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  • 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);

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