API de Windows

La API de Windows , conocida informalmente como WinAPI , es la interfaz de programación de aplicaciones (API) fundamental que permite a un programa informático acceder a las funciones del sistema operativo Microsoft Windows en el que se ejecuta. Los programas suelen acceder a esta API mediante bibliotecas del sistema , que son bibliotecas compartidas .

Cada versión principal de la API de Windows tiene un nombre distintivo que identifica un aspecto de compatibilidad de dicha versión. Por ejemplo, Win32 es la versión principal de la API de Windows que se ejecuta en sistemas de 32 bits. El nombre "API de Windows" se refiere en conjunto a todas las versiones de esta funcionalidad de Windows.

Microsoft ofrece soporte para desarrolladores a través de un kit de desarrollo de software , Microsoft Windows SDK , que incluye documentación y herramientas para crear software basado en la API de Windows.

Esta sección enumera los servicios notables proporcionados por la API de Windows. ^{[ 1 ]}

La API de Windows es una API basada en el lenguaje C. ^{[ 12 ]} Las funciones y estructuras de datos se pueden consumir a través de la sintaxis de C incluyendo windows.h , pero la API se puede consumir a través de cualquier lenguaje de programación que pueda interoperar con las estructuras de datos de la API y las convenciones de llamada para llamadas a funciones y devoluciones de llamada .

Cabe destacar que la implementación de las funciones API se ha desarrollado en varios lenguajes distintos de C. ^{[ a ]}

A pesar de que C no es un lenguaje de programación orientado a objetos (POO), la API de Windows es, en cierta medida, orientada a objetos debido al uso de identificadores. Varias otras tecnologías de Microsoft y otras compañías hacen más evidente este aspecto orientado a objetos mediante el uso de un lenguaje POO como C++ (véase Microsoft Foundation Class Library (MFC), Visual Component Library (VCL) y GDI+ ). Cabe destacar que Windows 8 proporciona la API de Windows y la API WinRT , implementada en C++ ^{[ 13 ]} y diseñada para ser orientada a objetos. ^{[ 13 ]}

Windows.pas es una unidad de Delphi que expone las características de la API de Windows , el equivalente en Pascal de windows.h . ^{[ 14 ]}

Muchas tecnologías de Microsoft utilizan la API de Windows, al igual que la mayoría del software que se ejecuta en Windows. Como intermediarios entre la API de Windows y una aplicación, las siguientes tecnologías proporcionan cierto acceso a la API de Windows. Algunas tecnologías se describen como encapsulaciones de la API de Windows, pero esto es discutible, ya que no proporcionan ni exponen todas las capacidades de la API de Windows.

• La biblioteca Microsoft Foundation Class Library (MFC) expone algunas de las funcionalidades de la API de Windows en clases de C++ , lo que permite una forma más orientada a objetos de interactuar con la API.
• Active Template Library (ATL) es una biblioteca de plantillas de C++ que proporciona acceso a algunas API de Windows.
• La Biblioteca de Plantillas de Windows (WTL) se desarrolló como una extensión de ATL y se concibió como una alternativa más pequeña a MFC.
• La mayoría de los marcos de aplicaciones para Windows proporcionan algún tipo de acceso a la API de Windows, incluyendo el entorno de ejecución .NET , la máquina virtual Java y cualquier otro lenguaje de programación dirigido a Windows.
• Varias tecnologías para la comunicación entre componentes y aplicaciones , comenzando con el Intercambio Dinámico de Datos (DDE), que fue reemplazado por la Vinculación e Incrustaciones de Objetos (OLE) y más tarde por el Modelo de Objetos Componentes (COM), los Objetos de Automatización , los controles ActiveX y el .NET Framework .

Aunque casi todos los programas de Windows utilizan la API de Windows, en la línea de sistemas operativos Windows NT, los programas que se inician al principio del proceso de inicio de Windows utilizan la API nativa . ^{[ 15 ]}

La API de Windows siempre ha expuesto gran parte de la estructura subyacente de los sistemas Windows a los programadores. Esto tenía la ventaja de brindarles mucha flexibilidad y control sobre sus aplicaciones, pero también generaba una gran responsabilidad en la forma en que las aplicaciones manejaban diversas operaciones de bajo nivel, a veces tediosas, asociadas con una interfaz gráfica de usuario .

Por ejemplo, un programador principiante en C a menudo escribirá el sencillo "hola mundo" como su primera tarea. La parte funcional del programa es solo una línea printf dentro de la subrutina principal. La sobrecarga para enlazar con la biblioteca de E/S estándar también es solo una línea:

#include <stdio.h>int main ( void ) { printf ( "Hola, Mundo! \n " ); }

Charles Petzold , autor de varios libros sobre programación para la API de Windows, afirmó: «El programa "hola mundo" original del SDK de Windows 1.0 fue un auténtico escándalo. HELLO.C tenía unas 150 líneas, y el script de recursos HELLO.RC unas 20 más. (...) Los programadores veteranos solían horrorizarse o reírse al encontrarse con el programa "hola mundo" de Windows». ^{[ 16 ]} Petzold explica que, si bien fue el primer programa de ejemplo de Windows con el que se familiarizaron los desarrolladores, era bastante «sofisticado» y más complejo de lo necesario. Cansado de las burlas por la longitud del ejemplo, acabó reduciéndolo a una simple llamada a MessageBox. ^{[ 17 ]}

Con el paso de los años, se realizaron diversos cambios y adiciones a los sistemas Windows, y la API de Windows cambió y creció para reflejarlo. ^{[ 18 ]} La API de Windows para Windows 1.0 admitía menos de 450 llamadas a funciones , mientras que las versiones modernas de la API de Windows admiten miles. Sin embargo, en general, la interfaz se mantuvo bastante consistente, y una aplicación antigua de Windows 1.0 seguirá pareciendo familiar para un programador acostumbrado a la API moderna de Windows. ^{[ 19 ]}

Microsoft se ha esforzado por mantener la retrocompatibilidad . Para lograrlo, al desarrollar nuevas versiones de Windows, Microsoft a veces implementaba soluciones alternativas ^{[ 20 ]} para permitir la compatibilidad con software de terceros que utilizaba la versión anterior de forma no documentada o incluso desaconsejable. Raymond Chen , desarrollador de Microsoft que trabaja en la API de Windows, ha dicho: «Podría escribir durante meses solo sobre los fallos que cometen las aplicaciones y lo que tuvimos que hacer para que volvieran a funcionar (a menudo a pesar de sí mismas). Por eso me enfurece especialmente cuando la gente acusa a Microsoft de dañar maliciosamente las aplicaciones durante las actualizaciones del sistema operativo. Si alguna aplicación no funcionaba en Windows 95, lo consideraba un fracaso personal». ^{[ 21 ]}

Uno de los cambios más importantes en la API de Windows fue la transición de Win16 (incluida en Windows 3.1 y versiones anteriores) a Win32 (Windows NT y Windows 95 en adelante). Si bien Win32 se introdujo originalmente con Windows NT 3.1 y Win32s permitía el uso de un subconjunto de Win32 antes de Windows 95, no fue hasta Windows 95 que comenzó la migración generalizada de aplicaciones a Win32. Para facilitar la transición, en Windows 95, tanto para desarrolladores de Microsoft como externos, se utilizó un complejo esquema de funciones auxiliares de API que permitía que el código de 32 bits llamara a código de 16 bits (para la mayoría de las API de Win16) y viceversa. Las funciones auxiliares planas permitían que el código de 32 bits llamara a bibliotecas de 16 bits, y este esquema se utilizó ampliamente dentro de las bibliotecas de Windows 95 para evitar migrar todo el sistema operativo a Win32 de una sola vez. En Windows NT, el sistema operativo era puramente de 32 bits, excepto por algunas partes para la compatibilidad con aplicaciones de 16 bits, y solo estaban disponibles funciones genéricas para la conversión de Win16 a Win32, al igual que en Windows 95. El SDK de la plataforma incluía un compilador que podía generar el código necesario para estas funciones. Las versiones de Windows de 64 bits también pueden ejecutar aplicaciones de 32 bits a través de WoW64 . La carpeta SysWOW64, ubicada en la carpeta Windows de la unidad del sistema operativo, contiene varias herramientas para admitir aplicaciones de 32 bits. ^{[ 22 ]}

Cada versión de Microsoft Windows contiene una versión de la API de Windows, y casi todas las nuevas versiones de Microsoft Windows han introducido adiciones y cambios en la API de Windows. ^{[ 23 ]}

El nombre «API de Windows» se refiere esencialmente a la misma funcionalidad en cada versión de Windows, pero existe otro nombre para esta funcionalidad que se basa en aspectos arquitectónicos importantes de la versión de Windows que la contiene. Cuando solo existía una versión, simplemente se llamaba API de Windows. Luego, cuando se realizó la primera actualización importante, Microsoft la denominó Win32 y a la primera versión, Win16. El término API de Windows se refiere a ambas versiones y a todas las versiones principales desarrolladas posteriormente. ^{[ 24 ]}

• Win16 se encuentra en las versiones de 16 bits de Windows. Las funciones residen principalmente en los archivos principales del sistema operativo: kernel.exe (o krnl286.exe o krnl386.exe ), user.exe y gdi.exe . A pesar de tener la extensión EXE , se accede a este archivo como una DLL .
• Win32 está presente en las versiones de 32 bits de Windows (NT, 95 y posteriores). Sus funciones se implementan en archivos DLL del sistema, como kernel32.dll , user32.dll y gdi32.dll . Win32 se introdujo con Windows NT . En Windows 95 , inicialmente se le conocía como Win32c, donde la "c" significa compatibilidad o Chicago . Posteriormente, Microsoft abandonó este término en favor de Win32.
• Win32s es una extensión para la familia de sistemas operativos Windows 3.1x de Microsoft Windows que implementa un subconjunto de la API de Win32 para estos sistemas. La "s" significa "subconjunto".
• Win64 es la versión en las plataformas de 64 bits de la arquitectura Windows ( a partir de 2021) ., x86-64 y AArch64 ). ^{[ b ] [ 25 ] [ 26 ]} Se pueden compilar versiones de 32 y 64 bits de una aplicación a partir de una misma base de código , aunque algunas funciones API antiguas han sido descontinuadas y algunas de las funciones API que fueron descontinuadas en Win32 fueron eliminadas. Todos los punteros de memoria son de 64 bits por defecto (el modelo LLP64 ), por lo que portar código fuente compatible con Win32 incluye la actualización para la aritmética de punteros de 64 bits . ^{[ 27 ]}
• WinCE es la versión del sistema operativo Windows CE .

El proyecto Wine proporciona una capa de compatibilidad de la API Win32 para plataformas tipo Unix , entre la API del kernel de Linux y los programas escritos para la API de Windows. ReactOS va un paso más allá y pretende implementar el sistema operativo Windows completo, trabajando en estrecha colaboración con el proyecto Wine para promover la reutilización y compatibilidad del código. DosWin32 y HX DOS Extender son otros proyectos que emulan la API de Windows para permitir la ejecución de programas sencillos de Windows desde una línea de comandos de DOS . Odin es un proyecto para emular Win32 en OS/2 , reemplazando la emulación original de Win-OS/2 que se basaba en código de Microsoft. Otras implementaciones menores incluyen las bibliotecas MEWEL y Zinc , que fueron concebidas para implementar un subconjunto de la API Win16 en DOS (ver Lista de bibliotecas GUI independientes de la plataforma ).

Windows Interface Source Environment (WISE) fue un programa de licencias de Microsoft que permitía a los desarrolladores recompilar y ejecutar aplicaciones basadas en Windows en plataformas Unix y Macintosh . Los SDK de WISE se basaban en un emulador de la API de Windows que podía ejecutarse en dichas plataformas. ^{[ 28 ]}

Los esfuerzos hacia la estandarización incluyeron la Interfaz Pública de Windows (PWI) de Sun para Win16 (véase también: Interfaz Binaria de Aplicaciones de Windows de Sun ( Wabi )), la Interfaz de Programación de Aplicaciones para Windows (APIW) de Willows Software para Win16 y Win32 (véase también: Willows TWIN ) y ECMA-234 , que intentó estandarizar la API de Windows de forma vinculante.

Para desarrollar software que utilice la API de Windows, un compilador debe ser capaz de usar las DLL específicas de Microsoft mencionadas anteriormente (los objetos COM están fuera de Win32 y asumen una estructura de tabla virtual determinada). El compilador debe gestionar los archivos de encabezado que exponen los nombres de las funciones internas de la API o proporcionarlos.

Para el lenguaje C++, Zortech (más tarde Symantec y luego Digital Mars ), Watcom y Borland produjeron compiladores comerciales muy conocidos que se usaron frecuentemente con Win16, Win32s y Win32. Algunos de ellos proporcionaron extensores de memoria , lo que permitió que los programas Win32 se ejecutaran en Win16 con la DLL Win32s redistribuible de Microsoft. El compilador de Zortech fue probablemente uno de los primeros compiladores de C++ estables y utilizables para la programación en Windows, antes de que Microsoft tuviera su propio compilador de C++.

Para ciertas clases de aplicaciones, el sistema de compilación también debe ser capaz de manejar archivos de lenguaje de descripción de interfaz (IDL). En conjunto, estos requisitos previos (compiladores, herramientas, bibliotecas y encabezados) se conocen como el SDK de la plataforma Microsoft . Durante un tiempo, Microsoft Visual Studio y el sistema de desarrollo integrado de Borland fueron los únicos entornos de desarrollo integrados (IDE) que podían proporcionar esto (aunque el SDK se puede descargar gratuitamente por separado del conjunto completo de IDE, desde Microsoft Windows SDK para Windows 7 y .NET Framework 4 ).

A partir de 2016Los proyectos MinGW y Cygwin también proporcionan un entorno similar basado en la Colección de Compiladores GNU (GCC), utilizando un conjunto de archivos de cabecera independientes, para simplificar el enlace con las DLL específicas de Win32. LCC-Win32 es un compilador de C mantenido por Jacob Navia, software libre para uso no comercial. Pelles C es un compilador de C de software libre mantenido por Pelle Orinius. Free Pascal es un compilador de Object Pascal de software libre que admite la API de Windows. El paquete MASM32 es un proyecto maduro que proporciona soporte para la API de Windows bajo el Ensamblador de Macros de Microsoft (MASM) mediante el uso de cabeceras y bibliotecas personalizadas o convertidas del SDK de la plataforma. El ensamblador plano FASM permite compilar programas de Windows sin utilizar un enlazador externo, incluso cuando se ejecuta en Linux.

También se requiere compatibilidad con compiladores específicos de Windows para el Manejo Estructurado de Excepciones (SEH). Este sistema cumple dos funciones: proporciona una base sobre la cual se puede implementar el manejo de excepciones específico del lenguaje y es el método mediante el cual el kernel notifica a las aplicaciones sobre condiciones excepcionales, como la desreferenciación de un puntero no válido o un desbordamiento de pila. Los compiladores de C++ de Microsoft/Borland tenían la capacidad de usar este sistema desde su introducción en Windows 95 y NT; sin embargo, la implementación real no estaba documentada y tuvo que ser objeto de ingeniería inversa para el proyecto Wine y los compiladores libres. SEH se basa en insertar marcos de manejadores de excepciones en la pila y luego agregarlos a una lista enlazada almacenada en el almacenamiento local del hilo (el primer campo del bloque de entorno del hilo). Cuando se lanza una excepción, el kernel y las bibliotecas base desenrollan la pila ejecutando manejadores y filtros a medida que los encuentran. Finalmente, cada excepción no manejada por la aplicación será gestionada por el manejador de respaldo predeterminado, que muestra el cuadro de diálogo común de bloqueo de Windows.

Microsoft tiene previsto actualizar la API de Windows para su uso en C++ moderno con su win32metadataproyecto. ^{[ 29 ]} Actualmente, existen C++/WinRT y la "Biblioteca de Implementación de Windows" (WIL) para realizar esta tarea en C++ moderno. Microsoft también ha creado enlaces para otros lenguajes, como C# y Rust, para llamar a la API de Win32. ^{[ 30 ]}

• Windows.h
• Bibliotecas de Windows para OS/2
• Interix : subsistema Unix para sistemas operativos Windows NT 
• API del kernel de Linux : API y ABI del kernel de Linux. Páginas que muestran breves descripciones de los destinos de redirección. 
• Archivos de biblioteca de Microsoft Windows : lista de las principales bibliotecas compartidas de Microsoft Windows. 
• Componentes de audio heredados de Windows : API de audio obsoletas de Microsoft Windows 
• C++/WinRT – Biblioteca de tiempo de ejecución de Windows para C++ 
• API nativa de Windows
• Biblioteca C POSIX
• Biblioteca estándar de C
• Biblioteca estándar de C++

• Índice de la API de Windows de MSDN
• Ejemplos de código de Microsoft para la API de Windows
• ECMA-234 : estándar ECMA para un subconjunto de la API de Windows.
• Grupo de noticias sobre la API avanzada de Win32
• Grupo de noticias de la API Win32 francesa