C# 實現屏幕鍵盤 (ScreenKeyboard)

原文地址：http://www.cnblogs.com/youzai/archive/2008/05/19/1202732.html

   要實現一個屏幕鍵盤，須要監聽全部鍵盤事件，不管窗體是否被激活。所以須要一個全局的鉤子，也就
是系統範圍的鉤子。

什麼是鉤子（Hook）

    鉤子（Hook）是Windows提供的一種消息處理機制平臺，是指在程序正常運行中接受信息以前預先
    啓動的函數，用來檢查和修改傳給該程序的信息，（鉤子）其實是一個處理消息的程序段，通
    過系統調用，把它掛入系統。每當特定的消息發出，在沒有到達目的窗口前，鉤子程序就先捕獲
    該消息，亦即鉤子函數先獲得控制權。這時鉤子函數便可以加工處理（改變）該消息，也能夠不
    做處理而繼續傳遞該消息，還能夠強制結束消息的傳遞。注意：安裝鉤子函數將會影響系統的性
    能。監測「系統範圍事件」的系統鉤子特別明顯。由於系統在處理全部的相關事件時都將調用您的
    鉤子函數，這樣您的系統將會明顯的減慢。因此應謹慎使用，用完後當即卸載。還有，因爲您可
    以預先截獲其它進程的消息，因此一旦您的鉤子函數出了問題的話必將影響其它的進程。

鉤子的做用範圍
    一共有兩種範圍（類型）的鉤子，局部的和遠程的。局部鉤子僅鉤掛本身進程的事件。遠程的鉤
    子還能夠將鉤掛其它進程發生的事件。遠程的鉤子又有兩種： 基於線程的鉤子將捕獲其它進程中
    某一特定線程的事件。簡言之，就是能夠用來觀察其它進程中的某一特定線程將發生的事件。 系
    統範圍的鉤子將捕捉系統中全部進程將發生的事件消息。 

Hook 類型 
    Windows共有14種Hooks，每一種類型的Hook可使應用程序可以監視不一樣類型的系統消息處理機
    制。下面描述全部能夠利用的Hook類型的發生時機。詳細內容能夠查閱MSDN，這裏只介紹咱們將要
    用到的兩種類型的鉤子。
     
    （1）WH_KEYBOARD_LL Hook 
        WH_KEYBOARD_LL Hook監視輸入到線程消息隊列中的鍵盤消息。

    （2）WH_MOUSE_LL Hook 
        WH_MOUSE_LL Hook監視輸入到線程消息隊列中的鼠標消息。

下面的 class 把 API 調用封裝起來以便調用。

 1 // NativeMethods.cs
 2 using System;
 3 using System.Runtime.InteropServices;
 4 using System.Drawing;
 5
 6 namespace CnBlogs.Youzai.ScreenKeyboard  {
 7    [StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
 8    internal struct MOUSEINPUT {
 9        public int dx;
10        public int dy;
11        public int mouseData;
12        public int dwFlags;
13        public int time;
14        public IntPtr dwExtraInfo;
15    }
16
17    [StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
18    internal struct KEYBDINPUT {
19        public short wVk;
20        public short wScan;
21        public int dwFlags;
22        public int time;
23        public IntPtr dwExtraInfo;
24    }
25
26    [StructLayout(LayoutKind.Explicit)]
27    internal struct Input {
28        [FieldOffset(0)]
29        public int type;
30        [FieldOffset(4)]
31        public MOUSEINPUT mi;
32        [FieldOffset(4)]
33        public KEYBDINPUT ki;
34        [FieldOffset(4)]
35        public HARDWAREINPUT hi;
36    }
37
38    [StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
39    internal struct HARDWAREINPUT {
40        public int uMsg;
41        public short wParamL;
42        public short wParamH;
43    }
44
45    internal class INPUT {
46        public const int MOUSE = 0;
47        public const int KEYBOARD = 1;
48        public const int HARDWARE = 2;
49    }
50
51    internal static class NativeMethods {
52        [DllImport("User32.dll", CharSet = CharSet.Auto, SetLastError = false)]
53        internal static extern IntPtr GetWindowLong(IntPtr hWnd, int nIndex);
54
55        [DllImport("User32.dll", CharSet = CharSet.Auto, SetLastError = false)]
56        internal static extern IntPtr SetWindowLong(IntPtr hWnd, int nIndex, int dwNewLong);
57
58        [DllImport("User32.dll", EntryPoint = "SendInput", CharSet = CharSet.Auto)]
59        internal static extern UInt32 SendInput(UInt32 nInputs, Input[] pInputs, Int32 cbSize);
60
61        [DllImport("Kernel32.dll", EntryPoint = "GetTickCount", CharSet = CharSet.Auto)]
62        internal static extern int GetTickCount();
63
64        [DllImport("User32.dll", EntryPoint = "GetKeyState", CharSet = CharSet.Auto)]
65        internal static extern short GetKeyState(int nVirtKey);
66
67        [DllImport("User32.dll", EntryPoint = "SendMessage", CharSet = CharSet.Auto)]
68        internal static extern IntPtr SendMessage(IntPtr hWnd, int msg, IntPtr wParam, IntPtr lParam);
69    }
70}

安裝鉤子
    使用SetWindowsHookEx函數（API函數），指定一個Hook類型、本身的Hook過程是全局仍是局部Hook，
    同時給出Hook過程的進入點，就能夠輕鬆的安裝本身的Hook過程。SetWindowsHookEx老是將你的Hook函
    數放置在Hook鏈的頂端。你可使用CallNextHookEx函數將系統消息傳遞給Hook鏈中的下一個函數。
    對於某些類型的Hook，系統將向該類的全部Hook函數發送消息，這時， 
    Hook函數中的CallNextHookEx語句將被忽略。全局（遠程鉤子）Hook函數能夠攔截系統中全部線程的某
    個特定的消息，爲了安裝一個全局Hook過程，必須在應用程序外創建一個DLL並將該Hook函數封裝到其中，
    應用程序在安裝全局Hook過程時必須先獲得該DLL模塊的句柄。將Dll名傳遞給LoadLibrary 函數，就會得
    到該DLL模塊的句柄；獲得該句柄 後，使用GetProcAddress函數能夠獲得Hook過程的地址。最後，使用
    SetWindowsHookEx將 Hook過程的首址嵌入相應的Hook鏈中，SetWindowsHookEx傳遞一個模塊句柄，它爲
    Hook過程的進入點，線程標識符置爲0，該Hook過程同系統中的全部線程關聯。若是是安裝局部Hook此時
    該Hook函數能夠放置在DLL中，也能夠放置在應用程序的模塊段。在C#中經過平臺調用（前文已經介紹過）
    來調用API函數。

 1     public void Start(bool installMouseHook, bool installKeyboardHook)  {
 2        if (hMouseHook == IntPtr.Zero && installMouseHook) {
 3            MouseHookProcedure = new HookProc(MouseHookProc);
 4            hMouseHook = SetWindowsHookEx(
 5                WH_MOUSE_LL,
 6                MouseHookProcedure,
 7                Marshal.GetHINSTANCE(
 8                Assembly.GetExecutingAssembly().GetModules()[0]),
 9                0
10           );
11
12            if (hMouseHook == IntPtr.Zero) {
13                int errorCode = Marshal.GetLastWin32Error();
14                Stop(true, false, false);
15
16                throw new Win32Exception(errorCode);
17            }
18        }
19
20        if (hKeyboardHook == IntPtr.Zero && installKeyboardHook) {
21            KeyboardHookProcedure = new HookProc(KeyboardHookProc);
22            //install hook
23            hKeyboardHook = SetWindowsHookEx(
24                WH_KEYBOARD_LL,
25                KeyboardHookProcedure,
26                Marshal.GetHINSTANCE(
27                Assembly.GetExecutingAssembly().GetModules()[0]),
28                0);
29            // If SetWindowsHookEx fails.
30            if (hKeyboardHook == IntPtr.Zero) {
31                // Returns the error code returned by the last 
32                // unmanaged function called using platform invoke 
33                // that has the DllImportAttribute.SetLastError flag set. 
34                int errorCode = Marshal.GetLastWin32Error();
35                //do cleanup
36                Stop(false, true, false);
37                //Initializes and throws a new instance of the 
38                // Win32Exception class with the specified error. 
39                throw new Win32Exception(errorCode);
40            }
41        }
42    }

使用完鉤子後，要進行卸載，這個能夠寫在析構函數中。

 1
 2     public void Stop()  {
 3        this.Stop(true, true, true);
 4    }
 5    
 6    public void Stop(bool uninstallMouseHook, bool uninstallKeyboardHook, 
 7        bool throwExceptions) {
 8        // if mouse hook set and must be uninstalled
 9        if (hMouseHook != IntPtr.Zero && uninstallMouseHook) {
10            // uninstall hook
11            bool retMouse = UnhookWindowsHookEx(hMouseHook);
12            // reset invalid handle
13            hMouseHook = IntPtr.Zero;
14            // if failed and exception must be thrown
15            if (retMouse == false && throwExceptions) {
16                // Returns the error code returned by the last unmanaged function 
17                // called using platform invoke that has the DllImportAttribute.
18                // SetLastError flag set. 
19                int errorCode = Marshal.GetLastWin32Error();
20                // Initializes and throws a new instance of the Win32Exception class 
21                // with the specified error. 
22                throw new Win32Exception(errorCode);
23            }
24        }
25
26        // if keyboard hook set and must be uninstalled
27        if (hKeyboardHook != IntPtr.Zero && uninstallKeyboardHook) {
28            // uninstall hook
29            bool retKeyboard = UnhookWindowsHookEx(hKeyboardHook);
30            // reset invalid handle
31            hKeyboardHook = IntPtr.Zero;
32            // if failed and exception must be thrown
33            if (retKeyboard == false && throwExceptions) {
34                // Returns the error code returned by the last unmanaged function 
35                // called using platform invoke that has the DllImportAttribute.
36                // SetLastError flag set. 
37                int errorCode = Marshal.GetLastWin32Error();
38                // Initializes and throws a new instance of the Win32Exception class 
39                // with the specified error. 
40                throw new Win32Exception(errorCode);
41            }
42        }
43    }
44

將這個文件編譯成一個dll，便可在應用程序中調用。經過它提供的事件，即可監聽全部的鍵盤事件。
可是，這隻能監聽鍵盤事件，沒有鍵盤的狀況下，怎麼會有鍵盤事件？其實很簡單，經過SendInput 
API函數提供虛擬鍵盤代碼的調用便可模擬鍵盤輸入。下面的代碼模擬一個 KeyDown 和 KeyUp 過程，
把他們鏈接起來就是一次按鍵過程。

 1     private void SendKeyDown(short key)  {
 2        Input[] input = new Input[1];
 3        input[0].type = INPUT.KEYBOARD;
 4        input[0].ki.wVk = key;
 5        input[0].ki.time = NativeMethods.GetTickCount();
 6
 7        if (NativeMethods.SendInput((uint)input.Length, input, Marshal.SizeOf(input[0])) 
 8            < input.Length) {
 9            throw new Win32Exception(Marshal.GetLastWin32Error());
10        }
11    }
12
13    private void SendKeyUp(short key) {
14        Input[] input = new Input[1];
15        input[0].type = INPUT.KEYBOARD;
16        input[0].ki.wVk = key;
17        input[0].ki.dwFlags = KeyboardConstaint.KEYEVENTF_KEYUP;
18        input[0].ki.time = NativeMethods.GetTickCount();
19
20        if (NativeMethods.SendInput((uint)input.Length, input, Marshal.SizeOf(input[0]))
21            < input.Length) {
22            throw new Win32Exception(Marshal.GetLastWin32Error());
23        }
24    }

本身實現一個 KeyBoardButton 控件用做按鈕，用 Visual Studio 或者 SharpDevelop 爲屏幕鍵盤設計 UI，而後
在這些 Button 的 Click 事件裏面模擬一個按鍵過程。

 1
 2     private void ButtonOnClick(object sender, EventArgs e)  {
 3        KeyboardButton btnKey = sender as KeyboardButton;
 4        if (btnKey == null) {
 5            return;
 6        }
 7
 8        SendKeyCommand(btnKey);
 9    }
10    
11    private void SendKeyCommand(KeyboardButton keyButton) {
12        short key = keyButton.VKCode;
13        if (combinationVKButtonsMap.ContainsKey(key)) {
14            if (keyButton.Checked) {
15                SendKeyUp(key);
16            } else {
17                SendKeyDown(key);
18            }
19        } else {
20            SendKeyDown(key);
21            SendKeyUp(key);
22        }
23    }

其中 combinationVKButtonsMap 是一個 IDictionary<short, IList<KeyboardButton>>, key 存儲的是
VK_SHIFT, VK_CONTROL 等組合鍵的鍵盤碼。左右兩個按鈕對應同一個鍵盤碼，所以須要放在一個 List 裏。
標準鍵盤上的每個鍵都有虛擬鍵碼( VK_CODE)與之對應。還有一些其餘的常量，
把它寫在一個靜態 class 裏吧。

 1     // KeyboardConstaint.cs
 2     internal static class KeyboardConstaint  {
 3        internal static readonly short VK_F1 = 0x70;
 4        internal static readonly short VK_F2 = 0x71;
 5        internal static readonly short VK_F3 = 0x72;
 6        internal static readonly short VK_F4 = 0x73;
 7        internal static readonly short VK_F5 = 0x74;
 8        internal static readonly short VK_F6 = 0x75;
 9        internal static readonly short VK_F7 = 0x76;
10        internal static readonly short VK_F8 = 0x77;
11        internal static readonly short VK_F9 = 0x78;
12        internal static readonly short VK_F10 = 0x79;
13        internal static readonly short VK_F11 = 0x7A;
14        internal static readonly short VK_F12 = 0x7B;
15
16        internal static readonly short VK_LEFT = 0x25;
17        internal static readonly short VK_UP = 0x26;
18        internal static readonly short VK_RIGHT = 0x27;
19        internal static readonly short VK_DOWN = 0x28;
20
21        internal static readonly short VK_NONE = 0x00;
22        internal static readonly short VK_ESCAPE = 0x1B;
23        internal static readonly short VK_EXECUTE = 0x2B;
24        internal static readonly short VK_CANCEL = 0x03;
25        internal static readonly short VK_RETURN = 0x0D;
26        internal static readonly short VK_ACCEPT = 0x1E;
27        internal static readonly short VK_BACK = 0x08;
28        internal static readonly short VK_TAB = 0x09;
29        internal static readonly short VK_DELETE = 0x2E;
30        internal static readonly short VK_CAPITAL = 0x14;
31        internal static readonly short VK_NUMLOCK = 0x90;
32        internal static readonly short VK_SPACE = 0x20;
33        internal static readonly short VK_DECIMAL = 0x6E;
34        internal static readonly short VK_SUBTRACT = 0x6D;
35
36        internal static readonly short VK_ADD = 0x6B;
37        internal static readonly short VK_DIVIDE = 0x6F;
38        internal static readonly short VK_MULTIPLY = 0x6A;
39        internal static readonly short VK_INSERT = 0x2D;
40
41        internal static readonly short VK_OEM_1 = 0xBA;  // ';:' for US
42        internal static readonly short VK_OEM_PLUS = 0xBB;  // '+' any country
43
44        internal static readonly short VK_OEM_MINUS = 0xBD;  // '-' any country
45
46        internal static readonly short VK_OEM_2 = 0xBF;  // '/?' for US
47        internal static readonly short VK_OEM_3 = 0xC0;  // '`~' for US
48        internal static readonly short VK_OEM_4 = 0xDB;  //  '[{' for US
49        internal static readonly short VK_OEM_5 = 0xDC;  //  '\|' for US
50        internal static readonly short VK_OEM_6 = 0xDD;  //  ']}' for US
51        internal static readonly short VK_OEM_7 = 0xDE;  //  ''"' for US
52        internal static readonly short VK_OEM_PERIOD = 0xBE;  // '.>' any country
53        internal static readonly short VK_OEM_COMMA = 0xBC;  // ',<' any country
54        internal static readonly short VK_SHIFT = 0x10;
55        internal static readonly short VK_CONTROL = 0x11;
56        internal static readonly short VK_MENU = 0x12;
57        internal static readonly short VK_LWIN = 0x5B;
58        internal static readonly short VK_RWIN = 0x5C;
59        internal static readonly short VK_APPS = 0x5D;
60
61        internal static readonly short VK_LSHIFT = 0xA0;
62        internal static readonly short VK_RSHIFT = 0xA1;
63        internal static readonly short VK_LCONTROL = 0xA2;
64        internal static readonly short VK_RCONTROL = 0xA3;
65        internal static readonly short VK_LMENU = 0xA4;
66        internal static readonly short VK_RMENU = 0xA5;
67
68        internal static readonly short VK_SNAPSHOT = 0x2C;
69        internal static readonly short VK_SCROLL = 0x91;
70        internal static readonly short VK_PAUSE = 0x13;
71        internal static readonly short VK_HOME = 0x24;
72
73        internal static readonly short VK_NEXT = 0x22;
74        internal static readonly short VK_PRIOR = 0x21;
75        internal static readonly short VK_END = 0x23;
76
77        internal static readonly short VK_NUMPAD0 = 0x60;
78        internal static readonly short VK_NUMPAD1 = 0x61;
79        internal static readonly short VK_NUMPAD2 = 0x62;
80        internal static readonly short VK_NUMPAD3 = 0x63;
81        internal static readonly short VK_NUMPAD4 = 0x64;
82        internal static readonly short VK_NUMPAD5 = 0x65;
83        internal static readonly short VK_NUMPAD5NOTHING = 0x0C;
84        internal static readonly short VK_NUMPAD6 = 0x66;
85        internal static readonly short VK_NUMPAD7 = 0x67;
86        internal static readonly short VK_NUMPAD8 = 0x68;
87        internal static readonly short VK_NUMPAD9 = 0x69;
88
89        internal static readonly short KEYEVENTF_EXTENDEDKEY    = 0x0001;
90        internal static readonly short KEYEVENTF_KEYUP          = 0x0002;
91
92        internal static readonly int GWL_EXSTYLE    = -20;
93        internal static readonly int WS_DISABLED    = 0X8000000;
94        internal static readonly int WM_SETFOCUS    = 0X0007;
95    }

屏幕鍵盤必須是一個不能得到輸入焦點的窗體，在這個窗體的構造函數裏，能夠安裝
一個全局鼠標鉤子，再經過調用 SetWindowLong API 函數完成。

 1 UserActivityHook hook = new UserActivityHook(true, true);
 2 hook.MouseActivity += HookOnMouseActivity;
 3
 4 private void HookOnMouseActivity(object sener, HookEx.MouseExEventArgs e)  {
 5    Point location = e.Location;
 6
 7    if (e.Button == MouseButtons.Left) {
 8        Rectangle captionRect = new Rectangle(this.Location, new Size(this.Width, 
 9            SystemInformation.CaptionHeight));
10        if (captionRect.Contains(location)) {
11            NativeMethods.SetWindowLong(this.Handle, KeyboardConstaint.GWL_EXSTYLE,
12                (int)NativeMethods.GetWindowLong(this.Handle, KeyboardConstaint.GWL_EXSTYLE)
13                 & (~KeyboardConstaint.WS_DISABLED));
14            NativeMethods.SendMessage(this.Handle, KeyboardConstaint.WM_SETFOCUS, IntPtr.Zero, IntPtr.Zero);
15        } else {
16            NativeMethods.SetWindowLong(this.Handle, KeyboardConstaint.GWL_EXSTYLE,
17                (int)NativeMethods.GetWindowLong(this.Handle, KeyboardConstaint.GWL_EXSTYLE) | 
18                 KeyboardConstaint.WS_DISABLED);
19        }
20    }
21}

 

鼠標單擊標題欄，讓屏幕鍵盤能夠接收焦點，並激活，單擊其餘部分則不激活窗體（若是激活了，其餘程序必然取消激活，
輸入就沒法進行了），這樣才能夠進行輸入，而且保證了能夠拖動窗體到其餘位置。

至此，一個屏幕鍵盤程序差很少完成了，可以實現與實際鍵盤徹底同步。至於窗體，按鍵重繪，以及 Num Lock, Caps Lock, 
Scroll Lock 等鍵盤燈的模擬，這裏就不講了，若是有興趣，能夠下載完整的代碼。最後咱們的屏幕鍵盤程序運行的效果如
下圖:

 

點擊下載完整源代碼