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C++ At Work 专栏...
安装钩子，托管C++中的字符串及其它

原著：Paul DiLascia
翻译：

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原文出处：


我想调用 SetWindowsHookEx 来设置 WH_CBT 钩子，但我了解到 MFC 也安装了这个钩子，也就是在一个线程中安装了两次 WH_CBT，这样做能行吗？

Ken Dang

答案是肯定的。只要遵循正确的步骤，你可以安装几个相同类型的钩子。Windows 的钩子是被设计用于一系列类似子类化这样的操作。为了安装钩子，得调用 SetWindowsHookEx 函数，参数为钩子类型和指向钩子过程的指针。SetWindowsHookEx 返回一个指向旧钩子的句柄：

HHOOK hOldHook; // 全局
...
hOldHook = SetWindowsHookEx(WH_CBT, MyCbtProc, ...);

　　现在只要发生有钩子事件，Windows 便调用你的钩子过程。当你的过程处理完该事件，则应该用 CallNextHookEx 调用下一个钩子：

LRESULT CALLBACK
MyCbtProc(int code, ...)
{
    if (code==/* whatever */) {
    // do something
    }

    return CallNextHookEx(hOldHook, code, ...);
}

　　当然，没有人强迫你调用 CallNextHookEx，但是如果不调用，那么你的程序可能会垮掉。MFC 使用 CBT 钩子来监视窗口的创建。只要一创建窗口，Windows 都会用 HCBT_CREATEWND 调用此 CBT 钩子。MFC 通过子类化窗口来处理 HCBT_CREATEWND，并将它附属到其 CWnd 对象。具体细节比较复杂，这里仅给出一个简版的代码：

// 来自  wincore.cpp 的简化代码
LRESULT _AfxCbtFilterHook(int code, WPARAM wp, ...)
{
    if (code==HCBT_CREATEWND) {
       CWnd* pWndInit = pThreadState->m_pWndInit;
       HWND hWnd = (HWND)wp;
       pWndInit->Attach(hWnd);
       SetWindowLongPtr(hWnd, GWLP_WNDPROC, &AfxWndProcafxWndProc);
    }
    return CallNextHookEx(...);
}

　　这里是去粗取精后的代码，MFC 将窗口对象附属到其 HWND 并通过安装 AfxWndProc 对之进行子类化处理。正是通过这种方式，MFC 将 C++ 窗口对象与它们的 HWNDs 联系起来。AfxWndProc 过程的作用是（通过非常曲折的途径）将 WM_XXX 消息路由到你的消息映射处理函数。
　　当 Windows 调用 CBT 钩子时，它用 WPARAM 传递 HWND。但 MFC 是如何知道要附属哪个 CWnd 派生对象呢？通过一个全局变量。为了创建窗口，你必须调用 CWnd::Create 或 CWnd::CreateEx。前者调用后者，所以不管怎样都要经过 CWnd::CreateEx 调用。在创建窗口之前， CWnd::CreateEx 安装 CBT 钩子并设置全局变量。代码是这样的：

// 来自  wincore.cpp 的简化代码
BOOL CWnd::CreateEx(...)
{
    AfxHookWindowCreate(this);
    ::CreateWindowEx(...);
    AfxUnhookWindowCreate();
    return TRUE;
}

AfxHookWindowCreate 安装 CBT 钩子 _AfxCbtFilterHook。它还在线程状态中保存窗口对象指针，pThreadState->m_pWndInit。

void AFXAPI AfxHookWindowCreate(CWnd* pWnd)
{
    _AFX_THREAD_STATE* pThreadState = _afxThreadState.GetData();
    pThreadState->m_hHookOldCbtFilter = ::SetWindowsHookEx(
    WH_CBT, _AfxCbtFilterHook, NULL, ::GetCurrentThreadId());
    pThreadState->m_pWndInit = pWnd;
}

　　考虑到线程状态是一个保存线程级全局变量的地方。所以这个动作点到为止。你的程序调用 CWnd::Create 或者 CWnd::CreateEx。CWnd::CreateEx 安装 CBT 钩子，将一个全局指针赋值给所创建的 CWnd，并且最终调用 ::CreateWindowEx 来真正创建窗口。在创建窗口之后，发送 WM_CREATE 或 WM_GETMINMAXINFO 之类的窗口消息之前—— Windows 用 HCBT_CREATEWND 调用 CBT 钩子。然后 _AfxCbtFilterHook 获得控制并子类化该窗口并将它连接到其 CWnd，MFC 知道使用哪个 CWnd，因为它之前已经将 CWnd 指针保存在 pThreadState->m_pWndInit 中了。很聪明，不是吗？
　　在 _AfxCbtFilterHook 将控制返回  Windows 之后，通过将控制交给 OnGetMinMaxInfo 和 OnCreate 处理例程，Windows 向你的窗口发送 WM_GETMINMAXINFO 和 WM_CREATE 消息，MFC 按常规方式处理它们。这是必由之路，因为 HWND 已经被附属到其 CWnd 对象。当 ::CreateWindowEx 将控制返回给 CWnd::CreateEx 的时候，CWnd::CreateEx 调用 AfxUnhookWindowCreate 删除 CBT 钩子并将 pThreadState->m_pWndInit 置为 NULL。之所以要这样处理 CBT，其唯一的理由就是为了监控窗口的创建，以便 MFC 能将 CWnd 连接到它们的 HWNDs，这个钩子只为 ::CreateWindowEx 调用过程而存在。
　　机敏的读者可能会问：为什么 MFC 要费那么大的劲——为什么不在 CWnd::CreateEx 中直接附属并子类化窗口？那样做也行得通，只是会有一个问题。CWnd 对象将错过任何从 ::CreateWindowEx 发送的消息——如：WM_GETMINMAXINFO、WM_NCCREATE 以及 WM_CREATE。这个问题的来由是这样的：在创建窗口时 ::CreateWindowEx 无法让你指定窗口过程。你必须在之后进行子类化。但是另一方面，几个消息都已发出。为了处理这些消息，包括早先创建的消息，MFC 不得不在消息被发送之前连接到窗口对象。唯一途径就是使用 CBT 钩子，因为 Windows 正是在它创建窗口之后，发送任何消息之前调用该 CBT 钩子。所以说到底，CBT 钩子的目的是监视窗口的创建，以便在该窗口接收到任何消息之前将 CWnd 对象连接到它们的 HWNDs。
　　其实要回答你的问题不需要这么罗嗦，之所以讲这么多主要是为了更好地理解什么时候，在哪里使用 CBT 钩子以及 MFC 为什么使用 CBT 钩子。我还想向你展示 MFC 如何用线程全局变量 m_pWndInit 向钩子函数传递 CWnd 对象。你会经常遇到类似的处理。SetWindowsHookEx 不具备 void* 类型的参数向钩子函数传递信息。如果你的钩子过程需要这种形式的数据，唯一的方式是通过全局变量。其它的大多数情况只要一个常规静态变量即可；你不需要线程专用的全局变量，除非你的数据是线程专用的。MFC 使用线程状态，因为　它为每个线程维护一个单独的窗口映射。该窗口映射为线程保存所有的 CWnds 对象；从而我们能将每个 CWnd 与其 HWND 连接。
　　至于多个钩子的情况，只要你愿意，安装多少个钩子都没关系，只是你要记得调用 ::CallNextHook 函数，这样便不会妨碍 MFC。



我正在将一个现有的 C++ 类库转换为托管扩展，以便能在 .NET 框架客户端使用它们。我的代码调用了 API 函数，这些函数需要当前运行模块的 HINSTANCE。我不想使用我的 DLL 的 HINSTANCE；我想让调用者提供 EXE 的 HINSTANCE，该 EXE 调用我的 DLL。我能将 HINSTANCE 声明为一个 IntPtr，但我的基于 .NET 的客户端如何让应用程序的 HINSTANCE 传递给我的函数？在 C# 中是如何做的？

Hunter Gerson

好问题！这个问题把我难住了十五分钟。在 MFC 中你可以调用 AfxGetInstanceHandle()。MFC 将 HINSTANCE 存储在其 Application 对象 CWinApp::m_hInstance 中。所以如果你用的是微软 .NET 框架，你也许会想到要察看一下 Application 对象 Application.HInstance 或者 Application 属性等等。为什么不呢？因为 .NET 框架中就没有这些东西。
　　如果你在框架文档中搜索“hinstance”，你会发现有一个方法叫 Marshal.GetHINSTANCE。文档中是这样描述的，静态的 Marshal 方法需要一个模块（Module）作为参数，你想获得的是这个模块的 HINSTANCE。

// In C#
Module m;
...
IntPtr h = Marshal.GetHINSTANCE(m);

　　现在你应该知道如何设置该 HINSTANCE 了——那么到哪里获取模块对象呢？再说一次，你可以察看一下 Application 类，看看有没有象 Application.GetModule 之类的东西。或者也许 Application 派生于模块。可惜不是那样。难道有一个 Module 属性，也不是。嗯，应该说不完全是，有一个 Module 属性，但它不是 Application 属性，而是 Type 的属性。在 .NET 框架中，每个对象都具备一个 Type 属性，而每个 Type 都有一个 Module 属性。Type.Module 表示的是实现该类型的模块。所以获取调用模块的 HINSTANCE 可以这么做：

Type t = myObj.GetType();
Module m = t.Module;
IntPtr h = Marshal.GetHINSTANCE(m);

　　你也可以在没有对象实例的情况下用 typeof（C++）来获取类型信息，如：typeof(MyApp)。告诉你的客户一定要使用在调用模块中实现的类型。如果使用某些其它类型——例如，String 之类的框架类型——你得到的模块是错误的。
　　 示范了一个简单的 C# 控制台例子，ShowModule，它阐明了这一点。运行画面如 Figure 2 所示。ShowModule 显示的模块信息包括两种类型的 HINSTANCE：应用自身定义了MyApp 类，而 String[]（String 数组）类型在 mscorlib 中定义。



Figure 2 模块信息



我要如何将 MFC CString 转换为托管 C++ 中的 String？我有一个函数是这样的：

int ErrMsg::ErrorMessage(CString& msg) const
{ 
    msg.LoadString(m_nErrId);
    msg += _T("::Error");
    return -1;
}

　　我如何用托管 C++ 重写这个函数，并用 String 替换参数中的 CString？我不知道如何声明参数，如何处理 const，以及如何从资源文件中加载托管 String。我看了文档说 String 是不能被修改的，因为它们是不可变的，但我有想修改传递的字符串。

Sumit Prakash

这个问题涉及到几个方面，所以让我们一个一个来解决。首先是 const 的声明。在 .NET 框架中是没有常量方法这种概念的，所以你要忘掉它，每办法，只能这么做。
　　其次，如何声明新的函数。你确信你要将 CString 修改为 String，但到底用什么样的语法呢？你的函数修改传递的 CString，这就是你使用引用的原因。在 .NET 中，String 确实是不可变的。你不能修改一个 String 的内容。所有修改 String 的方法实际上都返回一个新的 String。例如：

String* str = S"hello";
str = str->ToUpper();

　　String::ToUpper 返回一个新 String，你可以赋值给 str。如果你想修改 String，必须使用另外一个类，也就是 StringBuilder。但这里你是不需要 StringBuilder 的，因为你并不真正修改这个 String，你修改的是引用它的变量。为了弄明白这一点，考虑一下在 C# 中你的函数会是什么样子：

int ErrorMessage(ref string msg)
{
    msg = ...;
    return -1;
}

msg 参数被声明为 ref，意思是说当 ErrorMessage 修改 msg 时，它修改的是传递的变量，而非 String 对象本身，看下面代码：

string str = "";
err.ErrorMessage(ref str);

　　现在用空串代替引用，str 引用任何 ErrorMessage 给它指定的串。所以在 C# 中，你可以用 ref 参数。但是在 C++ 中没有 ref 关键字，也没有任何托管的 __ref 关键字。C++ 不需要，因为 C++ 已经具备一个引用机制！并且编译器很灵敏，知道如何处理托管代码。你只要记住在 C++ 中，托管对象总是指针或者句柄。只要用 String* 代替 CString 即可（如果你用的 IDE 是具备 C++/CLI 的 Visual Studio 2005，可以直接用 String 代替 CString）。新的声明方法如下：

int ErrMsg::ErrorMessage(String*& msg){
    msg = "foo";
    return -1;  
}

这样，新函数的参数便是一个对托管 String 指针的引用。如果你想用得暴露一点，甚至可以使用 __gc，比如：

ErrorMessage(String __gc * __gc & msg);

在实际的实现中，你不必使用 __gc，因为编译器知道 String，是一个托管类。如果你使用 C++/CLI，便可以在使用引用到句柄的跟踪（tracking reference-to-handle）：

ErrorMessage(String^% msg);

它的意义更加明确。到此故事还没有完结，因为另外还有一个方法声明 ErrorMessage，那就是使用指针到指针的方式：

int ErrMsg::ErrorMessage(String** msg){ 
    *msg = "foo";
    return -1;
}

　　即使是在 C++ 中，指针和引用之间的差别是微小的。主要的不同是引用总是必须初始化，不能为 NULL。其它区别主要是语法上的——不论你是使用.还是->反引用。在内部看到的引用都是以指针方式实现的。在 .NET 中，没有指针。万物皆引用。或者说一切都归为一个指针，因为如果你深入到底层的话便可窥见一斑。所以不论是使用引用到指针还是指针到指针，你的 String 参数对于框架以外的世界来说都是一个引用参数。我写了一个 C# 示范程序 RetTest。（参见 和 ）
　　RefTest 使用了一个用 C++ 写的类库。ErrMsg 是一个托管类，它有两个方法，Message1 和 Message2，这两个方法将其 String 参数分别赋值为“Hello, world #1”和“Hello, world #2”，一个使用 String** 另一个使用 String*&。两种方法，不管是调用 Message1 还是 Message2，C# 调用者都必须用 ref 关键字。
　　“ref”对于两种情况都是必须的。如果你去掉它，便会有“error CS1503: Argument ''1'': cannot convert from ''string'' to ''ref string''.”错误。注意：用 str=NULL 调用 Message1 是合法的。对于你的 C++ 函数，str 不是 NULL，它是一个空引用。如果你的函数存取传递的 String，你应该注意这一点。例如：

int ErrMsg::Message1(String*& str)
{
    int len = str->Length;
    ...
}

这样编译没问题，但如果调用者传递 str=NULL，那么它丢出一个异常。你应该重写代码仔细处理 str=NULL 的情况，就像下面这样：

int ErrMsg::Message2(String*& str)
{
    if (str==NULL)
    return -1;
    ...
}

　　那么，到底使用哪一个呢——指针还是饮用？我个人更喜欢引用（&），因为它反映的是 ref，看起来更简洁，反引用对象时也容易。
关于声明的问题讲了够多的了，下面是最后一个问题。如何加载资源串？正像你发现的，在 String 类中找不到 LoadString 方法。那是因为 .NET 框架不象 Windiws 那样处理资源，.NET 框架完全采用不同的方法，我在 2002 年 11 月的 MSDN 杂志文章中有过描述（参见：“.NET GUI Bliss: Streamline Your Code and Simplify Localization Using an XML-Based GUI Language Parser”），我是这样认为的：“无限的灵活性，但哪怕是一个小小的任务都很繁琐”。
　　.NET 的处理方式使用文本或 XML 资源文件（.resx）卫星程序集。在 .NET 中有两种资源：字符串和对象。对于字符串来说，你只要创建一个名字=值对（ name=value ）.txt文件，然后运行 resgen.exe。你的程序要调用 ResourceManager.GetString 来获取字符串。其它的处理包括你得编写一个将对象序列化到 .resx 文件的程序，然后在运行时调用 ResourceManger.GetObject 加载它。具体细节请参考文档或我的文章。在我的我的文章中，我编写 FileRes 类以及一个例子程序 FileResGen 来示范如何做， FileResGen 大大简化了基于文件的资源处理，如：图像文件（.BMP, .GIF, .JPG等等）。
　　.NET 处理资源的方式其优点在于更容易本地化。只要翻译文本/资源并将它保存在一个子文件夹中，该文件的名字应该与语言缩写名相同——比如：en 代表 English，fr 代表 Franch，或者 kv 代表 Komi。框架会根据用户系统的 CultureInfo.CurrentUICulture 设置自动加载适当的程序集（MFC 使用类似的基于 GetSystemDefaultUILanguage 的卫星动态连接库来处理本地化）。如果你想在 .NET 领域有所作为，那么得用使用卫星程序集和 ResourceManager 重写你的库代码。但是如果本地化并不是很重要（也许你只是加载内部错误信息，这些信息用户看不到）或者工期很短，那么你仍可以按照老方法从 .RC 文件加载串资源。但你得调用 ::LoadString 或在内部使用 CString，加载字符串，然后将它拷贝到调用者的 String 对象。用 C++ 写这样的程序是很爽的事情！你可以直接调用 Windows APIs，不用显式使用 P/Invoke，象往常一样使用你最爱的 ATL/MFC 类。因为你要从 DLL 中加载字符串，而不是从应用程序中加载，所以唯一的诀窍是必须显式地告诉 LoadString 使用你的 DLL HINTANCE：

CString s;
HINSTANCE h = ::GetModuleHandle(_T("MyLib.dll")); // use DLL''s handle
s.LoadString(h, id);

是全部的实现代码。编译后运行 RefTest 的画面如 Figure 5 所示。与往常一样，更多信息和具体实现细节请参考本文例子程序源代码。



Figure 5 RefTest 运行画面馆


顺祝编程愉快！

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