Windows API 文件结构与功能分类详解
文章目录
- Windows API 文件结构与功能分类详解
- 一、总体目录结构回顾
- 二、按功能模块分类详解
- 🖼️ 1. 图形界面与窗口系统（UI / Input）
- 🌐 2. 通信与网络（Networking / IPC）
- 🔌 3. 硬件与外设（USB / HID / 设备枚举）
- 💾 4. 文件系统与存储
- ⚙️ 5. 系统与进程管理
- 🎮 6. 图形、音频与多媒体
- 🔒 7. 安全与身份验证
- ⚡ 8. 系统设备与电源管理
- ☁️ 9. WinRT / 现代 API 层
- 三、总结与建议
Windows API 文件结构与功能分类详解
路径示例：
C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\Include\10.0.26100.0
Windows SDK 的 Include 文件夹是整个 Win32 / WinRT API 的“头文件地图”。
这些 API 按目录分层（um/, shared/, ucrt/, winrt/, cppwinrt/），又在内部按功能模块划分成不同的头文件。
本文从两个维度讲解：
- 各目录的结构定位（总览）
- 按功能划分：UI、通信、USB、系统、图形、音频、安全等模块在哪些头文件中定义
一、总体目录结构回顾
| 目录 | 主要内容 | 常见用途 |
|---|---|---|
ucrt/ | 标准 C 库头文件 | stdio.h, string.h, math.h |
shared/ | 通用结构体、类型定义 | windef.h, guiddef.h, winerror.h |
um/ | 用户模式 API（Win32） | windows.h, winuser.h, winsock2.h, fileapi.h |
cppwinrt/ | C++/WinRT 投影 | 现代 C++ 开发 WinRT 应用 |
winrt/ | 传统 WinRT 接口定义 | 旧版系统接口兼容支持 |
二、按功能模块分类详解
🖼️ 1. 图形界面与窗口系统（UI / Input）
这些头文件定义了窗口、消息、输入事件、GDI 绘图、窗口控件等基础界面功能。
| 功能 | 常用头文件 | 所属目录 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 基本窗口系统 | windows.h, winuser.h | um | 创建窗口、消息循环、键鼠事件 |
| 图形绘制 (GDI) | wingdi.h, gdiplus.h | um | 位图、字体、颜色、打印支持 |
| 菜单和对话框 | commdlg.h, shellapi.h | um | 打开文件、消息框、图标等 |
| 控件与UI框架 | commctrl.h, uxtheme.h | um | 常用控件（按钮、列表、进度条） |
| 高级UI（WinRT/WinUI） | cppwinrt/winrt/Windows.UI.*.h | cppwinrt | 现代 WinUI、UWP 控件体系 |
现代 C++ UI 推荐使用 WinUI 3 或 DirectComposition，传统桌面则依然基于
user32.dll+gdi32.dll。
🌐 2. 通信与网络（Networking / IPC）
Windows SDK 为网络通信、进程间通信（IPC）和远程调用提供了完整的支持。
| 功能 | 常用头文件 | 所属目录 | 说明 |
|---|---|---|---|
| Socket 网络通信 | winsock2.h, ws2tcpip.h | um | TCP/UDP、IPv4/IPv6 支持 |
| HTTP / WinInet | wininet.h, winhttp.h | um | HTTP 客户端 / 代理请求 |
| 命名管道 | namedpipeapi.h | um | 本地进程通信 |
| 共享内存 / 文件映射 | memoryapi.h | um | 进程间共享数据 |
| RPC / DCOM | rpc.h, objidl.h, combaseapi.h | um | 远程过程调用 / COM 接口 |
| WebSocket (WinRT) | cppwinrt/winrt/Windows.Networking.Sockets.h | cppwinrt | 现代异步通信接口 |
WinSock 仍然是底层通信首选，而 WinRT Networking 适合 UWP / App SDK 开发。
🔌 3. 硬件与外设（USB / HID / 设备枚举）
涉及 USB、蓝牙、串口、设备接口等的头文件主要分布在 um/ 目录。
| 功能 | 常用头文件 | 所属目录 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 通用设备接口 | setupapi.h | um | 设备安装、枚举、属性获取 |
| USB 设备访问 | usb.h, usbspec.h, usbioctl.h | um | 定义 USB 协议结构和 IOCTL 控制码 |
| HID 输入设备 | hidclass.h, hidsdi.h | um | 鼠标、键盘、手柄 |
| 串口通信 | winbase.h, commapi.h, winnt.h | um | CreateFile("COMx") 操作串口 |
| 蓝牙接口 | bluetoothapis.h, bthdef.h | um | 蓝牙设备枚举与通信 |
| 传感器与位置 | sensorsapi.h, locationapi.h | um | 获取加速度、GPS、方向传感器数据 |
对 USB 设备的直接访问一般通过 WinUSB 或 HID 层完成，而 SetupAPI 负责设备发现。
💾 4. 文件系统与存储
Windows 的文件操作接口非常丰富，从基础 I/O 到 Shell 集成都在 um/ 中定义。
| 功能 | 常用头文件 | 所属目录 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 基础文件操作 | fileapi.h, winbase.h | um | 打开、读写、移动、删除文件 |
| 目录 / 路径操作 | shlwapi.h, pathcch.h | um | 路径拼接、文件名操作 |
| 文件属性 / 时间 | winnt.h, sysinfoapi.h | um | 时间戳、权限 |
| 压缩存储 | cabinet.h, compressapi.h | um | 系统压缩 API |
| 注册表访问 | winreg.h | um | 读写系统注册表 |
| 文件监控 | winbase.h | um | 文件系统事件通知 |
| Shell 文件系统集成 | shobjidl.h, shellapi.h | um | 桌面快捷方式、文件对话框 |
⚙️ 5. 系统与进程管理
这一部分是 Win32 API 的“核心系统”部分，几乎所有程序都依赖。
| 功能 | 常用头文件 | 所属目录 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 进程 / 线程控制 | processthreadsapi.h, synchapi.h | um | 启动进程、线程同步 |
| 内存管理 | memoryapi.h, heapapi.h | um | 虚拟内存、堆操作 |
| 时间 / 计时 | sysinfoapi.h, profileapi.h | um | 系统时间、性能计数器 |
| 服务管理 | winsvc.h | um | Windows 服务控制 |
| 环境变量 / 系统信息 | processenv.h, sysinfoapi.h | um | 环境变量、系统版本 |
| 错误码 / 状态码 | winerror.h | shared | HRESULT 定义与错误处理 |
🎮 6. 图形、音频与多媒体
Windows 在图形和音频接口上分为传统 GDI、多媒体 API、DirectX、Media Foundation、XAudio2 等多层。
| 功能 | 常用头文件 | 所属目录 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 传统图形 (GDI) | wingdi.h | um | 位图、字体、绘图 |
| 现代图形 (DirectX) | d3d11.h, d2d1.h, dxgi.h | um | GPU 图形渲染 |
| 音频播放 | mmeapi.h, xaudio2.h, mmdeviceapi.h | um | 音频输入输出、XAudio2 |
| 多媒体框架 | mfapi.h, mfidl.h, mfreadwrite.h | um | Media Foundation 视频音频处理 |
| 图像编解码 | wincodec.h | um | WIC 图像加载、保存 |
| 游戏控制器 | xinput.h, dinput.h | um | 手柄输入支持 |
🔒 7. 安全与身份验证
涉及访问控制、加密、权限等。
| 功能 | 常用头文件 | 所属目录 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 用户权限与令牌 | securitybaseapi.h, winnt.h | um | 访问控制、令牌操作 |
| ACL / SID 管理 | aclapi.h, accctrl.h | um | 访问控制列表管理 |
| 加密与证书 | wincrypt.h, bcrypt.h, ncrypt.h | um | CryptoAPI / CNG 接口 |
| Windows 凭据 | wincred.h | um | Credential Manager |
| 安全日志 | winevt.h | um | 事件日志记录与查询 |
⚡ 8. 系统设备与电源管理
管理电源、设备、电池、睡眠等系统状态。
| 功能 | 常用头文件 | 所属目录 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 电源管理 | powrprof.h | um | 电源方案、休眠 |
| 电池信息 | batclass.h | um | 电池状态查询 |
| PnP 设备管理 | cfgmgr32.h | um | 设备管理器接口 |
| 驱动交互 | winioctl.h | um | 设备 I/O 控制码定义 |
☁️ 9. WinRT / 现代 API 层
这些是现代 Windows 应用（UWP / WinUI 3）的 API，封装了更高级别的功能。
| 功能 | 命名空间 / 头文件 | 所属目录 | 示例功能 |
|---|---|---|---|
| 应用生命周期 | winrt/Windows.ApplicationModel.*.h | cppwinrt | 启动、后台任务 |
| UI 控件 | winrt/Windows.UI.Xaml.*.h | cppwinrt | 界面布局、绑定 |
| 文件系统 | winrt/Windows.Storage.*.h | cppwinrt | 访问沙盒文件系统 |
| 通信 | winrt/Windows.Networking.*.h | cppwinrt | Socket、HTTP |
| 媒体 | winrt/Windows.Media.*.h | cppwinrt | 播放、录制、捕获 |
| 设备访问 | winrt/Windows.Devices.*.h | cppwinrt | 蓝牙、USB、传感器 |
三、总结与建议
| 开发方向 | 重点目录 | 常用头文件 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 桌面应用 (Win32) | um/ + shared/ | windows.h, winuser.h, wingdi.h | 传统 API |
| 系统工具 / 服务 | um/ | processthreadsapi.h, winsvc.h | 服务与后台任务 |
| 设备控制 / USB 通信 | um/ | setupapi.h, usbioctl.h, hidclass.h | 需驱动层接口 |
| 网络与通信 | um/ | winsock2.h, winhttp.h, ws2tcpip.h | Socket 通信 |
| 现代应用 / UI | cppwinrt/ | winrt/Windows.UI.*.h | WinUI、XAML |
| 图形 / 游戏开发 | um/ | d3d11.h, dinput.h, xinput.h | DirectX 系列 |
💡 建议阅读路径：
- 想写 Win32 桌面程序 → 从
windows.h→winuser.h→wingdi.h- 想写 USB/硬件通信 → 看
setupapi.h,usbioctl.h,winioctl.h- 想写现代 C++ App → 使用
cppwinrt/，查阅winrt::Windows.*命名空间- 想玩底层系统调用 → 阅读
winnt.h、processthreadsapi.h
总结一句话：
Windows SDK 的Include目录不仅是系统 API 的“地图”，更是整个 Windows 平台编程模型的分层体现。从 C 标准库（ucrt），到 Win32 API（um），再到现代 WinRT（cppwinrt），每一层都服务于不同代际的应用开发需求。