打造自己的MFC：thunk技术实现窗口类的封装

MFC功能已经非常强大，自己做界面库也许没什么意思，但是这个过程中却能学到很多东西。比如说：

窗口类的封装,从全局窗口消息处理到窗口对象消息处理的映射方法：

    对界面进行封装，一般都是一个窗口一个类，比如实现一个最基本的窗口类CMyWnd，你一定会把窗口过程作为这个类的成员函数，但是使用WINAPI创建窗口时必须注册类WNDCLASS，里面有个成员数据lpfnWndProc需要WNDPROC的函数指针，一般想法就是把窗口类的消息处理函数指针传过去，但是类成员函数除非是静态的，否则无法转换到WNDPROC，而全局的消息处理函数又无法得到窗口类对象的指针。这里有几种解决办法：

    一种解决方法是用窗口列表，开一个结构数组，窗口类对象创建窗口的时候把窗口HWND和this指针放入数组，全局消息处理函数遍历数组，利用HWND找出this指针，然后定位到对象内部的消息处理函数。这种方法查找对象的时间会随着窗口个数的增多而增长。

    另一种方法比较聪明一点，WNDCLASS里面有个成员数据cbWndExtra一般是不用的，利用这点，注册类时给该成员数据赋值，这样窗口创建时系统会根据该值开辟一块内存与窗口绑定，这时把创建的窗口类的指针放到该块内存，那么在静态的窗口消息循环函数就能利用GetWindowLong(hWnd,GWL_USERDATA)取出该指针，return (CMyWnd*)->WindowProc(...)，这样就不用遍历窗口了。但是这样一来就有个致命弱点，对窗口不能调用SetWindowLong(hWnd,GWL_USERDATA,数据)，否则就会导致程序崩溃。幸好这个函数（特定这几个参数）是调用几率极低的，对于窗口，由于创建窗口都是调用窗口类的Create函数，不用手工注册WNDCLASS类，也就不会调用SetWindowLong函数。但是毕竟缺乏安全性，而且当一秒钟内处理的窗口消息很多时，这种查找速度也可能不够快。

    还有一种就是比较完美的解决办法，称之为thunk技术。thunk是一组动态生成的ASM指令，它记录了窗口类对象的this指针，并且这组指令可以当作函数，既也可以是窗口过程来使用。thunk先把窗口对象this指针记录下来，然后转向到静态stdProc回调函数，转向之前先记录HWND，然后把堆栈里HWND的内容替换为this指针，这样在stdProc里就可以从HWND取回对象指针，定位到WindowProc了。

    我们先来看看窗口过程函数定义：
   
    LRESULT WINAPI WindowProc(HWND hWnd,UINT uMsg,WPARAM wParam,LPARAM lParam)
    
    其实当我们的窗口类CMyWnd创建窗口的时候，窗口句柄是可以得到并且作为成员数据保存，如此一来，第一个参数hWnd是可以不要的，因为可以通过this->m_hWnd得到，我们可以在这里做手脚，hWnd其实质是一个指针，如果把这个参数替换为窗口类对象的this指针，那么我们不就可以通过(CMyWnd*)hWnd->WindowProc转到窗口类内部的窗口过程了吗？但是窗口过程是系统调用的，怎么能把hWnd替换掉呢？我们先来看看系统调用这个函数时的堆栈情况：

系统调用m_thunk时的堆栈：
ret HWND MSG WPARAM LPARAM
-------------------------------------------
栈顶                                              栈底

系统把参数从右到左依次压栈，最后把返回地址压栈，我们只要在系统调用窗口过程时修改堆栈，把其中的hWnd参数替换掉就行了。这时thunk技术就有用武之地了，我们先定义一个结构：

#pragma pack(push,1) //该结构必须以字节对齐
struct Thunk {
 BYTE    Call;
 int    Offset;
 WNDPROC   Proc;
 BYTE    Code[5];
 CMyWnd*   Window;
 BYTE    Jmp;
 BYTE    ECX; 
};
#pragma pack(pop)

类定义：
class CMyWnd
{
public:
   BOOL Create(...);
   LRESULT WINAPI WindowProc(UINT,WPARAM,LPARAM);
   static LRESULT WINAPI InitProc(HWND,UINT,WPARAM,LPARAM);
   static LRESULT WINAPI stdProc(HWND,UINT,WPARAM,LPARAM);
   WNDPROC CreateThunk();
   WNDPROC GetThunk(){return m_thunk}
   ...

private:
   WNDPROC m_thunk
}

在创建窗口的时候把窗口过程设定为this->m_thunk,m_thunk的类型是WNDPROC，因此是完全合法的，当然这个m_thunk还没有初始化，在创建窗口前必须初始化：

WNDPROC CMyWnd::CreateThunk()
{
   Thunk*  thunk = new Thunk;
 
 ///////////////////////////////////////////////
 //
 //系统调用m_thunk时的堆栈：
 //ret HWND MSG WPARAM LPARAM
 //-------------------------------------------
 //栈顶                                             栈底
 ///////////////////////////////////////////////

 //call Offset
 //调用code[0]，call执行时会把下一条指令压栈，即把Proc压栈
 thunk->Call = 0xE8;        // call [rel]32
 thunk->Offset = (size_t)&(((Thunk*)0)->Code)-(size_t)&(((Thunk*)0)->Proc);  // 偏移量，跳过Proc到Code[0]
 thunk->Proc = CMyWnd::stdProc;  //静态窗口过程
 
 //pop ecx，Proc已压栈，弹出Proc到ecx 
 thunk->Code[0] = 0x59;  //pop ecx
 
 //mov dword ptr [esp+0x4],this
 //Proc已弹出，栈顶是返回地址，紧接着就是HWND了。
 //[esp+0x4]就是HWND
 thunk->Code[1] = 0xC7;  // mov
 thunk->Code[2] = 0x44;  // dword ptr
 thunk->Code[3] = 0x24;  // disp8[esp]
 thunk->Code[4] = 0x04;  // +4
 thunk->Window = this;
 
 //偷梁换柱成功！跳转到Proc
 //jmp [ecx]
 thunk->Jmp = 0xFF;     // jmp [r/m]32
 thunk->ECX = 0x21;     // [ecx]
 
 m_thunk = (WNDPROC)thunk;
 return m_thunk;
}

这样m_thunk虽然是一个结构，但其数据是一段可执行的代码，而其类型又是WNDPROC，系统就会忠实地按窗口过程规则调用这段代码，m_thunk就把Window字段里记录的this指针替换掉堆栈中的hWnd参数，然后跳转到静态的stdProc:

//本回调函数的HWND调用之前已由m_thunk替换为对象指针
LRESULT WINAPI CMyWnd::stdProc(HWND hWnd,UINT uMsg,UINT wParam,LONG lParam)
{
 CMyWnd* w = (CMyWnd*)hWnd;
 
  return w->WindowProc(uMsg,wParam,lParam);
}

这样就把窗口过程转向到了类成员函数WindowProc，当然这样还有一个问题，就是窗口句柄hWnd还没来得及记录，因此一开始的窗口过程应该先定位到静态的InitProc，CreateWindow的时候给最后一个参数，即初始化参数赋值为this指针：

CreateWindowEx(
        dwExStyle,
                  szClass,
                  szTitle,
                  dwStyle,
                  x,
                  y,
                  width,
                  height,
                  hParentWnd,
                  hMenu,
                  hInst,
                  this            //初始化参数
                  );，

在InitProc里面取出该指针：

LRESULT WINAPI CMyWnd::InitProc(HWND hWnd,UINT uMsg,UINT wParam,LONG lParam)
{  
 if(uMsg == WM_NCCREATE)
 {
  CMyWnd *w = NULL;
  w = (CMyWnd*)((LPCREATESTRUCT)lParam)->lpCreateParams;
  if(w)
  {
   //记录hWnd
   w->m_hWnd = hWnd;
   
   //改变窗口过程为m_thunk
   SetWindowLong(hWnd,GWL_WNDPROC,(LONG)w-CreateThunk());
   return (*(WNDPROC)(w->GetThunk()))(hWnd,uMsg,wParam,lParam);   
  }
 } 
 return DefWindowProc(hWnd,uMsg,wParam,lParam);
}

这样就大功告成。

窗口过程转发流程：

    假设已建立CMyWnd类的窗口对象 CMyWnd *window，初始化完毕后调用window->Create，这时Create的窗口其窗口过程函数是静态CMyWnd::InitWndProc

 

InitWndProc	实现功能：window->Create创建窗口时已把对象this指针放入窗口初始化参数中，在此过程的WM_NCCREATE消息中把this指针取出来：CMyWnd *w = (CMyWnd*)((LPCREATESTRUCT)lParam)->lpCreateParams;记录HWND:w->m_hWnd = hWnd，然后设置窗口过程为w->m_thunk（thunk是一个WNDPROC类型的成员数据，所以可以设置）
└→	window->m_thunk	实现功能：跳转到静态CMyWnd::stdProc，在此之前替换系统的调用参数HWND为this指针
	└→	stdProc	实现功能：把HWND转换为窗口类指针： CMyWnd *w = (CMyWnd*)hWnd; return w->WindowProc(uMsg,wParam,lParam)
		└→	window->WindowProc	实现功能：执行实际的消息处理，窗口句柄已保存在m_hWnd

 题外话：thunk的汇编代码全部写在注释里了，把这段汇编转成数据可费了不少劲，当时手头没有合适的工具，只有一本《8086/8088汇编语言程序设计》，根据附录中的指令码汇总表转成机器码数据，那里面根本没有EAX，ECX，ESP等的概念，只能连蒙带猜加调试，非法操作了n（n>10）回才得到那些数据，当时真是长出了一口气：TNND，终于搞定了！:-)