理解 COM 套间

我们知道，CPU中拥有众多的寄存器，EAX，EBX等，而CPU的指令一般都是通过寄存器来实现的。其中有一个寄存器叫做EIP（Instruction Pointer，指令寄存器），程序的有序执行，是靠它来完成的。看下面的例子： ……
　　mov eax，4
　　mov ebx，5
　　……　　假如我们的程序运行到mov eax，4，那么EIP就会指向该句代码所在的内存的地址。当这行代码执行完毕之后，那么EIP会自动加一，那么它就会指向mov ebx，4。而程序的执行就是靠EIP的不断增加来完成的（跳转的话，EIP就变成了跳转到的地址）。在Windows系统下，进程并不拥有EIP，EAX，那么只有进程，一个程序就无法运行。而拥有这些寄存器的是线程，所以说进程是静态的。

我们知道一个CPU下只有一个EIP，一个EAX，也就是说同一时刻只能有一个线程可以运行，那么所说的多线程又是什么呢？事实上同一时刻也只有一个线程在运行，每个线程运行一段时间后，它会把它拥有的EIP，EAX等寄存器让出来，其它线程占有这些寄存器后，继续运行。因为这段时间很短，所以我们感觉不出来。这样我们就可以在一边听音乐的时候，一边玩俄罗斯方块了。为了实现不同的线程之间的转换，CPU要求操作系统维护一份固定格式的数据（该数据存在于内存中），这份数据叫做Task-State Segment(TSS)，在这份数据结构里，维护着线程的EAX，EIP，DS等寄存器的内容。而CPU还有一个寄存器叫做Task Register（TR），该寄存器指向当前正在执行的线程的TSS。而线程切换事实上就是TR指向不同的TSS，这样CPU就会自动保存当前的EAX，EBX的信息到相应的TSS中，并将新的线程的信息加载到寄存器。

事实上线程不过上一些数据结构，这些结构保存了程序执行时候需要的一些信息。我们可以在windows提供的头文件中找到一些影子，安装VC后在它的include目录下有一个Winnt.h文件。在该文件中，我们可以找到这样一个struct(_CONTEXT)。这就是线程切换时需要的数据结构（我不确定Windows内部是否用的就是这个结构，但应该和这份数据相差无几）。 //
　　// Context Frame
　　//
　　//　This frame has a several purposes: 1) it is used as an argument to
　　//　NtContinue, 2) is is used to constuct a call frame for APC delivery,
　　//　and 3) it is used in the user level thread creation routines.
　　//
　　//　The layout of the record conforms to a standard call frame.
　　//
　　
　　typedef struct _CONTEXT {
　　
　　//
　　// The flags values within this flag control the contents of
　　// a CONTEXT record.
　　//
　　// If the context record is used as an input parameter, then
　　// for each portion of the context record controlled by a flag
　　// whose value is set, it is assumed that that portion of the
　　// context record contains valid context. If the context record
　　// is being used to modify a threads context, then only that
　　// portion of the threads context will be modified.
　　//
　　// If the context record is used as an IN OUT parameter to capture
　　// the context of a thread, then only those portions of the thread''s
　　// context corresponding to set flags will be returned.
　　//
　　// The context record is never used as an OUT only parameter.
　　//
　　
　　DWORD ContextFlags;
　　
　　//
　　// This section is specified/returned if CONTEXT_DEBUG_REGISTERS is
　　// set in ContextFlags.　Note that CONTEXT_DEBUG_REGISTERS is NOT
　　// included in CONTEXT_FULL.
　　//
　　
　　DWORD　 Dr0;
　　DWORD　 Dr1;
　　DWORD　 Dr2;
　　DWORD　 Dr3;
　　DWORD　 Dr6;
　　DWORD　 Dr7;
　　
　　//
　　// This section is specified/returned if the
　　// ContextFlags word contians the flag CONTEXT_FLOATING_POINT.
　　//
　　
　　FLOATING_SAVE_AREA FloatSave;
　　
　　//
　　// This section is specified/returned if the
　　// ContextFlags word contians the flag CONTEXT_SEGMENTS.
　　//
　　
　　DWORD　 SegGs;
　　DWORD　 SegFs;
　　DWORD　 SegEs;
　　DWORD　 SegDs;
　　
　　//
　　// This section is specified/returned if the
　　// ContextFlags word contians the flag CONTEXT_INTEGER.
　　//
　　
　　DWORD　 Edi;
　　DWORD　 Esi;
　　DWORD　 Ebx;
　　DWORD　 Edx;
　　DWORD　 Ecx;
　　DWORD　 Eax;
　　
　　//
　　// This section is specified/returned if the
　　// ContextFlags word contians the flag CONTEXT_CONTROL.
　　//
　　
　　DWORD　 Ebp;
　　DWORD　 Eip;
　　DWORD　 SegCs;　　　　　　// MUST BE SANITIZED
　　DWORD　 EFlags;　　　　　 // MUST BE SANITIZED
　　DWORD　 Esp;
　　DWORD　 SegSs;
　　
　　//
　　// This section is specified/returned if the ContextFlags word
　　// contains the flag CONTEXT_EXTENDED_REGISTERS.
　　// The format and contexts are processor specific
　　//
　　
　　BYTE　　ExtendedRegisters[MAXIMUM_SUPPORTED_EXTENSION];
　　
　　} CONTEXT;　　好了，线程就先讲这么多了。如果对进程和线程的内容感兴趣，可以到Intel的网站下载PDF格式的电子书《IA-32 Intel Architecture Software Developer’s Manual》，纸版的书也可以在这儿预定（他们会免费邮寄给你）。通过这套书，你可以对CPU的结构有一个清晰的认识。另外可以找几本讲解Windows系统的书看看，不过这类的好书不多，最著名的是《Advance Windows》，不过也是偏向于实用，对系统结构的讲解不多。也是，要完全去了解这部分的细节，太困难了，毕竟微软没有给我们提供这部分的源码。幸好，其实我们理解它大致的原理就足够用了。