句柄是什么？Windows结构体里面句柄的作用 _睿知

句柄是什么？在Windows中，句柄的存在就像指针的标识一样，但这样的答案显示不是你们需要的。闲暇之余，笔者摘录以下Windows句柄的解释。用户可以端着咖啡再看Windows结构体里面句柄的作用表述。

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这里我列举词条中的关于句柄的叙述不当之处，至于如何不当先不管，继续往下看就会明白：
句柄是什么？
Windows 之所以要设立句柄，根本上源于内存管理机制的问题—虚拟地址，简而言之数据的地址需要变动，变动以后就需要有人来记录管理变动，（就好像户籍管理一样），因此系统用句柄来记载数据地址的变更。
如果想更透彻一点地认识句柄，我可以告诉大家，句柄是一种指向指针的指针。
通常我们说句柄是Windows用来标识被应用程序所建立或使用的对象的唯一整数。这句话是没有问题的，但是想把这句话对应到具体的内存结构上就做不到了。下面我们来详细探讨一下Windows中的句柄到底是什么。
一、虚拟内存结构
我们知道，CPU是通过寻址来访问内存的。32位CPU的寻址宽度是 0~0xFFFFFFFF，计算后得到的大小是4G，也就是说可支持的物理内存最大是4G 。但在实践过程中，碰到了这样的问题，程序需要使用4G内存，而可用物理内存小于4G，导致程序不得不降低内存占用。
为了解决此类问题，现代CPU引入了 MMU（Memory Management Unit 内存管理单元）。
MMU 的核心思想是利用虚拟地址替代物理地址，即CPU寻址时使用虚址，由 MMU 负责将虚址映射为物理地址。MMU的引入，解决了对物理内存的限制，对程序来说，就像自己在使用4G内存一样。
内存分页（Paging）是在使用MMU的基础上，提出的一种内存管理机制。它将虚拟地址和物理地址按固定大小（4K）分割成页（page）和页帧（page frame），并保证页与页帧的大小相同。这种机制，从数据结构上，保证了访问内存的高效，并使OS能支持非连续性的内存分配。在程序内存不够用时，还可以将不常用的物理内存页转移到其他存储设备上，比如磁盘，这就是大家耳熟能详的虚拟内存。
1、虚拟地址与物理地址需要通过映射，才能使CPU正常工作。
而映射就需要存储映射表。在现代CPU架构中，映射关系通常被存储在物理内存上一个被称之为页表（page table）的地方。
如下图：

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从这张图中，可以清晰地看到CPU与页表，物理内存之间的交互关系。
【句柄是什么？Windows结构体里面句柄的作用】进一步优化，引入TLB（Translation lookaside buffer，页表寄存器缓冲）。
由上一节可知，页表是被存储在内存中的。我们知道CPU通过总线访问内存，肯定慢于直接访问寄存器的。
为了进一步优化性能，现代CPU架构引入了TLB，用来缓存一部分经常访问的页表内容。
如下图：

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在中间加入了TLB 。
2、为什么要支持大内存分页？
TLB是有限的，这点毫无疑问。当超出TLB的存储极限时，就会发生 TLB miss，之后，OS就会命令CPU去访问内存上的页表。如果频繁的出现TLB miss，程序的性能会下降地很快。
为了让TLB可以存储更多的页地址映射关系，我们的做法是调大内存分页大小。
如果一个页4M，对比一个页4K，前者可以让TLB多存储1000个页地址映射关系，性能的提升是比较可观的。
简而言之，虚拟内存将内存逻辑地址和物理地址之间建立了一个对应表，要读写逻辑地址对应的物理内存内容，必须查询相关页表（当然现在有还有段式、段页式内存对应方式，但是从原理上来说都是一样的）找到逻辑地址对应的物理地址做相关操作。我们常见的对程序员开放的内存分配接口如malloc等分配的得到的都是逻辑地址，C指针指向的也是逻辑地址。