则是中间的桥梁。以下是各个虚存管理数据结构的关系:
我们先看mm_struct和vm_area_struct两个结构。
struct vm_area_struct{
struct mm_struct * vm_mm;
/*vm_start和vm_end决定了一个虚存区间,
这个区间的表示为[vm_start,vm_end)*/
unsigned long vm_start;
unsigned long vm_end;
/*vm_next是将属于同一个进程的所有区间按虚存地址的高低次序链接起来*/
struct vm_area_struct * vm_next;
/*虚存区间的访问权限和其他属性*/
pgprot vm_page_prot;
unsigned long vm_flags;
/*如何有效第根据虚存地址确定其所属区间?采用avl平衡树再好不过*/
short vm_avl_height;
struct vm_area_struct * vm_avl_left;
struct vm_area_struct * vm_avl_right;
/*接下来的几个成员是记录和管理虚存与磁盘文件的联系(除了vm_ops)*/
struct vm_area_struct * vm_next_share;
struct vm_area_struct ** vm_pprev_share;
/*vm_ops是一个指向vm_operation_struct结构的指针*/
struct vm_operations_struct * vm_ops;
unsigned long vm_pgoff;
struct file * vm_file;
unsigned long vm_raend;
void * vm_private_data;
};在内核的代码中,用于这个数据结构的变量名常常是vma.
struct vm_operations_struct{
/*open和close分别用于虚存区间的打开和关闭*/
void (*open)(struct vm_area_struct * area);
void (*close)(struct vm_area_struct * area);
/*函数指针nopage指示当因(虚存)页面不在内存中而引起的"页面出错"异常*/
struct page* (*nopage)(struct vm_area_struct * area,
unsigned long address,int write_access);
};
结构vm_area_struct的第一个成员变量是vm_mm,该指针指向一个mm_struct结构,在include/linux/sched.h中定义:
struct mm_struct{
/*建立一个虚存区间结构的单链线性队列*/
struct vm_area_struct * mmap;
/*用来建立一个虚存区间结构的AVL树*/
struct vm_area_struct * mmap_avl;
/*用来指向最近一次用到的那个虚存区间结构*/
struct vm_area_struct * mmap_cache;
/*指向该进程的页面目录,当调度进程时,就将这个指针
转换成物理地址,并写入到CR3*/
pgd_t * pgd;
/*一个mm_struct可能会被多个进程共享,如生成一个子进程时,父子进程可能会共享一个mm_struct,因此,mm_users和mm_count为计数器*/
atomic_t mm_users;
atomic_t mm_count;
/*用来说明在队列中(或AVL树中),有几个虚存区间结构,也就是该进程有几个虚存区间*/
int map_count;
/*用于互斥*/
struct seamphore mmap_sem;
spinlock_t page_table_lock;
struct list_head mmlist;
/*进程映像中代码段,数据段,堆栈段,存储段的起点和终点*/
unsigned long start_code,end_code,start_data,end_data;
unsigned long start_brk,brk,start_stack;
unsigned long arg_start,arg_end,env_start,env_end;
unsigned long rss,total_vm,locked_vm;
unsigned long def_flags;
unsigned long cpu_vm_mask;
unsigned long swap_ent;
unsigned long swap_address;
mm_context_t context;
};
在内核结构中,用于这个数据结构的变量名常常是mm。每个进程只有一个mm_struct结构,在每个进程的进程控制块中(task_struct)。
上面的几个结构主要是用于虚拟空间的管理,下面是管理物理空间的几个数据结构。虚拟空间的管理是以进程为基础的,而物理空间的管理则是有一个总的物理页面仓库,这个仓库就就是page结构数组mem_map。作为物理页面的“仓库”,里面的每个page数据结构都代表这系统的一个物理页面。每个物理页面的page结构在这个数组的下标就是该物理页面的序号。
“仓库”里的物理页面划分为ZONE_DMA和ZONE_NORMAL两个管理区(还可能有ZONE_HIGHMEM管理区,用于物理地址超过1G的存储空间),管理区ZONE_DMA里的页面是专供DMA使用,至于为什么,书上说得很详细。
- 作者: 梦着你的dream 2007年03月5日, 星期一 22:32 回复(1) | 引用(0) 加入博采
C++字符串完全指南 - Win32字符编码(一)
前言
字符串的表现形式各异,象TCHAR,std::string,BSTR等等,有时还会见到怪怪的用_tcs起头的宏。这个指南的目的就是说明各种字符串类型及其用途,并说明如何在必要时进行类型的相互转换。
在指南的第一部分,介绍三种字符编码格式。理解编码的工作原理是致为重要的。即使你已经知道字符串是一个字符的数组这样的概念,也请阅读本文,它会让你明白各种字符串类之间的关系。
指南的第二部分,将阐述各个字符串类,什么时候使用哪种字符串类,及其相互转换。
所有的字符串类都起源于C语言的字符串,而C语言字符串则是字符的数组。首先了解一下字符类型。有三种编码方式和三种字符类型。
第一种编码方式是单字节字符集,称之为SBCS,它的所有字符都只有一个字节的长度。ASCII码就是SBCS。SBCS字符串由一个零字节结尾。
第二种编码方式是多字节字符集,称之为MBCS,它包含的字符中有单字节长的字符,也有多字节长的字符。Windows用到的MBCS只有二种字符类型,单字节字符和双字节字符。因此Windows中用得最多的字符是双字节字符集,即DBCS,通常用它来代替MBCS。
在DBCS编码中,用一些保留值来指明该字符属于双字节字符。例如,Shift-JIS(通用日语)编码中,值0x81-0x9F 和 0xE0-0xFC 的意思是:“这是一个双字节字符,下一个字节是这个字符的一部分”。这样的值通常称为前导字节(lead byte),总是大于0x7F。前导字节后面是跟随字节(trail byte)。DBCS的跟随字节可以是任何非零值。与SBCS一样,DBCS字符串也由一个零字节结尾。
第三种编码方式是Unicode。Unicode编码标准中的所有字符都是双字节长。有时也将Unicode称为宽字符集(wide characters),因为它的字符比单字节字符更宽(使用更多内存)。注意,Unicode不是MBCS - 区别在于MBCS编码中的字符长度是不同的。Unicode字符串用二个零字节字符结尾(一个宽字符的零值编码)。
单字节字符集是拉丁字母,重音文字,用ASCII标准定义,用于DOS操作系统。双字节字符集用于东亚和中东语言。Unicode用于COM和Windows NT内部。
读者都很熟悉单字节字符集,它的数据类型是char。双字节字符集也使用char数据类型(双字节字符集中的许多古怪处之一)。Unicode字符集用wchar_t数据类型。Unicode字符串用L前缀起头,如:
wchar_t wch = L'1'; // 2 个字节, 0x0031
wchar_t* wsz = L"Hello"; // 12 个字节, 6 个宽字符
单字节字符串顺序存放各个字符,并用零字节表示字符串结尾。例如,字符串"Bob"的存储格式为:
Unicode编码中,L"Bob"的存储格式为:
用0x0000 (Unicode的零编码)结束字符串。
DBCS 看上去有点象SBCS。以后我们会看到在串处理和指针使用上是有微妙差别的。字符串"日本语" (nihongo) 的存储格式如下(用LB和TB分别表示前导字节和跟随字节):
注意,"ni"的值不是WORD值0xFA93。值93和FA顺序组合编码为字符"ni"。(在高位优先CPU中,存放顺序正如上所述)。
C语言字符串处理函数,如strcpy(), sprintf(), atol()等只能用于单字节字符串。在标准库中有只用于Unicode字符串的函数,如wcscpy(), swprintf(), _wtol()。
微软在C运行库(CRT)中加入了对DBCS字符串的支持。对应于strxxx()函数,DBCS使用_mbsxxx()函数。在处理DBCS字符串(如日语,中文,或其它DBCS)时,就要用_mbsxxx()函数。这些函数也能用于处理SBCS字符串(因为DBCS字符串可能就只含有单字节字符)。
现在用一个示例来说明字符串处理函数的不同。如有Unicode字符串L"Bob":
x86 CPU的排列顺序是低位优先(little-endian)的,值0x0042的存储顺序为42 00。这时如用strlen()函数求字符串的长度就发生问题。函数找到第一个字节42,然后是00,意味着字符串结尾,于是返回1。反之,用wcslen()函数求"Bob"的长度更糟糕。wcslen()首先找到0x6F42,然后是0x0062,以后就在内存缓冲内不断地寻找00 00直至发生一般性保护错(GPF)。
strxxx()及其对应的_mbsxxx()究竟是如何运作的?二者之间的不同是非常重要的,直接影响到正确遍历DBCS字符串的方法。下面先介绍字符串遍历,然后再回来讨论strxxx()和 _mbsxxx()。
我们中的大多数人都是从SBCS成长过来的,都习惯于用指针的 ++ 和 -- 操作符来遍历字符串,有时也使用数组来处理字符串中的字符。这二种方法对于SBCS 和 Unicode 字符串的操作都是正确无误的,因为二者的字符都是等长的,编译器能够的正确返回我们寻求的字符位置。
但对于DBCS字符串就不能这样了。用指针访问DBCS字符串有二个原则,打破这二个原则就会造成错误。
1. 不可使用 ++ 算子,除非每次都检查是否为前导字节。
2. 绝不可使用 -- 算子来向后遍历。
先说明原则2,因为很容易找到一个非人为的示例。假设,有一个配制文件,程序启动时要从安装路径读取该文件,如:C:/Program Files/MyCoolApp/config.bin。文件本身是正常的。
假设用以下代码来配制文件名:
bool GetConfigFileName ( char* pszName, size_t nBuffSize )
{
char szConfigFilename[MAX_PATH];
char* pLastChar = strchr ( szConfigFilename, '/0' );
pLastChar--;
if ( *pLastChar != '//' )
strcat ( szConfigFilename, "//" );
strcat ( szConfigFilename, "config.bin" );
if ( strlen ( szConfigFilename ) >= nBuffSize )
return false;
else
{
strcpy ( pszName, szConfigFilename );
return true;
}
}
这段代码的保护性是很强的,但用到DBCS字符串还是会出错。假如文件的安装路径用日语表达:C:/ヨウユソ,该字符串的内存表达为:
这时用上面的GetConfigFileName()函数来检查文件路径末尾是否含有反斜线就会出错,得到错误的文件名。
错在哪里?注意上面的二个十六进制值0x5C(蓝色)。前面的0x5C是字符"/",后面则是字符值83 5C,代表字符"ソ"。可是函数把它误认为反斜线了。
正确的方法是用DBCS函数将指针指向恰当的字符位置,如下所示:
bool FixedGetConfigFileName ( char* pszName, size_t nBuffSize )
{
char szConfigFilename[MAX_PATH];
char* pLastChar = _mbschr ( szConfigFilename, '/0' );
pLastChar = CharPrev ( szConfigFilename, pLastChar );
if ( *pLastChar != '//' )
_mbscat ( szConfigFilename, "//" );
_mbscat ( szConfigFilename, "config.bin" );
if ( _mbslen ( szInstallDir ) >= nBuffSize )
return false;
else
{
_mbscpy ( pszName, szConfigFilename );
return true;
}
}
这个改进的函数用CharPrev() API 函数将指针pLastChar向后移动一个字符。如果字符串末尾的字符是双字节字符,就向后移动2个字节。这时返回的结果是正确的,因为不会将字符误判为反斜线。
现在可以想像到第一原则了。例如,要遍历字符串寻找字符":",如果不使用CharNext()函数而使用++算子,当跟随字节值恰好也是":"时就会出错。
与原则2相关的是数组下标的使用:
2a. 绝不可在字符串数组中使用递减下标。
出错原因与原则2相同。例如,设置指针pLastChar为:
char* pLastChar = &szConfigFilename [strlen(szConfigFilename) - 1];
结果与原则2的出错一样。下标减1就是指针向后移动一个字节,不符原则2。
现在可以清楚为什么要用 _mbsxxx() 函数了。strxxx() 函数不认识DBCS字符而 _mbsxxx()认识。如果调用strrchr("C://", '//')函数可能会出错,但 _mbsrchr()认识双字节字符,所以能返回指向最后出现反斜线字符的指针位置。
最后提一下strxxx() 和 _mbsxxx() 函数族中的字符串长度测量函数,它们都返回字符串的字节数。如果字符串含有3个双字节字符,_mbslen()将返回6。而Unicode的函数返回的是wchar_ts的数量,如wcslen(L"Bob") 返回3
C++字符串完全指南 - Win32字符编码(二)
翻译:连波
15/11/2002
URL: http://www.zdnet.com.cn/developer/tech/story/0,2000081602,39098306,00.htm
也许你没有注意到,Win32的API和消息中的字符串处理函数有二种,一种为MCBS字符串,另一种为Unicode字符串。例如,Win32中没有SetWindowText()这样的接口,而是用SetWindowTextA()和 SetWindowTextW()函数。后缀A (表示ANSI)指明是MBCS函数,后缀W(表示宽字符)指明是Unicode函数。
编写Windows程序时,可以选择用MBCS或Unicode API接口函数。用VC AppWizards向导时,如果不修改预处理器设置,缺省使用的是MBCS函数。但是在API接口中没有SetWindowText()函数,该如何调用呢?实际上,在winuser.h头文件中做了以下定义:
BOOL WINAPI SetWindowTextA ( HWND hWnd, LPCSTR lpString );
BOOL WINAPI SetWindowTextW ( HWND hWnd, LPCWSTR lpString );
#ifdef UNICODE
#define SetWindowText SetWindowTextW
#else
#define SetWindowText SetWindowTextA
#endif
编写MBCS应用时,不必定义UNICODE,预处理为:
#define SetWindowText SetWindowTextA
然后将SetWindowText()处理为真正的API接口函数SetWindowTextA() (如果愿意的话,可以直接调用SetWindowTextA() 或SetWindowTextW()函数,不过很少有此需要)。
如果要将缺省应用接口改为Unicode,就到预处理设置的预处理标记中去掉 _MBCS标记,加入UNICODE 和 _UNICODE (二个标记都要加入,不同的头文件使用不同的标记)。不过,这时要处理普通字符串反而会遇到问题。如有代码:
HWND hwnd = GetSomeWindowHandle();
char szNewText[] = "we love Bob!";
SetWindowText ( hwnd, szNewText );
编译器将"SetWindowText"置换为"SetWindowTextW"后,代码变为:
HWND hwnd = GetSomeWindowHandle();
char szNewText[] = "we love Bob!";
SetWindowTextW ( hwnd, szNewText );
看出问题了吧,这里用一个Unicode字符串处理函数来处理单字节字符串。
HWND hwnd = GetSomeWindowHandle();
#ifdef UNICODE
wchar_t szNewText[] = L"we love Bob!";
#else
char szNewText[] = "we love Bob!";
#endif
SetWindowText ( hwnd, szNewText );
要对每一个字符串都做这样的宏定义显然是令人头痛的。所以用TCHAR来解决这个问题:
TCHAR 是一种字符类型,适用于MBCS 和 Unicode二种编码。程序中也不必到处使用宏定义。
TCHAR的宏定义如下:
#ifdef UNICODE
typedef wchar_t TCHAR;
#else
typedef char TCHAR;
#endif
所以,TCHAR中在MBCS程序中是char类型,在Unicode中是 wchar_t 类型。
对于Unicode字符串,还有个 _T() 宏,用于解决 L 前缀:
#ifdef UNICODE
#define _T(x) L##x
#else
#define _T(x) x
#endif
## 是预处理算子,将二个变量粘贴在一起。不管什么时候都对字符串用 _T 宏处理,这样就可以在Unicode编码中给字符串加上L前缀,如:
TCHAR szNewText[] = _T("we love Bob!");
SetWindowTextA/W 函数族中还有其它隐藏的宏可以用来代替strxxx() 和 _mbsxxx() 字符串函数。例如,可以用 _tcsrchr 宏取代strrchr(),_mbsrchr(),或 wcsrchr()函数。_tcsrchr 根据编码标记为_MBCS 或 UNICODE,将右式函数做相应的扩展处理。宏定义方法类似于SetWindowText。
不止strxxx()函数族中有TCHAR宏定义,其它一些函数中也有。例如,_stprintf (取代sprintf()和swprintf()),和 _tfopen (取代fopen() 和 _wfopen())。MSDN的全部宏定义在"Generic-Text Routine Mappings"栏目下。
Win32 API 文件中列出的函数名都是通用名(如"SetWindowText"),所有的字符串都按照TCHAR类型处理。(只有XP除外,XP只使用Unicode类型)。下面是MSDN给出的常用类型定义:
类型 |
MBCS 编码中的意义 |
Unicode 编码中的意义 |
|
|
|
|
zero-terminated string of char (char |
zero-terminated string of char (char |
|
constant zero-terminated string of char (constchar |
constant zero-terminated string of char (constchar |
|
zero-terminated Unicode string ( |
zero-terminated Unicode string ( |
|
constant zero-terminated Unicode string (const |
constant zero-terminated Unicode string (const |
|
char |
|
|
zero-terminated string of |
zero-terminated string of |
|
constant zero-terminated string of |
constant zero-terminated string of |
可能会有疑问:“为什么要用Unicode?我一直用的都是普通字符串。”
在三种情况下要用到Unicode:
大部分Unicode API不可用于Windows 9x。所以如果程序要在Windows 9x上运行的话,要强制使用MBCS API (微软推出一个可运行于Windows 9x的新库,叫做Microsoft Layer for Unicode。但我没有试用过,无法说明它的好坏)。相反,NT内部全部使用Unicode编码,使用Unicode API可以加速程序运行。每当将字符串处理为MBCS API时,操作系统都会将字符串转换为Unicode并调用相应的Unicode API 函数。对于返回的字符串,操作系统要做同样的转换。尽管这些转换经过了高度优化,模块尽可能地压缩到最小,但毕竟会影响到程序的运行速度。
NT允许使用超长文件名(长于MAX_PATH 定义的260),但只限于Unicode API使用。Unicode API的另外一个优点是程序能够自动处理输入的文字语言。用户可以混合输入英文,中文和日文作为文件名。不必使用其它代码来处理,都按照Unicode编码方式处理。
最后,作为Windows 9x的结局,微软似乎抛弃了MBCS API。例如,SetWindowTheme() 接口函数的二个参数只支持Unicode编码。使用Unicode编码省却了MBCS与Unicode之间的转换过程。
如果程序中还没有使用到Unicode编码,要坚持使用TCHAR和相应的宏。这样不但可以长期保持程序中DBCS编码的安全性,也利于将来扩展使用到Unicode编码。那时只要改变预处理中的设置即可!
C++字符串完全指南(2) - 各种字符串类(一)
翻译:连波
19/11/2002
URL: http://www.zdnet.com.cn/developer/tech/story/0,2000081602,39098621,00.htm
前言
C语言的字符串容易出错,难以管理,并且往往是黑客到处寻找的目标。于是,出现了许多字符串包装类。可惜,人们并不很清楚什么情况下该用哪个类,也不清楚如何将C语言字符串转换到包装类。
本文涉及到Win32 API,MFC,STL,WTL和Visual C++运行库中使用到的所有的字符串类型。说明各个类的用法,如何构造对象,如何进行类转换等等。Nish为本文提供了Visual C++ 7的managed string 类的用法。
阅读本文之前,应完全理解本指南第一部分中阐述的字符类型和编码。
字符串类的首要原则:
不要随便使用类型强制转换,除非转换的类型是明确由文档规定的。
之所以撰写字符串指南这二篇文章,是因为常有人问到如何将X类型的字符串转换到Z类型。提问者使用了强制类型转换(cast),但不知道为什么不能转换成功。各种各样的字符串类型,特别是BSTR,在任何场合都不是三言二语可以讲清的。因此,我以为这些提问者是想让强制类型转换来处理一切。
除非明确规定了转换算子,不要将任何其它类型数据强制转换为string。一个字符串不能用强制类型转换到string类。例如:
void SomeFunc ( LPCWSTR widestr ); main() { SomeFunc ( (LPCWSTR) "C://foo.txt" ); }
这段代码100%错误。它可以通过编译,因为类型强制转换超越了编译器的类型检验。但是,能够通过编译,并不证明代码是正确的。
下面,我将指出什么时候用类型强制转换是合理的。
C语言字符串与类型定义
如指南的第一部分所述,Windows API定义了TCHAR术语。它可用于MBCS或Unicode编码字符,取决于预处理设置为_MBCS 或 _UNICODE标记。关于TCHAR的详细说明请阅指南的第一部分。为便于叙述,下面给出字符类型定义:
Type |
Meaning |
|
Unicode character ( |
|
MBCS or Unicode character, depending on preprocessor settings |
|
string of char (char |
|
constant string of char (constchar |
|
string of |
|
constant string of |
|
string of |
|
constant string of |
另外还有一个字符类型OLECHAR。这是一种对象链接与嵌入的数据类型(比如嵌入Word文档)。这个类型通常定义为wchar_t。如果将预处理设置定义为OLE2ANSI,OLECHAR将被定义为char类型。现在已经不再定义OLE2ANSI(它只在MFC 3以前版本中使用),所以我将OLECHAR作为Unicode字符处理。
下面是与OLECHAR相关的类型定义:
Type |
Meaning |
|
Unicode character ( |
|
string of |
|
constant string of |
还有以下二个宏让相同的代码能够适用于MBCS和Unicode编码:
Type |
Meaning |
|
Prepends |
|
Prepends |
宏_T有几种形式,功能都相同。如: -- TEXT, _TEXT, __TEXT, 和 __T这四种宏的功能相同。
COM中的字符串 - BSTR 与 VARIANT
许多COM接口使用BSTR声明字符串。BSTR有一些缺陷,所以我在这里让它独立成章。
BSTR是Pascal类型字符串(字符串长度值显式地与数据存放在一起)和C类型字符串(字符串长度必须通过寻找到结尾零字符来计算)的混合型字符串。BSTR属于Unicode字符串,字符串中预置了字符串长度值,并且用一个零字符来结尾。下面是一个"Bob"的BSTR字符串:
注意,字符串长度值是一个DWORD类型值,给出字符串的字节长度,但不包括结尾零。在上例,"Bob"含有3个Unicode字符(不计结尾零),6个字节长。因为明确给出了字符串长度,所以当BSTR数据在不同的处理器和计算机之间传送时,COM库能够知道应该传送的数据量。
附带说一下,BSTR可以包含任何数据块,不单是字符。它甚至可以包容内嵌零字符数据。这些不在本文讨论范围。
C++中的BSTR变量其实就是指向字符串首字符的指针。BSTR是这样定义的:
typedef OLECHAR* BSTR;
这个定义很糟糕,因为事实上BSTR与Unicode字符串不一样。有了这个类型定义,就越过了类型检查,可以混合使用LPOLESTR和BSTR。向一个需要LPCOLESTR (或 LPCWSTR)类型数据的函数传递BSTR数据是安全的,反之则不然。所以要清楚了解函数所需的字符串类型,并向函数传递正确类型的字符串。
要知道为什么向一个需要BSTR类型数据的函数传递LPCWSTR类型数据是不安全的,就别忘了BSTR必须在字符串开头的四个字节保留字符串长度值。但LPCWSTR字符串中没有这个值。当其它的处理过程(如Word)要寻找BSTR的长度值时就会找到一堆垃圾或堆栈中的其它数据或其它随机数据。这就导致方法失效,当长度值太大时将导致崩溃。
许多应用接口都使用BSTR,但都用到二个最重要的函数来构造和析构BSTR。就是SysAllocString()和SysFreeString()函数。SysAllocString()将Unicode字符串拷贝到BSTR,SysFreeString()释放BSTR。示例如下:
BSTR bstr = NULL; bstr = SysAllocString ( L"Hi Bob!" ); if ( NULL == bstr ) SysFreeString ( bstr );
当然,各种BSTR包装类都会小心地管理内存。
自动接口中的另一个数据类型是VARIANT。它用于在无类型语言,诸如JScript,VBScript,以及Visual Basic,之间传递数据。VARIANT可以包容许多不用类型的数据,如long和IDispatch*。如果VARIANT包含一个字符串,这个字符串是BSTR类型。在下文的VARIANT包装类中我还会谈及更多的VARIANT。
C++字符串完全指南(2) - 各种字符串类- CRT类
翻译:连波
20/11/2002
URL: http://www.zdnet.com.cn/developer/tech/story/0,2000081602,39098682,00.htm
_bstr_t
字符串包装类
我已经说明了字符串的各种类型,现在讨论包装类。对于每个包装类,我都会说明它的对象构造过程和如何转换成C类型字符串指针。应用接口的调用,或构造另一个不同类型的字符串类,大多都要用到C类型指针。本文不涉及类的其它操作,如排序和比较等。
再强调一下,在完全了解转换结果之前不要随意使用强制类型转换。
_bstr_t
_bstr_t 是BSTR的完全包装类。实际上,它隐含了BSTR。它提供多种构造函数,能够处理隐含的C类型字符串。但它本身却不提供BSTR的处理机制,所以不能作为COM方法的输出参数[out]。如果要用到BSTR* 类型数据,用ATL的CComBSTR类更为方便。
_bstr_t 数据可以传递给需要BSTR数据的函数,但必须满足以下三个条件:
首先,_bstr_t 具有能够转换为wchar_t*类型数据的函数。
其次,根据BSTR定义,使得wchar_t* 和BSTR对于编译器来说是相同的。
第三,_bstr_t内部保留的指向内存数据块的指针 wchar_t* 要遵循BSTR格式。
满足这些条件,即使没有相应的BSTR转换文档,_bstr_t 也能正常工作。示例如下:
_bstr_t bs1 = "char string"; _bstr_t bs2 = L"wide char string"; _bstr_t bs3 = bs1; _variant_t v = "Bob"; _bstr_t bs4 = v; LPCSTR psz1 = bs1; LPCSTR psz2 = (LPCSTR) bs1; LPCWSTR pwsz1 = bs1; LPCWSTR pwsz2 = (LPCWSTR) bs1; BSTR bstr = bs1.copy(); SysFreeString ( bstr );
注意,_bstr_t 也可以转换为char* 和 wchar_t*。这是个设计问题。虽然char* 和 wchar_t*不是常量指针,但不能用于修改字符串,因为可能会打破内部BSTR结构。
_variant_t
_variant_t
_variant_t 是VARIANT的完全包装类。它提供多种构造函数和数据转换函数。本文仅讨论与字符串有关的操作。
_variant_t v1 = "char string"; _variant_t v2 = L"wide char string"; _bstr_t bs1 = "Bob"; _variant_t v3 = bs1; _bstr_t bs2 = v1; _bstr_t bs3 = (_bstr_t) v1;
注意,_variant_t 方法在转换失败时会抛出异常,所以要准备用catch 捕捉_com_error异常。
另外要注意 _variant_t 不能直接转换成MBCS字符串。要建立一个过渡的_bstr_t 变量,用其它提供转换Unicode到MBCS的类函数,或ATL转换宏来转换。
与_bstr_t 不同,_variant_t 数据可以作为参数直接传送给COM方法。_variant_t 继承了VARIANT类型,所以在需要使用VARIANT的地方使用_variant_t 是C++语言规则允许的。
C++字符串完全指南(2) - STL和ATL类
翻译:连波
21/11/2002
URL: http://www.zdnet.com.cn/developer/tech/story/0,2000081602,39098845,00.htm
STL类
STL只有一个字符串类,即basic_string。basic_string管理一个零结尾的字符数组。字符类型由模板参数决定。通常,basic_string被处理为不透明对象。可以获得一个只读指针来访问缓冲区,但写操作都是由basic_string的成员函数进行的。
basic_string预定义了二个特例:string,含有char类型字符;which,含有wchar_t类型字符。没有内建的TCHAR特例,可用下面的代码实现:
typedef basic_string tstring; string str = "char string"; wstring wstr = L"wide char string"; tstring tstr = _T("TCHAR string"); LPCSTR psz = str.c_str(); LPCWSTR pwsz = wstr.c_str(); LPCTSTR ptsz = tstr.c_str();
与_bstr_t 不同,basic_string不能在字符集之间进行转换。但是如果一个构造函数接受相应的字符类型,可以将由c_str()返回的指针传递给这个构造函数。例如:
_bstr_t bs1 = str.c_str(); _bstr_t bs2 = wstr.c_str();
CComBSTR 是ATL的BSTR包装类。某些情况下比_bstr_t 更有用。最主要的是,CComBSTR允许操作隐含BSTR。就是说,传递一个CComBSTR对象给COM方法时,CComBSTR对象会自动管理BSTR内存。例如,要调用下面的接口函数:
struct IStuff : public IUnknown { STDMETHOD(SetText)(BSTR bsText); STDMETHOD(GetText)(BSTR* pbsText); };
CComBSTR 有一个BSTR操作方法,能将BSTR直接传递给SetText()。还有一个引用操作(operator &)方法,返回BSTR*,将BSTR*传递给需要它的有关函数。
CComBSTR bs1; CComBSTR bs2 = "new text"; pStuff->GetText ( &bs1 ); pStuff->SetText ( bs2 ); pStuff->SetText ( (BSTR) bs2 );
CComVariant
CComBSTR有类似于 _bstr_t 的构造函数。但没有内建MBCS字符串的转换函数。可以调用ATL宏进行转换。
CComBSTR bs1 = "char string"; CComBSTR bs2 = L"wide char string"; CComBSTR bs3 = bs1; CComBSTR bs4; bs4.LoadString ( IDS_SOME_STR ); BSTR bstr1 = bs1; BSTR bstr2 = (BSTR) bs1; BSTR bstr3 = bs1.Copy(); BSTR bstr4; bstr4 = bs1.Detach(); SysFreeString ( bstr3 ); SysFreeString ( bstr4 );
上面的最后一个示例用到了Detach()方法。该方法调用后,CComBSTR对象就不再管理它的BSTR或其相应内存。所以bstr4就必须调用SysFreeString()。
最后讨论一下引用操作符(operator &)。它的超越使得有些STL集合(如list)不能直接使用CComBSTR。在集合上使用引用操作返回指向包容类的指针。但是在CComBSTR上使用引用操作,返回的是BSTR*,不是CComBSTR*。不过可以用ATL的CAdapt类来解决这个问题。例如,要建立一个CComBSTR的队列,可以声明为:
std::list< CAdapt> bstr_list;
CAdapt 提供集合所需的操作,是隐含于代码的。这时使用bstr_list 就象在操作一个CComBSTR队列。
CComVariant 是VARIANT的包装类。但与 _variant_t 不同,它的VARIANT不是隐含的,可以直接操作类里的VARIANT成员。CComVariant 提供多种构造函数和多类型操作。这里只介绍与字符串有关的操作。
CComVariant v1 = "char string"; CComVariant v2 = L"wide char string"; CComBSTR bs1 = "BSTR bob"; CComVariant v3 = (BSTR) bs1; CComBSTR bs2 = v1.bstrVal;
跟_variant_t 不同,CComVariant没有不同VARIANT类型之间的转换操作。必须直接操作VARIANT成员,并确定该VARIANT的类型无误。调用ChangeType()方法可将CComVariant数据转换为BSTR。
CComVariant v4 = ... CComBSTR bs3; if ( SUCCEEDED( v4.ChangeType ( VT_BSTR ) )) bs3 = v4.bstrVal;
跟 _variant_t 一样,CComVariant不能直接转换为MBCS字符串。要建立一个过渡的_bstr_t 变量,用其它提供转换Unicode到MBCS的类函数,或ATL转换宏来转换。
ATL转换宏
ATL的字符串转换宏可以方便地转换不同编码的字符,用在函数中很有效。宏按照[source type]2[new type] 或 [source type]2C[new type]格式命名。后者转换为一个常量指针 (名字内含"C")。类型缩写如下:
例如,W2A() 将Unicode字符串转换为MBCS字符串,T2CW()将TCHAR字符串转换为Unicode字符串常量。
要使用宏转换,程序中要包含atlconv.h头文件。可以在非ATL程序中使用宏转换,因为头文件不依赖其它的ATL,也不需要 _Module全局变量。如在函数中使用转换宏,在函数起始处先写上USES_CONVERSION宏。它表明某些局部变量由宏控制使用。
转换得到的结果字符串,只要不是BSTR,都存储在堆栈中。如果要在函数外使用这些字符串,就要将这些字符串拷贝到其它的字符串类。如果结果是BSTR,内存不会自动释放,因此必须将返回值分配给一个BSTR变量或BSTR的包装类,以避免内存泄露。
下面是若干宏转换示例:
void Foo ( LPCWSTR wstr ); void Bar ( BSTR bstr ); void Baz ( BSTR* pbstr ); #include main() { using std::string; USES_CONVERSION; LPCSTR psz1 = "Bob"; string str1 = "Bob"; Foo ( A2CW(psz1) ); Foo ( A2CW(str1.c_str()) ); LPCSTR psz2 = "Bob"; LPCWSTR wsz = L"Bob"; BSTR bs1; CComBSTR bs2; bs1 = A2BSTR(psz2); bs2.Attach ( W2BSTR(wsz) ); Bar ( bs1 ); Bar ( bs2 ); SysFreeString ( bs1 ); BSTR bs3 = NULL; string str2; Baz ( &bs3 ); str2 = W2CA(bs3); SysFreeString ( bs3 ); }
可以看到,向一个需要某种类型参数的函数传递另一种类型的参数,用宏转换是非常方便的。
C++字符串完全指南(2) - MFC类
翻译:连波
22/11/2002
URL: http://www.zdnet.com.cn/developer/tech/story/0,2000081602,39098983,00.htm
MFC类
CString
MFC的CString含有TCHAR,它的实际字符类型取决于预处理标记的设置。通常,CString象STL字符串一样是不透明对象,只能用CString的方法来修改。CString比STL字符串更优越的是它的构造函数接受MBCS和Unicode字符串。并且可以转换为LPCTSTR,因此可以向接受LPCTSTR的函数直接传递CString对象,不必调用c_str()方法。
// 构造 CString s1 = "char string"; // 从LPCSTR构造 CString s2 = L"wide char string"; // 从LPCWSTR构造 CString s3 ( ' ', 100 ); // 预分配100字节,填充空格 CString s4 = "New window text"; // 可以在LPCTSTR处使用CString: SetWindowText ( hwndSomeWindow, s4 ); // 或者,显式地做强制类型转换: SetWindowText ( hwndSomeWindow, (LPCTSTR) s4 );
也可以从字符串表加载字符串。CString通过LoadString()来构造对象。用Format()方法可有选择地从字符串表读取一定格式的字符串。
// 从字符串表构造/加载 CString s5 ( (LPCTSTR) IDS_SOME_STR ); // 从字符串表加载 CString s6, s7; // 从字符串表加载 s6.LoadString ( IDS_SOME_STR ); // 从字符串表加载打印格式的字符串 s7.Format ( IDS_SOME_FORMAT, "bob", nSomeStuff, ... );
第一个构造函数看上去有点怪,但它的确是文档标定的字符串加载方式。
注意,CString只允许一种强制类型转换,即强制转换为LPCTSTR。强制转换为LPTSTR (非常量指针)是错误的。按照老习惯,将CString强制转换为LPTSTR只能伤害自己。有时在程序中没有发现出错,那只是碰巧。转换到非常量指针的正确方法是调用GetBuffer()方法。
下面以往队列加入元素为例说明如何正确地使用CString:
CString str = _T("new text"); LVITEM item = {0}; item.mask = LVIF_TEXT; item.iItem = 1; item.pszText = (LPTSTR)(LPCTSTR) str; // 错! item.pszText = str.GetBuffer(0); // 正确 ListView_SetItem ( &item ); str.ReleaseBuffer(); // 将队列返回给str
pszText成员是LPTSTR,一个非常量指针,因此要用str的GetBuffer()。GetBuffer()的参数是CString分配的最小缓冲区。如果要分配一个1K的TCHAR,调用GetBuffer(1024)。参数为0,只返回指向字符串的指针。
上面示例的出错语句可以通过编译,甚至可以正常工作,如果恰好就是这个类型。但这不证明语法正确。进行非常量的强制类型转换,打破了面向对象的封装原则,并逾越了CString的内部操作。如果你习惯进行这样的强制类型转换,终会遇到出错,可你未必知道错在何处,因为你到处都在做这样的转换,而代码也都能运行。
知道为什么人们总在抱怨有缺陷的软件吗?不正确的代码就臭虫的滋生地。然道你愿意编写明知有错的代码让臭虫有机可乘?还是花些时间学习CString的正确用法让你的代码能够100%的正确吧。
CString还有二个函数能够从CString中得到BSTR,并在必要时转换成Unicode。那就是AllocSysString()和SetSysString()。除了SetSysString()使用BSTR*参数外,二者一样。
// 转换成BSTR CString s5 = "Bob!"; BSTR bs1 = NULL, bs2 = NULL; bs1 = s5.AllocSysString(); s5.SetSysString ( &bs2 ); // ... SysFreeString ( bs1 ); SysFreeString ( bs2 );
COleVariant 与CComVariant 非常相似。COleVariant 继承于VARIANT,可以传递给需要VARIANT的函数。但又与CComVariant 不同,COleVariant 只有一个LPCTSTR的构造函数,不提供单独的LPCSTR和LPCWSTR的构造函数。在大多情况下,没有问题,因为总是愿意把字符串处理为LPCTSTR。但你必须知道这点。COleVariant 也有接受CString的构造函数。
// 构造 CString s1 = _T("tchar string"); COleVariant v1 = _T("Bob"); // 从LPCTSTR构造 COleVariant v2 = s1; // 从CString拷贝
对于CComVariant,必须直接处理VARIANT成员,用ChangeType()方法在必要时将其转换为字符串。但是,COleVariant::ChangeType() 在转换失败时会抛出异常,而不是返回HRESULT的出错码。
// 数据萃取 COleVariant v3 = ...; // 从某种类型构造v3 BSTR bs = NULL; try { v3.ChangeType ( VT_BSTR ); bs = v3.bstrVal; } catch ( COleException* e ) { // 出错,无法转换 } SysFreeString ( bs );
WTL类
CString
WTL的CString与MFC的CString的行为完全相同,参阅上面关于MFC CString的说明即可。
System::String 是.NET的字符串类。在其内部,String对象是一个不变的字符序列。任何操作String对象的String方法都返回一个新的String对象,因为原有的String对象要保持不变。String类有一个特性,当多个String都指向同一组字符集时,它们其实是指向同一个对象。Managed Extensions C++ 的字符串有一个新的前缀S,用来表明是一个managed string字符串。
// 构造 String* ms = S"This is a nice managed string";
可以用unmanaged string字符串来构造String对象,但不如用managed string构造String对象有效。原因是所有相同的具有S前缀的字符串都指向同一个对象,而unmanaged string没有这个特点。下面的例子可以说明得更清楚些:
String* ms1 = S"this is nice"; String* ms2 = S"this is nice"; String* ms3 = L"this is nice"; Console::WriteLine ( ms1 == ms2 ); // 输出true Console::WriteLine ( ms1 == ms3); // 输出false
要与没有S前缀的字符串做比较,用String::CompareTo()方法来实现,如:
Console::WriteLine ( ms1->CompareTo(ms2) ); Console::WriteLine ( ms1->CompareTo(ms3) );
二者都输出0,说明字符串相等。
在String和MFC 7的CString之间转换很容易。CString可以转换为LPCTSTR,String有接受char* 和 wchar_t* 的二种构造函数。因此可以直接把CString传递给String的构造函数:
CString s1 ( "hello world" ); String* s2 ( s1 ); // 从CString拷贝
反向转换的方法也类似:
String* s1 = S"Three cats"; CString s2 ( s1 );
可能有点迷惑。从VS.NET开始,CString有一个接受String对象的构造函数,所以是正确的。
CStringT ( System::String* pString );
为了加速操作,有时可以用基础字符串(underlying string):
String* s1 = S"Three cats"; Console::WriteLine ( s1 ); const __wchar_t __pin* pstr = PtrToStringChars(s1); for ( int i = 0; i < wcslen(pstr); i++ ) (*const_cast<__wchar_t*>(pstr+i))++; Console::WriteLine ( s1 );
PtrToStringChars() 返回指向基础字符串的 const __wchar_t* 指针,可以防止在操作字符串时,垃圾收集器去除该字符串。
C++字符串完全指南(2) - 总结
翻译:连波
23/11/2002
URL: http://www.zdnet.com.cn/developer/tech/story/0,2000081602,39099061,00.htm
对字符串包装类使用printf()或其它类似功能的函数时要特别小心。包括sprintf()函数及其变种,以及TRACE 和ATLTRACE 宏。它们的参数都不做类型检验,一定要给它们传递C语言字符串,而不是整个string对象。
例如,要向ATLTRACE()传递一个_bstr_t 里的字符串,必须显式用(LPCSTR)或 (LPCWSTR)进行强制类型转换:
_bstr_t bs = L"Bob!"; ATLTRACE("The string is: %s in line %d/n", (LPCSTR) bs, nLine);
如果忘了用强制类型转换,直接把整个 _bstr_t 对象传递给ATLTRACE,跟踪消息将输出无意义的东西,因为_bstr_t 变量内的所有数据都进栈了。
常用的字符串类之间的转换方法是:将源字符串转换为C类型字符串指针,然后将该指针传递给目标类的构造函数。下面列出将字符串转换为C类型指针的方法,以及哪些类的构造函数接受C类型指针。
Class |
string |
convert to char |
convert to constchar |
convert to |
convert to const |
convert to |
construct from char |
construct from |
|
|
yes, cast1 |
yes, cast |
yes, cast1 |
yes, cast |
yes2 |
yes |
yes |
|
|
no |
no |
no |
cast to |
cast to |
yes |
yes |
|
MBCS |
no |
yes, |
no |
no |
no |
yes |
no |
|
Unicode |
no |
no |
no |
yes, |
no |
no |
yes |
|
|
no |
no |
no |
yes, cast |
yes, cast |
yes |
yes |
|
|
no |
no |
no |
yes4 |
yes4 |
yes |
yes |
|
|
no6 |
in MBCS |
no6 |
in Unicode |
no5 |
yes |
yes |
|
|
no |
no |
no |
yes4 |
yes4 |
in MBCS builds |
in Unicode builds |
附注: