C#模拟键盘输入、键状态和监听键盘消息
模拟键盘输入
模拟键盘输入的功能需要依赖Windows函数实现,这个函数是SendInput,它是专门用来模拟键盘、鼠标等设备输入的函数。
另外和键盘输入相关的函数还有SendKeys,它是System.Windows.Forms. SendKeys,只能在WinFrom项目中使用,并且它的所有功能都可以由SendInput来实现。
另一个是keybd_event函数,这个函数依然是有用的,但是目前官方已经推荐使用SendInput替代它了。
SendInput的定义
[DllImport("user32.dll")]
static extern uint SendInput(int nInputs,INPUT[] pInputs,int cbSize);
INPUT对象中保存了输入内容,nInputs和cbSize代表pInputs的长度和INPUT结构的大小,这两个参数能帮助SendInput正确解析INPUT对象。返回值0表示失败,非零表示正确执行。
INPUT的定义
[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
struct KEYBDINPUT {
public ushort wVk;
public ushort wScan;
public uint dwFlags;
public uint time;
public IntPtr dwExtraInfo;
}
[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
struct HARDWAREINPUT {
public uint uMsg;
public ushort wParamL;
public ushort wParamH;
}
[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
struct MOUSEINPUT {
public int dx;
public int dy;
public uint mouseData;
public uint dwFlags;
public uint time;
public IntPtr dwExtraInfo;
}
[StructLayout(LayoutKind.Explicit)]
struct MOUSEKEYBDHARDWAREINPUT {
[FieldOffset(0)]
public HARDWAREINPUT hi;
[FieldOffset(0)]
public KEYBDINPUT ki;
[FieldOffset(0)]
public MOUSEINPUT mi;
}
[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
struct INPUT {
public uint type;
public MOUSEKEYBDHARDWAREINPUT mkhi;
}
INPUT结构中的type表示消息类型,值为1表示键盘消息。mkhi表示具体的消息内容,它可以模拟三类消息,其中键盘消息使用KEYBDINPUT表示,其它消息类型的结构不在这里介绍(虽然用不到MOUSEINPUT等结构,但是它们的定义不能省略,否则SendInput无法正确解析INPUT中的具体内容)。
⩥FieldOffset(0)将三个结构的起始都放在0位置,所以只能使用其中一个内容,因为一个INPUT也只能表示一个消息,这样设计可以节省空间。
KEYBDINPUT结构中的wVK表示虚拟键码 ,dwFlags的第一位bit默认0表示键盘按下事件,1表示键盘释放事件。
虚拟键码是一种能让Windows以与设备无关的方式处理键盘的技术,可以简单理解为:键盘上的每个键用一个数字来表示。
模拟A键
INPUT[] inputs = new INPUT[2];
inputs[0]=new INPUT {
type=1,
mkhi=new MOUSEKEYBDHARDWAREINPUT {
ki=new KEYBDINPUT {
wVk=0x41
}
}
};
inputs[1]=new INPUT {
type=1,
mkhi=new MOUSEKEYBDHARDWAREINPUT {
ki=new KEYBDINPUT {
wVk=0x41,
dwFlags=2
}
}
};
SendInput(inputs.Length,inputs,Marshal.SizeOf(inputs[0]));
A键的虚拟键码是0x41。type=1表示这是键盘消息,dwFlags=2表示键盘释放事件。
这里INPUT数组模拟的就是使用物理键盘A键的过程。inputs[0]模拟A键按下,inputs[1]模拟A键释放。
模拟Ctrl+A
INPUT[] inputs = new INPUT[4];
inputs[0]=new INPUT {
type=1,
mkhi=new MOUSEKEYBDHARDWAREINPUT {
ki=new KEYBDINPUT {
wVk=0x11
}
}
};
inputs[1]=new INPUT {
type=1,
mkhi=new MOUSEKEYBDHARDWAREINPUT {
ki=new KEYBDINPUT {
wVk=0x41
}
}
};
inputs[2]=new INPUT {
type=1,
mkhi=new MOUSEKEYBDHARDWAREINPUT {
ki=new KEYBDINPUT {
wVk=0x41,
dwFlags=2
}
}
};
inputs[3]=new INPUT {
type=1,
mkhi=new MOUSEKEYBDHARDWAREINPUT {
ki=new KEYBDINPUT {
wVk=0x11,
dwFlags=2,
}
}
};
SendInput(inputs.Length,inputs,Marshal.SizeOf(inputs[0]));
0x11是Ctrl的虚拟键码,这里模拟了按下Ctrl键,按下A键,释放A键,释放Ctrl键的过程,实现了Ctrl+A的组合键效果。
SendInput除了能模拟击键消息外还可以在文本输入中模拟字符消息。
KEYBDINPUT结构的wScan表示字符内容,将dwFlags的第二位bit置1表示使用wScan属性而非wVK。
文本输入
string ntext = "你好";
INPUT[] inputs = new INPUT[ntext.Length*2];
for(int i = 0;i<ntext.Length;i++) {
ushort ch = ntext[i];
inputs[i*2]=new INPUT {
type=1,
mkhi=new MOUSEKEYBDHARDWAREINPUT {
ki=new KEYBDINPUT {
wScan=ch,
dwFlags=4
}
}
};
inputs[i*2+1]=new INPUT {
type=1,
mkhi=new MOUSEKEYBDHARDWAREINPUT {
ki=new KEYBDINPUT {
wScan=ch,
dwFlags=4|2
}
}
};
}
SendInput(inputs.Length,inputs,Marshal.SizeOf(inputs[0]));
键状态
有时需要知道键盘按键的当前状态,可以使用GetKeyState函数。
GetKeyState的定义
[DllImport("user32.dll")]
static extern short GetKeyState(int VKey);
参数是键的虚拟码,对于开关键(Caps Look、Num Lock和Scroll Lock),返回值1表示开启状态。对于其它键返回负数表示按下状态。
CapsLock键状态
short iState = GetKeyState(0x14);
监听键盘消息
对于WinForm和WPF程序,要监听输入到本程序的键盘消息直接使用窗口的KeyDown和KeyUp事件即可。
对于其它键盘消息(即给本程序以外的键盘消息),需要使用钩子(hook)。
钩子是Windows系统消息处理机制中的一个节点,可以安装钩子来监听系统中的Windows消息。
Windows消息分很多种,对于特定的一类消息需要使用对应的特定类型的钩子,这里只介绍键盘消息的钩子。
钩子的安装需要调用系统SetWindowsHookEx方法。
SetWindowsHookEx的定义
[DllImport("user32.dll")]
static extern IntPtr SetWindowsHookEx(int idHook, HookProc lpfn, IntPtr hmod, int threadID);
idHook等于13表示全局键盘消息钩子,lpfn代表键盘消息处理程序,返回非IntPtr.Zero表示安装成功。
安装钩子
delegate int HookProc(int code,IntPtr wParam,IntPtr lParam);
static HookProc KeyboardProc;
static void InstallKeyboardHook() {
KeyboardProc=KeyboardHookCallback;
pKeyboardHook=SetWindowsHookEx(13,keyboardProc,IntPtr.Zero,0);
}
KeyboardHookCallback就是自定义的具体处理键盘消息的方法。
消息处理
[DllImport("user32.dll")]
static extern int CallNextHookEx(IntPtr hhk, int nCode, IntPtr wParam, IntPtr lParam);
static int KeyboardHookCallback(int code,IntPtr wParam,IntPtr lParam) {
if(code<0)
return CallNextHookEx(IntPtr.Zero,code,wParam,lParam);
int vkCode = Marshal.ReadInt32(lParam);
System.Diagnostics.Debug.Write(vkCode+" ");
long downup = (long)wParam;
switch(downup) {
case 256:
System.Diagnostics.Debug.WriteLine("down");
break;
case 257:
System.Diagnostics.Debug.WriteLine("up");
break;
case 260:
System.Diagnostics.Debug.WriteLine("sys_down");
break;
case 261:
System.Diagnostics.Debug.WriteLine("sys_up");
break;
}
return CallNextHookEx(IntPtr.Zero,code,wParam,lParam);
}
从lParam中读取键的虚拟码(lParam其实是指向类似前文提到的KEYBDINPUT结构的指针),wParam表示击键事件的类型。CallNextHookEx将消息传递给下一个消息处理节点。
⩥使用前文提到的SendInput方法模拟键盘输入也能被钩子监听到。
⩥应避免在消息处理过程中进行耗时操作。
卸载钩子需要使用UnhookWindowsHookEx
UnhookWindowsHookEx的定义
[DllImport("user32.dll")]
static extern bool UnhookWindowsHookEx(IntPtr pHookHandle);
传入SetWindowsHookEx的返回值即可,返回true则卸载成功。
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