C#使用Win32类库.docx
《C#使用Win32类库.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《C#使用Win32类库.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
C#使用Win32类库
在C#程序设计中使用Win32类库
C#用户经常提出两个问题：
“我为什么要另外编写代码来使用内置于Windows中的功能？
在框架中为什么没有相应的内容可以为我完成这一任务？
”当框架小组构建他们的.NET部分时，他们评估了为使.NET程序员可以使用Win32而需要完成的工作，结果发现Win32API集非常庞大。
他们没有足够的资源为所有Win32API编写托管接口、加以测试并编写文档，因此只能优先处理最重要的部分。
许多常用操作都有托管接口，但是还有许多完整的Win32部分没有托管接口。
平台调用（P/Invoke）是完成这一任务的最常用方法。
要使用P/Invoke，您可以编写一个描述如何调用函数的原型，然后运行时将使用此信息进行调用。
另一种方法是使用ManagedExtensionstoC++来包装函数，这部分内容将在以后的专栏中介绍。
要理解如何完成这一任务，最好的办法是通过示例。
在某些示例中，我只给出了部分代码；完整的代码可以通过下载获得。
简单示例
在第一个示例中，我们将调用Beep（）API来发出声音。
首先，我需要为Beep（）编写适当的定义。
查看MSDN中的定义，我发现它具有以下原型：
BOOLBeep（
DWORDdwFreq, //声音频率
DWORDdwDuration //声音持续时间
）;
要用C#来编写这一原型，需要将Win32类型转换成相应的C#类型。
由于DWORD是4字节的整数，因此我们可以使用int或uint作为C#对应类型。
由于int是CLS兼容类型（可以用于所有.NET语言），以此比uint更常用，并且在多数情况下，它们之间的区别并不重要。
bool类型与BOOL对应。
现在我们可以用C#编写以下原型：
publicstaticexternboolBeep（intfrequency,intduration）;
这是相当标准的定义，只不过我们使用了extern来指明该函数的实际代码在别处。
此原型将告诉运行时如何调用函数；现在我们需要告诉它在何处找到该函数。
我们需要回顾一下MSDN中的代码。
在参考信息中，我们发现Beep（）是在kernel32.lib中定义的。
这意味着运行时代码包含在kernel32.dll中。
我们在原型中添加DllImport属性将这一信息告诉运行时：
[DllImport（"kernel32.dll"）]
这就是我们要做的全部工作。
下面是一个完整的示例，它生成的随机声音在二十世纪六十年代的科幻电影中很常见。
usingSystem;
usingSystem.Runtime.InteropServices;
namespaceBeep
{
classClass1
{
[DllImport（"kernel32.dll"）]
publicstaticexternboolBeep（intfrequency,intduration）;
staticvoidMain（string[]args）
{
Randomrandom=newRandom（）;
for（inti=0;i<10000;i++）
{
Beep（random.Next（10000）,100）;
}
}
}
}
它的声响足以刺激任何听者！
由于DllImport允许您调用Win32中的任何代码，因此就有可能调用恶意代码。
所以您必须是完全受信任的用户，运行时才能进行P/Invoke调用。
枚举和常量
Beep（）可用于发出任意声音，但有时我们希望发出特定类型的声音，因此我们改用MessageBeep（）。
MSDN给出了以下原型：
BOOLMessageBeep（
UINTuType//声音类型
）;
这看起来很简单，但是从注释中可以发现两个有趣的事实。
首先，uType参数实际上接受一组预先定义的常量。
其次，可能的参数值包括-1，这意味着尽管它被定义为uint类型，但int会更加适合。
对于uType参数，使用enum类型是合乎情理的。
MSDN列出了已命名的常量，但没有就具体值给出任何提示。
由于这一点，我们需要查看实际的API。
如果您安装了VisualStudio?
和C++，则PlatformSDK位于\ProgramFiles\MicrosoftVisualStudio.NET\Vc7\PlatformSDK\Include下。
为查找这些常量，我在该目录中执行了一个findstr。
findstr"MB_ICONHAND"*.h
它确定了常量位于winuser.h中，然后我使用这些常量来创建我的enum和原型：
publicenumBeepType
{
SimpleBeep=-1,
IconAsterisk=0x00000040,
IconExclamation=0x00000030,
IconHand=0x00000010,
IconQuestion=0x00000020,
Ok=0x00000000,
}
[DllImport（"user32.dll"）]
publicstaticexternboolMessageBeep（BeepTypebeepType）;
现在我可以用下面的语句来调用它：
MessageBeep（BeepType.IconQuestion）;
处理结构
有时我需要确定我笔记本的电池状况。
Win32为此提供了电源管理函数。
搜索MSDN可以找到GetSystemPowerStatus（）函数。
BOOLGetSystemPowerStatus（
LPSYSTEM_POWER_STATUSlpSystemPowerStatus
）;
此函数包含指向某个结构的指针，我们尚未对此进行过处理。
要处理结构，我们需要用C#定义结构。
我们从非托管的定义开始：
typedefstruct_SYSTEM_POWER_STATUS{
BYTE ACLineStatus;
BYTE BatteryFlag;
BYTE BatteryLifePercent;
BYTE Reserved1;
DWORD BatteryLifeTime;
DWORD BatteryFullLifeTime;
}SYSTEM_POWER_STATUS,*LPSYSTEM_POWER_STATUS;
然后，通过用C#类型代替C类型来得到C#版本。
structSystemPowerStatus
{
byteACLineStatus;
bytebatteryFlag;
bytebatteryLifePercent;
bytereserved1;
intbatteryLifeTime;
intbatteryFullLifeTime;
}
这样，就可以方便地编写出C#原型：
[DllImport（"kernel32.dll"）]
publicstaticexternboolGetSystemPowerStatus（
refSystemPowerStatussystemPowerStatus）;
在此原型中，我们用“ref”指明将传递结构指针而不是结构值。
这是处理通过指针传递的结构的一般方法。
此函数运行良好，但是最好将ACLineStatus和batteryFlag字段定义为enum：
enumACLineStatus:
byte
{
Offline=0,
Online=1,
Unknown=255,
}
enumBatteryFlag:
byte
{
High=1,
Low=2,
Critical=4,
Charging=8,
NoSystemBattery=128,
Unknown=255,
}
请注意，由于结构的字段是一些字节，因此我们使用byte作为该enum的基本类型
字符串
虽然只有一种.NET字符串类型，但这种字符串类型在非托管应用中却有几项独特之处。
可以使用具有内嵌字符数组的字符指针和结构，其中每个数组都需要正确的封送处理。
在Win32中还有两种不同的字符串表示：
ANSI
Unicode
最初的Windows使用单字节字符，这样可以节省存储空间，但在处理很多语言时都需要复杂的多字节编码。
WindowsNT?
出现后，它使用双字节的Unicode编码。
为解决这一差别，Win32API采用了非常聪明的做法。
它定义了TCHAR类型，该类型在Win9x平台上是单字节字符，在WinNT平台上是双字节Unicode字符。
对于每个接受字符串或结构（其中包含字符数据）的函数，Win32API均定义了该结构的两种版本，用A后缀指明Ansi编码，用W指明wide编码（即Unicode）。
如果您将C++程序编译为单字节，会获得A变体，如果编译为Unicode，则获得W变体。
Win9x平台包含Ansi版本，而WinNT平台则包含W版本。
由于P/Invoke的设计者不想让您为所在的平台操心，因此他们提供了内置的支持来自动使用A或W版本。
如果您调用的函数不存在，互操作层将为您查找并使用A或W版本。
通过示例能够很好地说明字符串支持的一些精妙之处。
简单字符串
下面是一个接受字符串参数的函数的简单示例：
BOOLGetDiskFreeSpace（
LPCTSTRlpRootPathName, //根路径
LPDWORDlpSectorsPerCluster, //每个簇的扇区数
LPDWORDlpBytesPerSector, //每个扇区的字节数
LPDWORDlpNumberOfFreeClusters,//可用的扇区数
LPDWORDlpTotalNumberOfClusters//扇区总数
）;
根路径定义为LPCTSTR。
这是独立于平台的字符串指针。
由于不存在名为GetDiskFreeSpace（）的函数，封送拆收器将自动查找“A”或“W”变体，并调用相应的函数。
我们使用一个属性来告诉封送拆收器，API所要求的字符串类型。
以下是该函数的完整定义，就象我开始定义的那样：
[DllImport（"kernel32.dll"）]
staticexternboolGetDiskFreeSpace（
[MarshalAs（UnmanagedType.LPTStr）]
stringrootPathName,
refintsectorsPerCluster,
refintbytesPerSector,
refintnumberOfFreeClusters,
refinttotalNumberOfClusters）;
不幸的是，当我试图运行时，该函数不能执行。
问题在于，无论我们在哪个平台上，封送拆收器在默认情况下都试图查找API的Ansi版本，由于LPTStr意味着在WindowsNT平台上会使用Unicode字符串，因此试图用Unicode字符串来调用Ansi函数就会失败。
有两种方法可以解决这个问题：
一种简单的方法是删除MarshalAs属性。
如果这样做，将始终调用该函数的A版本，如果在您所涉及的所有平台上都有这种版本，这是个很好的方法。
但是，这会降低代码的执行速度，因为封送拆收器要将.NET字符串从Unicode转换为多字节，然后调用函数的A版本（将字符串转换回Unicode），最后调用函数的W版本。
要避免出现这种情况，您需要告诉封送拆收器，要它在Win9x平台上时查找A版本，而在NT平台上时查找W版本。
要实现这一目的，可以将CharSet设置为DllImport属性的一部分：
[DllImport（"kernel32.dll",CharSet=CharSet.Auto）]
在我的非正式计时测试中，我发现这一做法比前一种方法快了大约百分之五。
对于大多数Win32API，都可以对字符串类型设置CharSet属性并使用LPTStr。
但是，还有一些不采用A/W机制的函数，对于这些函数必须采取不同的方法。
字符串缓冲区
.NET中的字符串类型是不可改变的类型，这意味着它的值将永远保持不变。
对于要将字符串值复制到字符串缓冲区的函数，字符串将无效。
这样做至少会破坏由封送拆收器在转换字符串时创建的临时缓冲区；严重时会破坏托管堆，而这通常会导致错误的发生。
无论哪种情况都不可能获得正确的返回值。
要解决此问题，我们需要使用其他类型。
StringBuilder类型就是被设计为用作缓冲区的，我们将使用它来代替字符串。
下面是一个示例：
[DllImport（"kernel32.dll",CharSet=CharSet.Auto）]
publicstaticexternintGetShortPathName（
[MarshalAs（UnmanagedType.LPTStr）]
stringpath,
[MarshalAs（UnmanagedType.LPTStr）]
StringBuildershortPath,
intshortPathLength）;
使用此函数很简单：
StringBuildershortPath=newStringBuilder（80）;
intresult=GetShortPathName（@"d:
\test.jpg",shortPath,shortPath.Capacity）;
strings=shortPath.ToString（）;
请注意，StringBuilder的Capacity传递的是缓冲区大小。
具有内嵌字符数组的结构
某些函数接受具有内嵌字符数组的结构。
例如，GetTimeZoneInformation（）函数接受指向以下结构的指针：
typedefstruct_TIME_ZONE_INFORMATION{
LONG Bias;
WCHAR StandardName[32];
SYSTEMTIMEStandardDate;
LONG StandardBias;
WCHAR DaylightName[32];
SYSTEMTIMEDaylightDate;
LONG DaylightBias;
}TIME_ZONE_INFORMATION,*PTIME_ZONE_INFORMATION;
在C#中使用它需要有两种结构。
一种是SYSTEMTIME，它的设置很简单：
structSystemTime
{
publicshortwYear;
publicshortwMonth;
publicshortwDayOfWeek;
publicshortwDay;
publicshortwHour;
publicshortwMinute;
publicshortwSecond;
publicshortwMilliseconds;
}
这里没有什么特别之处；另一种是TimeZoneInformation，它的定义要复杂一些：
[StructLayout（LayoutKind.Sequential,CharSet=CharSet.Unicode）]
structTimeZoneInformation
{
publicintbias;
[MarshalAs（UnmanagedType.ByValTStr,SizeConst=32）]
publicstringstandardName;
SystemTimestandardDate;
publicintstandardBias;
[MarshalAs（UnmanagedType.ByValTStr,SizeConst=32）]
publicstringdaylightName;
SystemTimedaylightDate;
publicintdaylightBias;
}
此定义有两个重要的细节。
第一个是MarshalAs属性：
[MarshalAs（UnmanagedType.ByValTStr,SizeConst=32）]
查看ByValTStr的文档，我们发现该属性用于内嵌的字符数组；另一个是SizeConst，它用于设置数组的大小。
我在第一次编写这段代码时，遇到了执行引擎错误。
通常这意味着部分互操作覆盖了某些内存，表明结构的大小存在错误。
我使用Marshal.SizeOf（）来获取所使用的封送拆收器的大小，结果是108字节。
我进一步进行了调查，很快回忆起用于互操作的默认字符类型是Ansi或单字节。
而函数定义中的字符类型为WCHAR，是双字节，因此导致了这一问题。
我通过添加StructLayout属性进行了更正。
结构在默认情况下按顺序布局，这意味着所有字段都将以它们列出的顺序排列。
CharSet的值被设置为Unicode，以便始终使用正确的字符类型。
经过这样处理后，该函数一切正常。
您可能想知道我为什么不在此函数中使用CharSet.Auto。
这是因为，它也没有A和W变体，而始终使用Unicode字符串，因此我采用了上述方法编码。
具有回调的函数
当Win32函数需要返回多项数据时，通常都是通过回调机制来实现的。
开发人员将函数指针传递给函数，然后针对每一项调用开发人员的函数。
在C#中没有函数指针，而是使用“委托”，在调用Win32函数时使用委托来代替函数指针。
EnumDesktops（）函数就是这类函数的一个示例：
BOOLEnumDesktops（
HWINSTAhwinsta, //窗口实例的句柄
DESKTOPENUMPROClpEnumFunc, //回调函数
LPARAMlParam //用于回调函数的值
）;
HWINSTA类型由IntPtr代替，而LPARAM由int代替。
DESKTOPENUMPROC所需的工作要多一些。
下面是MSDN中的定义：
BOOLCALLBACKEnumDesktopProc（
LPTSTRlpszDesktop, //桌面名称
LPARAMlParam //用户定义的值
）;
我们可以将它转换为以下委托：
delegateboolEnumDesktopProc（[MarshalAs（UnmanagedType.LPTStr）]stringdesktopName,intlParam）;
完成该定义后，我们可以为EnumDesktops（）编写以下定义：
[DllImport（"user32.dll",CharSet=CharSet.Auto）]
staticexternboolEnumDesktops（
IntPtrwindowStation,
EnumDesktopProccallback,
intlParam）;
这样该函数就可以正常运行了。
在互操作中使用委托时有个很重要的技巧：
封送拆收器创建了指向委托的函数指针，该函数指针被传递给非托管函数。
但是，封送拆收器无法确定非托管函数要使用函数指针做些什么，因此它假定函数指针只需在调用该函数时有效即可。
结果是如果您调用诸如SetConsoleCtrlHandler（）这样的函数，其中的函数指针将被保存以便将来使用，您就需要确保在您的代码中引用委托。
如果不这样做，函数可能表面上能执行，但在将来的内存回收处理中会删除委托，并且会出现错误。
其他高级函数
迄今为止我列出的示例都比较简单，但是还有很多更复杂的Win32函数。
下面是一个示例：
DWORDSetEntriesInAcl（
ULONGcCountOfExplicitEntries, //项数
PEXPLICIT_ACCESSpListOfExplicitEntries,//缓冲区
PACLOldAcl, //原始ACL
PACL*NewAcl //新ACL
）;
前两个参数的处理比较简单：
ulong很简单，并且可以使用UnmanagedType.LPArray来封送缓冲区。
但第三和第四个参数有一些问题。
问题在于定义ACL的方式。
ACL结构仅定义了ACL标头，而缓冲区的其余部分由ACE组成。
ACE可以具有多种不同类型，并且这些不同类型的ACE的长度也不同。
如果您愿意为所有缓冲区分配空间，并且愿意使用不太安全的代码，则可以用C#进行处理。
但工作量很大，并且程序非常难调试。
而使用C++处理此API就容易得多。
属性的其他选项
DLLImport和StructLayout属性具有一些非常有用的选项，有助于P/Invoke的使用。
下面列出了所有这些选项：
DLLImport
CallingConvention
您可以用它来告诉封送拆收器，函数使用了哪些调用约定。
您可以将它设置为您的函数的调用约定。
通常，如果此设置错误，代码将不能执行。
但是，如果您的函数是Cdecl函数，并且使用StdCall（默认）来调用该函数，那么函数能够执行，但函数参数不会从堆栈中删除，这会导致堆栈被填满。
CharSet
控制调用A变体还是调用W变体。
EntryPoint
此属性用于设置封送拆收器在DLL中查找的名称。
设置此属性后，您可以将C#函数重新命名为任何名称。
ExactSpelling
将此属性设置为true，封送拆收器将关闭A和W的查找特性。
PreserveSig
COM互操作使得具有最终输出参数的函数看起来是由它返回的该值。
此属性用于关闭这一特性。
SetLastError
确保调用Win32APISetLastError（），以便您找出发生的错误。
StructLayout
LayoutKind
结构在默认情况下按顺序布局，并且在多数情
升级会员 