MFC:thunk技术实现窗口类的封装

【 tulaoshi.com - 编程语言 】

　　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

　　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（n10）回才得到那些数据，当时真是长出了一口气：TNND，终于搞定了！:-)