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【 作者 ：張佩】【 原文 ： http://www.yiiyee.cn/Blog/KernelBuildEnviroment/ 】

這一章驅動小z繼續(xù)帶大家遨游驅動王國。在這塊地面上，小z是個地頭蛇，跑動跑西慣了。貴讀者有什么去處想了解得，都可以告訴我。

所謂登高必有卑，在把大家引入到高山圣境之前，先要在山腳下徜徉幾時，為的是把一些預備的事情交代清楚。這一節(jié)講的是驅動程序編譯環(huán)境。Windows內核驅動的歷史有多久，它的開發(fā)環(huán)境就要有多久，所以是很有歷史的話題。話分兩頭講，它起先是很不好，后來則非常好。很不好的時代是舊社會，現(xiàn)在則已是非常好的新時代。

舊社會

在Win8以前開發(fā)內核驅動，準備編譯環(huán)境是個較繁瑣的事情。程序員需要手動下載WDK并安裝（注1），開發(fā)環(huán)境就在安裝好的WDK中。WDK是Windows Driver Kit縮寫，即Windows驅動開發(fā)包。它提供的開發(fā)環(huán)境簡陋得很，它不是一個便于開發(fā)的IDE環(huán)境，而僅僅是一些散裝的編譯工具包。

安裝好WDK后，WDK的編譯環(huán)境鏈接就顯示在開始菜單中了，要小心不能將它們刪掉，否則會麻煩，因為手動生成鏈接是麻煩事，后文會講。

編譯環(huán)境是分類的。首先根據(jù)目標系統(tǒng)分類，也就是要編譯生成運行在什么OS上的目標文件。微軟大部分的產品都保持了向后兼容的習慣，這條規(guī)律也適用于此處：使用Win7子系統(tǒng)環(huán)境編譯出來的驅動文件，一般都能運行在Vista和XP系統(tǒng)上，反之就不會成立（注2）。

其次根據(jù)硬件平臺分類，現(xiàn)在Windows系統(tǒng)能夠運行的平臺有四個：X86，X64，IA64和ARM。其中ARM是Win8才開始的故事，這里還輪不到它出場，這樣就只有前面三個硬件平臺（注3）。

最后又要根據(jù)編譯版本來分，即Checked（也可認做Debug）和Free（也可認作Release）這兩種。這樣來看，每個OS組別下面，就一定有6個編譯環(huán)境鏈接。

在這本書里面，如果用舊版本WDK編譯驅動，就默認使用Win7目標系統(tǒng)的編譯環(huán)境，生成Checked版本，目標平臺是X86或X64。所以就只會選兩種：X86 Checked Build Environment和X64 Checked Build Environment.

編譯環(huán)境打開來其實就是個控制臺。它當然不同于直接從cmd.exe運行起來的控制臺環(huán)境，區(qū)別在哪里呢？我們已經知道，上圖的這些黑色的編譯環(huán)境圖標，其實都是快捷方式。不妨就看看它的快捷方式的Target內容，或許就知道端倪了。以X64 Checked Build Environment這個環(huán)境為例，打開來看到如下內容：

C:\Windows\System32\cmd.exe /k C:\WinDDK\7600.16385.1\bin\setenv.bat C:\WinDDK\7600.16385.1\ chk x64 WIN7

這一行內容仔細一看就很簡單了。原來所謂的編譯環(huán)境，就是一個運行cmd.exe的控制臺進程，只不過它執(zhí)行了用于初始化的/k參數(shù)。在Cmd.exe命令的幫助中，/k參數(shù)是這樣描述的：Carries out the command specified by string but remains（執(zhí)行一個命令，執(zhí)行完之后不退出程序）。也就是說，啟動控制臺進程并執(zhí)行命令，執(zhí)行完后，控制臺程序留給用戶繼續(xù)使用。

那么/k之后的所有內容，都是一條初始化的命令：

C:\WinDDK\7600.16385.1\bin\setenv.bat C:\WinDDK\7600.16385.1\ chk x64 WIN7

它卻又可拆成幾個部分來分析。第一個setenv.bat是初始化編譯環(huán)境的批文件。后面的是它的參數(shù)：第一個參數(shù)，是WDK的路徑，通過它可以找到編譯器程序；第二個參數(shù)是指明要編譯生成checked版本目標文件；第三個指明硬件平臺是x64；第三個指明目標系統(tǒng)是Win7。

位于WDK中的Setenv.bat文件是負責編譯環(huán)境配置的總廚，你把什么參數(shù)遞給它，它就給你配出什么類型的編譯環(huán)境來（菜也）。

怎么在這個控制臺里面編譯驅動呢？我們統(tǒng)一用使用以下步驟：

通過CD命令，定位到含有source文件的那個驅動目錄；

輸入build或bld（build –cz的簡寫）命令進行編譯；

如果編譯成功，將生成驅動文件，否則會有錯誤或警告信息顯示出來；也可通過查看目錄文件夾下面的相關log文件查看詳細的錯誤或警告信息。

走到這里，編譯的事情算弄明白了。可能還會有朋友問我，我用什么東西寫代碼呢？不好意思，關于這個問題，此時還沒有康莊大道供大家駟馬高車，不過千萬條小路卻是現(xiàn)成的。您可以用notepad記事本或者任何文本編輯器來編輯代碼，如果不嫌麻煩，用Visual Studio寫代碼也可以，只不過僅作代碼編輯而已。

手動集成VS環(huán)境

放著Visual Studio這一利器而不用，降身辱命而用文本編輯器，是很不爽的事情。所以就有聰明人琢磨這件事情，最后終于琢磨出來了，就是通過手動改造VS工程的辦法，將驅動項目也集成到其中去。

我遇到過兩種改造辦法，第一種是笨方法，而且是很麻煩的笨方法。它試圖直接使用VC編譯器來編譯驅動，通過改造一個普通的Win32工程，修改其種種配置，包括庫文件，編譯宏等，來達到編譯驅動程序的目的。有人貼出過詳細的實現(xiàn)細節(jié)，我曾嘗試過，但從來沒有成功。

第二種方法很聰明，它需要創(chuàng)建一個Makefile工程，并通過直接調用WDK的編譯器來編譯驅動程序。這種方法很巧妙和便捷，唯一的缺點是最近的VS軟件早已不包括Makefile項目模板。所以通過VS自身來創(chuàng)建一個Makefile工程師不可能的。最好的辦法就是從別處拷貝一個現(xiàn)成的Makefile項目文件使用之。讀者將一個空的Makefile項目文件放到項目文件夾中，打開這個項目文件后，再把需要的源文件拖進去。讀者可以在本文下方下載到這個空項目文件。

打開Makefile項目的屬性后，看到下圖所示NMake屬性設置界面。

這個NMake是很關鍵的東西，它對應了NMake.exe程序。這個程序是干什么用的呢？專門用來運行makefile文件的！關于NMake.exe這個小程序，讀者可以自行找一找，在Visual Stuio的安裝目錄里一定會有。這個工具的文件屬性對它的描述是：Microsoft Program Maintenance Utility（微軟工程管理工具）。Makefile就是個工程管理文件，現(xiàn)在Linux/Unix系統(tǒng)上大量使用。以前在微軟平臺上，可能也大量使用過，只不過現(xiàn)在不用了，轉而使用Visual Studio的項目文件了。

但這時候的Windows內核驅動程序，恰恰還是在用makefile和sources文件的。這不就巧了嘛！兩方面碰到一起了，給我們一個使用VS的Makefile工程來編譯驅動的機會。

NMake的屬性設置里面，要手動填寫B(tài)uild/Rebuild/Clear這三個命令的實現(xiàn)。上面都已經介紹過控制臺編譯環(huán)境的實現(xiàn)了，照搬過來就可以了。以Build命令為例，先調用setenv.bat來初始化，然后調用build或blk命令編譯之。那么我們就可以在build設置下面的兩條命令來編譯生成Win7 OS下X86平臺上Checked類型驅動：

call %BASEDIR%\bin\setenv.bat %BASEDIR% chk x86 win7; bld

讀者要是想編譯其它類型驅動，改動一下參數(shù)即可。那么兩條命令是不怎么美觀的，所以上面稍微只能了一點，在系統(tǒng)目錄里面放了一個名為my_build.bat的批文件，這個批文件內容如下：

@echo on
if "%4"=="/a" call my_clean %1 %2 %3
call %BASEDIR%\bin\setenv.bat %BASEDIR% %1 %2 %3
bld

還有一個Clear命令，其實就是把目標文件刪除掉，使用del或rd命令即可，同樣有一個名為my_clean.bat的批文件，其內容如下：

if exist Debug rd /s /q Debug
if exist Release rd /s /q Release
if exist obj%1_%3_%2 rd /s /q obj%1_%3_%2

新時代

好，舊社會的苦故事已經劇終了。現(xiàn)在開始講翻身得解放的故事。新時代忽然就來了，VS2012給了我們新生活（此處當響起為英雄而歡呼般的掌聲）！VS2012是Win8發(fā)布后出來的，有很多針對Win8的特性，但也能在Win7/Vista系統(tǒng)上運行。請您先下載安裝VS2012軟件，再安裝Win8的WDK，WDK的編譯環(huán)境會自動集成到VS2012中去。當您再次打開VS2012的時候，在新項目向導里面，就能夠找到內核驅動項目了。

您會忍不住立刻新建一個WDF驅動項目，打開它，發(fā)現(xiàn)竟然有幾百行自動生成的代碼已經微笑著列隊歡迎您了，是不是很開心？玩味個不停后，猛然按下F7，靠！竟然開始編譯了，并且還能夠編譯成功，生成了一個.sys文件！而且不單生成一個.sys文件，并且把一個完整的驅動安裝包都給您準備妥當了呢（包含簽過名的.sys/.cat/.inf文件）。爽吧！

總有一天，新進的程序員見此會覺得天經地義，理所當然的事情。而此刻，我們這些個老家伙們，卻已在幸福中垂淚不止了。可憐見地，后來的人們啊，請愛惜來之不易的好生活吧。

得了，我們細細地來看一下VS2012的驅動工程吧。下圖是新建VS2012工程的時候模板選擇界面。這里可以看到Windows Driver目錄樹下面目前提供的幾個模板組別。我們現(xiàn)在只把注意力集中在WDF這個組別上面。點擊WDF后，它里面包含三個模板項，分別是有自動生成代碼的KMDF和沒有自動代碼的KMDF，以及UMDF。選擇第一個模板后，填寫項目名稱后點擊確認。沒有其它的設置需要完成了，直接產生項目文件，并跳入到生成的項目界面中。假設您填寫的項目名稱也是MyKMDF1。

解決方案包括兩個項目工程，一個是驅動項目，另一個是驅動安裝包項目。前者包含實際的驅動代碼，生成驅動文件。后者為驅動文件打包，它根據(jù).inf文件生成.cat文件，并用指定的數(shù)字證書對驅動文件進行簽名。

現(xiàn)在請移動尊手指，在鍵盤上敲擊F7鍵，啟動編譯過程，觀察能否成功生成MyKMDF1.sys文件及相應的驅動包？這是一個重要的里程碑，請勿掉隊，如果你在這里不幸碰到了錯誤，需想辦法解決之。

1>------ 已啟動生成: 項目: MyKMDF1, 配置: Vista Debug Win32 ------
1> Stamping VistaDebug\MyKMDF1.inf [Version] section with DriverVer=05/14/2013,17.17.5.125
1> Device.c
1> Driver.c
1> Queue.c
1> 正在生成代碼...
1> MyKMDF1.vcxproj -> C:\Users\mozhang\Documents\Visual Studio 2012\Projects\MyKMDF1\VistaDebug\MyKMDF1.sys
1> Done Adding Additional Store
1> Successfully signed: C:\Users\mozhang\Documents\Visual Studio 2012\Projects\MyKMDF1\VistaDebug\MyKMDF1.sys
1>
2>------ 已啟動生成: 項目: MyKMDF1 Package, 配置: Vista Debug Win32 ------
2> ......................
2> Signability test complete.
2>
2> Errors:
2> None
2>
2> Warnings:
2> None
2>
2> Catalog generation complete.
2> C:\Users\mozhang\Documents\Visual Studio 2012\Projects\MyKMDF1\VistaDebug\MyKMDF1 Package\mykmdf1.cat
2> Done Adding Additional Store
2> Successfully signed: C:\Users\mozhang\Documents\Visual Studio 2012\Projects\MyKMDF1\VistaDebug\MyKMDF1 Package\mykmdf1.cat
2>
========== 生成: 成功 2 個，失敗 0 個，最新 0 個，跳過 0 個 ==========

驅動包項目

我們來學習一下這個總是自動生成的驅動包項目，它能為我們做些什么？我們通過觀察，總結它做了四件事情：

1. 為.sys文件進行數(shù)字簽名
2. 根據(jù).inf文件生成.cat文件
3. 給簽名文件打時間戳
4. 生成驅動包

注1：WDK安裝目錄不能含有空格和中文字符，如安裝在c:\documents and users目錄下即錯，或安裝在c:\我的驅動目錄下亦錯。錯誤并非發(fā)生在安裝過程中，而是發(fā)生在使用WDK編譯的時候。

注2：內核編譯器編譯的DLL文件不符合向后兼容特性

注3：Win8以后的系統(tǒng)不再支持IA64平臺，所以Win8也只支持三種硬件平臺。

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小z說：內核驅動的編譯環(huán)境