【.Net】從.NET平台調用Win32 API

小序

        Win32 API可以直接控制Microsoft Windows的核心，因為API（Application Programming Interface）本來就是微軟留給我們直接控制Windows的接口。想玩兒嗎？呵呵，太難了。

        C#使用非常簡單，寫程式就像打拱豬，Sorry  -_-! ，搭積木一樣簡單。想玩兒嗎？呵呵，沒辦法直接控制Windows的核心。

        難道就沒有兩全其美的辦法嗎？當然不是！要不微軟的産品早就沒人買了。其實從C#（或者說.NET平台）調用Win32 API還是非常簡單滴~~~~今天偶們大家就一起來研究研究。

一.    基礎知識

        Win32 API是C語言（注意，不是C++語言，盡管C語言是C++語言的子集）函數集。C#語言與C語言是完全不同的（除了文法上比較像），是以，要想用C#語言調用C語言的Win32 API，要費上一番周折。首先我們就要準備一些基礎知識。

1. Win32 API函數放在哪裡？

        Win32 API函數是Windows的核心，比如我們看到的窗體、按鈕、對話框什麼的，都是依靠Win32函數“畫”在螢幕上的，由于這些控件（有時也稱元件）都用于使用者與Windows進行互動，是以控制這些控件的Win32 API函數稱為“使用者界面”函數（User Interface Win32 API），簡稱UI函數；還有一些函數，并不用于互動，比如管理目前系統正在運作的程序、硬體系統狀态的監視等等……這些函數隻有一套，但是可以被所有的Windows程式調用（隻要這個程式的權限足夠高），簡而言之，API是為程式所共享的。為了達到所有程式能共享一套API的目的，Windows采用了“動态連結庫”的辦法。之是以叫“動态連結庫”，是因為這樣的函數庫的調用方式是“随用随取”而不是像靜态連結庫那樣“用不用都要帶上”。

        這裡不太好了解，不要緊，我們舉個小例子。我們把Windows比做一個遊樂場，而把在遊樂場裡玩兒的小孩比做一個一個程式。小孩在玩的過程中可能要喝水。我們有兩個辦法讓小家夥們想喝水的時候就有水喝：1.給每個小家夥配一個水壺，小家夥們喝了的話就喝自己帶的水；2.給遊樂場配一個飲水機，誰渴了誰來喝。顯然，第二個方法要好得多，這展現在三個地方。第一，帶着水壺，小家夥身體不靈活、玩不爽（影響程式的速度），況且這隻是帶了一個水壺，要是再帶上飯盒呢？還有輪滑、頭盔、Ok繃、紗布……AK-47 My God，如果帶全了就趕上美國大兵了。是以遊樂園裡還是有個公用“倉庫”要來的友善，讓大家随用随取（動态連結）。第二，小家夥們帶了那麼多東西，占了遊樂場很多地方，讓遊樂場擁擠不堪，别的小朋友就進不來了（程式體積大，影響程式和系統的性能）。第三，如果某件物品更新了，比如水壺從一升的改為二升的，那麼每個小家夥就必須go home去換新的（重新編譯程式，由編譯器把新的靜态庫連結程序式主體裡），而第二種情況裡，隻要遊樂場把自己倉庫裡的水壺換個型号，那麼所有小家夥就都在同一時間擁有了大容量的水壺。（悟空！我就一會兒不在，你怎麼就亂丢東西？！打到小朋友多不好~~~~~）

        悟空已經急了，我就不再叽叽歪歪了……呃……Win32 API函數是放在Windows系統的核心庫檔案中的，這些庫在硬碟裡的存儲形式是.dll檔案。我們常用到的dll檔案是user32.dll和kernel32.dll兩個檔案，還有其它一些dll檔案也非常重要，大家要在實踐中多積累經驗。

        我們知道Win32 API函數是放在dll檔案中了，但新問題又來了——我們怎麼調用它們呢？這些dll檔案是用C語言寫的，源代碼經C語言編譯器編譯之後，會以二進制可執行代碼形式存放在這些dll檔案中，就好像蘋果被打碎機打成果醬後裝在罐子裡一樣——你再也分不清哪個是你GF給你的，哪個是你老媽給你的一樣。為了能讓程式使用這些函數，微軟在釋出每個新的作業系統的時候，也會放出這個系統的SDK，目前最新的是Win2003 SP1 SDK，據說Vista的馬上就要放出來，而且已經把UI的API從核心庫中分離出去以提高系統的穩定性了。SDK裡有一些C語言的頭檔案（.h檔案），這些檔案裡描述了核心dll檔案裡都有哪些Win32 API函數，在寫程式的時候，把這些.h檔案用#include"....."指令包含進你的程式裡，你就可以使用這些Win32 API了。至于程式是怎樣連結的，超出了本文的範圍——也超出了本人的知識範圍:D

         至此，如果你是C語言高手，已經可以使用Windows SDK去調教Windows了！不過，今天我們讨論的是C#語言調用Win32 API的問題。我們現在已經知道API函數放在dll動态連結庫檔案裡，也知道C語言怎麼調用它們了，那麼C#語言怎麼辦呢？C#語言是不能使用C語言的.h檔案的。C#語言也使用dll動态連結庫，不過這些dll都是.NET版本的，具有“自描述性”，也就是自己肚子裡都有哪些函數都已經寫在自己的metadata裡了，不用再附加一個.h檔案來說明。現在，我們已經找到了問題的關鍵點：如何用.NET平台上的C#語言來調用Win32平台上的dll檔案。答案非常簡單：使用DllImport特性。

二.  小試牛刀

        下面，就讓我們寫一個小程式，試一試如何用C#語言和DllImport特性來調用Win32 API。

using System;

using System.Runtime.InteropServices;

class Program

{

     [DllImport("User32.dll")]

     public static extern int MessageBox(int h, string m, string c, int type);

     static int Main()

     {

         MessageBox(0, "Hello Win32 API", "水之真谛", 4);

         Console.ReadLine();

         return 0;

     }

}

        建立一個C#的控制台程式，把VS自動生成的代碼清空，把上面的代碼Copy過去就可以編譯執行了。讓我們剖析一下這個程式：

1. 要使用DllImport這個特性（特性也是一種類），必須使用這一句using System.Runtime.InteropServices;

，導入“運作時->互動服務”。喔~~~~運作時的互動服務不就是“動态連結”嗎？感謝Microsoft！

2. 然後我們就可以制造一個DllImport類的執行個體，并把這個執行個體綁定在我們要使用的函數上了。“特性類”這種類非常怪——制造類執行個體的時候不使用MyClass mc = new MyClass();這種形式，而是使用[特性類(參數清單)]這種形式；特性類不能獨立存在，一定要用作修飾其它目标上（本例是修飾後面的一個函數），不同的特性可以用來修飾類、函數、變量等等；特性類執行個體在被編譯的時候也不産生可執行代碼，而是被放進metadata裡以備檢索。總之，你記住特性類很怪就是了，想了解更多就查查MSDN，懶得查就先這麼記——不懂慣性定律不影響你學騎自行車。[DllImport("User32.dll")]是說我們要使用的Win32 API函數在User32.dll這個檔案裡。問題又來了：我怎麼知道那麼多API函數都在哪個dll檔案裡呢？這個你可以在MSDN裡查到，位置是Root->Win32 and COM Development->Development Guides->Windows API->Windows API->Windows API Reference->Functions by Category。打開這頁，你會看到有很多API的分類，API全在這裡了。打開一個分類，比如Dialog Box，在Functions段，你會看到很多具體的函數，其中就有上面用到的MessageBox函數，點選進入。你将打開MessageBox的詳細解釋和具體用法。它的名字、傳回值、參數類型盡收眼底、一覽無餘！而且很練英文哦~~~~在這一頁的底部，你可以看到一個小表格，裡面有一項“Minimum DLL Version   user32.dll”就是說這個函數在user32.dll裡。

3. 接下來就是我們的函數了。在C#裡調用Win32函數有這麼幾個要點。第一：名字要與Win32 API的完全一樣。第二：函數除了要有相應的DllImport類修飾外，還要聲明成public static extern類型的。第三：也是最變态的一點，函數的傳回值和參數類型要與Win32 API完全一緻！這可難煞我們這群初學者——Win32的資料類型比較搞怪，比如什麼LPSTR、什麼HINSTANCE都是些蝦米東東呢？給大家一個小參考，我的Blog裡有《Windows資料類型探幽——千回百轉你是誰？》系列拙文，可以查一下。另外在此，我從MSDN裡摘出一張表來，是常用Win32資料類型與.NET平台資料類型的對應表：

Figure 2 Non-Pointer Data Types

Win32 Types	Specification	CLR Type
char, INT8, SBYTE, CHAR	8-bit signed integer	System.SByte
short, short int, INT16, SHORT	16-bit signed integer	System.Int16
int, long, long int, INT32, LONG32, BOOL, INT	32-bit signed integer	System.Int32
__int64, INT64, LONGLONG	64-bit signed integer	System.Int64
unsigned char, UINT8, UCHAR, BYTE	8-bit unsigned integer	System.Byte
unsigned short, UINT16, USHORT, WORD, ATOM, WCHAR, __wchar_t	16-bit unsigned integer	System.UInt16
unsigned, unsigned int, UINT32, ULONG32, DWORD32, ULONG, DWORD, UINT	32-bit unsigned integer	System.UInt32
unsigned __int64, UINT64, DWORDLONG, ULONGLONG	64-bit unsigned integer	System.UInt64
float, FLOAT	Single-precision floating point	System.Single
double, long double, DOUBLE	Double-precision floating point	System.Double
In Win32 this type is an integer with a specially assigned meaning; in contrast, the CLR provides a specific type devoted to this meaning.

        有了這些東西，我們就能把一個Win32 API函數轉成C#函數了。還拿MessageBox函數為例（看剛才給出的函數表），它的Win32原形如下：

int MessageBox(  HWND hWnd,   LPCTSTR lpText,    LPCTSTR lpCaption,  UINT uType );

函數名：MessageBox将保持不變。

傳回值：int 将保持不變（無論是Win32還是C#，int都是32位整數）

參數表：H開頭意味着是Handle，一般情況下Handld都是指針類型，Win32平台的指針類型是用32位來存儲的，是以在C#裡正好對應一個int整型。不過，既然是指針，就沒有什麼正負之分，32位都應該用來儲存數值——這樣一來，用uint（無符号32位整型）來對應Win32的H類型更合理。不過提醒大家一點，int是受C#和.NET CLR雙重支援的，而uint隻受C#支援而不受.NET CLR支援，是以，本例還是老老實實地使用了int型。（肚子餓了……再堅持堅持……）

至于LPCTSTR是Long Pointer to Constant String的縮寫，說白了就是——字元串。是以，用C#裡的string類型就對了。

修飾符：要求有相應的DllImport和public static extern

經過上面一番折騰，Win32的MessageBox函數就包裝成C#可以調用的函數了：

        好人做到底，我把四個參數的用處也說一下：

第一個：彈出的MessageBox的父視窗是誰。本例中沒有，是以是0，也就是“空指針”。

第二個：MessageBox的内容。本例中是“Hello Win32 API”。

第三個：MessageBox的标題。本例中用的是本人Blog的名字——水之真谛——請大家不要忘記。

第四個：MessageBox上的按鈕是什麼，如果是0，那就隻有一個OK，MessageBox太短了，你将看不全“水之真谛”四個字，于是偶改成了4，這樣就有兩個按鈕了。這些在MSDN的函數用法裡都有。不過，我還是非常推薦您閱讀一下本人的另一篇拙作《一個Win32程式的進化》 。

        至此，一個麻雀雖小、五毒俱全~~~Sorry  -_-! 五髒俱全的C#調用Win32 API的程式就分析完了。原理并不難吧！應屆生拿去蒙HR足夠了！真正見功底的地方是你使用MSDN、SDK、.NET Framework類庫VC/VC#的熟練程度。相信我——MSDN+SDK+VC/C#絕對足夠把Windows收拾得服服帖帖了:D

三. 真的有必要嗎？

         嘿嘿嘿嘿……看我的表情，我在壞壞地笑哦！你們都上當啦！操作Windows的底層不一定都要調用Win32 API滴~~~~（哪兒來的磚頭！！！）

         我想說的是：.NET Framework是對Win32 API的良好封裝，大部分Win32 API函數都已經封裝在了.NET Framework類庫的各個類裡了。如果說Win32 API函數是散落在地上的珍珠的話，那麼.NET Framework就是把這些珍珠按種類分放到了各個抽屜裡——讓我想起我媽來了——我的書放得滿地滿床的時候我總是能找到，她一收拾我就再也找不到了，郁悶。唉……沒辦法，我們還是仔細把.NET Framework類庫好好翻翻吧，會有很多驚喜哦！

        最後，用一個例子結束我們的文章吧！

    nbsp;    例子是這樣滴~~~~~

        那是在很久很久以前，我給一個公司寫程式用來控制使用者登入，在登入之前，使用者不能把滑鼠移出登入窗體，因為要控制滑鼠，是以我首先想起了調用Win32 API中與Cursor相關的函數來——于是不管三七二十一、花了九牛二虎之力調用了Win32 API中的ClipCursor()這個函數，效果還不錯。

        結果前兩天翻.NET Framework類庫的時候，發現System.Windows.Forms.Cursor類的Clip屬性就是專門做這個用的！差點沒把鼻子氣歪了……請大家自己動手建立一個C#的Windows程式，把下面的核心代碼貼到主窗體的輕按兩下事件裡，試一試。做這個例子的目的就是要告訴大家：1.對類庫的了解程式直接決定了你程式設計的效率和品質——用類庫裡的元件比我們“從輪子造起”要快得多、安全得多。2.不到萬不得已，不要去直接調Win32 API函數——那是不安全的。

         private void Form1_DoubleClick(object sender, EventArgs e)

         {

              Rectangle r = new Rectangle(this.Left, this.Top, this.Width, this.Height);

              System.Windows.Forms.Cursor.Clip = r;

         }

        最後，大家一定非常想知道，.NET Framework都為我們封裝好了哪些Win32 API，OK，MSDN裡有一篇文章，專門列出了這些。文章的名字是《Microsoft Win32 to Microsoft .NET Framework API Map》請感興趣的朋友自己閱讀。

作者：劉鐵猛

日期：2005-12-20

關鍵字：C# .NET Win32 API

原文：http://blog.csdn.net/fantasiax/article/details/557351