读书笔记之inside JVM(1)
JNI.h文件浅析
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jni.h文件定义了JNI（Java Native Interface）所支持的类型与接口。通过预编译命令可以支持C和C++。jni.h文件还依赖jni_md.h文件，jni_md.h文件定义了机器相关的jbyte, jint和jlong对应的本地类型。
JNI所支持的Java数据类型
jobject, jclass, jthrowable, jstring, jarray, jbooleanArray, jbyteArray, jcharArray, jshortArray, jintArray, jlongArray,
jfloatArray, jdoubleArray, jobjectArray。这些都是原类型的指针。
对于C和C++的实现方式又有区别。对于C，上面的都是struct _jobject的指针。对于C++而言，上述类型存在如下的继承结构：
利用
| typedef _jXXX *jXXX |
转化为类型指针。
其它类型
jfieldID ：域ID的指针类型。
jmethodID：方法ID的指针类型。
jvalue：union结构，用于保存基本类型的数据（具体有哪些请查询jni.h源码）。
上面三种类型的含义可以从《深入解析JVM虚拟机》中找到，主要是与.class文件相关的知识。
JNIEnv：保存JNI接口方法的数据结构。主要包含以下几种函数：Class相关的函数，反射相关的函数，异常处理函数，引用，初始化对象，获取field和method的ID，调用java方法的函数，获取/设置对象field的函数，字符串处理，数组的创建与销毁。
JavaVM：保存与JVM相关的接口方法的数据结构。
JNICALL ：函数调用方式:__stdcall
JNIEnv
以下代码只起说明作用，真实的实现是在一个文件中，所以实际代码还包含一些预编译技术(用于兼容C与C++)，以及其它一些东西。
C实现方式：
| typedef const struct JNINativeInterface_ *JNIEnv; struct JNINativeInterface_ { jclass (JNICALL *FindClass)(JNIEnv *env, const char *name); //…… }; |
解释：
| jclass (JNICALL *FindClass)(JNIEnv *env, const char *name); |
函数指针FindClass，函数调用方式JNICALL，返回类型jclass，参数JNIEnv*和const char*。
调用方式
| (*env)->FindClass(env, "java/lang/String") |
C++实现方式：
| typedef JNIEnv_ JNIEnv; struct JNIEnv_ { const struct JNINativeInterface_ *functions; jclass FindClass(const char *name) { return functions->FindClass(this, name); } //…… }; |
调用方式
| env->FindClass("java/lang/String") |
可以注意到，在C实现中JNIEnv是指针类型，而在C++中是类。因此，才会有调用方式的不同。
JavaVM
与JNIEnv类似
C实现方式：
| typedef const struct JNIInvokeInterface_ *JavaVM; struct JNIInvokeInterface_ { jint (JNICALL *DestroyJavaVM)(JavaVM *vm); //…… }; |
调用方式
| (*jvm)->DestroyJavaVM(jvm); |
C++实现方式：
| typedef JavaVM_ JavaVM; struct JavaVM_ { const struct JNIInvokeInterface_ *functions; jint DestroyJavaVM() { return functions->DestroyJavaVM(this); } //…… }; |
调用方式
| jvm->DestroyJavaVM(); |
附：
文件获取
对于jdk1.7.0 ：jdk目录\include\jni.h ;jdk目录\include\win32\jni_md.h。其它jdk版可以有一点差异，但应该都在include目录下。
问题：
函数调用规则
关于函数的调用规则（调用约定），大多数时候是不需要了解的，但是如果需要跨语言的编程，比如VC写的dll要delphi调用，则需要了解。
microsoft的vc默认的是__cdecl方式，而windows API则是__stdcall，如果用vc开发dll给其他语言用，则应该指定__stdcall方式。堆栈由谁清除这个很重要，如果是要写汇编函数给C调用，一定要小心堆栈的清除工作，如果是__cdecl方式的函数，则函数本身（如果不用汇编写）则不需要关心保存参数的堆栈的清除，但是如果是__stdcall的规则，一定要在函数退出(ret)前恢复堆栈。
1.__cdecl
所谓的C调用规则。按从右至左的顺序压参数入栈，由调用者把参数弹出栈。切记：对于传送参数的内存栈是由调用者来维护的。返回值在EAX中因此，对于象printf这样变参数的函数必须用这种规则。编译器在编译的时候对这种调用规则的函数生成修饰名的饿时候，仅在输出函数名前加上一个下划线前缀，格式为_functionname。
2.__stdcall
按从右至左的顺序压参数入栈，由被调用者把参数弹出栈。_stdcall是Pascal程序的缺省调用方式，通常用于Win32 Api中，切记：函数自己在退出时清空堆栈，返回值在EAX中。 __stdcall调用约定在输出函数名前加上一个下划线前缀，后面加上一个“@”符号和其参数的字节数，格式为_functionname@number。如函数int func(int a, double b)的修饰名是_func@12 。
3.__fastcall
__fastcall调用的主要特点就是快，因为它是通过寄存器来传送参数的（实际上，它用ECX和EDX传送前两个双字（DWORD）或更小的参数，剩下的参数仍旧自右向左压栈传送，被调用的函数在返回前清理传送参数的内存栈）。__fastcall调用约定在输出函数名前加上一个“@”符号，后面也是一个“@”符号和其参数的字节数，格式为@functionname@number。这个和__stdcall很象，唯一差别就是头两个参数通过寄存器传送。注意通过寄存器传送的两个参数是从左向右的，即第一个参数进ECX，第2个进EDX，其他参数是从右向左的入stack。返回仍然通过EAX.
4.__pascal
这种规则从左向右传递参数，通过EAX返回，堆栈由被调用者清除
5.__thiscall
仅仅应用于"C++"成员函数。this指针存放于CX寄存器，参数从右到左压。thiscall不是关键词，因此不能被程序员指定
调用约定可以通过工程设置：Setting.../C/C++ /Code Generation项进行选择，缺省状态为__cdecl。
名字修饰约定：
1、修饰名(Decoration name)：
"C"或者"C++"函数在内部（编译和链接）通过修饰名识别
2、C编译时函数名修饰约定规则：
__stdcall调用约定在输出函数名前加上一个下划线前缀，后面加上一个"@"符号和其参数的字节数，格式为_functionname@number,例如 ：function(int a, int b)，其修饰名为：_function@8
__cdecl调用约定仅在输出函数名前加上一个下划线前缀，格式为_functionname。
__fastcall调用约定在输出函数名前加上一个"@"符号，后面也是一个"@"符号和其参数的字节数，格式为@functionname@number。
3、C++编译时函数名修饰约定规则：
__stdcall调用约定：
1)、以"?"标识函数名的开始，后跟函数名；
2)、函数名后面以"@@YG"标识参数表的开始，后跟参数表；
3)、参数表以代号表示：
X--void ，
D--char，
E--unsigned char，
F--short，
H--int，
I--unsigned int，
J--long，
K--unsigned long，
M--float，
N--double，
_N--bool，
PA--表示指针，后面的代号表明指针类型，如果相同类型的指针连续出现，以"0"代替，一个"0"代表一次重复；
4)、参数表的第一项为该函数的返回值类型，其后依次为参数的数据类型,指针标识在其所指数据类型前；
5)、参数表后以"@Z"标识整个名字的结束，如果该函数无参数，则以"Z"标识结束。
其格式为"?functionname@@YG*****@Z"或"?functionname@@YG*XZ"，例如
int Test1(char *var1,unsigned long)-----“?Test1@@YGHPADK@Z”
void Test2()int Test1(char *var1,unsigned long)-----“?Test1@@YGHPADK@Z”
void Test2() -----“?Test2@@YGXXZ”
__cdecl调用约定：
规则同上面的_stdcall调用约定，只是参数表的开始标识由上面的"@@YG"变为"@@YA"。
__fastcall调用约定：
规则同上面的_stdcall调用约定，只是参数表的开始标识由上面的"@@YG"变为"@@YI"。
VC++对函数的省缺声明是"__cedcl",将只能被C/C++调用.
注意：
1、_beginthread需要__cdecl的线程函数地址，_beginthreadex和CreateThread需要__stdcall的线程函数地址。 2、一般WIN32的函数都是__stdcall。而且在Windef.h中有如下的定义：
[cpp] view plain copy print ?
- #define CALLBACK __stdcall
- #define WINAPI __stdcall
#define CALLBACK __stdcall #define WINAPI __stdcall
3、extern "C" _declspec(dllexport) int __cdecl Add(int a, int b);
typedef int (__cdecl*FunPointer)(int a, int b);
修饰符的书写顺序如上。
4、extern "C"的作用：如果Add(int a, int b)是在c语言编译器编译，而在c++文件使用，则需要在c++文件中声明：extern "C" Add(int a, int b)，因为c编译器和c++编译器对函数名的解释不一样（c++编译器解释函数名的时候要考虑函数参数，这样是了方便函数重载，而在c语言中不存在函数重载的问题），使用extern "C"，实质就是告诉c++编译器，该函数是c库里面的函数。如果不使用extern "C"则会出现链接错误。
一般象如下使用：
- #ifdef _cplusplus
- #define ETERN_C extern "C"
- #else
- #define EXTERN_C extern
- #endif
- #ifdef _cplusplus
- extern "C"{
- #endif
- EXTERN_C int func(int a, int b);
- #ifdef _cplusplus
- }
- #endif
#ifdef _cplusplus
#define ETERN_C extern "C"
#else
#define EXTERN_C extern
#endif
#ifdef _cplusplus
extern "C"{
#endif
EXTERN_C int func(int a, int b);
#ifdef _cplusplus
}
#endif
5、MFC提供了一些宏，可以使用AFX_EXT_CLASS来代替__declspec(DLLexport)，并修饰类名，从而导出类，AFX_API_EXPORT来修饰函数，AFX_DATA_EXPORT来修饰变量
[cpp] view plain copy print ?
- AFX_CLASS_IMPORT：__declspec(DLLexport)
- AFX_API_IMPORT：__declspec(DLLexport)
- AFX_DATA_IMPORT：__declspec(DLLexport)
- AFX_CLASS_EXPORT：__declspec(DLLexport)
- AFX_API_EXPORT：__declspec(DLLexport)
- AFX_DATA_EXPORT：__declspec(DLLexport)
- AFX_EXT_CLASS：#ifdef _AFXEXT
- AFX_CLASS_EXPORT
- #else
- AFX_CLASS_IMPORT
AFX_CLASS_IMPORT：__declspec(DLLexport) AFX_API_IMPORT：__declspec(DLLexport) AFX_DATA_IMPORT：__declspec(DLLexport) AFX_CLASS_EXPORT：__declspec(DLLexport) AFX_API_EXPORT：__declspec(DLLexport) AFX_DATA_EXPORT：__declspec(DLLexport) AFX_EXT_CLASS：#ifdef _AFXEXT AFX_CLASS_EXPORT #else AFX_CLASS_IMPORT
6、DLLMain负责初始化(Initialization)和结束(Termination)工作，每当一个新的进程或者该进程的新的线程访问DLL时，或者访问DLL的每一个进程或者线程不再使用DLL或者结束时，都会调用DLLMain。但是，使用TerminateProcess或TerminateThread结束进程或者线程，不会调用DLLMain。
7、一个DLL在内存中只有一个实例
DLL程序和调用其输出函数的程序的关系：
1)、DLL与进程、线程之间的关系
DLL模块被映射到调用它的进程的虚拟地址空间。
DLL使用的内存从调用进程的虚拟地址空间分配，只能被该进程的线程所访问。
DLL的句柄可以被调用进程使用；调用进程的句柄可以被DLL使用。
DLLDLL可以有自己的数据段，但没有自己的堆栈，使用调用进程的栈，与调用它的应用程序相同的堆栈模式。
2)、关于共享数据段
DLL定义的全局变量可以被调用进程访问；DLL可以访问调用进程的全局数据。使用同一DLL的每一个进程都有自己的DLL全局变量实例。如果多个线程并发访问同一变量，则需要使用同步机制；对一个DLL的变量，如果希望每个使用DLL的线程都有自己的值，则应该使用线程局部存储(TLS，Thread Local Strorage)。