Windows 8上的FreeConsole行为

Question

在Windows 8上,我们遇到了FreeConsole的问题.它似乎关闭了stdio句柄,而没有关闭文件流.

这可能是Windows 8的问题,或者可能是我根本不理解Windows控制台/ GUI应用程序子系统执行操作的方式(完全荒谬).

这是怎么回事？

下面的最小例子.使用静态链接的CRT对编译器进行测试:VS2005,VS2013,VS2017.

#include <windows.h>
#include <io.h>
#include <stdio.h>

static void testHandle(FILE* file) {
  HANDLE h = (HANDLE)_get_osfhandle(fileno(file));
  DWORD flags;
  if (!GetHandleInformation(h, &flags)) {
    MessageBoxA(0, "Bogus handle!!", "TITLE", MB_OK);
  }
}

int main(int argc, char** argv)
{
  freopen("NUL", "wb", stdout); // Demonstrate the issue with NUL
  // Leave stderr as it is, to demonstrate the issue with handles
  // to the console device.

  FreeConsole();

  testHandle(stdout);
  testHandle(stderr);
}

Answer 1

事先由Windows 8标准(未重定向)控制台处理(由GetStdHandle返回)的事实引起的问题,其中实际的伪句柄,其值不与其他内核对象句柄相关,因此在FreeConsole"关闭"之后写入该伪句柄始终会失败.在Win8 MS中改变了一些内容,因此GetStdHandle返回引用控制台子系统驱动程序对象的正常内核对象句柄(实际上该驱动程序也只出现在Win8中).所以FreeConsole关闭了这个句柄.最有趣的事情是CRT在启动时执行GetStdHandle并在内部保存返回值,并在任何使用称为访问std :: in/out/err的C函数的地方使用.由于FreeConsole关闭了该句柄,并且它不再是一个特殊的伪句柄值 - 任何其他打开的内核对象句柄都可以重用相同的句柄值,如果在这种情况下它不是文件,管道或套接字原因你将会很幸运你的调试输出将去那里:)

Answer 2

在对不同Windows版本上的FreeConsole代码进行反汇编后，我找出了问题的原因。

FreeConsole 是一个非常简单的功能！我确实为您关闭了很多句柄，即使它不“拥有”这些句柄（例如 stdio 函数拥有的句柄）。

而且，Windows 7 和 8 中的行为有所不同，并且在 10 中再次发生变化。

在提出解决方案时，遇到了这样的困境：

• 一旦 stdio 拥有控制台设备的句柄，就没有记录的方法可以让它放弃该句柄，而无需调用 CloseHandle。您可以致电close(1)或freopen(stdout)任何您喜欢的方法，但是如果有一个引用控制台的打开文件描述符，如果您想在 FreeConsole 之后将 stdout 切换到新的 NUL 句柄，则将在其上调用 CloseHandle。
• 另一方面，从 Windows 10 开始，也无法避免 FreeConsole 调用 CloseHandle。
• Visual Studio 的调试器和应用程序验证器会标记应用程序在无效的 HANDLE 上调用 CloseHandle。而且，他们是对的，这确实不好。
• 因此，如果您尝试在调用 FreeConsole 之前“修复”stdio，则 FreeConsole 将执行无效的 CloseHandle （使用其缓存的句柄，并且无法告诉它句柄已消失 - FreeConsole 不再检查GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE)）。而且，如果您首先调用 FreeConsole，则无法修复 stdio 对象而不导致它们对 CloseHandle 进行无效调用。

通过排除，我得出的结论是，如果公共函数不起作用，唯一的解决方案是使用未记录的函数。

// The undocumented bit!
extern "C" int __cdecl _free_osfhnd(int const fh);
static HANDLE closeFdButNotHandle(int fd) {
  HANDLE h = (HANDLE)_get_osfhandle(fd);
  _free_osfhnd(fd); // Prevent CloseHandle happening in close()
  close(fd);
  return h;
}

static bool valid(HANDLE h) {
  SetLastError(0);
  return GetFileType(h) != FILE_TYPE_UNKNOWN || GetLastError() == 0;
}

static void openNull(int fd, DWORD flags) {
  int newFd;
  // Yet another Microsoft bug! (I've reported four in this code...)
  // They have confirmed a bug in dup2 in Visual Studio 2013, fixed
  // in Visual Studio 2017.  If dup2 is called with fd == newFd, the
  // CRT lock is corrupted, hence the check here before calling dup2.
  if (!_tsopen_s(&newFd, _T("NUL"), flags, _SH_DENYNO, 0) &&
      fd != newFd)
    dup2(newFd, fd);
  if (fd != newFd) close(newFd);
}

void doFreeConsole() {
  // stderr, stdin are similar - left to the reader.  You probably
  // also want to add code (as we have) to detect when the handle
  // is FILE_TYPE_DISK/FILE_TYPE_PIPE and leave the stdio FILE
  // alone if it's actually pointing to disk/pipe.
  HANDLE stdoutHandle = closeFdButNotHandle(fileno(stdout)); 

  FreeConsole(); // error checking left to the reader

  // If FreeConsole *didn't* close the handle then do so now.
  // Has a race condition, but all of this code does so hey.
  if (valid(stdoutHandle)) CloseHandle(stdoutHandle);

  openNull(stdoutRestore, _O_BINARY | _O_RDONLY);
}