Microsoft Windows API

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 17:58, 19 мая 2017.

Microsoft Windows API — наиболее важная и мощная библиотека функций интерфейсов программирования приложений Microsoft Windows, которую могут использовать разработчики приложений. Является самым прямым способом взаимодействия приложений с Windows. "Майкрософт" выпускает специальный комплект разработчика программного обеспечения для создания программ, использующих Windows API, который носит название Platform SDK. Данный комплект содержит файлы заголовков, библиотеки, примеры, документацию и инструменты, необходимые для разработки приложений для Microsoft Windows и Microsoft .NET Framework. [Источник 1]

Общие сведения

Windows API спроектирован для написания прикладных программ на языке С, предназначенных для работы под управлением операционной системы MS Windows. Тем не менее, API может быть использован любым языком программирования компилятора или ассемблером , способным обрабатывать (четко определенные) структуры данных низкого уровня наряду с предписанными соглашениями о вызовах для звонков и обратных вызовов . Кроме того , внутренняя реализация функции API была разработана на нескольких языках, исторически. Несмотря на то , что С не является объектно-ориентированным программированием языка, Windows API , и Windows , оба исторически были описаны как объектно-ориентированные. Там также было много классов обертки и расширений (от Microsoft и другие) для объектно-ориентированных языков программирования, которые делают эту объектно-ориентированную структуру более четко (MFC, VCL, GDI+ и т.д.) , Так , например, Microsoft Windows 8 обеспечивает API для Windows и WinRT API, который реализован в C++ и объектно-ориентированный дизайн. [Источник 2]


Работа через Windows API — это наиболее близкий к операционной системе способ взаимодействия с ней из прикладных программ. Более низкий уровень доступа, необходимый только для драйверов устройств, в текущих версиях Windows предоставляется через Windows Driver Model.

Windows API представляет собой множество функций, структур данных и числовых констант, следующих соглашениям языка Си. Все языки программирования, способные вызывать такие функции и оперировать такими типами данных в программах, исполняемых в среде Windows, могут пользоваться этим API. В частности, это языки C++, Pascal, Visual Basic и многие другие. Эти функции в свою очередь могут быть разбиты на следующие основные категории:

  • Базовые службы (Base Services);
  • Службы компонентов (Component Services);
  • Службы пользовательского интерфейса (User Interface Services);
  • Графические и мультимедийные службы (Graphics and Multimedia Services);
  • Обмен сообщениями и совместная работа (Messaging and Collaboration);
  • Сеть (Networking);
  • Веб-службы (Web Services). [Источник 3]


В компании Microsoft и сторонними разработчиками для облегчения программирования под Windows было предпринято множество попыток создать библиотеки и среды программирования, частично или полностью скрывающие от программиста особенности Windows API, и предоставляющие ту или иную часть его возможностей в более удобном виде. В частности, сама Microsoft в разное время предлагала библиотеки Active Template Library (ATL)/Windows Template Library (WTL), MFC, .Net/WinForms/WPF, TXLib. Компания Borland (ныне Embarcadero, её преемник в части средств разработки) предлагала OWL и VCL. Есть кросс-платформенные библиотеки, такие как Qt, Tk и многие другие. Весомая часть этих библиотек сконцентрирована на облегчении программирования графического интерфейса пользователя.

История Microsoft API

На протяжении многих лет были внесены различные изменения и дополнения в системах Windows , и Windows API изменился и вырос. В API для Windows 1.0 поддерживаются менее 450 функций , в то время как современные версии насчитывают тысячи. Тем не менее, в целом интерфейс остается достаточно последовательным, и старый Windows 1.0 будет по- прежнему выглядеть знакомым для программиста, который использует современный Windows API.

Microsoft прилагает усилия, чтобы сохранить обратную совместимость. Для достижения этой цели при разработке новых версий Windows, Microsoft иногда реализует обходные пути, чтобы обеспечить совместимость с программным обеспечением сторонних производителей, которые использовали предыдущую версию незарегистрированным или даже нецелесообразным способом.

Одно из самых больших изменений в Windows API , был переход от Win16 (поставляется в Windows 3.1 и старше) в Win32 (Windows NT и Windows 95 и выше). В то время как Win32 первоначально была введена с Microsoft Windows NT 3.1 и Win32s разрешено использовать подмножество Win32. Для того, чтобы облегчить переход, в Windows 95, для разработчиков снаружи и внутри Microsoft ,была использована сложная схема API преобразователь , она может позволить 32-битный код для вызова в 16-битного кода (для большинства из Win16 API) , и наоборот. Плоские преобразователи позволили 32-битному коду вызывать 16-битные библиотеки, а схема широко использовалась в библиотеках Windows 95 , чтобы избежать переноса всей ОС для Win32 в одном пакете. В Windows NT, операционная система была чистой 32-битной, кроме частей для совместимости с 16-разрядными приложениями, и только родовыми преобразователями были доступны преобразователи от Win16 до Win32, как и для Windows 95. Platform SDK поставляются с компилятором , который может производить код , необходимый для этих преобразователей. Версии 64-битных ОС Windows также могут запускать 32-разрядные приложения с помощью WoW64. [Источник 4]


Обзор

Функции, предоставляемые Windows API, могут быть представлены следующим образом:

  • Функции Windows API. Документированные, вызываемые подпрограммы в WindowsAPI. Например, CreateProcess, CreateFile и GetMessage.
  • Собственные системные службы (или системные вызовы). Недокументированные базовые службы в операционной системе, вызываемые при работе в пользовательском режиме. Например, NtCreateUserProcess является внутренней службой, которую функция Windows CreateProcess вызывает для создания нового процесса.
  • Функции поддержки ядра (или подпрограммы). Подпрограммы внутри операционной системы Windows, которые могут быть вызваны только из режима ядра. Например, ExAllocatePoolWithTag является подпрограммой, вызываемой драйверами устройств для выделения памяти из системных динамически распределяемых областей Windows (называемых пулами).
  • Службы Windows. Процессы, запускаемые Диспетчером управления службами (Windowsservicecontrolmanager). Например, служба Диспетчер задач запускается в виде процесса, работающего в пользовательском режиме, в котором поддерживается команда at (аналогичная UNIX-командам at или cron).
  • Библиотеки DLL (dynamic-link libraries — динамически подключаемые библиотеки). Набор вызываемых подпрограмм, связанных вместе в виде двоичного файла, который может быть загружен в динамическом режиме приложениями, которые используют эти подпрограммы. В качестве примера можно привести msvcrt.dll (библиотеку времени выполнения для приложений, написанных на языке C) и kernel32.dll (одну из библиотек подсистемы Windows API). DLL-библиотеки широко используются компонентами и приложениями Windows, которые работают в пользовательском режиме. Преимущество, предоставляемое DLL-библиотеками по сравнению со статическими библиотеками, заключается в том, что они могут использоваться сразу несколькими приложениями, и Windows обеспечивает наличие в памяти только одной копии кода DLL-библиотеки для тех приложений, в которых имеются ссылки на эту библиотеку. Следует заметить, что неисполняемые .NET-сборки компилируются как DLL-библиотеки, но без каких-либо экспортируемых подпрограмм. CLR анализирует скомпилированные метаданные для доступа к соответствующим типам и элементам классов.

Взаимодействие программ

Windows API , предназначен в основном для взаимодействия операционной системы с приложениями. Для связи между различными приложениями Microsoft разработала ряд технологий наряду с основной Windows API. Это началось с динамическим обменом данных (DDE), которая была заменена Object Linking и Embedding (OLE) , а затем с помощью модели компонентных объектов (COM), объектов автоматизации , ActiveX управления, и .NET Framework. Существует не всегда четкое различие между этими технологиями, и есть много совпадений.

Разнообразие терминов в основном является результатом группировки программных механизмов, которые имеют отношение к данному аспекту разработки программного обеспечения. Автоматизация конкретно относится к экспорту функции приложения или компонента ( в качестве интерфейса прикладного программирования (API)) , так что он может быть под контролем других приложений, а не только пользователей, .NET является автономным общей методологии и технологии разработки настольных веб - приложений , написанных на различных точно в срок (JIT) , составленный языков.


Версии Windows API

Почти каждая новая версия Microsoft Windows представила свои собственные дополнения и изменения в Windows API.

  • Win16 — первая версия Windows API для 16-разрядных версий Windows. Изначально назывался просто Windows API, затем стал называться Win16 для отличия от Win32.
  • Win32 — 32-разрядный API для современных версий Windows. Самая популярная ныне версия. Базовые функции этого API реализованы в динамически подключаемых библиотеках kernel32.dll и advapi32.dll; базовые модули графического интерфейса пользователя — в user32.dll и gdi32.dll. Win32 появился вместе с Microsoft Windows NT и затем был перенесён в несколько ограниченном виде в системы серии Microsoft Windows 9x. В современных версиях Windows, происходящих от Windows NT, работу Win32 GUI обеспечивают два модуля: csrss.exe (процесс исполнения клиент-сервер), работающий в пользовательском режиме, и win32k.sys в режиме ядра. Работу же системных Win32 API обеспечивает ядро — ntoskrnl.exe.
  • Win32s — подмножество Win32, устанавливаемое на семейство 16-разрядных систем Microsoft Windows 3.x, и реализующее ограниченный набор функций Win32 API для этих систем.
  • Win64 — 64-разрядная версия Win32, содержащая дополнительные функции для использования на 64-разрядных компьютерах. Win64 API можно найти только в 64-разрядных версиях Microsoft Windows XP, Microsoft Windows Server 2003, Microsoft Windows Vista, Microsoft Windows Server 2008, Microsoft Windows Server 2008 R2, Microsoft Windows 7 и Microsoft Windows 8.
  • WinCE является реализацией Windows API для Windows CE операционной системы. [Источник 5]

Мультимедиа

В рамках каждой версии Windows , начиная с Microsoft Windows 95. OSR2, Microsoft предоставила Microsoft DirectX API , - набор графических и игровых услуг, который включает в себя:

  • Direct2D - для аппаратного ускорения 2D векторной графики;
  • Direct3D - для аппаратного ускорения 3D графики;
  • DirectSound - для доступа звуковой карты низкого уровня аппаратного ускорения;
  • DirectInput - для связи с устройствами ввода, таких как джойстики и геймпады;
  • DirectPlay - многопользовательская игровая инфраструктура. Этот компонент был устаревшим DirectX 9 и Microsoft больше не рекомендует использовать его для разработки игр.

Microsoft также предоставляет несколько интерфейсов API для кодирования медиа и воспроизведения:

  • DirectShow - строит и запускает общие мультимедийные источники информации. Часто используются для визуализации в игре видео и создания медиа-плеера ( Windows Media Player базируется на нем). Но DirectShow больше не рекомендуется для разработки игр.
  • Media Foundation - новый цифровые медиа API предназначен для замены DirectShow.

Технологии, доступные через Windows API

  • Microsoft Active Accessibility — компоненты Microsoft Windows на основе технологии COM, предоставляющие интерфейс к вспомогательным технологиям.
  • ActiveX — фреймворк для определения программных компонентов, пригодных к использованию из программ, написанных на разных языках программирования. Программное обеспечение может собираться из одного или более таких компонентов, чтобы использовать их функционал.
  • Component Object Model — это технологический стандарт от компании Microsoft, предназначенный для создания программного обеспечения на основе взаимодействующих компонентов, каждый из которых может использоваться во многих программах одновременно.
  • DLL — понятие операционных систем Microsoft Windows и IBM OS/2; динамическая библиотека, позволяющая многократное применение различными программными приложениями. [Источник 6]

Ссылки

Источники

  1. Введение в Win32 API// cppstudio. [2017—2017]. Дата обновления: 25.04.2017. URL: http://cppstudio.com/post/9384/ (дата обращения: 25.04.2017).
  2. Общие сведения об Windows API // wikipedia. [2017—2017]. Дата обновления: 25.04.2017. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Windows_API (дата обращения: 25.04.2017).
  3. Категории функций // datbaze.[2017—2017]datbaze. Дата обновления: 25.04.2017. URL: https://datbaze.ru/windows/chto-takoe-windows-api.html (дата обращения: 25.04.2017).
  4. История Microsoft API// wikipedia. [2017—2017]. Дата обновления: 25.04.2017. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Windows_API (дата обращения: 25.04.2017).
  5. Версии Windows API// compress. [2017—2017]. Дата обновления: 25.04.2017. URL: http://compress.ru/article.aspx?id=11741 (дата обращения: 25.04.2017).
  6. Доступные технологии // studopedia. [2017—2017]. Дата обновления: 25.04.2017. URL: http://studopedia.ru/7_137525_tehnologii-dostupnie-cherez-Windows-API.html (дата обращения: 25.04.2017).