WinAPI i platforma .NET

(1)

WinAPI i platforma .NET

Jacek Matulewski

21 listopada 2016 Programowanie Windows

http://www.fizyka.umk.pl/~jacek/dydaktyka/winprog/

(2)

Mechanizm Platform Invoke w platformie .NET

Programowanie Windows

(3)

Trivia

• Platformy .NET, WinRT (W8), UWP (W10) tworzą osobną warstwę z własną „wirtualną maszyną”

• Platforma .NET ułatwia odwołania do

niezarządzanych DLL via mechanizm PInvoke

• Ważne źródło:

http://www.pinvoke.net/index.aspx

(deklaracja, przykłady użycia, zamienniki w .NET)

• Tutorial w MSDN: https://msdn.microsoft.com/en-

us/library/aa288468(v=vs.71).aspx

(4)

Trivia

• Czynności wykonywane przy Platform Invoke:

– lokalizacja biblioteki eksportującej funkcję

– załadowanie jej do pamięci (przy pierwszym uruchomieniu) – pobranie adresu funkcji

– wrzucanie argumentów na stos i wywołanie funkcji (przekazanie kontroli wątku do kodu niezarządzanego) – pobranie i konwersja typu zwracanej wartości

– powrót kontroli do kodu zarządzanego

(5)

Trivia

https://msdn.microsoft.com/en-us/library/aa719485(v=vs.71).aspx

(6)

Atrybut DllImport

• Atrybut DllImportAttribute pozwala na zadeklarowanie metody statycznej, która reprezentuje funkcję z biblioteki DLL

• Konstruktor przyjmuje nazwę niezarządzanej biblioteki DLL:

public DllImportAttribute(string dllName)

• Wymaga zadeklarowania przestrzeni nazw:

using System.Runtime.InteropServices;

• Składnia (w najprostszej formie):

[DllImport("Biblioteka.dll")]

static extern Funkcja(argumenty);

• Problem konwersji typów

(7)

Atrybut DllImport

• Oryginalna sygnatura funkcji WinAPI:

BOOL WINAPI MessageBeep(

_In_ UINT uType //sound type );

• Import (może być w klasie statycznej, ale niekoniecznie):

[DllImport("User32.dll")]

static extern bool MessageBeep(uint uType);

Odpowiednik w platformie .NET:

System.Media.SystemSounds.Beep.Play

(8)

Atrybut DllImport

• Przykład użycia:

private void button1_Click(

object sender, EventArgs e)

{

MessageBeep(0);

MessageBeep(48);

}

(9)

Atrybut DllImport

• Oryginalna sygnatura funkcji WinAPI:

int WINAPI MessageBox(

_In_opt_ HWND hWnd, _In_opt_ LPCTSTR lpText,

_In_opt_ LPCTSTR lpCaption, _In_ UINT uType

);

• Przykładowe wartości uType:

MB_OK (0), MB_YESNO (4), MB_ABORTRETRYIGNORE (2), MB_HELP (16384), MB_CANCELTRYCONTINUE (6),

MB_ICONERROR (16), MB_ICONQUESTION (32), ...

(10)

Atrybut DllImport

• Import:

[DllImport("user32.dll",

EntryPoint = "MessageBox", CharSet = CharSet.Unicode)]

static extern int _MessageBox(IntPtr hWnd, String text, String caption, uint type);

• Zmiana nazwy funkcji – własność EntryPoint

• Zestaw znaków w argumentach-łańcuchach – CharSet (w WinAPI – tablica znaków, wersja A i W)

Odpowiednik w platformie .NET:

System.Windows.Forms.MessageBox.Show

(11)

Atrybut DllImport

• Przykład użycia:

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)

{

_MessageBox(this.Handle,

"Polskie litery: ąćęłńóśżź", "Tytuł",

64);

}

Odpowiednik w platformie .NET:

MessageBox.Show(

"Polskie litery: ąćęłńóśżź", "Tytuł",

MessageBoxButtons.OK,

MessageBoxIcon.Information);

(12)

Użycie typów wyliczeniowych

• Oryginalna sygnatura funkcji WinAPI:

UINT WINAPI WinExec(

_In_ LPCSTR lpCmdLine, _In_ UINT uCmdShow );

• Wybrane wartości uCmdShow :

SW_HIDE (0), SW_MAXIMIZE (3), SW_MINIMIZE (6), SW_RESTORE (9), SW_SHOW (5), SW_DEFAULT (10)

• Te same wartości w ShowWindow , CreateProcess itd.

(13)

Typy wyliczeniowe

• Import:

[DllImport("kernel32.dll")]

static extern uint WinExec(string polecenie, uint stanOkna);

• To nie jest zgodne z duchem platformy .NET – typ wyliczeniowy

• Te sam problem w MessageBeep i MessageBox

Odpowiednik w platformie .NET:

System.Diagnostics.Process.Start

(14)

Typy wyliczeniowe

• Typ wyliczeniowy z określonym typem uint - konwersja:

public enum StanOkna : uint { Ukryte = 0,

Normalme, Zminimalizowane, Zmaksymalizowane, Nieaktywne, Domyślne = 10 };

• Import:

static extern uint WinExec(string polecenie, StanOkna stanOkna);

(15)

Atrybut DllImport

• Przykład użycia:

{

uint wynik = WinExec(textBox1.Text,

StanOkna.Normalme);

if (wynik <= 31)

MessageBox.Show("Błąd " + wynik + "! Nie udało się uruchomić " + textBox1.Text);

}

(16)

Atrybut DllImport

• Przykład użycia z listą wyboru ( ComboBox ):

{

uint wynik = WinExec(textBox1.Text,

(StanOkna)cbStanOkna.SelectedIndex);

if (wynik <= 31)

MessageBox.Show("Błąd " + wynik + "! Nie udało się uruchomić " + textBox1.Text);

}

(17)

Demo

• Funkcje MessageBeep , MessageBox , WinExec

• Import, wskazanie nazwy funkcji, typ wyliczeniowy

(18)

Zwracanie wartości przez referencje

• Oryginalna sygnatura funkcji WinAPI:

BOOL GetDiskFreeSpaceEx(

LPCTSTR lpDirectoryName,

PULARGE_INTEGER lpFreeBytesAvailableToCaller, PULARGE_INTEGER lpTotalNumberOfBytes,

PULARGE_INTEGER lpTotalNumberOfFreeBytes );

• Typy użyte w sygnaturze (zob. MSDN Windows Data Types):

LPCTSTR = LPCWSTR (Unicode) lub LPCSTR (ASCII)

typedef __nullterminated CONST CHAR *LPCSTR;

PULARGE_INTEGER = wskaźnik do LARGE_INTEGER

(19)

Zwracanie wartości przez referencje

• Liczba całkowita 64-bitowa:

typedef union _LARGE_INTEGER {

struct { DWORD LowPart; LONG HighPart; };

struct { DWORD LowPart; LONG HighPart; } u;

LONGLONG QuadPart;

} LARGE_INTEGER, *PLARGE_INTEGER;

• Liczba całkowita 64-bitowa:

W przypadku, gdy kompilator obsługuje liczby 64-bitowe,

należy używać typu LONGLONG . Jeżeli nie – dwóch DWORD .

(20)

Zwracanie wartości przez referencje

• Import:

static extern bool GetDiskFreeSpaceEx(

string katalog,

ref long wolneMiejsceDlaUzytkownika, ref long rozmiarDysku,

ref long wolneMiejsceNaDysku);

Odpowiednik w platformie .NET:

System.IO.DriveInfo

(21)

• Przykład użycia:

private int wolneMiejsceNaDysku(

string katalogGlownyDysku) {

int wolneMiejsceNaDyskuProcenty;

long wolneMiejsceDlaUzytkownika = 0;

long rozmiarDysku = 0;

long wolneMiejsceNaDysku = 0;

if (GetDiskFreeSpaceEx(

katalogGlownyDysku,

ref wolneMiejsceDlaUzytkownika, ref rozmiarDysku,

ref wolneMiejsceNaDysku)) { ...

Zwracanie wartości przez referencje

(22)

• Przykład użycia:

private int wolneMiejsceNaDysku(

string katalogGlownyDysku) {

...

if (GetDiskFreeSpaceEx( ... ) { wolneMiejsceNaDyskuProcenty = (int)(100 * (rozmiarDysku – wolneMiejsceNaDysku) /

(double)rozmiarDysku);

} else wolneMiejsceNaDyskuProcenty = -1;

return wolneMiejsceNaDyskuProcenty;

}

Zwracanie wartości przez referencje

(23)

• Przykład użycia:

public Form1() {

InitializeComponent();

string katalogGłównyDysku =

System.Environment.GetLogicalDrives()[0];

int procentZajetosci =

wolneMiejsceNaDysku(katalogGlownyDysku);

if (procentZajetosci >= 0)

progressBar1.Value = procentZajetosci;

}

Zwracanie wartości przez referencje

(24)

Demo

• Funkcja GetDiskFreeSpaceEx

• Zwracanie wartości przez referencje

(25)

Tablica znaków – łańuchy

• Oryginalna sygnatura funkcji WinAPI:

UINT WINAPI GetWindowsDirectory(

_Out_ LPTSTR lpBuffer, //

_In_ UINT uSize );

• ASCII: typedef CHAR *LPSTR;

UNICODE: typedef WCHAR *LPWSTR;

• Import:

static extern uint GetWindowsDirectory(

StringBuilder bufor, uint rozmiarBufora);

Odpowiednik w platformie .NET:

System.Environment.SystemDirectory

(26)

• Przykład użycia ( StringBuilder wymaga trochę wysiłku):

{

const int MAX_PATH = 260;

StringBuilder katalogWindows = new StringBuilder(MAX_PATH);

uint rozmiar = (uint)katalogWindows.Capacity;

GetWindowsDirectory(katalogWindows, rozmiar);

MessageBox.Show(katalogWindows.ToString());

}

• Tak samo funkcje:

GetWindowsDirectory i GetSystemDirectory

Tablica znaków – łańuchy

(27)

Color Picker

• Cel: chcemy pobierać kolor piksela na ekranie znajdujący się pod kursorem myszy

• Wyłączamy skalowanie aplikacji – skalowanie pozycji myszy:

BOOL WINAPI SetProcessDPIAware(void);

• Pobieramy pozycję myszy:

BOOL WINAPI GetPhysicalCursorPos(

_Out_ LPPOINT lpPoint );

• Pobieramy obraz (bitmapę) ze wskazanego prostokąta (np. 1×1):

BOOL BitBlt(_In_ HDC hdcDest,

_In_ int nXDest, _In_ int nYDest, _In_ int nWidth, _In_ int nHeight,

_In_ HDC hdcSrc, _In_ int nXSrc, _In_ int nYSrc, _In_ DWORD dwRop);

Odpowiednik w platformie .NET:

System.Windows.Forms.Cursor.Position

Odpowiednik w platformie .NET:

System.Drawing.Graphics.CopyFromScreen

(28)

Color Picker

• Import:

[DllImport("user32.dll")]

public static extern bool SetProcessDPIAware();

public static extern bool GetCursorPos(ref Point lpPoint);

public static extern bool GetPhysicalCursorPos(ref Point lpPoint);

[DllImport("gdi32.dll", CharSet = CharSet.Auto,

SetLastError = true, ExactSpelling = true)]

public static extern int BitBlt(IntPtr hDC, int x, int y,

int nWidth, int nHeight, IntPtr hSrcDC, int xSrc, int ySrc, int dwRop);

(29)

• Przykład użycia (z projektu Huberta Wojtowicza):

private static Bitmap pikselEkranu = new Bitmap(

1, 1, System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format32bppArgb);

public static Color PobierzKolorPiksela(Point położenie) {

//grafika źródła (ekran)

using (Graphics gd = Graphics.FromImage(pikselEkranu)) {

//grafika bitmapy, w której zostanie zapisany kolor using (Graphics gs = Graphics.FromHwnd(IntPtr.Zero))

{ ...

} }

return screenPixel.GetPixel(0, 0); //zwracany jedyny piksel }

Color Picker

(30)

• Przykład użycia (z projektu Huberta Wojtowicza):

private static Bitmap pikselEkranu = new Bitmap(

1, 1, System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format32bppArgb);

public static Color PobierzKolorPiksela(Point położenie) {

...

{

IntPtr hsDC = gs.GetHdc(); //uchwyt do DC źródła IntPtr hdDC = gd.GetHdc(); //uchwyt do DC celu BitBlt(

hdDC, 0, 0, 1, 1, //cel (uchwyt i geometria)

hsDC, położenie.X, położenie.Y, //źródło (uchwyt i poł.) (int)CopyPixelOperation.SourceCopy); //tryb wklejania gd.ReleaseHdc(); gs.ReleaseHdc(); //zwalnianie uchwytów }

...

Color Picker

(31)

• Przykład użycia (wymaga kontrolek Timer , Label , Panel ):

private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e) {

Point pozycjaKursora = Cursor.Position;

GetPhysicalCursorPos(ref pozycjaKursora);

label3.Text = pozycjaKursora.ToString();

panel1.BackColor = PobierzKolorPiksela(pozycjaKursora);

}

Color Picker

(32)

• Przykład użycia (zmodyfikowana funkcja pobierająca piksel):

public static Bitmap PobierzZrzutEkranu() {

RECT obszar = new RECT();

GetWindowRect(GetDesktopWindow(), out obszar);

Bitmap bitmap = new Bitmap(obszar.Right - obszar.Left, obszar.Bottom - obszar.Top);

using (Graphics gd = Graphics.FromImage(bitmap)) {

using (Graphics gs = Graphics.FromHwnd(IntPtr.Zero)) {

...

} }

return bitmap;

}

Zrzut całego ekranu

(33)

• Przykład użycia (zmodyfikowana funkcja pobierająca piksel):

public static Bitmap PobierzZrzutEkranu() {

...

{

IntPtr hsDC = gs.GetHdc();

IntPtr hdDC = gd.GetHdc();

BitBlt(

hdDC, 0, 0, obszar.Right - obszar.Left, obszar.Bottom - obszar.Top, hsDC, 0, 0,

(int)CopyPixelOperation.SourceCopy);

gd.ReleaseHdc();

gs.ReleaseHdc();

} ...

}

Zrzut całego ekranu

(34)

• Deklarowanie struktur danych na potrzeby PInvoke:

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]

public struct RECT {

public int Left;

public int Top;

public int Right;

public int Bottom;

}

Zrzut całego ekranu

(35)

• Zamiast funkcji BitBlt można użyć PrintWindow

(służy do kopiowania zawartości okna do wskazanego DC)

• Nie pozwala na operacje bitowe przy kopiowaniu

• Oryginalna sygnatura funkcji WinAPI:

BOOL PrintWindow(HWND hwnd, HDC hdcBlt, UINT nFlags);

• Import:

static extern bool PrintWindow(

IntPtr hWnd, IntPtr hDC, int flags);

Zrzut ekranu w obrębie okna

(36)

• Przykład użycia:

public static Bitmap PobierzZrzutOkna(IntPtr uchwytOkna,

bool tylkoObszarKlienta = false) {

RECT obszar = new RECT();

GetWindowRect(uchwytOkna, out obszar);

Bitmap bitmap = new Bitmap(obszar.Right - obszar.Left, obszar.Bottom - obszar.Top);

using (Graphics gd = Graphics.FromImage(bitmap)) {

PrintWindow(uchwytOkna, gd.GetHdc(), tylkoObszarKlienta?1:0);

}

return bitmap;

}

Zrzut ekranu w obrębie okna

(37)

Demo

• Funkcja BitBlt , PrintWindow

• Pobieranie zrzutów ekanu, color picker

(38)

Demo

• Funkcja EnumWindows, EnumChildWindows

• Zadanie domowe: na zrzucie ekranu zaznaczyć położenia wszystkich okien (w tym kontrolek) z tytułem i uchwytem

(39)

Atrybut DllImport

• Niektóre pola i własności atrybutu DllImportAttribute :

– CallingConvention (Cdecl, StdCall, ThisCall, Winapi) – CharSet (zestaw znaków: Ansi, Unicode)

– EntryPoint (nazwa importowanej funkcji)

– SetLastError (wywoływana jest metoda SetLastError, jej wynik można pobrać funkcją GetLastError)

• MarshalAsAttribute – określa niezarządzany typ argumentu lub wartości zwracanej przez funkcję;

zwykle zbędny; jedyny wyjątek to niejednoznaczność łańcuchów

[return: MarshalAs(UnmanagedType.Bool)]

static extern bool MessageBeep(uint uType);

• Atrybuty In i Out określają kierunek konwersji argumentów

(40)

Atrybut MarshalAs

• Przykład dla argumentów (zał. Unicode):

[DllImport("User32.dll", CharSet = CharSet.Unicode)]

[return: MarshalAs(UnmanagedType.I4)]

static extern Int32 MessageBoxEx(

IntPtr hWnd, //unicode

[param: MarshalAs(UnmanagedType.LPTStr)] String lpText, [param: MarshalAs(UnmanagedType.LPTStr)] String lpCaption, //32-bitowa (4-bajtowa) liczba całkowita bez znaku

[param: MarshalAs(UnmanagedType.U4)] UInt32 uType, //16-bitowa (2-bajtowa) liczba całkowita bez znaku

[param: MarshalAs(UnmanagedType.U2)] UInt16 wLanguageId);

• https://www.codeproject.com/articles/66245/marshaling-with-

csharp-chapter-1-introducing-marsh.aspx

(41)

Komunikaty Windows

Programowanie Windows

(42)

• Funkcja FindWindow (już poznaliśmy)

zwraca uchwyt okna o podanej klasie lub tytule

HWND WINAPI FindWindow(

_In_opt_ LPCTSTR lpClassName, _In_opt_ LPCTSTR lpWindowName );

• Import:

static extern HWND FindWindow(string nazwaKlasy, string nazwaOkna);

Identyfikacja adresata komunikatu

(43)

• Funkcje SendMessage i PostMessage (także już znane) wysyłają komunikaty do okna o podanym uchwycie

LRESULT WINAPI SendMessage(

_In_ HWND hWnd, _In_ UINT Msg,

_In_ WPARAM wParam, _In_ LPARAM lParam);

• Import:

static extern int SendMessage(

HWND hwnd, uint Msg,

int wParam, int lParam);

Wysyłanie komunikatu

(44)

• Stałe:

public const int WM_CLOSE = 0x0010;

public const int WM_SYSCOMMAND = 0x0112;

public const int WM_NCMOUSEMOVE = 0x00A0;

public const int WM_PAINT = 0x000F;

public const int WM_KEYDOWN = 0x0100;

public const int WM_KEYUP = 0x0101;

public const int WM_CHAR = 0x0102;

• Lista komunikatów:

http://www.pinvoke.net/default.aspx/Enums/WindowsMessages.html

Wysyłanie komunikatu

(45)

• Przykład użycia:

{

string nazwaOkna = textBox1.Text;

HWND uchwyt = FindWindow(null, nazwaOkna);

if (uchwyt != HWND.Zero)

SendMessage(uchwyt, WM_CLOSE, 0, 0);

else

MessageBox.Show("Nie ma okna o tytule \"" + nazwaOkna + "\"");

}

Wysyłanie komunikatu

(46)

• Nadpisywanie procedury okna

( ListBox , MultiColumn = true, ColumnWidth = 30):

protected override void WndProc(ref Message m) {

if (m.Msg!=308) listBox1.Items.Add(m.Msg);

//308 = WM_CTLCOLORLISTBOX base.WndProc(ref m);

}

Odbieranie komunikatu

(47)

• Nadpisywanie procedury okna

( ListBox , MultiColumn = true, ColumnWidth = 30):

switch(m.Msg) {

case WM_NCMOUSEMOVE:

long lParam=(long)m.LParam;

long x=lParam & 0x0000FFFF;

long y=(lParam & 0xFFFF0000) >> 16;

label1.Text = "(Komunikat) Mysz poza obszarem klienta: " + x + "," + y;

break;

}

Odbieranie komunikatu

(48)