使用简单的C++编写内核模式程序？

Question

我准备深入内核领域，我的问题与编程语言有关。我看过大部分教程都是用C语言编写的。我目前使用的是C++和汇编语言编程。我之前也学过C语言，但没有多少使用经验。我想知道是否可能仅使用简化的C++在内核模式下进行编程，而不使用任何高级构造？基本上，我试图避免两种语言之间存在的细微差异（例如C语言中没有bool，main函数没有自动返回0，真正微小的差异）。我不会使用模板、类等。那么，在没有任何主要麻烦的情况下，是否可以使用简单的C++在内核模式下进行编程？

- devjeetroy

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你是指Windows内核开发还是其他操作系统的开发？ - Thierry Franzetti

Windows内核开发，抱歉。 - devjeetroy

如果您认为C语言过于简单，那么C++就更加复杂了... - sehe

你可能想阅读微软对该主题的评论。如果阅读后有更具体的问题，请另外提出新问题。 - Jerry Coffin

我并不是这个意思，我只是想说不要使用任何主要的C++语言特性。 - devjeetroy

在不使用主要 C++ 特性的情况下，使用 C++ 是相当困难的。 - Dave Rager

Answer 1

即使没有官方支持，你也可以使用C++作为Windows内核开发的开发语言。但需要注意以下几点：

• 必须定义新的和删除的操作符来映射到ExAllocatePoolWithTag和ExFreePool。

• 尽量避免虚拟函数。似乎无法控制对象vtable的位置，如果它在可分页部分中并且您的代码在IRQL >= DISPATCH_LEVEL下被调用，则可能会产生意外结果。

• 如果仍然需要使用虚拟方法表，请在IRQL>=DISPATCH_LEVEL之前锁定.rdata段后再使用。

除此类限制，您可以使用C ++进行驱动程序开发。

- Thierry Franzetti

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+1 对于虚函数表的陷阱。我正要提到同样的事情。 - Dave Rager

谢谢！我看到这里涉及到一些复杂性。你会建议使用C还是C++？我有点困惑。 - devjeetroy

将C++用作更好的C是可行的。问题出现在编译器生成代码时——包括模板、虚函数表、默认构造函数和标量删除存根等内容。您无法控制C++编译器决定发出这些内容的可执行文件部分，这意味着当需要它们的代码不能进行分页时，它们可能是可分页的。这可能会导致一些严重的问题。不过，如果您小心谨慎，可以避免这种情况。 - Stewart

在WDK 8中，可以在类级别上实现分页控制，从而确保vtable的位置。另一个值得一提的事情是不要使用异常。 - SomeWittyUsername

Answer 2

如果您想在WDK中使用C ++，请添加两个链接。这是一次性的设置工作。 NT Insider：客座文章：在NT驱动程序中使用C ++ NT Insider：全球救援行动-为NT DDK提供C ++运行时支持 我看到内核代码使用了很多自动锁/智能指针；虽然它们使代码整洁，但我认为对于初学者来说有一个学习曲线，如果滥用，大量的构造/析构代码会减慢速度。

- Peter

Answer 3

如果你仔细编写代码，了解每个定义、运算符、调用等背后的确切含义，那么使用C++编写内核代码就不会有问题。上面评论中提到的Microsoft文档是一份很好的阅读材料，因为它描述了C++不如C透明或无法提供类似重要保证的情况，从而让你知道应该避免哪些问题。

- Alexey Frunze

Answer 4

微软编写了一份指南。基本上他们告诉我们要避免使用除了C++的松散变量声明规则以外的任何东西... 唉。不过也不可能那么糟糕，但是这里有一些需要记住的例子：

• 分页池中分配的内存可能会被分页出去。如果您在IRQL高于PASSIVE_LEVEL时尝试访问它，则会出现问题（或者至少当客户抱怨您的驱动程序使系统蓝屏时，您会偶尔遇到这种情况）！在低内存系统下测试您的驱动程序并加以负载！
• 非分页池是有限的，您很可能无法从中分配所有所需。
• 堆栈比用户模式下小得多，约为12-24K。
• 任何涉及内核浮点路径的操作都必须受到KeSaveFloatingPointState和KeRestoreFloatingPointState的保护。
• C++异常：不行

阅读指南了解更多。现在，如果您可以确保生成的代码遵循这些规则，请继续使用C++。

- Andreas Magnusson

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这个指南有点过时。Max NonPaged池的大小是物理RAM的一半，那么将所有代码标记为非页面的内存消耗量有多少？其他几点是正确的。 - Christopher