Windows内核 字符串基本操作

驱动程序中字符串操作涉及到ASCII字符串、宽字符串，还有DDK定义的ANSI_STRING数据结构和UNICODE_STRING数据结构。

1）ASCII字符串和宽字符串

在应用程序中使用两种字符：一是char型字符串，负责记录ANSI字符集，它是指向一个char数组的指针，每个char型变量大小是一个字节，字符串是以0标志字符串结束的；一是wchar_t型的宽字符串，负责描述unicode字符集，它是指向一个wchar_t数组的指针，wchar_t字符大小为两个字节，字符串以0标志字符串结束。

ANSI字符构造如下：

char *str1 = "ASCE";

UNICODE字符构造如下：

wchar_t *str2 = L"ASCE";

（注：在构造字符串时使用关键字“L”，编译器会自动生成所需要的宽字符）

在驱动开发中，DDK将char和wchar_t替换成CHAR和WCHAR。驱动程序中使用KdPrint宏打印ASCII字符串和宽字符串：

CHAR *string1 = "ASCE";

KdPrint(("%s/n", string1));   //注意是小写%s

WCHAR *string2 = L"ASCE";

KdPrint(("%S/n", string2));  //注意是大写%S

2）ANSI_STRING字符串与UNICODE_STRING字符串

DDK不鼓励程序员使用C语言的字符串，主要是因为标准C字符串处理函数容易导致缓冲区溢出等错误。应该使用DDK自定义的字符串：

typedef struct _STRING {

USHORT Length; //字符的长度，单位是字节

USHORT MaximumLength; //整个字符串缓冲区的最大长度

PCHAR  Buffer; //缓冲区的指针

} ANSI_STRING, *PANSI_STRING;

这个结构对ASCII字符串进行封装。

和标准C字符串不同，STRING字符串不是以0标志字符结束的。标准C字符串中，如果缓冲区长度是N，则只能容纳N-1个字符的字符串，最后一个字节存储NULL；而在STRING字符串中，缓冲区大小是MaximumLength，最大字符串长度可以是MaximumLength，而不是MaximumLength-1。

与ANSI_STRING相对应，DDK将宽字符串封装成UNICODE_STRING数据结构：

typedef struct _UNICODE_STRING {

USHORT Length; //字符的长度，单位是字节。如果是N个字符，那么Length等于N的2倍

USHORT MaximumLength; //整个字符串缓冲区的最大长度，单位是字节

PWSTR  Buffer; //缓冲区的指针

} UNICODE_STRING, *PUNICODE_STRING;

与ANSI_STRING一样，UNICODE_STRING字符串不是以NULL为结束标志的。

打印这两种字符串方法如下：

ANSI_STRING ansiString;

//此处略去对ansiString的初始化

KdPrint(("%Z/n", &ansiString)); //注意是%Z

UNICODE_STRING uniString;

//此处略去对uniString的初始化

KdPrint(("%wZ/n", &uniString));//注意是%wZ

3）字符的初始化和销毁

ANSI_STRING字符串和UNICODE_STRING字符串使用前需要进行初始化，有两种方法构造这个数据结构：

(1)使用DDK提供的函数：

初始化ANSI_STRING字符串：

VOID RtlInitAnsiString(

__out     PANSI_STRING DestinationString, //要初始化的ANSI_STRING字符串

__in_opt  PCSZ SourceString //字符串的内容

);

初始化UNICODE_STRING字符串：

VOID RtlInitUnicodeString(

__out     PUNICODE_STRING DestinationString, //要初始化的UNICODE_STRING字符串

__in_opt  PCWSTR SourceString //字符串的内容

);

这种初始化的优点是操作简单，用完后不用清理内存。但有一个问题，就是如果修改SourceString，同时会导致DestinationString字符发生变化：

ANSI_STRING ansiString;

CHAR *string = "asce";

//初始化ANSI_STRING字符串

RtlInitAnsiString(&ansiString, string);

KdPrint(("ansiString: %Z/n", &ansiString));

//改变string

string[0] = 'a';

string[1] = 's';

string[2] = 'c';

string[3] = 'e';

//改变string的同时ansiString也改变了

KdPrint(("ansiString: %Z/n", &ansiString));

(2)程序员自己申请内存，并初始化内存，当不用字符串时，需要回收字符串占用的内存：

#define BUFFER_SIZE 1024

UNICODE_STRING UnicodeString = {0};

//设置缓冲区大小

UnicodeString.MaximumLength = BUFFER_SIZE;

//分配内存

UnicodeString.Buffer = (PWSTR)ExAllocatePool(PagedPool, BUFFER_SIZE);

WCHAR *wideString = L"ASCE";

//设置字符串长度，因为是宽字符，所以是字符长度的倍

UnicodeString.Length = 2*wcslen(wideString);

//保证缓冲区足够大，否则程序终止

ASSERT(UnicodeString.MaximumLength >= UnicodeString.Length);

//内存复制

RtlCopyString(UnicodeString.Buffer, wideString, UnicodeString.Length);

KdPrint(("UnicodeString: %wZ/n", &UnicodeString));

//清理内存

ExFreePool(UnicodeString.Buffer);

UnicodeString.Buffer = NULL;

UnicodeString.Length = UnicodeString.MaximumLength = 0;

对于最后一步清理内存，DDK给出了简化函数，分别是RtlFreeAnsiString和RtlFreeUnicodeString，这两个函数内部调用了ExFreePool去回收内存的。

4）字符串复制

DDK提供针对ANSI_STRING字符串和UNICODE_STRING字符串的复制字符串函数：

VOID RtlCopyString(

__out     PSTRING DestinationString, //目的字符串

__in_opt  const STRING *SourceString //源字符串

);

VOID RtlCopyUnicodeString(

__inout   PUNICODE_STRING DestinationString, //目的字符串

__in_opt  PCUNICODE_STRING SourceString //源字符串

);

下面代码说明了RtlCopyUnicodeString函数的使用：

#define BUFFER_SIZE 1024

//初始化UnicodeString1

UNICODE_STRING UnicodeString1;

RtlInitUnicodeString(&UnicodeString1, L"ASCE");

//初始化UnicodeString2

UNICODE_STRING UnicodeString2 = {0};

UnicodeString2.Buffer = (PWSTR)ExAllocatePool(PagedPool, BUFFER_SIZE);

UnicodeString2.MaximumLength = BUFFER_SIZE;

//将初始化UnicodeString1复制到UnicodeString2

RtlCopyUnicodeString(&UnicodeString2, &UnicodeString1);

//分别显示UnicodeString1和UnicodeString2

KdPrint(("UnicodeString1: %wZ/n", &UnicodeString1));

KdPrint(("UnicodeString2: %wZ/n", &UnicodeString2));

//销毁UnicodeString2，注意：UnicodeString1不用销毁

RtlFreeUnicodeString(&UnicodeString2);

5）字符串比较

DDK提供了对ANSI_STRING字符串和UNICODE_STRING字符串的相关比较函数：

LONG RtlCompareString(

__in  const STRING *String1, //要比较的第一个字符串

__in  const STRING *String2, //要比较的第二个字符串

__in  BOOLEAN CaseInSensitive //是否对大小写敏感

);

LONG RtlCompareUnicodeString(

__in  PCUNICODE_STRING String1, //要比较的第一个字符串

__in  PCUNICODE_STRING String2, //要比较的第二个字符串

__in  BOOLEAN CaseInSensitive //是否对大小写敏感

);

DDK同时提供了RtlEqualString和RtlEqualUnicodeString函数，返回为非零代表相等，零代表不相等：

BOOLEAN RtlEqualString(

__in  const STRING *String1,

__in  const STRING *String2,

__in  BOOLEAN CaseInSensitive

);

BOOLEAN RtlEqualUnicodeString(

__in  PCUNICODE_STRING String1,

__in  PCUNICODE_STRING String2,

__in  BOOLEAN CaseInSensitive

);

函数实例：

//初始化UnicodeString1

UNICODE_STRING UnicodeString1;

RtlInitUnicodeString(&UnicodeString1, L"ASCE");

//初始化UnicodeString2

UNICODE_STRING UnicodeString2;

RtlnitUnicodeString(&UnicodeString2, L"ASCE BOY");

//判断字符串是否相等

if(RtlEqualUnicodeString(&UnicodeString1, &UnicodeString2, TRUE))

{

KdPrint(("UnicodeString1 and UnicodeString2 are equal/n"));

}

else

{

KdPrint(("UnicodeString1 and UnicodeString2 are not euqal/n"));

}

6）字符串转化成大写

DDK提供的将ANSI_STRING字符串和UNICODE_STRING字符串转换成大写的函数如下：

VOID RtlUpperString(

__inout  PSTRING DestinationString, //目的字符串

__in     const STRING *SourceString //源字符串

);

NTSTATUS RtlUpcaseUnicodeString(

__inout  PUNICODE_STRING DestinationString, //目的字符串

__in     PCUNICODE_STRING SourceString, //源字符串

__in     BOOLEAN AllocateDestinationString //是否为目的字符串分配内存，

//目的字符串和源字符串可以是同一个字符串

);

实例代码：

//初始化UnicodeString1

UNICODE_STRING UnicodeString;

RtlInitUnicodeString(&UnicodeString, L"ASCE BOY");

//变化前

KdPrint(("UnicodeString: %wZ/n", &UnicodeString));

//转化成大写

RtlUpcaseUnicodeString(&UnicodeString, &UnicodeString, FALSE);

//变化后

KdPrint(("UnicodeString: %wZ/n", &UnicodeString));

7）字符串与整型数字相互转换

将UNICODE_STRING字符串转换成整数：

NTSTATUS RtlUnicodeStringToInteger(

__in      PCUNICODE_STRING String, //需要转换的字符串

__in_opt  ULONG Base, //转换的数的进制(如2、8、10、16)

__out     PULONG Value //需要转换的数字

);

将整数转换成UNICODE_STRING字符串：

NTSTATUS RtlIntegerToUnicodeString(

__in      ULONG Value, //需要转换的数字

__in_opt  ULONG Base, //转换的数的进制(2、8、10、16)

__inout   PUNICODE_STRING String //需要转换的字符串

);

实例代码如下：

#define BUFFER_SIZE 1024

//字符串转换成数字

UNICODE_STRING UnicodeString;

RtlInitUnicodeString(&UnicodeString, L"-100");

ULONG lNumber;

NTSTATUS nStatus = RtlUnicodeStringToInteger(&UnicodeString, 10, &lNumber);

if(NT_SUCCESS(nStatus))

{

KdPrint(("Conver to integer successfully/n"));

KdPrint(("Result : %d/n", lNumber));

}

else

{

KdPrint(("Conver to integer failed/n"));

}

//将数字转换成字符串

UNICODE_STRING UnicodeStringSec = {0};

UnicodeStringSec.Buffer = (PWSTR)ExAllocatePool(PagedPool, BUFFER_SIZE);

UnicodeStringSec.MaximumLength = BUFFER_SIZE;

nStatus = RtlIntegerToUnicodeString(200, 10, &UnicodeStringSec);

if(NT_SUCCESS(nStatus))

{

KdPrint(("Cover to string successfully/n"));

KdPrint(("Result : %wZ/n", &UnicodeStringSec));

}

else

{

KdPrint(("Conver to string failed/n"));

}

//销毁UnicodeStringSec，注意：UnicodeString不用销毁

RtlFreeUnicodeString(&UnicodeStringSec);

8）ANSI_STRING字符串与UNICODE_STRING字符串的转换

将UNICODE_STRING字符串转换成ANSI_STRING字符串：

NTSTATUS RtlUnicodeStringToAnsiString(

__inout  PANSI_STRING DestinationString, //需要被转换的字符串

__in     PCUNICODE_STRING SourceString, //需要转换的源字符串

__in     BOOLEAN AllocateDestinationString //是否需要对被转换字符串分配内存

);

将ANSI_STRING字符串转换成UNICODE_STRING字符串：

NTSTATUS RtlAnsiStringToUnicodeString(

__inout  PUNICODE_STRING DestinationString, //需要被转换的字符串

__in     PCANSI_STRING SourceString, //需要转换的源字符串

__in     BOOLEAN AllocateDestinationString //是否需要对被转换字符串分配内存

);

实例代码如下：

//将UNICODE_STRING字符串转换成ANSI_STRING字符串

UNICODE_STRING UnicodeString;

RtlInitUnicodeString(&UnicodeString, L"ASCE BOY");

ANSI_STRING AnsiString;

NTSTATUS nStatus = RtlUnicodeStringToAnsiString(&AnsiString,

&UnicodeString, TRUE);

if(NT_SUCCESS(nStatus))

{

KdPrint(("Conver successfully/n"));

KdPrint(("Result:%Z/n", &AnsiString));

}

else

{

KdPrint(("Conver failed/n"));

}

//销毁AnsiString

RtlFreeAnsiString(&AnsiString);

//将ANSI_STRING字符串转换成UNICODE_STRING字符串

ANSI_STRING AnsiStringSec;

RtlInitString(&AnsiStringSec, "ASCE BOY");

UNICODE_STRING UnicodeStringSec;

nStatus = RtlAnsiStringToUnicodeString(&UnicodeStringSec,

&AnsiStringSec, TRUE);

if(NT_SUCCESS(nStatus))

{

KdPrint(("Conver successfully/n"));

KdPrint(("Result: %wZ/n", &UnicodeStringSec));

}

else

{

KdPrint(("Conver failed/n"));

}

//销毁UnicodeStringSec

RtlFreeUnicodeString(&UnicodeStringSec);