C#.net
.Net platform Invoke Win32 API Introduce
 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,寫程序就像打拱豬,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!要不微軟的產品早就沒人買了。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,儘管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(除了語法上比較像),所以,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」在屏幕上的,由於這些控件(有時也稱組件)都 用於用戶與Windows進行交互,所以控制這些控件的Win32 API函數稱為「用戶界面」函數(User Interface Win32 API),簡稱UI函數;還有一些函數,並不用於交互,比如管理當前系統正在運行的進程、硬件系統狀態的監視等等……這些函數只有一套,但是可以被所有的 Windows程序調用(只要這個程序的權限足夠高),簡而言之,API是為程序所共享的。為了達到所有程序能共享一套API的目的,Windows採用 了「動態鏈接庫」的辦法。之所以叫「動態鏈接庫」,是因為這樣的函數庫的調用方式是「隨用隨取」而不是像靜態鏈接庫那樣「用不用都要帶上」。
        這裡不太好理解,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序。小孩在玩的過程中可能要喝 水。我們有兩個辦法讓小傢伙們想喝水的時候就有水喝:1.給每個小傢伙配一個水壺,小傢伙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,這體現在三個地方。第一,帶著水壺,小傢伙身體不靈活、玩不爽(影響程序的速度),況且這只是帶了一個水壺,要是再帶上飯盒呢?還有輪滑、頭盔、創可貼、紗布……AK-47 My God,如果帶全了就趕上美國大兵了。所以遊樂園裡還是有個公用「倉庫」要來的方便,讓大家隨用隨取(動態鏈接)。第二,小傢伙們帶了那麼多東西,佔了遊樂場很多地方,讓遊樂場擁擠不堪,別的小朋友就進不來了(程序體積大,影響程序和系統的性能)。第三, 如果某件物品升級了,比如水壺從一升的改為二升的,那麼每個小傢伙就必須go home去換新的(重新編譯程序,由編譯器把新的靜態庫鏈接進程序主體裡),而第二種情況裡,只要遊樂場把自己倉庫裡的水壺換個型號,那麼所有小傢伙就都 在同一時間擁有了大容量的水壺。(悟空!我就一會兒不在,你怎麼就亂丟東西?!打到小朋友多不好~~~~~)
        悟空已經急了,我就不再嘰嘰歪歪了……呃……Win32 API函數是放在Windows系統的核心庫文件中的,這些庫在硬盤裡的存儲形式是.dll文件。我們常用到的dll文件是user32.dllkernel32.dll兩個文件,還有其它一些dll文件也非常重要,大家要在實踐中多積累經驗。
        我們知道Win32 API函數是放在dll文件中了,但新問題又來了──我們怎麼調用它們呢?這些dll文件是用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文件中,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 程序使用這些函數,微軟在發佈每個新的操作系統的時候,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語言的頭文件(.h文件), 這些文件裡描述了核心dll文件裡都有哪些Win32 API函數,在寫程序的時候,把這些.h文件用#include"....."指令包含進你的程序裡,你就可以使用這些Win32 API了。至於程序是怎樣鏈接的,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,今天我們討論的是C#語言調用Win32 API的問題。我們現在已經知道API函數放在dll動態鏈接庫文件裡,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文件的。C#語言也使用dll動態鏈接庫,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文件來說明。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文件。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序,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", "
水之真諦", 4);
         Console.ReadLine();
         return 0;
     }
}


        新建一個C#的控制台程序,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序:
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「運行時->交互服務」。喔~~~~運行時的交互服務不就是「動態鏈接」嗎?感謝Microsoft!
2. 然後我們就可以製造一個DllImport類的實例,並把這個實例綁定在我們要使用的函數上了。「特性類」這種類非常怪──製造類實例的時候不使用MyClass mc = new MyClass();這種形式,而是使用[特性類(參數列表)]這 種形式;特性類不能獨立存在,一定要用作修飾其它目標上(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;特性類實例在被編譯的 時候也不產生可執行代碼,而是被放進metadata裡以備檢索。總之,你記住特性類很怪就是了,想瞭解更多就查查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這個文件裡。問題又來了:我怎麼知道那麼多API函數都在哪個dll文件裡呢?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,點擊進入。你將打開MessageBox的詳細解釋和具體用法。它的名字、返回 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: 也是最變態的一點,函數的返回值和參數類型要與Win32 API完全一致!這可難煞我們這群初學者──Win32的數據類型比較搞怪,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數據類型探幽──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數據類型與.NET平台數據類型的對應表:
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將保持不變。
返回值:int 將保持不變(無論是Win32還是C#,int都是32位整數)
參數表:H 開頭意味著是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,所以在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位都應該用來保存數值──這樣一來,用uint(無符號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雙重支持的,而uint只受C#支持而不受.NET CLR支持,所以,本例還是老老實實地使用了int型。(肚子餓了……再堅持堅持……)
至於LPCTSTR是Long Pointer to Constant String的縮寫,說白了就是──字符串。所以,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:

     [DllImport("User32.dll")]
     public static extern int MessageBox(int h, string m, string c, int type);


        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的父窗口是誰。本例中沒有,所以是0,也就是「空指針」。
第二個:MessageBox的內容。本例中是「Hello Win32 API」。
第三個:MessageBox的標題。本例中用的是本人Blog的名字──水之真諦──請大家不要忘記。
第四個:MessageBox上的按鈕是什麼,如果是0,那就只有一個OK,MessageBox太短了,你將看不全「水之真諦」四個字,於是偶改成了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程序的進化》 。
        至此,一個麻雀雖小、五毒俱全~~~Sorry  -_-! 五臟俱全的C#調用Win32 API的程序就分析完了。原理並不難吧!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, 鬱悶。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!
        例子是這樣滴~~~~~
        那是在很久很久以前,我給一個公司寫程序用來控制用戶登錄,在登錄之前,用戶不能把鼠標移出登錄窗體,因為要控制鼠標,所以我首先想起了調用Win32 API中與Cursor相關的函數來──於是不管三七二十一、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……請大家自己動手創建一個C#的Windows程序,把下面的核心代碼貼到主窗體的雙擊事件裡,試一試。做這個例子的目的就是要告訴大家:1.對類庫的瞭解程序直接決定了你編程的效率和質量──用類庫裡的組件比我們「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。

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