BDA驱动学习笔记（6）：错误处理，内存管理以及字符串

 

错误处理：错误处理分为状态代码返回，异常处理和bug check三种，第三种（bug check）也就是我们在98系统里经常见到的蓝屏，nt系统里不常见但也会发生，真是很让人讨厌。不过万一驱动代码执行过程中发现了及其严重的错误，那么给个蓝屏应该是最好的选择，因为既然是“及其严重”的错误，继续执行下去操作系统会被搞坏。

状态代码NTSTATUS是一个32位的整数，表征代码执行成功与否，它的结构如下：

 

Sev表示严重程度，C表明该状态代码要被原封不动的传回给用户，Facility指出错误由哪个部件产生，Code保存了错误信息。一般而言是否执行成功应该用NT_SUCCESS宏来判断，直接看NTSTATUS是否为0是不对的。

驱动开发中也可以用类似try catch的方法处理异常，不过驱动中的异常处理机制和c++中的机制并不是同一套。而且值得注意的是，开发过程中要严格区分异常和错误，不能吧错误当异常，也最好别把异常当错误。按照我的理解两者的差别是，错误出现后程序就应该退出了，而异常出现的时候你还有补救的机会。

驱动程序中用保存在程序堆栈里的异常帧来处理异常。每次异常发生的时候，系统扫描堆栈，找到异常帧。异常帧中保留了一个过滤程序和一个异常处理程序。如果过滤程序中指定的条件都符合，那么异常处理程序被执行到，否则就跳过。如果没有过滤程序，系统会指派一个默认的；如果没有异常处理程序，系统也会指派一个默认的动作，那就是死机。

驱动程序中的__try , __except和__finally关键字的意义和c++中的差不多。__finally块中的代码无论如何都会被执行一遍，即使你的__try块中有return或者goto这样的语句。__except语句中要求有过滤代码，一般是以下三个之一：

EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER：告诉系统要执行异常处理程序。如果处理程序中有return或者goto，那么接下来要执行的是__except块之后的代码，而不是返回或者跳转到指定地点。这一点很奇怪，DDK中的描述并非如此，而某本书的作者信誓旦旦的说他做过实验，他是对的，DDK写错了。我选择相信做过实验的人。

EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH：告诉系统继续找下一个异常处理程序。如果找不到，系统崩溃。

EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION：告诉系统返回到发生异常的地方继续执行。一般来讲没什么意义，除非你确实可以改变出异常的情况，让异常消失。

值得注意的是，算术异常（除0），页故障和非法指针都不能用异常处理机制处理，其实它们都算是错误。并且能用NTSTATUS处理掉的事情，尽量不要用异常，因为异常处理机制非常耗资源。

bug check是调用KeBugCheckEx()函数来实现的，这个函数从来不返回，因为已经蓝屏了。

我们都知道NT中的内存分为两块，按照安全性和完整性分可以分为用户模式地址和内核模式地址，按照分页能力分可以分为分页内存和非分页内存。内核模式驱动中不能随便使用用户模式下的内存，因为用户传给你一个地址是虚拟地址，指向的内容不定是在内存里还是在磁盘上，如果贸然访问，会引发一个页错误。用户模式可以随便访问用户模式，因为技术指向的内容在磁盘里，虚拟内存组件也会帮你把它倒回到内存中，内核模式就没那么好运了，它什么事情都得自己干。

内核模式内存分为分页内存和非分页内存两种，用户模式全是分页内存，是没权限访问非分页内存的。非分页内存区域永远在内存里，不会被倒到磁盘上去，所以它是一种很宝贵的资源，内存容量怎么说也比磁盘小太多。你可以用alloc_text编译指令指示某个程序段运行在分页程序中，比如#pragma alloc_text(PAGE, AddDevice)指明AddDevice程序段要运行在分页内存里，如果没有指明，那么默认是在非分页内存中。同样的编译指令还有data_seg(“PAGE”)，指明让变量存放在分页内存里；code_seg(“PAGE”)，指明让程序段运行在分页内存里。记得要用data_seg()和code_set()回复默认行为。

内核中申请动态内存的方法是ExAllocatePoll(type, size)，和malloc差不多，不过这里需要指定申请内存的类型，常见的类型如下

内存池类型	描述
NonPagedPool	从非分页内存池中分配内存
PagedPool	从分页内存池中分配内存
NonPagedPoolMustSucceed	从非分页内存池中分配内存，如果不能分配则产生bugcheck
NonPagedPoolCacheAligned	从非分页内存池中分配内存，并确保内存与CPU cache对齐
NonPagedPoolCacheAlignedMustS	与NonPagedPoolCacheAligned类似，但如果不能分配则产生bugcheck
PagedPoolCacheAligned	从分页内存池中分配内存，并确保内存与CPU cache对齐

注意，申请来的内存至少应该是8字节对齐的。

释放动态内存用ExFreePool（PVOID），动态内存的申请释放千万要小心对付，内核里有内存泄露那是很可怕的事情。另一个申请动态内存的函数是

ExAllocatePoolWithTag(type, size, tag); 和ExAllocatePoll不同的是，这个函数还需要指定一个标签，放在申请来的内容的开头。微软建议我们一直使用ExAllocatePoolWithTag，为申请来的内存加上我们自己的标签。

驱动中开提供了一组数据结构以方便我们保存数据。Stl中的list，queue等数据结构不能随便用在驱动开发中，很危险，相反的我们应该一直使用内置的数据结构。以链表为例，内核中提供了一个LIST_ENTRY的数据结构好让我们生成需要的链表。这个结构只是用来构造链表和链接链表用的，链表中存放什么数据还得自己定义。这里有个很奇特的地方在于，你创建一个链表Node结构后，LIST_ENTRY是作为它的子项存放的，而并不是LIST_ENTRY中有一个指针可以指向我们的数据块。比如下面这个Node：

Struct Node

{

Int value;
}

如何把这个Node放到LIST_ENTRY里？正确的做法是

 

Struct Node

{

Int value;

LIST_ENTRY linkField;
}

而不是什么类似linkField->Data = node之类的操作。

生成的list里保存的都是LIST_ENTRY，而想通过LIST_ENTRY访问到它所在的Node，则需要使用CONTAINING_RECORD宏。 比如：

Node psElement = (Node) CONTAINING_RECORD(psLink, Node, linkfield);

这里顺便要提一下，if或者else语句之后的操作最好用大括号括起来，因为操作到底是函数还是宏定义你是没办法确定的，万一是宏，那就会造成不必要的麻烦。

内核中操作字符串也有自己的一套机制，各函数说明如下：

操作	ANSI串函数	Unicode串函数
Length	strlen	wcslen
Concatenate	strcat, strncat	wcscat, wcsncat, RtlAppendUnicodeStringToString, RtlAppendUnicodeToString
Copy	strcpy, strncpy, RtlCopyString	wcscpy, wcsncpy, RtlCopyUnicodeString
Reverse	_strrev	_wcsrev
Compare	strcmp, strncmp, _stricmp, _strnicmp, RtlCompareString, RtlEqualString	wcscmp, wcsncmp, _wcsicmp, _wcsnicmp, RtlCompareUnicodeString, RtlEqualUnicodeString, RtlPrefixUnicodeString
Initialize	_strset, _strnset, RtlInitAnsiString, RtlInitString	_wcsnset, RtlInitUnicodeString
Search	strchr, strrchr, strspn, strstr	wcschr, wcsrchr, wcsspn, wcsstr
Upper/lowercase	_strlwr, _strupr, RtlUpperString	_wcslwr, _wcsupr, RtlUpcaseUnicodeString
Character	isdigit, islower, isprint, isspace, isupper, isxdigit, tolower, toupper, RtlUpperChar	towlower, towupper, RtlUpcaseUnicodeChar
Format	sprintf, vsprintf, _snprintf, _vsnprintf	swprintf, _snwprintf
String conversion	atoi, atol, _itoa	_itow, RtlIntegerToUnicodeString, RtlUnicodeStringToInteger
Type conversion	RtlAnsiStringToUnicodeSize, RtlAnsiStringToUnicodeString	RtlUnicodeStringToAnsiString
Memory release	RtlFreeAnsiString	RtlFreeUnicodeString

提醒一句，千万小心区分Ansi和Unicode。

内核中操作大内存块也有自己的一套，具体说明如下：

服务函数或宏	描述
memchr	在blob中寻找一个字节
memcpy, RtlCopyBytes, RtlCopyMemory	复制字节，不允许重叠
memmove, RtlMoveMemory	复制字节，允许重叠
memset, RtlFillBytes, RtlFillMemory	用给定的值填充blob
memcmp, RtlCompareMemory, RtlEqualMemory	比较两个blob
memset, RtlZeroBytes, RtlZeroMemory	blob清零