从C#程序中调用非受管DLLs

   从所周知，.NET已经渐渐成为一种技术时尚，那么C#很自然也成为一种编程时尚。如何利用浩如烟海的Win32 API以及以前所编写的 Win32 代码已经成为越来越多的C#程序员所关注的问题。本文将介绍如何从C#代码中调用非受管DLLs。如果某个函数是一个带有串类型（char*）输出参数的 Win32 API 或者是DLL输出函数，那么从C#中如何调用它呢？对于输入参数的情形问题到不大，但如何获取从参数中返回的串呢？此外，如何调用有结构（struct） 和回调（callback）作为参数的函数，如GetWindowsRect 和EnumWindows？那我们又如何将参数从C++和MFC中转换成C# 所要的类型呢？下面就让我们来一一解决这些问题。
    微 软.NET的一个最主要的优势是它提供一个语言无关的开发系统。我们可以用Visual Basic、C++、C#等等语言来编写类，然后在其它语言中使用，我们甚至可以用不同的语言来派生类。但是如何调用以前开发的非受管DLL呢？方法是必 须将.NET对象转化成结构、char*以及C语言的指针。用行话说就是参数必须被列集（marshal）。说到列集，用一两句话也说不清楚。所幸的是实 现列集并不要我们知道太多的东西。
    为了从C# 中调用DLL函数，首先必须要有一个声明，就象长期以来使用Visual Basic的程序员所做的那样，只不过在C#中使用的是DllImport关键字： 

  using  System.Runtime.InteropServices;  //  DllImport所在的名字空间
public   class  Win32  {
  [DllImport( " User32.Dll " )]
   public   static   extern   void  SetWindowText( int  h, String s);
}

    在C#中，DllImport关键字作用是告诉编译器入口点在哪里，并将打包函数捆绑在一个类中。我们可以为这类取任何名字，这里不妨将 类名取为 Win32。我们甚至可以将这个类放到一个名字空间中，就象下面的代码这样： ///////////////////////
Win32API.cs 源代码

//  Win32API: 此为名字空间，打包所选的Win32 API 函数
//  编译方法：
//     csc /t:library /out:Win32API.dll Win32API.cs
//
using  System;
using  System.Drawing;
using  System.Text;
using  System.Runtime.InteropServices;

/**/ /////////////////////////////////////////////////////////////// //
//  包装Win32 API函数的名字空间。想用哪个Win32 API，往里添加即可。
//
namespace  Win32API  {
   [StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
    public   struct  POINT  {
       public  POINT( int  xx,  int  yy)  { x = xx; y = yy; }
       public   int  x;
       public   int  y;
       public   override   string  ToString()  {
         String s  =  String.Format( " ({0},{1}) " , x, y);
          return  s;
      }
   }

   [StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
    public   struct  SIZE  {
       public  SIZE( int  cxx,  int  cyy)  { cx = cxx; cy = cyy; }
       public   int  cx;
       public   int  cy;
       public   override   string  ToString()  {
         String s  =  String.Format( " ({0},{1}) " , cx, cy);
          return  s;
      }
   }

   [StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
    public   struct  RECT  {
       public   int  left;
       public   int  top;
       public   int  right;
       public   int  bottom;
       public   int  Width()       {  return  right  -  left; }
       public   int  Height()      {  return  bottom  -  top; }
       public  POINT TopLeft()   {  return   new  POINT(left,top); }
       public  SIZE  Size()      {  return   new  SIZE(Width(), Height()); }
       public   override   string  ToString()  {
         String s  =  String.Format( " {0}x{1} " , TopLeft(), Size());
          return  s;
      }
   }

    public   class  Win32  {
      [DllImport( " user32.dll " )]
       public   static   extern   bool  IsWindowVisible( int  hwnd);

      [DllImport( " user32.dll " )]
       public   static   extern   int  GetWindowText( int  hwnd,
         StringBuilder buf,  int  nMaxCount);

      [DllImport( " user32.dll " )]
       public   static   extern   int  GetClassName( int  hwnd,
         [MarshalAs(UnmanagedType.LPStr)] StringBuilder buf,
          int  nMaxCount);

      [DllImport( " user32.dll " )]
       public   static   extern   int  GetWindowRect( int  hwnd,  ref  RECT rc);

      [DllImport( " user32.dll " )]
       //  注意，运行时知道如何列集一个矩形
       public   static   extern   int  GetWindowRect( int  hwnd,  ref  Rectangle rc);

          
   }
}       

用下面的命令行可以编译这段代码： csc /t:library /out:Win32API.dll Win32API.cs     
成功编译后，我们就有了一个可以在C#工程中使用的动态库了（Win32API.dll）。 

using  Win32API;
int  hwnd  =   //  get it
String s  =   " I''''m so cute. "  ;
Win32.SetWindowText(hwnd, s);    

  
编译器知道在user32.dll中找到SetWindowText，并在调用前自动将串转换为LPTSTR (TCHAR*)。真是神奇！.NET是如何实现的呢？其实，每一个C#类型都有一个缺省的列集类型。对于串来说，它的列集类型就是LPTSTR。但如果 调用的是GetWindowText，它的串参数是一个输出参数，而非输入参数，因为串是不变的，再象上面这样处理就行不通了。我们可能一点都没有注意 到，不论什么时候处理一个串时，都会创建一个新串。要想修改这个串，必须用StringBuilder： using System.Text; // StringBuilder所在的名字空间

public   class  Win32  {
  [DllImport( " user32.dll " )]
   public   static   extern   int  GetWindowText( int  hwnd,
    StringBuilder buf,  int  nMaxCount);
}

StringBuilder缺省的列集类型是LPTSTR，但是GetWindowText现在可以修改实际的串。

int  hwnd  =   //  get it
StringBuilder sb  =   new  StringBuilder( 256 );
Win32.GetWindowText(hwnd, sb, sb.Capacity);     

所以我们第一个问题的答案就是：使用StringBuilder。 前面讨论的方法固然可以行得通，但有一种情况没有考虑，那就是如果缺省的列集类型不是你想要的类型怎么办？例如想要调用 GetClassName，Windows编程高手都知道，GetClassName的参数与大多数其它的API函数的参数有所不同，它的串参数是 LPSTR (char*)，甚至是Unicode串。如果传递一个串，公共语言运行时（CLR）将把它转换成TCHARs——是不是很糟啊！不用害怕，我们可以用 MarshalAs来改写缺省的处理：

[DllImport( " user32.dll " )]
public   static   extern   int  GetClassName( int  hwnd,
  [MarshalAs(UnmanagedType.LPStr)] StringBuilder buf,
   int  nMaxCount);      

    现在我们调用GetClassName，.NET将串作为ANSI字符传递，而不是宽字符，搞掂！ 以上我们解决了如何获取函数载参数中返回的字符串。下面我们来看看结构参数和回调参数的情形。不用说，.NET肯定有办法处理它们。就拿 GetWindowRect为例。这个函数用窗口屏幕坐标填充一个RECT。 // 在C/C++中
RECT rc;
HWND hwnd = FindWindow("foo",NULL);
::GetWindowRect(hwnd, &rc);      
在C#中如何调用呢？如何传递RECT呢？方法是将它作为一个C#结构，用另一个属性：它就是StructLayout： 

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public   struct  RECT  {
   public   int  left;
   public   int  top;
   public   int  right;
   public   int  bottom;
}      

 
一旦有了结构定义，便可以象下面这样来打包实现： [DllImport("user32.dll")]

public   static   extern   int  
  GetWindowRect( int  hwnd,  ref  RECT rc);    

  
注意这里用到了ref，这一点很重要，CLR会将RECT作为引用传递，以便函数可以修改我们的对象，而不是无名字的堆栈拷贝。定义了GetWindowRect之后，我们可以象下面这样调用：

RECT rc  =   new  RECT();
int  hwnd  =   //  get it 
Win32.GetWindowRect(hwnd,  ref  rc);      

注意这里必须声明并使用ref——罗嗦！C# 结构的缺省列集类型还能是什么？——LPStruct，所以就不必再用MarshalAs了。但如果RECT是个类，而非结构的话，那就必须象下面这样实现打包：

//  如果RECT 是个类，而不是结构
[DllImport( " user32.dll " )]
public   static   extern   int  
  GetWindowRect( int  hwnd, 
    [MarshalAs(UnmanagedType.LPStruct)] RECT rc);      

C#与C++类似，许多事情都可以殊途同归，System.Drawing中已经有了一个Rectangle结构用来处理矩形，所以为什么要重新发明轮子呢？

[DllImport( " user32.dll " )]
public   static   extern   int  GetWindowRect( int  hwnd,  ref  Rectangle rc);      

运行时既然已经知道如何将Rectangle作为Win32 RECT进行列集。请注意，在实际的代码中就没有必要再调用GetWindowRect（Get/SetWindowText亦然），因为 Windows.Forms.Control类已具有这样的属性：用Control.DisplayRectangle获取窗口矩形，用 Control.Text设置/获取控件文本 

Rectangle r  =  mywnd.DisplayRectangle;
mywnd.Text  =   " I''''m so cute " ;    

  

如果出于某种原因已知的是某个HWND，而不是一个控件派生对象，那么只需要象示范的那样来打包API。以上我们已经搞掂了串、结构 以及矩形……还有什么呢？对了，还有回调（callbacks）。如何将回调从C#传递到非受管代码呢？记住只要用委托(delegate)即可： delegate bool EnumWindowsCB(int hwnd,     int lparam);      
一旦声明了委托/回调类型，就可以象下面这样打包： 

[DllImport( " user32 " )]
public   static   extern   int  
  EnumWindows(EnumWindowsCB cb,  int  lparam);    

  
上面的delegate仅仅是声明了一个委托类型，我们还必须在类中提供一个实际的委托实现： 

//  在类中
public   static   bool  MyEWP( int  hwnd,  int  lparam)  {
   //  do something
   return   true ;
}      

然后对它进行打包处理： 

EnumWindowsCB cb  =   new  EnumWindowsCB(MyEWP);
Win32.EnumWindows(cb,  0 );     

聪明的读者回注意到我们这里掩饰了lparam的问题，在C中，如果你给EnumWindows一个LPARAM，则Windows会用 它通知回调函数。一般典型的lparam是一个结构或类指针，其中包含着我们需要的上下文信息。但是记住，在.NET中绝对不能提到"指针"！那么如何做 呢？这是可以将lparam声明为IntPtr并用GCHandle对它进行打包： 

//  现在lparam 是 IntPtr 
delegate   bool  EnumWindowsCB( int  hwnd,     IntPtr lparam);

//  在GCHandle中打包对象
MyClass obj  =   new  MyClass();
GCHandle gch  =  GCHandle.Alloc(obj);
EnumWindowsCB cb  =   new  EnumWindowsCB(MyEWP);
   Win32.EnumWindows(cb, (IntPtr)gch);
   gch.Free();  

    

最后不要忘了调用Free！ C#中有时也需要与以往一样必须要我们自己释放占用的内存。为了存取载枚举器中的lparam"指针"，必须使用

GCHandle.Target。  public   static   bool  MyEWP( int  hwnd, IntPtr param)  {
  GCHandle gch  =  (GCHandle)param;
  MyClass c  =  (MyClass)gch.Target;
   //    use it
   return   true ;
}       

下面是一个窗口数组类： //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
WinArray.cs

//  WinArray: 用EnumWindows 产生顶层窗口的清单ArrayList 
//
using  System;
using  System.Collections;
using  System.Runtime.InteropServices;

namespace  WinArray  {

    public   class  WindowArray : ArrayList  {
       private   delegate   bool  EnumWindowsCB( int  hwnd, IntPtr param);

       //  这里声明的是private类型的委托，因为只有我使用它，其实没必要这样做。
      [DllImport( " user32 " )]
       private   static   extern   int  EnumWindows(EnumWindowsCB cb, 
         IntPtr param); 

       private   static   bool  MyEnumWindowsCB( int  hwnd, IntPtr param)  {
         GCHandle gch  =  (GCHandle)param;
         WindowArray itw  =  (WindowArray)gch.Target;
         itw.Add(hwnd);
          return   true ;
      }

       //  这是唯一的public 类型方法，你需要调用的唯一方法
       public  WindowArray()  {
         GCHandle gch  =  GCHandle.Alloc( this );
         EnumWindowsCB ewcb  =   new  EnumWindowsCB(MyEnumWindowsCB);
         EnumWindows(ewcb, (IntPtr)gch);
         gch.Free();
      }
   }
}       

这个类将EnumWindows封装在一个数组中，不用我们再去进行繁琐的委托和回调，我们可以象下面这样轻松使用这个类： 

WindowArray wins  =   new  WindowArray();
foreach  ( int  hwnd  in  wins)  {
  //  do something
}    

   


是不是很帅啊！我们甚至还可以在受管C++中使用DllImport风格的包装类。在.NET环境中，只要能进行相应的转 换，便可以在受管和非受管世界之间随心所欲地聘驰， 大多数情况下的转换是自动的，不必关心太多的事情。需要进行MarshalAs或者打包GCHandle的情况很少。有关C#和非受管C++之间的平台调 用的其它细节问题，可以参考.NET的有关文档。 下面是本文提供的一个带有开关的控制台小程序ListWin。它的功能是列出所有顶层窗口，输出可以显示HWNDs、窗口类名、窗口标题以及窗口矩形，用 RECT或Rectangle。这些内容的显示可用开关控制。