C# 用戶經(jīng)常提出兩個(gè)問題：“我為什么要另外編寫代碼來使用內(nèi)置于 Windows 中的功能？在框架中為什么沒有相應(yīng)的內(nèi)容可以為我完成這一任務(wù)？”當(dāng)框架小組構(gòu)建他們的 .net 部分時(shí)，他們?cè)u(píng)估了為使 .NET 程序員可以使用 Win32 而需要完成的工作，結(jié)果發(fā)現(xiàn) Win32 API 集非常龐大。他們沒有足夠的資源為所有 Win32 API 編寫托管接口、加以測(cè)試并編寫文檔，因此只能優(yōu)先處理最重要的部分。許多常用操作都有托管接口，但是還有許多完整的 Win32 部分沒有托管接口。
平臺(tái)調(diào)用 (P/Invoke) 是完成這一任務(wù)的最常用方法。要使用 P/Invoke，您可以編寫一個(gè)描述如何調(diào)用函數(shù)的原型，然后運(yùn)行時(shí)將使用此信息進(jìn)行調(diào)用。另一種方法是使用 Managed Extensions to C++ 來包裝函數(shù)，這部分內(nèi)容將在以后的專欄中介紹。
要理解如何完成這一任務(wù)，的辦法是通過示例。在某些示例中，我只給出了部分代碼；完整的代碼可以通過下載獲得。
簡單示例
在第一個(gè)示例中，我們將調(diào)用 Beep() API 來發(fā)出聲音。首先，我需要為 Beep() 編寫適當(dāng)?shù)亩x。查看 MSDN 中的定義，我發(fā)現(xiàn)它具有以下原型：
BOOL Beep(
DWORD dwFreq, // 聲音頻率
DWORD dwDuration // 聲音持續(xù)時(shí)間
);
要用 C# 來編寫這一原型，需要將 Win32 類型轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的 C# 類型。由于 DWORD 是 4 字節(jié)的整數(shù)，因此我們可以使用 int 或 uint 作為 C# 對(duì)應(yīng)類型。由于 int 是 CLS 兼容類型（可以用于所有 .NET 語言），以此比 uint 更常用，并且在多數(shù)情況下，它們之間的區(qū)別并不重要。bool 類型與 BOOL 對(duì)應(yīng)。現(xiàn)在我們可以用 C# 編寫以下原型：
public static extern bool Beep(int frequency, int duration);
這是相當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)的定義，只不過我們使用了 extern 來指明該函數(shù)的實(shí)際代碼在別處。此原型將告訴運(yùn)行時(shí)如何調(diào)用函數(shù)；現(xiàn)在我們需要告訴它在何處找到該函數(shù)。
我們需要回顧一下 MSDN 中的代碼。在參考信息中，我們發(fā)現(xiàn) Beep() 是在 kernel32.lib 中定義的。這意味著運(yùn)行時(shí)代碼包含在 kernel32.dll 中。我們?cè)谠椭刑砑?DllImport 屬性將這一信息告訴運(yùn)行時(shí)：
[DllImport("kernel32.dll")]
這就是我們要做的全部工作。下面是一個(gè)完整的示例，它生成的隨機(jī)聲音在二十世紀(jì)六十年代的科幻電影中很常見。
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);
}
}
}
}
它的聲響足以刺激任何聽者！由于 DllImport 允許您調(diào)用 Win32 中的任何代碼，因此就有可能調(diào)用惡意代碼。所以您必須是完全受信任的用戶，運(yùn)行時(shí)才能進(jìn)行 P/Invoke 調(diào)用。
枚舉和常量
Beep() 可用于發(fā)出任意聲音，但有時(shí)我們希望發(fā)出特定類型的聲音，因此我們改用 MessageBeep()。MSDN 給出了以下原型：
BOOL MessageBeep(
UINT uType // 聲音類型
);
這看起來很簡單，但是從注釋中可以發(fā)現(xiàn)兩個(gè)有趣的事實(shí)。
首先，uType 參數(shù)實(shí)際上接受一組預(yù)先定義的常量。
其次，可能的參數(shù)值包括 -1，這意味著盡管它被定義為 uint 類型，但 int 會(huì)更加適合。
對(duì)于 uType 參數(shù)，使用 enum 類型是合乎情理的。MSDN 列出了已命名的常量，但沒有就具體值給出任何提示。由于這一點(diǎn)，我們需要查看實(shí)際的 API。
如果您安裝了 Visual Studio? 和 C++，則 Platform SDK 位于 \Program Files\Microsoft Visual Studio .NET\VC7\PlatformSDK\Include 下。
為查找這些常量，我在該目錄中執(zhí)行了一個(gè) findstr。
findstr "MB_ICONHAND" *.h
它確定了常量位于 winuser.h 中，然后我使用這些常量來創(chuàng)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);
現(xiàn)在我可以用下面的語句來調(diào)用它： MessageBeep(BeepType.IconQuestion);
處理結(jié)構(gòu)
有時(shí)我需要確定我筆記本的電池狀況。Win32 為此提供了電源管理函數(shù)。
搜索 MSDN 可以找到 GetSystemPowerStatus() 函數(shù)。
BOOL GetSystemPowerStatus(
LPSYSTEM_POWER_STATUS lpSystemPowerStatus
);
此函數(shù)包含指向某個(gè)結(jié)構(gòu)的指針，我們尚未對(duì)此進(jìn)行過處理。要處理結(jié)構(gòu)，我們需要用 C# 定義結(jié)構(gòu)。我們從非托管的定義開始：
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，通過用 C# 類型代替 C 類型來得到 C# 版本。
struct SystemPowerStatus
{
byte ACLineStatus;
byte batteryFlag;
byte batteryLifePercent;
byte reserved1;
int batteryLifeTime;
int batteryFullLifeTime;
}
這樣，就可以方便地編寫出 C# 原型：
[DllImport("kernel32.dll")]
public static extern bool GetSystemPowerStatus(
ref SystemPowerStatus systemPowerStatus);
在此原型中，我們用“ref”指明將傳遞結(jié)構(gòu)指針而不是結(jié)構(gòu)值。這是處理通過指針傳遞的結(jié)構(gòu)的一般方法。
此函數(shù)運(yùn)行良好，但是將 ACLineStatus 和 batteryFlag 字段定義為 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,
}
請(qǐng)注意，由于結(jié)構(gòu)的字段是一些字節(jié)，因此我們使用 byte 作為該 enum 的基本類型。
平臺(tái)調(diào)用 (P/Invoke) 是完成這一任務(wù)的最常用方法。要使用 P/Invoke，您可以編寫一個(gè)描述如何調(diào)用函數(shù)的原型，然后運(yùn)行時(shí)將使用此信息進(jìn)行調(diào)用。另一種方法是使用 Managed Extensions to C++ 來包裝函數(shù)，這部分內(nèi)容將在以后的專欄中介紹。
要理解如何完成這一任務(wù)，的辦法是通過示例。在某些示例中，我只給出了部分代碼；完整的代碼可以通過下載獲得。
簡單示例
在第一個(gè)示例中，我們將調(diào)用 Beep() API 來發(fā)出聲音。首先，我需要為 Beep() 編寫適當(dāng)?shù)亩x。查看 MSDN 中的定義，我發(fā)現(xiàn)它具有以下原型：
BOOL Beep(
DWORD dwFreq, // 聲音頻率
DWORD dwDuration // 聲音持續(xù)時(shí)間
);
要用 C# 來編寫這一原型，需要將 Win32 類型轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的 C# 類型。由于 DWORD 是 4 字節(jié)的整數(shù)，因此我們可以使用 int 或 uint 作為 C# 對(duì)應(yīng)類型。由于 int 是 CLS 兼容類型（可以用于所有 .NET 語言），以此比 uint 更常用，并且在多數(shù)情況下，它們之間的區(qū)別并不重要。bool 類型與 BOOL 對(duì)應(yīng)。現(xiàn)在我們可以用 C# 編寫以下原型：
public static extern bool Beep(int frequency, int duration);
這是相當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)的定義，只不過我們使用了 extern 來指明該函數(shù)的實(shí)際代碼在別處。此原型將告訴運(yùn)行時(shí)如何調(diào)用函數(shù)；現(xiàn)在我們需要告訴它在何處找到該函數(shù)。
我們需要回顧一下 MSDN 中的代碼。在參考信息中，我們發(fā)現(xiàn) Beep() 是在 kernel32.lib 中定義的。這意味著運(yùn)行時(shí)代碼包含在 kernel32.dll 中。我們?cè)谠椭刑砑?DllImport 屬性將這一信息告訴運(yùn)行時(shí)：
[DllImport("kernel32.dll")]
這就是我們要做的全部工作。下面是一個(gè)完整的示例，它生成的隨機(jī)聲音在二十世紀(jì)六十年代的科幻電影中很常見。
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);
}
}
}
}
它的聲響足以刺激任何聽者！由于 DllImport 允許您調(diào)用 Win32 中的任何代碼，因此就有可能調(diào)用惡意代碼。所以您必須是完全受信任的用戶，運(yùn)行時(shí)才能進(jìn)行 P/Invoke 調(diào)用。
枚舉和常量
Beep() 可用于發(fā)出任意聲音，但有時(shí)我們希望發(fā)出特定類型的聲音，因此我們改用 MessageBeep()。MSDN 給出了以下原型：
BOOL MessageBeep(
UINT uType // 聲音類型
);
這看起來很簡單，但是從注釋中可以發(fā)現(xiàn)兩個(gè)有趣的事實(shí)。
首先，uType 參數(shù)實(shí)際上接受一組預(yù)先定義的常量。
其次，可能的參數(shù)值包括 -1，這意味著盡管它被定義為 uint 類型，但 int 會(huì)更加適合。
對(duì)于 uType 參數(shù)，使用 enum 類型是合乎情理的。MSDN 列出了已命名的常量，但沒有就具體值給出任何提示。由于這一點(diǎn)，我們需要查看實(shí)際的 API。
如果您安裝了 Visual Studio? 和 C++，則 Platform SDK 位于 \Program Files\Microsoft Visual Studio .NET\VC7\PlatformSDK\Include 下。
為查找這些常量，我在該目錄中執(zhí)行了一個(gè) findstr。
findstr "MB_ICONHAND" *.h
它確定了常量位于 winuser.h 中，然后我使用這些常量來創(chuàng)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);
現(xiàn)在我可以用下面的語句來調(diào)用它： MessageBeep(BeepType.IconQuestion);
處理結(jié)構(gòu)
有時(shí)我需要確定我筆記本的電池狀況。Win32 為此提供了電源管理函數(shù)。
搜索 MSDN 可以找到 GetSystemPowerStatus() 函數(shù)。
BOOL GetSystemPowerStatus(
LPSYSTEM_POWER_STATUS lpSystemPowerStatus
);
此函數(shù)包含指向某個(gè)結(jié)構(gòu)的指針，我們尚未對(duì)此進(jìn)行過處理。要處理結(jié)構(gòu)，我們需要用 C# 定義結(jié)構(gòu)。我們從非托管的定義開始：
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，通過用 C# 類型代替 C 類型來得到 C# 版本。
struct SystemPowerStatus
{
byte ACLineStatus;
byte batteryFlag;
byte batteryLifePercent;
byte reserved1;
int batteryLifeTime;
int batteryFullLifeTime;
}
這樣，就可以方便地編寫出 C# 原型：
[DllImport("kernel32.dll")]
public static extern bool GetSystemPowerStatus(
ref SystemPowerStatus systemPowerStatus);
在此原型中，我們用“ref”指明將傳遞結(jié)構(gòu)指針而不是結(jié)構(gòu)值。這是處理通過指針傳遞的結(jié)構(gòu)的一般方法。
此函數(shù)運(yùn)行良好，但是將 ACLineStatus 和 batteryFlag 字段定義為 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,
}
請(qǐng)注意，由于結(jié)構(gòu)的字段是一些字節(jié)，因此我們使用 byte 作為該 enum 的基本類型。