Структура CONTEXT
К этому моменту Вы должны понимать, какую важную роль играет структура CONTEXT в планировании потоков. Система сохраняет в ней состояние потока перед самым отключением его от процессора, благодаря чему его выполнение возобновляется с того места, где было прервано
Вы, наверное, удивитесь, но в документации Platform SDK структуре CONTEXT отведен буквально один абзац:
"В структуре CONTEXT хранятся данные о состоянии регистров с учетом специ фики конкретного процессора. Она используется системой для выполнения различ ных внутренних операций. В настоящее время такие структуры определены для про цессоров Intel, MIPS, Alpha и PowerPC. Соответствующие определения см. в заголовоч ном файле WinNT.h"
В документации нет ни слова об элементах этой структуры, набор которых зави сит от типа процессора. Фактически CONTEXT — единственная из всех структур Windows, специфичнаядля конкретного процессора.
Так из чего же состоит структура CONTEXT Давайте посмотрим Ее элементы чет ко соответствуют регистрам процессора. Например, для процессоров x86 в число элементов входят Eax, Ebx, Ecx, Edx и т д., а для процессоров Alpha — IntVO, IntTO, IntT1, IntSO, IntRa, IntZero и др. Структура CONTEXT для процессоров x86 выглядит так.
typedef struct _CONTEXT {
//
// Флаги, управляющие содержимым записи CONTEXT.
//
// Если запись контекста используется как входной параметр, тогда раздел,
// управляемый флагом (когда он установлен), считается содержащим
// действительные значения, Если запись котекста используется для
// модификации контекста потока, то изменяются только те разделы, для
// которых флаг установлен
//
// Если запись контекста используется как входной и выходной параметр
// для захвата контекста потока, возвращаются только те разделы контекста,
// для которых установлены соответствующие флаги. Запись контекста никогда
// не используется только как выходной параметр.
//
DWORD ContextFlags;
//
// Этот раздел определяется/возвращается, когда в ContextFlags установлен
// флаг CONTEXT_DEBUG_REGISTERS. Заметьте, что CONTEXT_DEBUG_REGISTERS
// не включаются в CONTEXT_FUlL.
//
DWORD Dr0;
DWORD Dr1;
DWORD Dr2;
DWORD Dr3;
DWORD Dr6;
DWORD Dr7;
//
// Этот раздел определяется/возвращается, когда в ContextFlags
// установлен флаг CONTEXT_FLOATING_POINT,
// FLOATING_SAVE_AREA FloatSave;
//
// Этот раздел определяется/возвращается, когда в ContextFlags
// установлен флаг CONTEXT_SEGMENTS
//
DWORD SegGs;
DWORD SegFs;
DWORD SegEs;
DWORD SegDs;
//
// Этот раздел определяется/возвращается, когда в ContextFlags
// установлен флаг CONTEXT_INTEGER
//
DWORD Edi;
DWORD Esi,
DWORD Ebx;
DWORD Fdx;
DWORD Ecx;
DWORD Eax;
//
// Этот раздел определяется/возвращается, когда в ContextFlags
// установлен флаг CONTEXT_CONTROL.
//
DWORD Ebp,
DWORD Eip;
DWORD SegCs; // следует очистить
DWORD EFlags, // следует очистить
DWORD Esp,
DWORD SegSs;
//
// Этот раздел определяется/возвращается, когда в ContextFlags
// установлен флаг CONTEXT_EXTENDED_REGISTERS
// Формат и смысл значений зависят от типа процессора.
//
BYTE ExtendedRegisters[MAXIMUM_SUPPORTED_EXTENSION];
} CONTEXT;
Эта структура разбита на несколько разделов. Раздел CONTEXT_CONTROL содер жит управляющие регистры процессора: указатель команд, указатель стека, флаги и адрес возврата функции. (В отличис от x86, который при вызове функции помещает адрес возврата в стек, процессор Alpha сохраняет адрес возврата в одном из регист ров,) Раздел CONTEXT_INTEGER соответствует целочисленным регистрам процессо ра, CONTEXT_FLOATING_POINT — регистрам с плавающей точкой, CONTEXT_SEG MENTS — сегментным регистрам (только для x86), CONTEXT_DEBUG_REGISTERS — регистрам, предназначенным для отладки (только для x86), a CONTEXT_EXTEN DED_REGISTERS — дополнительным регистрам (только для x86).
Windows фактически позволяет заглянуть внутрь объекта ядра "поток" и получить сведения о текущем состоянии регистров процессора. Для этого предназначена функция:
BOOL GetThreadContext( HANDLE hThread, PCONTEXT pContext);
Создайте экземпляр структуры CONTEXT, инициализируйте нужные флаги (в эле менте ContextFlags) и передайте функции GetThreadContext адрес этой структуры. Функция поместит значения в элементы, сведения о которых Вы запросили
Прежде чем обращаться к GetThreadContext, приостяновите поток вызовом Sus pendThread, иначе поток может быть подключен к процессору, и значения регистров существенно изменятся. На самом деле у потока есть два контекста- пользовательско го режима и режима ядра. GetThreadContext возвращает лишь первый из них. Если Вы вызываете SuspendThread, когда поток выполняет код операционной системы, пользо вательский контекст можно считать достоверным, даже несмотря на то что поток еще не остановлен (он всс равно не выполнит ни одной команды пользовательского кода до последующего возобновления)
Единственный элемент структуры CONTEXT, которому не соответствует какой либо регистр процессора, — ContextFlags. Присутствуя во всех вариантах этой струк туры независимо от типа процессора, он подсказывает функции GetThreadContext, значения каких регистров Вы хотите узyать. Например, чтобы получить значения управляющих регистров для потока, напишите что-то вроде:
// создаем экземпляр структуры
CONTEXT CONTEXT Context;
// сообщаем системе, что нас интересуют сведения
// только об управляющих регистрах
Context ContextFlags = CONTEXT_CONTROL;
// требуем от системы информацию о состоянии
// регистров процессора для данного потока
GetThreadContext(hThread, &Context);
// действительные значения содержат элементы структуры CONTEXT,
// соответствующие управляющим регистрам, остальные значения
// не определены
Перед вызовом GetThreadContext надо инициализировать элемент ContextFlags. Чтобы получить значения как управляющих, так и целочисленных регистров, иници ализируйте его так
// сообщаем системе, что нас интересуют
// управляющие и целочисленные регистры
Context.ContextFlags = CONTEXT_CONTROL | CONTEXT INTEGER;
Есть еще один идентификатор, позволяющий узнать значения важнейших регис тров (т. e. используемых, по мнению Microsoft, чаще всего):
// сообщаем системе, что нас интересуют
// все значимые регистры
Context.ContextFlags = CONTEXT_FULL;
CONTEXT_FULL определен в файле WinNT.h, как показано в таблице.
| Тип процессора | Определение CONTEXT_FULL |
| x86 | CONTEXT_CONTROL | CONTEXT INTEGER | CONTEXT_SEGMENTS |
| Alpha | CONTEXT_CONTROL | CONTEXT_FLOATING_POINT | CONTEXT_INTEGER |
| Тип процессора | Указатель команд | Указатель стека |
| х86 | CONTEXT.Eip | CONTEXT.Esp |
| Alpha | CONTEXT.Fir | CONTEXT.IntSp |
BOOL SetThreadContext( HANDLE hThread, CONST CONTEXT *pContext);
Перед этой операцией поток тожe нужно приостановить, иначе результаты могут быть непредсказуемыми.
Прежде чем обращаться к SetThreadContext, инициализируйте элемент ContextFlags, как показано ниже.
CONTEXT Context;
// приостанавливаем поток
SuspendThread(hThread);
// получаем регистры для контекста потока
Context.ContextFlags = CONTEXT_CONTROL;
GetThreadContext(hThread, &Context);
// устанавливаем указатель команд по своему выбору;
// в нашем примере присваиваем значение 0x00010000
#if defined(_ALPHA_)
Context.Fir = 0x00010000;
#elif defined(_X86_)
Context.Eip = 0x00010000;
#else
#error Module contains CPU-specific code, modify and recompile.
#endif
// вносим изменения в регистры потока, ContextFlags
// можно и не инициализировать, так как это уже сделано
Context.ConlrolFlags = CONTEXT_CONTROL; SetThreadContext(hThread, &Context);
// возобновляем выполнение потока; оно начнется с адреса 0x00010000
ResumeThread(hThread);
Этот код, вероятно, приведет к ошибке защиты (нарушению доступа) в удаленном потоке; система сообщит о необработанном исключении, и удаленный процесс бу дет закрыт. Все верно — нс Ваш, а удаленный. Вы благополучно обрушили другой процесс, оставив свой в целости и сохранности!
Функции GetTbreadContexf и SetThreadContext наделяют Вас огромной властью над потоками, но пользоваться ею нужно с осторожностью. Вызывают их лишь считан ные приложения. Эти функции предназначены для отладчиков и других инструмен тальных средств, хотя обращаться к ним можно из любых программ
Подробнее о структуре CONTEXT мы поговорим в главе 24.
