Updated winedbg documentation.
[wine] / documentation / architecture.sgml
1   <chapter id="architecture">
2     <title>Overview</title>
3     <para>Brief overview of Wine's architecture...</para>
4
5     <sect1 id="basic-overview">
6       <title>Basic Overview</title>
7
8       <para>
9         Written by &name-ove-kaaven; <email>&email-ove-kaaven;</email>
10       </para>
11
12       <para>
13         With the fundamental architecture of Wine stabilizing, and
14         people starting to think that we might soon be ready to
15         actually release this thing, it may be time to take a look at
16         how Wine actually works and operates.
17       </para>
18
19       <sect2>
20         <title>Wine Overview</title>
21         <para>
22           Wine is often used as a recursive acronym, standing for
23           "Wine Is Not an Emulator". Sometimes it is also known to be
24           used for "Windows Emulator". In a way, both meanings are
25           correct, only seen from different perspectives. The first
26           meaning says that Wine is not a virtual machine, it does not
27           emulate a CPU, and you are not supposed to install neither
28           Windows nor any Windows device drivers on top of it; rather,
29           Wine is an implementation of the Windows API, and can be
30           used as a library to port Windows applications to Unix. The
31           second meaning, obviously, is that to Windows binaries
32           (<filename>.exe</filename> files), Wine does look like
33           Windows, and emulates its behaviour and quirks rather
34           closely.
35         </para>
36         <note>
37           <title>Note</title>
38           <para>
39             The "Emulator" perspective should not be thought of as if
40             Wine is a typical inefficient emulation layer that means
41             Wine can't be anything but slow - the faithfulness to the
42             badly designed Windows API may of course impose a minor
43             overhead in some cases, but this is both balanced out by
44             the higher efficiency of the Unix platforms Wine runs on,
45             and that other possible abstraction libraries (like Motif,
46             GTK+, CORBA, etc) has a runtime overhead typically
47             comparable to Wine's.
48           </para>
49         </note>
50       </sect2>
51
52       <sect2>
53         <title>Win16 and Win32</title>
54         <para>
55           Win16 and Win32 applications have different requirements;
56           for example, Win16 apps expect cooperative multitasking
57           among themselves, and to exist in the same address space,
58           while Win32 apps expect the complete opposite, i.e.
59           preemptive multitasking, and separate address spaces.
60         </para>
61         <para>
62           Wine now deals with this issue by launching a separate Wine
63           process for each Win32 process, but not for Win16 tasks.
64           Win16 tasks are now run as different intersynchronized
65           threads in the same Wine process; this Wine process is
66           commonly known as a <firstterm>WOW</firstterm> process,
67           referring to a similar mechanism used by Windows NT.
68           Synchronization between the Win16 tasks running in the WOW
69           process is normally done through the Win16 mutex - whenever
70           one of them is running, it holds the Win16 mutex, keeping
71           the others from running. When the task wishes to let the
72           other tasks run, the thread releases the Win16 mutex, and
73           one of the waiting threads will then acquire it and let its
74           task run.
75         </para>
76       </sect2>
77
78       <sect2>
79         <title>The Wine server</title>
80         <para>
81           The Wine server is among the most confusing concepts in Wine.
82           What is its function in Wine? Well, to be brief, it provides
83           Inter-Process Communication (IPC), synchronization, and
84           process/thread management. When the wineserver launches, it
85           creates a Unix socket for the current host in your home
86           directory's <filename>.wine</filename> subdirectory (or
87           wherever the <constant>WINEPREFIX</constant> environment
88           variable points) - all Wine processes launched later
89           connects to the wineserver using this socket. (If a
90           wineserver was not already running, the first Wine process
91           will start up the wineserver in auto-terminate mode (i.e.
92           the wineserver will then terminate itself once the last Wine
93           process has terminated).)
94         </para>
95         <para>
96           Every thread in each Wine process has its own request
97           buffer, which is shared with the wineserver. When a thread
98           needs to synchronize or communicate with any other thread or
99           process, it fills out its request buffer, then writes a
100           command code through the socket. The wineserver handles the
101           command as appropriate, while the client thread waits for a
102           reply. In some cases, like with the various
103           <function>WaitFor</function> synchronization primitives, the
104           server handles it by marking the client thread as waiting
105           and does not send it a reply before the wait condition has
106           been satisfied.
107         </para>
108         <para>
109           The wineserver itself is a single and separate process and
110           does not have its own threading - instead, it is built on
111           top of a large <function>poll()</function> loop that alerts
112           the wineserver whenever anything happens, such as a client
113           having sent a command, or a wait condition having been satisfied.
114           There is thus no danger of race conditions inside the
115           wineserver itself - it is often called upon to do operations
116           that look completely atomic to its clients.
117         </para>
118         <para>
119           Because the wineserver needs to manage processes, threads,
120           shared handles, synchronization, and any related issues, all
121           the clients' Win32 objects are also managed by the
122           wineserver, and the clients must send requests to the
123           wineserver whenever they need to know any Win32 object
124           handle's associated Unix file descriptor (in which case the
125           wineserver duplicates the file descriptor, transmits it to
126           the client, and leaves it to the client to close the duplicate
127           when the client has finished with it).
128         </para>
129       </sect2>
130
131       <sect2>
132         <title>The Service Thread</title>
133         <para>
134           The Wine server cannot do everything that needs to be done
135           behind the application's back, considering that it's not
136           threaded (so cannot do anything that would block or take any
137           significant amount of time), nor does it share the address
138           space of its client threads. Thus, a special event loop also
139           exists in each Win32 process' own address space, but handled
140           like one of the process' own threads. This special thread is
141           called the <firstterm>service thread</firstterm>, and does
142           things that it wouldn't be appropriate for the wineserver to
143           do. For example, it can call the application's asynchronous
144           system timer callbacks every time a timer event is signalled
145           (the wineserver handles the signalling, of course).
146         </para>
147         <para>
148           One important function of the service thread is to support
149           the X11 driver's event loop. Whenever an event arrives from
150           the X server, the service thread wakes up and sees the
151           event, processes it, and posts messages into the
152           application's message queues as appropriate. But this
153           function is not unique - any number of Wine core components
154           can install their own handlers into the service thread as
155           necessary, whenever they need to do something independent of
156           the application's own event loop. (At the moment, this
157           includes, but is not limited to, multimedia timers, serial
158           comms, and winsock async selects.)
159         </para>
160         <para>
161           The implementation of the service thread is in
162           <filename>scheduler/services.c</filename>.
163         </para>
164       </sect2>
165
166       <sect2>
167         <title>Relays, Thunks, and DLL descriptors</title>
168         <para>
169           Loading a Windows binary into memory isn't that hard by
170           itself, the hard part is all those various DLLs and entry
171           points it imports and expects to be there and function as
172           expected; this is, obviously, what the entire Wine
173           implementation is all about. Wine contains a range of DLL
174           implementations. Each of the implemented (or
175           half-implemented) DLLs (which can be found in the
176           <filename>dlls/</filename> directory) need to make
177           themselves known to the Wine core through a DLL descriptor.
178           These descriptors point to such things as the DLL's
179           resources and the entry point table.
180         </para>
181         <para>
182           The DLL descriptor and entry point table is generated by the
183           <command>winebuild</command> tool (previously just named
184           <command>build</command>), taking DLL specification files
185           with the extension <filename>.spec</filename> as input. The
186           output file contains a global constructor that automatically
187           registers the DLL's descriptor with the Wine core at
188           runtime.
189         </para>
190         <para>
191           Once an application module wants to import a DLL, Wine will
192           look through its list of registered DLLs (if it's not
193           registered, it will look for it on disk). (Failing that, it
194           will look for a real Windows <filename>.DLL</filename> file
195           to use, and look through its imports, etc.) To resolve the
196           module's imports, Wine looks through the entry point table
197           and finds if it's defined there. (If not, it'll emit the
198           error "No handler for ...", which, if the application called
199           the entry point, is a fatal error.)
200         </para>
201         <para>
202           Since Wine is 32-bit code itself, and if the compiler
203           supports Windows' calling convention, <type>stdcall</type>
204           (<command>gcc</command> does), Wine can resolve imports into
205           Win32 code by substituting the addresses of the Wine
206           handlers directly without any thunking layer in between.
207           This eliminates the overhead most people associate with
208           "emulation", and is what the applications expect anyway.
209         </para>
210         <para>
211           However, if the user specified <parameter>--debugmsg
212             +relay</parameter>, a thunk layer is inserted between the
213           application imports and the Wine handlers; this layer is
214           known as "relay" because all it does is print out the
215           arguments/return values (by using the argument lists in the
216           DLL descriptor's entry point table), then pass the call on,
217           but it's invaluable for debugging misbehaving calls into
218           Wine code. A similar mechanism also exists between Windows
219           DLLs - Wine can optionally insert thunk layers between them,
220           by using <parameter>--debugmsg +snoop</parameter>, but since
221           no DLL descriptor information exists for non-Wine DLLs, this
222           is less reliable and may lead to crashes.
223         </para>
224         <para>
225           For Win16 code, there is no way around thunking - Wine needs
226           to relay between 16-bit and 32-bit code. These thunks switch
227           between the app's 16-bit stack and Wine's 32-bit stack,
228           copies and converts arguments as appropriate, and handles
229           the Win16 mutex. Suffice to say that the kind of intricate
230           stack content juggling this results in, is not exactly
231           suitable study material for beginners.
232         </para>
233       </sect2>
234
235       <sect2>
236         <title>Core and non-core DLLs</title>
237
238 <!-- FIXME: Should do this without the .jpg (AJ)
239         <para>
240           This slide (by Marcus Meissner of Caldera Systems, shown at
241           the Comdex 99) shows how Wine is meant to fit into the
242           Windows DLL model.
243           <mediaobject>
244             <imageobject>
245               <imagedata fileref="arch-layout.jpg" format="jpg">
246             </imageobject>
247           </mediaobject>
248         </para>
249 FIXME -->
250
251         <para>
252           Wine must at least completely replace the "Big Three" DLLs
253           (KERNEL/KERNEL32, GDI/GDI32, and USER/USER32), which all
254           other DLLs are layered on top of. But since Wine is (for
255           various reasons) leaning towards the NT way of implementing
256           things, the NTDLL is another core DLL to be implemented in
257           Wine, and many KERNEL32 and ADVAPI32 features will be
258           implemented through the NTDLL. The wineserver and the
259           service thread provide the backbone for the implementation
260           of these core DLLs, and integration with the X11 driver
261           (which provides GDI/GDI32 and USER/USER32 functionality
262           along with the Windows standard controls). All non-core
263           DLLs, on the other hand, are expected to only use routines
264           exported by other DLLs (and none of these backbone services
265           directly), to keep the code base as tidy as possible. An
266           example of this is COMCTL32 (Common Controls), which should
267           only use standard GDI32- and USER32-exported routines.
268         </para>
269       </sect2>
270     </sect1>
271
272     <sect1 id="module-overview">
273       <title>Module Overview</title>
274
275       <para>
276         written by (???)
277       </para>
278       <para>
279         (Extracted from <filename>wine/documentation/internals</filename>)
280       </para>
281
282       <sect2>
283         <title>KERNEL Module</title>
284
285         <para>Needs some content...</para>
286       </sect2>
287
288       <sect2>
289         <title>GDI Module</title>
290
291         <sect3>
292           <title>X Windows System interface</title>
293
294           <para>
295             The X libraries used to implement X clients (such as Wine)
296             do not work properly if multiple threads access the same
297             display concurrently. It is possible to compile the X
298             libraries to perform their own synchronization (initiated
299             by calling <function>XInitThreads()</function>). However,
300             Wine does not use this approach. Instead Wine performs its
301             own synchronization by putting a wrapper around every X
302             call that is used. This wrapper protects library access
303             with a critical section, and also arranges things so that
304             X libraries compiled without <option>-D_REENTRANT</option>
305             (eg. with global <varname>errno</varname> variable) will
306             work with Wine.
307           </para>
308           <para>
309             To make this scheme work, all calls to X must use the
310             proper wrapper functions (or do their own synchronization
311             that is compatible with the wrappers). The wrapper for a
312             function <function>X...()</function> is calles
313             <function>TSX...()</function> (for "Thread Safe X ...").
314             So for example, instead of calling
315             <function>XOpenDisplay()</function> in the code,
316             <function>TSXOpenDisplay()</function> must be used.
317             Likewise, X header files that contain function prototypes
318             are wrapped, so that eg. <filename>"ts_xutil.h"</filename>
319             must be included rather than
320             <filename>&lt;X11/Xutil.h&gt;</filename>. It is important
321             that this scheme is used everywhere to avoid the
322             introduction of nondeterministic and hard-to-find errors
323             in Wine.
324           </para>
325           <para>
326             The code for the thread safe X wrappers is contained in
327             the <filename>tsx11/</filename> directory and in
328             <filename>include/ts*.h</filename>. To use a new (ie. not
329             previously used) X function in Wine, a new wrapper must be
330             created. The wrappers are generated (semi-)automatically
331             from the X11R6 includes using the
332             <filename>tools/make_X11wrappers</filename> perl script.
333             In simple cases it should be enough to add the name of the
334             new function to the list in
335             <filename>tsx11/X11_calls</filename>; if this does not
336             work the wrapper must be added manually to the
337             <filename>make_X11wrappers</filename> script. See comments
338             in <filename>tsx11/X11_calls</filename> and
339             <filename>tools/make_X11wrappers</filename> for further
340             details.
341           </para>
342         </sect3>
343       </sect2>
344
345       <sect2>
346         <title>USER Module</title>
347
348         <para>
349           USER implements windowing and messaging subsystems. It also
350           contains code for common controls and for other
351           miscellaneous  stuff (rectangles, clipboard, WNet, etc).
352           Wine USER code is  located in <filename>windows/</filename>,
353           <filename>controls/</filename>, and
354           <filename>misc/</filename> directories.
355         </para>
356
357         <sect3>
358           <title>Windowing subsystem</title>
359
360           <para><filename>windows/win.c</filename></para>
361           <para><filename>windows/winpos.c</filename></para>
362           <para>
363             Windows are arranged into parent/child hierarchy with one
364             common ancestor for all windows (desktop window). Each
365             window structure contains a pointer to the immediate
366             ancestor (parent window if <constant>WS_CHILD</constant>
367             style bit is set), a pointer to the sibling (returned by
368             <function>GetWindow(..., GW_NEXT)</function>), a pointer
369             to the owner  window (set only for popup window if it was
370             created with valid  <varname>hwndParent</varname>
371             parameter), and a pointer to the first child window
372             (<function>GetWindow(.., GW_CHILD)</function>). All popup
373             and non-child windows are therefore placed in the first
374             level of this hierarchy and their ancestor link
375             (<varname>wnd-&gt;parent</varname>) points to the desktop
376             window.
377           </para>
378           <screen>
379    Desktop window                       - root window
380     |     \      `-.
381     |      \        `-.
382    popup -&gt; wnd1  -&gt;  wnd2                - top level windows    
383     |       \   `-.      `-.
384     |        \     `-.      `-.
385    child1  child2 -&gt; child3  child4     - child windows
386           </screen>
387           <para>
388             Horizontal arrows denote sibling relationship, vertical
389             lines - ancestor/child. To summarize, all windows with the
390             same immediate ancestor are sibling windows, all windows
391             which do not have desktop as their immediate ancestor are
392             child windows. Popup windows behave as topmost top-level
393             windows unless they are owned. In this case the only
394             requirement is that they must precede their owners in the
395             top-level sibling list (they are not topmost). Child
396             windows are confined to the client area of their parent
397             windows (client area is where window gets to do its own
398             drawing, non-client area consists of caption, menu,
399             borders, intrinsic scrollbars, and
400             minimize/maximize/close/help buttons). 
401           </para>
402           <para>
403             Another fairly important concept is
404             <firstterm>z-order</firstterm>. It is derived from the
405             ancestor/child hierarchy and is used to determine
406             "above/below" relationship. For instance, in the example
407             above, z-order is
408           </para>
409           <screen>
410 child1-&gt;popup-&gt;child2-&gt;child3-&gt;wnd1-&gt;child4-&gt;wnd2-&gt;desktop.
411           </screen>
412           <para>
413             Current  active window ("foreground window" in Win32) is
414             moved to the front of z-order unless its top-level
415             ancestor owns popup windows.
416           </para>
417           <para>
418             All these issues are dealt with (or supposed to be) in
419             <filename>windows/winpos.c</filename> with
420             <function>SetWindowPos()</function> being the primary
421             interface to the window manager.
422           </para>
423           <para>
424             Wine specifics: in default and managed mode each top-level
425             window gets its own X counterpart with desktop window
426             being basically a fake stub. In desktop mode, however,
427             only desktop window has an X window associated with it.
428             Also, <function>SetWindowPos()</function> should
429             eventually be implemented via
430             <function>Begin/End/DeferWindowPos()</function> calls and
431             not the other way around.
432           </para>
433
434           <sect4>
435             <title>Visible region, clipping region and update region</title>
436
437             <para><filename>windows/dce.c</filename></para>
438             <para><filename>windows/winpos.c</filename></para>
439             <para><filename>windows/painting.c</filename></para>
440
441             <screen>
442     ________________________
443    |_________               |  A and B are child windows of C
444    |    A    |______        | 
445    |         |      |       |
446    |---------'      |       |
447    |   |      B     |       |
448    |   |            |       |
449    |   `------------'       |
450    |                   C    |
451    `------------------------'
452             </screen>
453             <para>
454               Visible region determines which part of the window is
455               not obscured by other windows. If a window has the
456               <constant>WS_CLIPCHILDREN</constant> style then all
457               areas below its children are considered invisible.
458               Similarily, if the <constant>WS_CLIPSIBLINGS</constant>
459               bit is in effect then all areas obscured by its siblings
460               are invisible. Child windows are always clipped by the
461               boundaries of their parent windows.
462             </para>
463             <para>
464               B has a <constant>WS_CLIPSIBLINGS</constant> style:
465             </para>
466             <screen>
467    .          ______ 
468    :         |      |
469    |   ,-----'      |
470    |   |      B     | - visible region of B
471    |   |            |
472    :   `------------'
473             </screen>
474             <para>
475               When the program requests a <firstterm>display
476                 context</firstterm> (DC) for a window it  can specify
477               an optional clipping region that further restricts the
478               area where the graphics output can appear. This area is
479               calculated as an intersection of the visible region and
480               a clipping region. 
481             </para>
482             <para>
483               Program asked for a DC with a clipping region:
484             </para>
485             <screen>
486           ______
487       ,--|--.   |     .    ,--. 
488    ,--+--'  |   |     :   _:  |
489    |  |   B |   |  =&gt; |  |    | - DC region where the painting will
490    |  |     |   |     |  |    |   be visible
491    `--|-----|---'     :  `----'
492       `-----'
493             </screen>
494             <para>
495               When the window manager detects that some part of the window
496               became visible it adds this area to the update region of this
497               window and then generates <constant>WM_ERASEBKGND</constant> and
498               <constant>WM_PAINT</constant> messages.  In addition,
499               <constant>WM_NCPAINT</constant> message is sent when the
500               uncovered area  intersects a nonclient part of the window.
501               Application must reply to the <constant>WM_PAINT</constant>
502               message by calling the
503               <function>BeginPaint()</function>/<function>EndPaint()</function>
504               pair of functions. <function>BeginPaint()</function> returns a DC
505               that uses accumulated update region as a clipping region. This
506               operation cleans up invalidated area and the window will not
507               receive another <constant>WM_PAINT</constant> until the window
508               manager creates a new update region.
509             </para>
510             <para>
511               A was moved to the left:
512             </para>
513             <screen>
514     ________________________       ...          / C update region
515    |______                  |     :      .___ /
516    | A    |_________        |  =&gt; |   ...|___|..
517    |      |         |       |     |   :  |   |
518    |------'         |       |     |   :  '---' 
519    |   |      B     |       |     |   :      \
520    |   |            |       |     :            \
521    |   `------------'       |                    B update region
522    |                   C    |
523    `------------------------'
524             </screen>
525             <para>
526               Windows maintains a display context cache consisting of
527               entries that include the DC itself, the window to which
528               it belongs, and an optional clipping region (visible
529               region is stored in the DC itself). When an API call
530               changes the state of the window tree, window manager has
531               to go through the DC cache to recalculate visible
532               regions for entries whose windows were involved in the
533               operation. DC entries (DCE) can be either private to the
534               window, or private to the window class, or shared
535               between all windows (Windows 3.1 limits the number of
536               shared DCEs to 5).
537             </para>
538           </sect4>
539         </sect3>
540
541         <sect3>
542           <title>Messaging subsystem</title>
543
544           <para><filename>windows/queue.c</filename></para>
545           <para><filename>windows/message.c</filename></para>
546
547           <para>
548             Each Windows task/thread has its own message queue - this
549             is where it gets messages from. Messages can be:
550             <orderedlist>
551               <listitem>
552                 <para>
553                   generated on the fly (<constant>WM_PAINT</constant>,
554                   <constant>WM_NCPAINT</constant>,
555                   <constant>WM_TIMER</constant>)
556                 </para>
557               </listitem>
558               <listitem>
559                 <para>
560                   created by the system (hardware messages)
561                 </para>
562               </listitem>
563               <listitem>
564                 <para>
565                   posted by other tasks/threads (<function>PostMessage</function>)
566                 </para>
567               </listitem>
568               <listitem>
569                 <para>
570                   sent by other tasks/threads (<function>SendMessage</function>)
571                 </para>
572               </listitem>
573             </orderedlist>
574           </para>
575           <para>
576             Message priority:
577           </para>
578           <para>
579             First the system looks for sent messages, then for posted
580             messages, then for hardware messages, then it checks if
581             the queue has the "dirty window" bit set, and, finally, it
582             checks for expired timers. See
583             <filename>windows/message.c</filename>.
584           </para>
585           <para>
586             From all these different types of messages, only posted
587             messages go directly into the private message queue.
588             System messages (even in Win95) are first collected in the
589             system message queue and then they either sit there until
590             <function>Get/PeekMessage</function> gets to process them
591             or, as in Win95, if system queue is getting clobbered, a
592             special thread ("raw input thread") assigns them to the
593             private queues. Sent messages are queued separately and
594             the sender sleeps until it gets a reply. Special messages
595             are generated on the fly depending on the window/queue
596             state. If the window update region is not empty, the
597             system sets the <constant>QS_PAINT</constant> bit in the
598             owning queue and eventually this window receives a
599             <constant>WM_PAINT</constant> message
600             (<constant>WM_NCPAINT</constant> too if the update region
601             intersects with the non-client area). A timer event is
602             raised when one of the queue timers expire. Depending on
603             the timer parameters <function>DispatchMessage</function>
604             either calls the callback function or the window
605             procedure. If there are no messages pending the
606             task/thread sleeps until messages appear.
607           </para>
608           <para>
609             There are several tricky moments (open for discussion) - 
610           </para>
611
612           <itemizedlist>
613             <listitem>
614               <para>
615                 System message order has to be honored and messages
616                 should be processed within correct task/thread
617                 context. Therefore when <function>Get/PeekMessage</function> encounters
618                 unassigned system message and this message appears not
619                 to be for the current task/thread it should either
620                 skip it (or get rid of it by moving it into the
621                 private message queue of the target task/thread -
622                 Win95, AFAIK) and look further or roll back and then
623                 yield until this message gets processed when system
624                 switches to the correct context (Win16). In the first
625                 case we lose correct message ordering, in the second
626                 case we have the infamous synchronous system message
627                 queue. Here is a post to one of the OS/2 newsgroup I
628                 found to be relevant:
629               </para>
630               <blockquote>
631                 <attribution>by David Charlap</attribution>
632                 <para>
633                   " Here's the problem in a nutshell, and there is no
634                   good solution. Every possible solution creates a
635                   different problem.
636                 </para>
637                 <para>
638                   With a windowing system, events can go to many
639                   different windows. Most are sent by applications or
640                   by the OS when things relating to that window happen
641                   (like repainting, timers, etc.)
642                 </para>
643                 <para>
644                   Mouse input events go to the window you click on
645                   (unless some window captures the mouse).
646                 </para>
647                 <para>
648                   So far, no problem.  Whenever an event happens, you
649                   put a message on the target window's message queue.
650                   Every process has a message queue.  If the process
651                   queue fills up, the messages back up onto the system
652                   queue.
653                 </para>
654                 <para>
655                   This is the first cause of apps hanging the GUI.  If
656                   an app doesn't handle messages and they back up into
657                   the system queue, other apps can't get any more
658                   messages.  The reason is that the next message in
659                   line can't go anywhere, and the system won't skip
660                   over it.
661                 </para>
662                 <para>
663                   This can be fixed by making apps have bigger private
664                   message queues. The SIQ fix does this.  PMQSIZE does
665                   this for systems without the SIQ fix.  Applications
666                   can also request large queues on their own.
667                 </para>
668                 <para>
669                   Another source of the problem, however, happens when
670                   you include keyboard events.  When you press a key,
671                   there's no easy way to know what window the
672                   keystroke message should be delivered to.
673                 </para>
674                 <para>
675                   Most windowing systems use a concept known as
676                   "focus".  The window with focus gets all incoming
677                   keyboard messages.  Focus can be changed from window
678                   to window by apps or by users clicking on winodws.
679                 </para>
680                 <para>
681                   This is the second source of the problem.  Suppose
682                   window A has focus. You click on window B and start
683                   typing before the window gets focus. Where should
684                   the keystrokes go?  On the one hand, they should go
685                   to A until the focus actually changes to B.  On the
686                   other hand, you probably want the keystrokes to go
687                   to B, since you clicked there first.
688                 </para>
689                 <para>
690                   OS/2's solution is that when a focus-changing event
691                   happens (like clicking on a window), OS/2 holds all
692                   messages in the system queue until the focus change
693                   actually happens.  This way, subsequent keystrokes
694                   go to the window you clicked on, even if it takes a
695                   while for that window to get focus.
696                 </para>
697                 <para>
698                   The downside is that if the window takes a real long
699                   time to get focus (maybe it's not handling events,
700                   or maybe the window losing focus isn't handling
701                   events), everything backs up in the system queue and
702                   the system appears hung.
703                 </para>
704                 <para>
705                   There are a few solutions to this problem.
706                 </para>
707                 <para>
708                   One is to make focus policy asynchronous.  That is,
709                   focus changing has absolutely nothing to do with the
710                   keyboard.  If you click on a window and start typing
711                   before the focus actually changes, the keystrokes go
712                   to the first window until focus changes, then they
713                   go to the second. This is what X-windows does.
714                 </para>
715                 <para>
716                   Another is what NT does.  When focus changes,
717                   keyboard events are held in the system message
718                   queue, but other events are allowed through. This is
719                   "asynchronous" because the messages in the system
720                   queue are delivered to the application queues in a
721                   different order from that with which they were
722                   posted.  If a bad app won't handle the "lose focus"
723                   message, it's of no consequence - the app receiving
724                   focus will get its "gain focus" message, and the
725                   keystrokes will go to it.
726                 </para>
727                 <para>
728                   The NT solution also takes care of the application
729                   queue filling up problem.  Since the system delivers
730                   messages asynchronously, messages waiting in the
731                   system queue will just sit there and the rest of the
732                   messages will be delivered to their apps.
733                 </para>
734                 <para>
735                   The OS/2 SIQ solution is this:  When a
736                   focus-changing event happens, in addition to
737                   blocking further messages from the application
738                   queues, a timer is started.  When the timer goes
739                   off, if the focus change has not yet happened, the
740                   bad app has its focus taken away and all messages
741                   targetted at that window are skipped.  When the bad
742                   app finally handles the focus change message, OS/2
743                   will detect this and stop skipping its messages.
744                 </para>
745
746                 <para>
747                   As for the pros and cons:
748                 </para>
749                 <para>
750                   The X-windows solution is probably the easiest.  The
751                   problem is that users generally don't like having to
752                   wait for the focus to change before they start
753                   typing.  On many occasions, you can type and the
754                   characters end up in the wrong window because
755                   something (usually heavy system load) is preventing
756                   the focus change from happening in a timely manner.
757                 </para>
758                 <para>
759                   The NT solution seems pretty nice, but making the
760                   system message queue asynchronous can cause similar
761                   problems to the X-windows problem. Since messages
762                   can be delivered out of order, programs must not
763                   assume that two messages posted in a particular
764                   order will be delivered in that same order.  This
765                   can break legacy apps, but since Win32 always had an
766                   asynchronous queue, it is fair to simply tell app
767                   designers "don't do that".  It's harder to tell app
768                   designers something like that on OS/2 - they'll
769                   complain "you changed the rules and our apps are
770                   breaking."
771                 </para>
772                 <para>
773                   The OS/2 solution's problem is that nothing happens
774                   until you try to change window focus, and then wait
775                   for the timeout.  Until then, the bad app is not
776                   detected and nothing is done."
777                 </para>
778               </blockquote>
779             </listitem>
780
781             <listitem>
782               <para>
783                 Intertask/interthread
784                 <function>SendMessage</function>. The system has to
785                 inform the target queue about the forthcoming message,
786                 then it has to carry out the context switch and wait
787                 until the result is available.  Win16 stores necessary
788                 parameters in the queue structure and then calls
789                 <function>DirectedYield()</function> function.
790                 However, in Win32 there could be  several messages
791                 pending sent by preemptively executing threads, and in
792                 this case <function>SendMessage</function> has to
793                 build some sort of message queue for sent messages.
794                 Another issue is what to do with messages sent to the
795                 sender when it is blocked inside its own
796                 <function>SendMessage</function>. 
797               </para>
798             </listitem>
799           </itemizedlist>
800         </sect3>
801       </sect2>
802     </sect1>
803
804     <sect1 id="arch-dlls">
805       <title>WINE/WINDOWS DLLs</title>
806
807       <para>
808         Based upon various messages on wine-devel especially by Ulrich
809         Weigand. Adapted by Michele Petrovski and Klaas van Gend.
810       </para>
811
812       <para>
813         (Extracted from <filename>wine/documentation/dlls</filename>)
814       </para>
815
816       <para>
817         This document mainly deals with the status of current DLL
818         support by Wine.  The Wine ini file currently supports
819         settings to change the load order of DLLs.  The load order
820         depends on several issues, which results in different settings
821         for various DLLs.
822       </para>
823
824       <sect2>
825         <title>Pros of Native DLLs</title>
826
827         <para>
828           Native DLLs of course guarantee 100% compatibility for
829           routines they implement. For example, using the native USER
830           DLL would maintain a virtually perfect and Windows 95-like
831           look for window borders, dialog controls, and so on. Using
832           the built-in WINE version of this library, on the other
833           hand, would produce a display that does not precisely mimic
834           that of Windows 95.  Such subtle differences can be
835           engendered in other important DLLs, such as the common
836           controls library COMMCTRL or the common dialogs library
837           COMMDLG, when built-in WINE DLLs outrank other types in load
838           order.
839         </para>
840         <para>
841           More significant, less aesthetically-oriented problems can
842           result if the built-in WINE version of the SHELL DLL is
843           loaded before the native version of this library. SHELL
844           contains routines such as those used by installer utilities
845           to create desktop shortcuts. Some installers might fail when
846           using WINE's built-in SHELL.
847         </para>
848       </sect2>
849
850       <sect2>
851         <title>Cons of Native DLLs</title>
852
853         <para>
854           Not every application performs better under native DLLs. If
855           a library tries to access features of the rest of the system
856           that are not fully implemented in Wine, the native DLL might
857           work much worse than the corresponding built-in one, if at
858           all. For example, the native Windows GDI library must be
859           paired with a Windows display driver, which of course is not
860           present under Intel Unix and WINE.
861         </para>
862         <para>
863           Finally, occassionally built-in WINE DLLs implement more
864           features than the corresponding native Windows DLLs.
865           Probably the most important example of such behavior is the
866           integration of Wine with X provided by WINE's built-in USER
867           DLL. Should the native Windows USER library take load-order
868           precedence, such features as the ability to use the
869           clipboard or drag-and- drop between Wine windows and X
870           windows will be lost.
871         </para>
872       </sect2>
873
874       <sect2>
875         <title>Deciding Between Native and Built-In DLLs</title>
876
877         <para>
878           Clearly, there is no one rule-of-thumb regarding which
879           load-order to use. So, you must become familiar with:
880         </para>
881
882         <itemizedlist>
883           <listitem>
884             <para>what specific DLLs do</para>
885           </listitem>
886           <listitem>
887             <para>which other DLLs or features a given library interacts with</para>
888           </listitem>
889         </itemizedlist>
890         <para>
891           and use this information to make a case-by-case decision.
892         </para>
893       </sect2>
894
895       <sect2>
896         <title>Load Order for DLLs</title>
897
898         <para>
899           Using the DLL sections from the wine configuration file, the
900           load order can be tweaked to a high degree. In general it is
901           advised not to change the settings of the configuration
902           file. The default configuration specifies the right load
903           order for the most important DLLs.
904         </para>
905         <para>
906           The default load order follows this algorithm: for all DLLs
907           which have a fully-functional Wine implementation, or where
908           the native DLL is known not to work, the built-in library
909           will be loaded first. In all other cases, the native DLL
910           takes load-order precedence.
911         </para>
912         <para>
913           The <varname>DefaultLoadOrder</varname> from the
914           [DllDefaults] section specifies for all DLLs which version
915           to try first. See manpage for explanation of the arguments.
916         </para>
917         <para>
918           The [DllOverrides] section deals with DLLs, which need a
919           different-from-default treatment. 
920         </para>
921         <para>
922           The [DllPairs] section is for DLLs, which must be loaded in
923           pairs. In general, these are DLLs for either 16-bit or
924           32-bit applications. In most cases in Windows, the 32-bit
925           version cannot be used without its 16-bit counterpart. For
926           WINE, it is customary that the 16-bit implementations rely
927           on the 32-bit implementations and cast the results back to
928           16-bit arguments. Changing anything in this section is bound
929           to result in errors.
930         </para>
931         <para>
932           For the future, the Wine implementation of Windows DLL seems
933           to head towards unifying the 16 and 32 bit DLLs wherever
934           possible, resulting in larger DLLs.  They are stored in the
935           <filename>dlls/</filename> subdirectory using the 16-bit
936           name.  For large DLLs, a split might be discussed.
937         </para>
938       </sect2>
939
940       <sect2>
941         <title>Understanding What DLLs Do</title>
942
943         <para>
944           The following list briefly describes each of the DLLs
945           commonly found in Windows whose load order may be modified
946           during the configuration and compilation of WINE.
947         </para>
948         <para>
949           (See also <filename>./DEVELOPER-HINTS</filename> or the
950           <filename>dlls/</filename> subdirectory to see which DLLs
951           are currently being rewritten for wine)
952         </para>
953
954 <!-- FIXME: Should convert this table into a VariableList element -->
955         <screen>
956 ADVAPI32.DLL:      32-bit application advanced programming interfaces
957                    like crypto, systeminfo, security and eventlogging
958 AVIFILE.DLL:       32-bit application programming interfaces for the
959                    Audio Video Interleave (AVI) Windows-specific
960                    Microsoft audio-video standard
961 COMMCTRL.DLL:      16-bit common controls
962 COMCTL32.DLL:      32-bit common controls 
963 COMDLG32.DLL:      32-bit common dialogs
964 COMMDLG.DLL:       16-bit common dialogs
965 COMPOBJ.DLL:       OLE 16- and 32-bit compatibility libraries
966 CRTDLL.DLL:        Microsoft C runtime
967 DCIMAN.DLL:        16-bit
968 DCIMAN32.DLL:      32-bit display controls
969 DDEML.DLL:         DDE messaging
970 D3D*.DLL           DirectX/Direct3D drawing libraries
971 DDRAW.DLL:         DirectX drawing libraries
972 DINPUT.DLL:        DirectX input libraries
973 DISPLAY.DLL:       Display libraries
974 DPLAY.DLL, DPLAYX.DLL:  DirectX playback libraries
975 DSOUND.DLL:        DirectX audio libraries
976 GDI.DLL:           16-bit graphics driver interface
977 GDI32.DLL:         32-bit graphics driver interface
978 IMAGEHLP.DLL:      32-bit IMM API helper libraries (for PE-executables)
979 IMM32.DLL:         32-bit IMM API
980 IMGUTIL.DLL:       
981 KERNEL32.DLL       32-bit kernel DLL
982 KEYBOARD.DLL:      Keyboard drivers
983 LZ32.DLL:          32-bit Lempel-Ziv or LZ file compression 
984                    used by the installshields (???).
985 LZEXPAND.DLL:      LZ file expansion; needed for Windows Setup
986 MMSYSTEM.DLL:      Core of the Windows multimedia system
987 MOUSE.DLL:         Mouse drivers
988 MPR.DLL:           32-bit Windows network interface
989 MSACM.DLL:         Core of the Addressed Call Mode or ACM system
990 MSACM32.DLL:       Core of the 32-bit ACM system
991                    Audio Compression Manager ???
992 MSNET32.DLL        32-bit network APIs
993 MSVFW32.DLL:       32-bit Windows video system
994 MSVIDEO.DLL:       16-bit Windows video system
995 OLE2.DLL:          OLE 2.0 libraries
996 OLE32.DLL:         32-bit OLE 2.0 components
997 OLE2CONV.DLL:      Import filter for graphics files
998 OLE2DISP.DLL, OLE2NLS.DLL: OLE 2.1 16- and 32-bit interoperability
999 OLE2PROX.DLL:      Proxy server for OLE 2.0
1000 OLE2THK.DLL:       Thunking for OLE 2.0
1001 OLEAUT32.DLL       32-bit OLE 2.0 automation
1002 OLECLI.DLL:        16-bit OLE client
1003 OLECLI32.DLL:      32-bit OLE client
1004 OLEDLG.DLL:        OLE 2.0 user interface support
1005 OLESVR.DLL:        16-bit OLE server libraries
1006 OLESVR32.DLL:      32-bit OLE server libraries
1007 PSAPI.DLL:         Proces Status API libraries
1008 RASAPI16.DLL:      16-bit Remote Access Services libraries
1009 RASAPI32.DLL:      32-bit Remote Access Services libraries
1010 SHELL.DLL:         16-bit Windows shell used by Setup
1011 SHELL32.DLL:       32-bit Windows shell (COM object?)
1012 TAPI/TAPI32/TAPIADDR:  Telephone API (for Modems)
1013 W32SKRNL:          Win32s Kernel ? (not in use for Win95 and up!)
1014 WIN32S16.DLL:      Application compatibility for Win32s
1015 WIN87EM.DLL:       80387 math-emulation libraries
1016 WINASPI.DLL:       Advanced SCSI Peripheral Interface or ASPI libraries
1017 WINDEBUG.DLL       Windows debugger
1018 WINMM.DLL:         Libraries for multimedia thunking
1019 WING.DLL:          Libraries required to "draw" graphics
1020 WINSOCK.DLL:       Sockets APIs
1021 WINSPOOL.DLL:      Print spooler libraries
1022 WNASPI32.DLL:      32-bit ASPI libraries
1023 WSOCK32.DLL:       32-bit sockets APIs
1024         </screen>
1025       </sect2>
1026     </sect1>
1027   </chapter>
1028
1029 <!-- Keep this comment at the end of the file
1030 Local variables:
1031 mode: sgml
1032 sgml-parent-document:("wine-doc.sgml" "set" "book" "part" "chapter" "")
1033 End:
1034 -->