在C#程序设计中使用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 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 FilesMicrosoft Visual Studio .NETVc7PlatformSDKInclude 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。
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：
