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 Win32 API 集非常庞大。他们没有足够的资源为所有 Win32 API 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 Managed Extensions to C++ 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:
BOOL Beep( DWORD dwFreq, // 声音频率 DWORD dwDuration // 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:
public static extern bool Beep(int frequency, int duration); |
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。
using System; using System.Runtime.InteropServices;
namespace Beep { class Class1 { [DllImport("kernel32.dll")] public static extern bool Beep(int frequency, int duration);
static void Main(string[] args) { Random random = new Random();
for (int i = 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:
BOOL MessageBeep( UINT uType // 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 Visual Studio? 和 C++,则 Platform SDK 位于 \Program Files\Microsoft Visual Studio .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:
public enum BeepType { SimpleBeep = -1, IconAsterisk = 0x00000040, IconExclamation = 0x00000030, IconHand = 0x00000010, IconQuestion = 0x00000020, Ok = 0x00000000, }
[DllImport("user32.dll")] public static extern bool MessageBeep(BeepType beepType); |
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。
BOOL GetSystemPowerStatus( LPSYSTEM_POWER_STATUS lpSystemPowerStatus ); |
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:
typedef struct _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。
struct SystemPowerStatus { byte ACLineStatus; byte batteryFlag; byte batteryLifePercent; byte reserved1; int batteryLifeTime; int batteryFullLifeTime; } |
这样,就可以方便地编写出 C# 原型:
[DllImport("kernel32.dll")] public static extern bool GetSystemPowerStatus( ref SystemPowerStatus systemPowerStatus); |
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:
enum ACLineStatus: byte { Offline = 0, Online = 1, Unknown = 255, }
enum BatteryFlag: 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。