C#访问Win32的一些尝试

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使用C#调用Win 32 Api大部分情况下基本只涉及到参数类型的转变，但在遇到Win 32 Api返回LPVOID *lpBuff 时会遇到一些解析遍历难题。lpBuff为二维指针，*lpBuff是指向其内容的数组的首地址，在C/C++中可直接通过数组下标进行访问。但在C#中会有如下问题：

无法像C/C++那样进行结构体指针强制转变；
无法进行(*lpBuff)[0]这样的直接取值操作；
无法执行lptemp++这样的指针累加/累减遍历操作；

在相关文档中，可以看到C#使用IntPtr封装了指针，Marshal提供了一些快捷方法来实现*lpstruct to Struct。但是在IntPtr的遍历上依然需要一些技巧。以获取网络组的Win 32 Api为例：

Win 32 Api:

typedef struct _LOCALGROUP_INFO_1 {
  LPWSTR lgrpi1_name;
  LPWSTR lgrpi1_comment;
} LOCALGROUP_INFO_1, *PLOCALGROUP_INFO_1, *LPLOCALGROUP_INFO_1;

NET_API_STATUS NetLocalGroupEnum(
  _In_    LPCWSTR    servername,
  _In_    DWORD      level,
  _Out_   LPBYTE     *bufptr,
  _In_    DWORD      prefmaxlen,
  _Out_   LPDWORD    entriesread,
  _Out_   LPDWORD    totalentries,
  _Inout_ PDWORD_PTR resumehandle
);

To C# :

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
internal struct LOCALGROUP_INFO_1
        {
           [MarshalAs(UnmanagedType.LPWStr)]
            public string lgrpi1_name;
　　　　　　 [MarshalAs(UnmanagedType.LPWStr)]
　　　　　　  public string lgrpi1_comment;

　　　　}

DllImport("Netapi32.dll",CharSet = CharSet.Unicode, SetLastError = true)] 
internal extern static uint NetLocalGroupEnum([MarshalAs(UnmanagedType.LPWStr)] string servername, int level, out IntPtr bufptr, int prefmaxlen, out int entriesread, out int totalentries, ref int resume_handle);

该函数获取本地机器上的所有网络组，组结构包含了组的名字以及组的描述。 NetLocalGroupEnum函数内部分配了bufptr，返回给调用者。GetGroupList的C#代码如下：

public static IEnumerable<dynamic> GetGroupList(this Vpn v) //函数代码基本上copy自[8]
        {
            int size = 4096;    //Start with 4k
            var bufptr = new IntPtr(size);
            int level = 0;
            int prefmaxlen = 1023;
            int entriesread = 0;
            int totalentries = 0;
            int resume_handle = 0;
            uint err = 0;
            do
            {
                err = NetLocalGroupEnum(
                    null,
                    level,
                    out bufptr,
                    prefmaxlen,
                    out entriesread,
                    out totalentries,
                    ref resume_handle
                );
                switch (err)
                {
                    //If there is more data, double the size of the buffer...
                    case NERR_BufTooSmall:        //NERR_BufTooSmall
                    case ERROR_MORE_DATA:        //ERROR_MORE_DATA
                        size *= 2;
                        bufptr = new IntPtr(size);
                        prefmaxlen = size - 1;    //Increase the size you want read as well
                        resume_handle = 0;    //And reset the resume_handle or you'll just pick up where you left off.
                        break;
                    case 2351:    //NERR_InvalidComputer
                        throw new Exception("NERR_InvalidComputer");
                    case 0:        //NERR_Success
                    default:
                        break;
                }
            }
            while (err == ERROR_MORE_DATA);    // and start over

            //GROUP_INFO_0 group=new GROUP_INFO_0(); //See user type above
            LOCALGROUP_INFO_1 group;
            var glist = new List<dynamic>(entriesread);
            var iter = bufptr;

            for (int i = 0; i < entriesread; i++)
            {
                group = Marshal.PtrToStructure<LOCALGROUP_INFO_1>(iter);
                glist.Add(new { Name = group.lgrpi1_name,
                    Commet = group.lgrpi1_comment});
                iter = (IntPtr)(iter.ToInt64() + Marshal.SizeOf<LOCALGROUP_INFO_1>());
            }

            NetApiBufferFree(bufptr);
            return glist;
        }

其中 group = Marshal.PtrToStructure<LOCALGROUP_INFO_1>(iter); 负责将byte[]转换为结构体；iter = (IntPtr)(iter.ToInt64() + Marshal.SizeOf<LOCALGROUP_INFO_1>()); 负责遍历。

在遍历过程中，iter = (IntPtr)(iter.ToInt64() + Marshal.SizeOf<LOCALGROUP_INFO_1>())中获取获取指针数组基地址的函数是iter.ToInt64() 。不论把编译设置为X86，还是X64，ToInt64和ToInt32在任何平台下都可以正常使用。但是ToInt32在64位系统中，可能会溢出。ToInt32与ToInt64与具体的指针类型（Int32* or Int64*）无关，它只是一个逻辑整数，是其基地址的值。IntPtr还有一个扩展方法ToInt()，经测试无法用来遍历。

如上即可进行Win32 API返回缓冲区的遍历，但经过几次测试，发现该方法工作并不稳定。当返回的GROUP_INFO_1实例中存在Comment = NULL时，内存读取会出错。出错时，可能是读取NULL出错；也可能是读取到NULL之后，进行下一次遍历时出错。考虑到可能声明为[MarshalAs(UnmanagedType.LPWStr)]存在出错可能，决定仿照其他一些写法，将其字符串指针LPCWSTR声明为IntPtr进行处理。

改变如下：

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
internal struct LOCALGROUP_INFO_1
{
    //[MarshalAs(UnmanagedType.LPWStr)]
    //public string grpi1_name;
    public IntPtr grpi1_name;
    //[MarshalAs(UnmanagedType.LPWStr)]
    //public string grpi1_comment;
    public IntPtr grpi1_comment;
}
//解析
for (int i = 0; i < entriesread; i++)
{
    group = Marshal.PtrToStructure<LOCALGROUP_INFO_1>(iter);
    glist.Add(new { Name = Marshal.PtrToStringUni(group.grpi1_name),
    Commet = Marshal.PtrToStringUni(group.grpi1_comment)});
    iter = (IntPtr)(iter.ToInt64() + Marshal.SizeOf<LOCALGROUP_INFO_1>());
}

依然出错，但有好转。entriesread返回当前存在19个组，经查看windows【管理】确实也存在19个组。但与LPWSTR定义一样，当在第9个组出现comment = null之后，接下来的所有组Name & Comment均为null，继而在第18个记录时报错。从Windows的用户组看来，所有的组都存在描述，而遍历时却找不到描述信息，这确实很奇怪。

通过仔细查看遍历记录，发现遍历全部为用户名，而没有描述。突然想到是否是用户组信息的类别出错，果然，错误第使用了样例代码的Level 0，而应该将Level设置为1。设置为1之后，在原代码上工作不正确，提示需要更多内存。修改原代码后能正确工作，并指出其中的一个错误。（示例代码来自[8]）

 public static IEnumerable<dynamic> GetGroupList(this Vpn v)
        {
            var bufptr = IntPtr.Zero;//  在[8]中，此处new IntPtr(size)为Intptr的默认句柄值，而不是缓冲区大小。在内存不足时，不是也不能通过扩大Size来增加内存。prefmaxlen才是缓冲区的大小。
            uint level = 1;
            uint prefmaxlen = MAX_PREFERRED_LENGTH; //此处可以设置为最大，并不需要太担心内存问题。这是个最大接收值，内存Win 32是动态创建的。*除非你不想一次获取这么多数据。
            uint entriesread = 0;
            uint totalentries = 0;
            uint resume_handle = 0;
            uint err = 0;
            err = NetLocalGroupEnum(
                null,
                level,
                ref bufptr,
                prefmaxlen,
                ref entriesread,
                ref totalentries,
                ref resume_handle
            );

            LOCALGROUP_INFO_1 group;
            var glist = new List<dynamic>(entriesread.ToInt());
            var iter = bufptr;

            for (int i = 0; i < entriesread; i++)
            {
                group = Marshal.PtrToStructure<LOCALGROUP_INFO_1>(iter);
                glist.Add(new { Name = group.lgrpi1_name,
                    Comment = group.lgrpi1_comment});
                iter = (IntPtr)(iter.ToInt64() + Marshal.SizeOf<LOCALGROUP_INFO_1>());
            }

            NetApiBufferFree(bufptr);
            return glist;
        }

工作正确，输出如下：

Access Control Assistance Operators, 此组的成员可以远程查询此计算机上资源的授权属性和权限。
Administrators, 管理员对计算机/域有不受限制的完全访问权
Backup Operators, 备份操作员为了备份或还原文件可以替代安全限制
Cryptographic Operators, 授权成员执行加密操作。
Distributed COM Users, 成员允许启动、激活和使用此计算机上的分布式 COM 对象。
Event Log Readers, 此组的成员可以从本地计算机中读取事件日志
Guests, 按默认值，来宾跟用户组的成员有同等访问权，但来宾帐户的限制更多
Hyper-V Administrators, 此组的成员拥有对 Hyper-V 所有功能的完全且不受限制的访问权限。
IIS_IUSRS, Internet 信息服务使用的内置组。
Network Configuration Operators, 此组中的成员有部分管理权限来管理网络功能的配置
Performance Log Users, 该组中的成员可以计划进行性能计数器日志记录、启用跟踪记录提供程序，以及在本地或通过远程访问此计算 机来收集事件跟踪记录
Performance Monitor Users, 此组的成员可以从本地和远程访问性能计数器数据
Power Users, 包括高级用户以向下兼容，高级用户拥有有限的管理权限
Remote Desktop Users, 此组中的成员被授予远程登录的权限
Remote Management Users, 此组的成员可以通过管理协议(例如，通过 Windows 远程管理服务实现的 WS-Management)访问 WMI 资源。 这仅适用于授予用户访问权限的 WMI 命名空间。
Replicator, 支持域中的文件复制
System Managed Accounts Group, 此组的成员由系统管理。
Users, 防止用户进行有意或无意的系统范围的更改，但是可以运行大部分应用程序
__vmware__, VMware User Group

参考

[1] https://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/fzhhdwae%28v=vs.110%29.aspx?f=255&MSPPError=-2147217396

[2] https://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.intptr.subtract(v=vs.110).aspx

[3] 指针类型, https://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/aa664771(v=vs.71).aspx

[4] 指针类型（C#编程指南）, https://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/y31yhkeb.aspx

[5] 类型支持, https://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/c300dbaa(v=vs.90).aspx

[6] 平台调用教程, https://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/aa288468(v=vs.71).aspx

[7] a wiki for .net developers, http://www.pinvoke.net/

[8]NetLocalGroupEnum, http://www.pinvoke.net/default.aspx/netapi32.NetLocalGroupEnum

[9] NetLocalGroupEnum, https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/aa370440(v=vs.85).aspx