C# 中使用 Win32 和其他现有库

C# 中使用 Win32 和其他现有库
2011年03月25日
　　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： 
　　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 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： 
　　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。 
　　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： 
　　然后，通过用 C# 类型代替 C 类型来得到 C# 版本。 
　　这样，就可以方便地编写出 C# 原型： 
　　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： 
　　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： 
　　ANSI 
　　Unicode
　　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。Windows NT? 出现后，它使用双字节的 Unicode 编码。为解决这一差别，Win32 API 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，Win32 API 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： 
　　BOOL GetDiskFreeSpace(
　　LPCTSTR lpRootPathName, // 根路径
　　LPDWORD lpSectorsPerCluster, // 每个簇的扇区数
　　LPDWORD lpBytesPerSector, // 每个扇区的字节数
　　LPDWORD lpNumberOfFreeClusters, // 可用的扇区数
　　LPDWORD lpTotalNumberOfClusters // 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： 
　　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 Windows NT 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 Unico