Windows API 介绍及核心函数分类表
Windows API 介绍
Windows API（Application Programming Interface），也称为WinAPI，是微软Windows操作系统的核心编程接口。它提供了一系列函数、消息、数据结构、宏和系统服务，允许开发者创建运行在Windows平台上的应用程序。
- 历史与演变
Win16 API：最早用于16位的Windows 1.0到3.1。
Win32 API：随着32位Windows NT的出现而引入，成为现代Windows开发的基础。它支持32位和64位系统。
Win64 API：本质上与Win32相同，但在指针和数据类型上进行了调整以适应64位架构。
Windows RT API：用于ARM架构的Windows版本，如Windows RT（已停止支持）。
Windows API 的新发展：随着Windows 10和11的发布，微软引入了Windows Runtime（WinRT），这是一套新的API，设计用于现代应用（UWP应用）。WinRT基于COM，并通过语言投影（如C++/WinRT, C#）使用。 - 主要组成部分
Windows API涵盖多个领域，主要包括：
基础服务（Kernel）：文件系统、进程和线程管理、内存管理、设备I/O等（如Kernel32.dll）。
用户界面服务（User）：窗口管理、消息队列、控件等（如User32.dll）。
图形设备接口（GDI）：图形绘制，文本渲染，位图处理（如Gdi32.dll）。但请注意，现代图形推荐使用DirectX或Direct2D/DirectWrite。
高级服务：注册表操作（Advapi32.dll）、安全服务、服务控制管理器（SCM）等。
其他API：网络（Winsock）、多媒体、远程过程调用（RPC）等。
3. 核心概念
句柄（Handles）：用于引用系统对象（如窗口、文件、进程等）的标识符。例如，HWND（窗口句柄）、HANDLE（通用句柄）。
消息机制（Message Loop）：Windows应用是事件驱动的。系统通过消息（如鼠标点击、键盘输入）与应用程序通信。应用程序通过消息循环处理消息。
动态链接库（DLL）：Windows API函数大多封装在DLL中，应用程序在运行时动态加载。
4. 编程语言支持
虽然Windows API本质上是基于C语言的接口，但可以通过不同语言使用：
C/C++：原生支持，直接调用API函数。
C#/VB.NET：通过平台调用（P/Invoke）调用Win32 API，或者使用.NET框架的包装类（如System.IO、System.Diagnostics等）。
其他语言：如Python（使用ctypes或pywin32）、Delphi等。
5. 现代Windows开发
WinRT API：用于通用Windows平台（UWP）应用，支持跨设备（PC、Xbox、HoloLens等）。WinRT API通过元数据（.winmd）定义，可以从多种语言访问（C++/WinRT, C#, JavaScript, VB）。
**.NET框架/WPF/WinForms**：这些是建立在Win32 API之上的高级框架，提供更易用的抽象。
桌面应用与现代UI结合：Windows 10/11允许传统Win32应用使用现代API，如通过XAML Islands嵌入UWP控件。
6. 开发工具
Visual Studio：微软官方IDE，提供完整的Windows开发环境。
Windows SDK：包含库、头文件、工具和文档，用于开发Windows应用。
Windows Driver Kit (WDK)：用于驱动开发。
7. 文档与资源
Microsoft Docs：官方文档（https://docs.microsoft.com）是权威来源。
MSDN（历史资源）：旧版文档，但仍有参考价值。
GitHub 示例：微软官方提供了许多示例代码。
8. 示例：创建一个窗口
以下是一个使用C语言和Win32 API创建窗口的简单示例：
#include <windows.h>LRESULT CALLBACK WindowProc(HWND hwnd, UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam);int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, LPSTR lpCmdLine, int nCmdShow) {// 注册窗口类const wchar_t CLASS_NAME[] = L"Sample Window Class";WNDCLASS wc = { };wc.lpfnWndProc = WindowProc;wc.hInstance = hInstance;wc.lpszClassName = CLASS_NAME;RegisterClass(&wc);// 创建窗口HWND hwnd = CreateWindowEx(0, // 扩展样式CLASS_NAME, // 类名L"Learn to Program Windows", // 窗口标题WS_OVERLAPPEDWINDOW, // 窗口样式// 位置和大小CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT,NULL, // 父窗口NULL, // 菜单hInstance, // 实例句柄NULL // 附加数据);if (hwnd == NULL) {return 0;}ShowWindow(hwnd, nCmdShow);// 消息循环MSG msg = { };while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0)) {TranslateMessage(&msg);DispatchMessage(&msg);}return 0;
}LRESULT CALLBACK WindowProc(HWND hwnd, UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam) {switch (uMsg) {case WM_DESTROY:PostQuitMessage(0);return 0;default:return DefWindowProc(hwnd, uMsg, wParam, lParam);}
}
- 安全注意事项
在使用Windows API时，需要注意：
权限提升：避免不必要的管理员权限。
缓冲区溢出：使用安全的字符串函数（如StringCchCopy代替strcpy）。
输入验证：严格验证来自用户或网络的数据。
10. 未来趋势
微软鼓励使用现代API（如WinRT）和跨平台框架（如MAUI），但Win32 API仍然是Windows底层开发的基石。
注意事项：
1、API 总数庞大
Windows 11 SDK 包含 60,000+ 函数，实际开发只需掌握相关领域的核心函数。
2、参数复杂性
多数 API 有大量参数和错误码处理（例如 CreateFile 有 7 个参数），需严格检查返回值。
3、Unicode 支持
优先使用 Unicode 版本函数（如 CreateFileW 后缀 W），避免 ANSI 版本（CreateFileA）。
4、安全替代方案
旧 API 如 strcpy 已被安全版本 strcpy_s 取代。
Windows API 核心函数分类表
| 功能类别 | DLL库 | API函数 | 典型用法 | 使用场景示例 |
|---|---|---|---|---|
| 进程管理 | kernel32.dll | CreateProcess | 创建新进程并指定执行文件路径 | 启动外部程序（如打开记事本） |
| kernel32.dll | ExitProcess | 终止当前进程 | 程序退出时清理资源 | |
| 线程管理 | kernel32.dll | CreateThread | 创建新线程执行指定函数 | 后台任务并行处理 |
| kernel32.dll | WaitForSingleObject | 阻塞等待线程/进程结束 | 同步多线程操作 | |
| 文件操作 | kernel32.dll | CreateFile | 创建/打开文件，返回句柄 | 读取、写入或追加文件内容 |
| kernel32.dll | ReadFile | 通过句柄读取文件数据 | 读取配置文件内容 | |
| kernel32.dll | WriteFile | 通过句柄写入文件数据 | 写入日志文件 | |
| 内存管理 | kernel32.dll | VirtualAlloc | 在虚拟地址空间保留/提交内存 | 分配大块动态内存 |
| kernel32.dll | HeapAlloc | 从堆中分配内存（效率更高） | 频繁申请小内存对象 | |
| 窗口管理 | user32.dll | CreateWindowEx | 创建带有扩展样式的窗口 | 构建GUI应用主窗口 |
| user32.dll | ShowWindow | 控制窗口显示状态（最小化/最大化） | 启动时窗口初始化 | |
| 消息处理 | user32.dll | GetMessage | 从消息队列获取消息 | 主消息循环处理用户输入 |
| user32.dll | SendMessage | 向指定窗口发送消息（同步） | 控件间通信（更新文本框） | |
| 图形绘制 | gdi32.dll | BitBlt | 位图块传输（快速复制图像） | 屏幕截图、双缓冲绘图 |
| gdi32.dll | TextOutW | 在设备上下文输出Unicode文本 | 在窗口上绘制文字 | |
| 网络通信 | ws2_32.dll | socket | 创建套接字描述符 | TCP/UDP网络通信基础 |
| ws2_32.dll | connect | 连接远程服务器 | 客户端发起HTTP请求 | |
| 注册表操作 | advapi32.dll | RegOpenKeyEx | 打开指定注册表键 | 读取HKEY_CURRENT_USER配置 |
| advapi32.dll | RegSetValueEx | 设置注册表键的值 | 保存用户设置到系统 | |
| 系统信息 | kernel32.dll | GetSystemInfo | 获取CPU/内存架构等硬件信息 | 检测系统是否支持64位 |
| kernel32.dll | GlobalMemoryStatusEx | 检索物理/虚拟内存使用状态 | 监控内存占用率 |
高级功能代表 API
| 功能类别 | DLL库 | API函数 | 用法说明 |
|---|---|---|---|
| 多媒体 | winmm.dll | PlaySound | 播放WAV音频文件或系统音效 |
| 加密服务 | advapi32.dll | CryptGenKey | 生成加密密钥用于数据加解密 |
| COM组件 | ole32.dll | CoCreateInstance | 创建COM对象实例（如操作Word文档） |
| Shell操作 | shell32.dll | ShellExecuteEx | 执行文件关联操作（用默认程序打开PDF） |