C#调用Windows API详解(上)

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C#调用Windows API详解(上)

技术小甜 2017-11-09 14:30:00 浏览777
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以前我写过通过WMI来获取有关系统信息的系列文章,确实通过WMI能够恨轻易地实现很多我们想实现的功能,不过有些情况下我们很难利用WMI来实现一些 复杂的功能,比如最近我做的一个项目,其中有一个功能就是要更改系统当前时间,利用WMI就很难实现(我没有找到相关的方法),还有一些其它方面的功能, 也比较难以通过WMI来实现,也许是WMI需要较高的权限才能执行的原因吧。所以,尽管我们不愿意,但是又不得不通过调用Windows 的API来实现。本文的目的就是讲述如何在C#中调用Windows的系统API。
本文将按照下面的步骤分别讲解:
API简介
C#中的简单数据类型与API中的数据类型对应关系
如何在调用API时传递复杂参数:封装类、结构和联合
如何调用API
如何确保成功调用API
API简介
Windows API(Application Programming Interface,应用编程接口)是微软为了方便广大Windows开发人员调用系统底层功能而公开的一系列函数接口。.net中的函数很多就是对系统 底层API的一些封装,但是在.net中并没有包含Windows所有的API函数。所幸的是,在.net中允许我们调用系统的API函数,并且还可以根 据需要向系统API传递输入或者输出参数。 
DllImportDemo1.JPG 
当调用非托管API函数时,它将依次执行以下操作: 
1.查找包含该函数的 DLL。
2.将该 DLL 加载到内存中。
3.查找函数在内存中的地址并将其参数推到堆栈上,以封送所需的数据(注意:只在第一次调用函数时,才会查找和加载 DLL 并查找函数在内存中的地址。)。
4.将控制权转移给非托管函数。
5.对非托管 DLL 函数的“平台调用”调用
平台调用会向托管调用方引发由非托管函数生成的异常。
DLL 函数的标识包括以下元素: 
函数的名称或序号
实现所在的 DLL 文件的名称
例如,如果指定 User32.dll 中的 MessageBox 函数,需要标识该函数 (MessageBox) 及其位置(User32.dll、User32 或 user32)。Microsoft Windows 应用程序编程接口 (Win32 API) 可以包含每个字符和字符串处理函数的两个版本:单字节字符 ANSI 版本和双字节字符 Unicode 版本。如果不进行指定,CharSet 字段所表示的字符集将默认为 ANSI。某些函数可以有两个以上的版本。
MessageBoxA 是 MessageBox 函数的 ANSI 入口点;而 MessageBoxW 是 Unicode 版本。可以通过运行各种命令行工具,为特定 DLL(例如 user32.dll)列出函数名。例如,可以使用 dumpbin /exports user32.dll 或 link /dump /exports user32.dll 来获取函数名。
您可以在代码中将非托管函数重命名为任何所需的名称,但是要将该新名称映射到 DLL 中的初始入口点。有关在托管源代码中重命名非托管 DLL 函数的说明,请参见指定入口点。
利用平台调用,可以通过调用 Win32 API 和其他 DLL 中的函数来控制操作系统中相当大的一部分。除了 Win32 API 之外,还有许多其他的 API 和 DLL 可通过平台调用来调用。
下面将说明 Win32 API 中几个常用的 DLL。
GDI32.dll:用于设备输出的图形设备接口 (GDI) 函数,例如用于绘图和字体管理的函数。
Kernel32.dll:用于内存管理和资源处理的低级别操作系统函数。
User32.dll:用于消息处理、计时器、菜单和通信的 Windows 管理函数。

涉及到函数调用,自然免不了要向系统API提供参数或者获取调用系统API之后的返回值,由于Windows采用了C/C++开发的,而我们调用的程序语言是C#,二者的数据类型自然会存在一些不一致的情况,下面的表列出了二者之间的一个对应关系。

下表列出了在 Win32 API(在 Wtypes.h 中列出)和 C 样式函数中使用的数据类型。许多非托管库包含将这些数据类型作为参数传递并返回值的函数。第三列列出了在托管代码中使用的相应的 .NET Framework 内置值类型或类。某些情况下,您可以用大小相同的类型替换此表中列出的类型。
Wtypes.h 中的非托管类型 非托管 C 语言类型 托管类名 说明
HANDLE
void*
System.IntPtr
在 32 位 Windows 操作系统上为 32 位,在 64 位 Windows 操作系统上为 64 位。
BYTE
unsigned char
System.Byte
8 位
SHORT
short
System.Int16
16 位
WORD
unsigned short
System.UInt16
16 位
INT
int
System.Int32
32 位
UINT
unsigned int
System.UInt32
32 位
LONG
long
System.Int32
32 位
BOOL
long
System.Int32
32 位
DWORD
unsigned long
System.UInt32
32 位
ULONG
unsigned long
System.UInt32
32 位
CHAR
char
System.Char
用 ANSI 修饰。
LPSTR
char*
System.String 或 System.Text.StringBuilder
用 ANSI 修饰。
LPCSTR
Const char*
System.String 或 System.Text.StringBuilder
用 ANSI 修饰。
LPWSTR
wchar_t*
System.String 或 System.Text.StringBuilder
用 Unicode 修饰。
LPCWSTR
Const wchar_t*
System.String 或 System.Text.StringBuilder
用 Unicode 修饰。
FLOAT
Float
System.Single
32 位
DOUBLE
Double
System.Double
64 位
如何在调用API时传递复杂参数:封装类、结构和联合
类和结构在 .NET Framework 中是类似的。它们都可以具有字段、属性和事件。它们也有静态和非静态方法。一个显著区别是结构属于值类型而类属于引用类型。
结构:
比如一个常用函数,用于获取日期时间的,原始声明如下:
VOID GetSystemTime(LPSYSTEMTIME lpSystemTime);
这个方法位于Kernel32.dll类库中,这个方法需要一个SYSTEMTIME的结构,其原始声明如下:
typedef struct _SYSTEMTIME { 
WORD wYear; 
WORD wMonth; 
WORD wDayOfWeek; 
WORD wDay; 
WORD wHour; 
WORD wMinute; 
WORD wSecond; 
WORD wMilliseconds; 
} SYSTEMTIME, *PSYSTEMTIME;
根据C#中简单数据类型与C/C++中数据类型的对应关系,我们可以完成如下代码:
public struct SystemTime
{
public ushort wYear;
public ushort wMonth;
public ushort wDayOfWeek;
public ushort wDay;
public ushort wHour;
public ushort wMinute;
public ushort wSecond;
public ushort wMilliseconds;
}
对上面的API方法的调用声明如下:
[DllImport("kernel32.dll", EntryPoint = "SetSystemTime")]
public static extern void GetSystemTime(
SystemTime systemTime
);
在默认情况下,上面的方法将SystemTime类In/Out 参数进行传递。必须用 InAttribute 和 OutAttribute 属性声明该参数,因为作为引用类型的类在默认情况下将作为输入参数进行传递。为使调用方接收结果,必须显式应用这些方向属性,如ref或者out。
另外,我们还需要指定结构在内存中的布局,这个我们可以在声明结构时加以StructLayout属性来指明。而StructLayout属性需要一个layoutKind的枚举值。它有如下几个值:
成员名称 说明
Auto 运行库自动为非托管内存中的对象的成员选择适当的布局。使用此枚举成员定义的对象不能在托管代码的外部公开。尝试这样做将引发异常。
Explicit 对象的各个成员在非托管内存中的精确位置被显式控制。每个成员必须使用 FieldOffsetAttribute 指示该字段在类型中的位置。
Sequential 对象的成员按照它们在被导出到非托管内存时出现的顺序依次布局。这些成员根据在 StructLayoutAttribute.Pack 中指定的封装进行布局,并且可以是不连续的。
在本例中,使用Sequential就行了。上面的C#结构描述修正如下:
[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct SystemTime
{
public ushort wYear;
public ushort wMonth;
public ushort wDayOfWeek;
public ushort wDay;
public ushort wHour;
public ushort wMinute;
public ushort wSecond;
public ushort wMilliseconds;
}
当然如果想声明成Explicit也是可以的,如下:

[StructLayout(LayoutKind.Explicit, Size=16, CharSet=CharSet.Ansi)]
public struct MySystemTime 
{ [FieldOffset(0)]
public ushort wYear; 
[FieldOffset(2)]
public ushort wMonth; 
[FieldOffset(4)]
public ushort wDayOfWeek; 
[FieldOffset(6)]
public ushort wDay;
[FieldOffset(8)]
public ushort wHour; 
[FieldOffset(10)]
public ushort wMinute;
[FieldOffset(12)]
public ushort wSecond; 
[FieldOffset(14)]public ushort wMilliseconds;

每 个字段的FieldOffset依次递增为2字节,因为严格ushort占用的内存大小也正好是2字节。总共8个字段,因此总共16字节。在这里又多用了 一个CharSet属性声明,它是用来规定封送字符串应使用何种字符集。它也是一个枚举类型,对可能值和对应描述如下: 
成员名称 说明
Auto 针对目标操作系统适当地自动封送字符串。在 Windows NT、Windows 2000、Windows XP 和 Windows Server 2003 系列上默认值为 Unicode;在 Windows 98 和 Windows Me 上默认值为 Ansi。尽管公共语言运行库默认值为 Auto,使用语言可重写此默认值。例如,默认情况下,C# 将所有方法和类型都标记为 Ansi。
Ansi 以多字节字符串的形式封送字符串。
None 此值已过时,它与 CharSet.Ansi 具有相同的行为
Unicode 以 Unicode 2 字节字符形式封送字符串。

待续....

















本文转自周金桥51CTO博客,原文链接:http://blog.51cto.com/zhoufoxcn/162958 ,如需转载请自行联系原作者




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