在C#程序设计里面运用Win32类库

在C#程序设计里面运用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;i10000;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。findstrMB_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{BYTEACLineStatus;BYTEBatteryFlag;BYTEBatteryLifePercent;BYTEReserved1;DWORDBatteryLifeTime;DWORDBatteryFullLifeTime;}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：ANSIUnicode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