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  • [内核驱动] 字符串操作

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    1、字符串

    Unicode 字符串有一个结构体定义如下:

    typedef struct _UNICODE_STRING {

      USHORT Length; // 字符串的长度(字节数)

      USHORT MaximumLength; // 字符串缓冲区的长度(字节数)

      PWSTR Buffer; // 字符串缓冲区

    } UNICODE_STRING, *PUNICODE_STRING;

    需要注意的是,当我们定义了一个UNICODE_STRING 变量之后,它的Buffer 域还没有分配空间,因此我们不能直接赋值,好的做法是使用微软提供的Rtl 系列函数。

    UNICODE_STRING str;

    RtlInitUnicodeString(&str, L"my first string!");

    或者如下所示:

      #include <ntdef.h>

      UNICODE_STRING str = RTL_CONSTANT_STRING(L"my first string!");

    与ring3 不同,我们的UNICODE 字符串并不是以“”来表示字符串结束的,而是依靠UNICODE_STRING 的Length 域来确定。

    当使用UNICODE_STRING 时,一定要手动设置UNICODE_STRING 的Length和MaximumLength 成员,不要想当然的认为设置了Buffer后,Length和MaximumLength 成员就会根据Buffer被自动设置。由其是当自己写的函数用UNICODE_STRING作为参数返回时,一定要设置Length和MaximumLength 成员,不然很可能得到非预期结果。

    动态分配内存的方式初始化:

    // 定义一个内存分配标记

    #define MEM_TAG ‘MyTt’

    // 目标字符串,接下来它需要分配空间。

    UNICODE_STRING dst = { 0 };

    // 分配空间给目标字符串。根据源字符串的长度。

    dst.Buffer = (PWCHAR)ExAllocatePoolWithTag(NonpagedPool,src->Length,M EM_TAG);

    if(dst.Buffer == NULL)

    {

    // 错误处理

    status = STATUS_INSUFFICIENT_RESOUCRES;

    ……

    }

    dst.Length = dst.MaximumLength = src->Length;

    ExAllocatePoolWithTag 的第一个参数NonpagedPool 表明分配的内存是非分页内存,这样它们可以永远存在于物理内存,而不会被分页交换到硬盘上去;第二个参数是长度;第三个参数是一个所谓的“内存分配标记”。

    内存分配标记用于检测内存泄漏。一般每个驱动程序定义一个自己的内存标记,也可以在每个模块中定义单独的内存标记。内存标记是随意的32位数字,即使冲突也不会有什么问题。此外也可以分配可分页内存,使用PagedPool标识第一个参数即可。ExAllocatePoolWithTag分配的内存可以使用 ExFreePool来释放。

    ExFreePool 只需要提供需要释放的指针即可。举例如下:

    ExFreePool(dst.Buffer);

    dst.Buffer = NULL;

    dst.Length = dst.MaximumLength = 0;

     ——————————————————————————

    内核模式下的字符串操作
    1、ASCII字符串和宽字符串
    在驱动程序开发中,DDK将char和wchar_t类别,替换成CHAR和WCHAR类别
    驱动程序中用KdPrint打印ASCII字符串和宽字符串:
    打印ASCII字符串

    CHAR *string = "Hello";
    KdPrint("%s
    ", string);

    打印宽字符串

    WCHAR *string = L"Hello";
    KdPrint("%S
    ", string);

    2、ANSI_STRING字符串与UNICODE_STRING字符串
    2.1、ANSI_STRING字符串:

    typedef struct _STRING
    {
        USHORT Length;
        USHORT MaximumLength;
        PCHAR Buffer;
    }STRING;
    typedef STRING ANSI_STRING;
    typedef PSTRING PANSI_STRING;
    
    typedef STRING OEM_STRING;
    typedef PSTRING POEM_STRING;

    这个数据结构对ASCII字符串进行了封装
    Length:字符的长度
    MaximumLength:整个字符串缓冲区的最大长度
    Buffer:缓冲区的指针
    注意:和标准的字符不同,STRING字符串不是以0标志字符的结束。字符长度依靠
    Length字段。在标准C中的字符串中,如果缓冲区长度是N,那么只能容纳N-1个字
    符的字符串,这是因为要留一个字节存储NULL。而在STRING字符串中,缓冲区的大小
    MaximumLength,最大的字符串长度可以是MaximumLength,而不是MaximumLength-1

    2.2、UNICODE_STRING字符串:

    typedef struct _UNICODE_STRING
    {
        USHORT Length;
        USHORT MaxmumLength;
        PWSTR Buffer;
    } UNICODE_STRING;

    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
    MaximumLength:整个字符串缓冲区的最大长度,单位也是字节
    Buffer:缓冲区的指针

    2.3、KdPrint打印ANSI_STRING字符串与UNICODE_STRING字符串
    打印ANSI_STRING字符串:

    ANSI_STRING ansiString;
    //省去对ansiString初始化
    KdPrint("%Z
    ", &ansiString);
    打印UNICODE_STRING字符串:
    UNICODE_STRING uniString;
    //省去对uniString初始化
    KdPrint("%wZ
    ", &uniString);

    3、字符串的初始化与销毁
    3.1、方法一使用DDK提供了相应的函数

    /************************************************************************
    * 函数名称:RtlInitAnsiString
    * 功能描述:初始化ANSI_STRING字符串
    * 参数列表:
            DestinationString:要初始化的ANSI_STRING字符
            SourceString:字符串的内容
    * 返回 值:VOID
    *************************************************************************/
    VOID RtlInitAnsiString(
        IN OUT PANSI_STRING DestinationString,
        IN PCSZ SourceString)

    使用方法:

    ANSI_STRING AnsiString1;
    CHAR* string1 = "hello";
    RtlInitAnsiString(&AnsiString1,string1); 
    /************************************************************************
    * 函数名称:RtlInitUnicodeString
    * 功能描述:初始化UNICODE_STRING字符串
    * 参数列表:
            DestinationString:要初始化的UNICODE_STRING字符
            SourceString:字符串的内容
    * 返回 值:VOID
    *************************************************************************/
    VOID RtlInitUnicodeString(
        IN OUT PANSI_STRING DestinationString,
        IN PCSZ SourceString)

    使用方法:

    UNICODE_STRING UniString1;
    CHAR* string1 = "hello";
    RtlInitUnicodeString(&UniString1,string1);

    这中办法是将AnsiString1中的Buffer等于string1指针。这种初始化的优点是
    操作简单,用完后不用清理内存。但带来另外一个问题,如果修改string1,同时
    会导致AnsiString1字符串发生变化

    ANSI_STRING AnsiString1;
    CHAR* string1 = "hello";
    //初始化ANSI_STRING字符串
    RtlInitAnsiString(&AnsiString1,string1); 
    KdPrint(("AnsiString1:%Z
    ", &AnsiString1));//打印hello
    //改变string1
    string1[0]='H';
    string1[1]='E';
    string1[2]='L';
    string1[3]='L';
    string1[4]='o';
    //改变string1,AnsiString1同样会导致变化
    KdPrint(("AnsiString1:%Z
    ", &AnsiString1));//打印HELLO

    3.1、另外一种方法是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 UnicodeString1 = {0};
    //设置缓冲区大小
    UnicodeString1.MaximumLength = BUFFER_SIZE;
    //分配内存
    UnicodeString1.Buffer = (PWSTR)ExAllocatePool(PagedPool, BUFFER_SIZE);
    WCHAR* wideString = L"hello";
    //设置字符串长度,因为是宽字符,所以是字符长度的2倍
    UnicodeString1.Length = 2 * wcslen(wideString);
    //保证缓冲区足够大,否则程序终止
    ASSERT(UnicodeString1.MaximumLength >= UnicodeString1.Length);
    //内存赋值
    RtlCopyMemory(UnicodeString1.Buffer, wideString, UnicodeString1.Length);
    
    KdPrint(("UnicodeString:%wZ
    ", &UnicodeString1));
    
    //清理内存
    ExFreePool(UnicodeString1.Buffer);
    UnicodeString1.Buffer = NULL;
    UnicodeString1.Length = UnicodeString1.MaximumLength = 0;

    清理内存,DDK同样给出了简化函数分别是

    RtlFreeAnsiString
    RtlFreeUnicodeString

    这两个函数内部调用了ExFreePool去回收内存

    4、字符串复制

    /************************************************************************
    * 函数名称:RtlCopyString
    * 功能描述:ANSI_STRING字符串复制
    * 参数列表:
            DestinationString:目的字符串
            SourceString:源字符串
    * 返回 值:VOID
    *************************************************************************/
    VOID RtlCopyString(
        IN OUT PSTRING DestinationString,
        IN PSTRING SourceString OPTIONAL);
    
    /************************************************************************
    * 函数名称:RtlCopyUnicodeString
    * 功能描述:UNICODE_STRING字符串复制
    * 参数列表:
            DestinationString:目的字符串
            SourceString:源字符串
    * 返回 值:VOID
    *************************************************************************/
    VOID RtlCopyUnicodeString(
        IN OUT PUNICODE_STRING DestinationString,
        IN PUNICODE_STRING SourceString OPTIONAL);

    使用方法:

    //初始化UnicodeString1
    UNICODE_STRING UnicodeString1;
    RtlInitUnicodeString(&UnicodeString1, L"Hello World");
    
    //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
    ", &UnicodeString1));
    KdPrint(("UnicodeString2%wZ
    ", &UnicodeString2));
    
    //销毁UnicodeString2
    //注意UnicodeString1不用销毁
    RtlFreeUnicodeString(&UnicodeString2);

    5、字符串比较

    /************************************************************************
    * 函数名称:RtlCompareString
    * 功能描述:ANSI_STRING字符串比较
    * 参数列表:
            String1:要比较的第一个字符串
            String2:要比较的第二个字符串
            CaseInSensitive:是否对大小写敏感
    * 返回 值:比较结果
            如果函数返回值为0,表示两个字符串相等
            如果小于0,则表示第一个字符串小于第二个字符串
            如果大于0,则表示第一个字符串大于第二个字符串
    *************************************************************************/
    LONG RtlCompareString(
        IN PSTRING String1,
        IN PSTRING String2,
        IN BOOLEAN CaseInSensitive);
    
    /************************************************************************
    * 函数名称:RtlCompareUnicodeString
    * 功能描述:UNICODE_STRING字符串比较
    * 参数列表:
            String1:要比较的第一个字符串
            String2:要比较的第二个字符串
            CaseInSensitive:是否对大小写敏感
    * 返回 值:比较结果
            如果函数返回值为0,表示两个字符串相等
            如果小于0,则表示第一个字符串小于第二个字符串
            如果大于0,则表示第一个字符串大于第二个字符串
    *************************************************************************/
    LONG RtlCompareUnicodeString(
        IN PUNICODE_STRING String1,
        IN PUNICODE_STRING String2,
        IN BOOLEAN CaseInSensitive);

    如何使用RtlCompareUnicoodeString函数

    UNICODE_STRING UnicodeString2;
    RtlInitUnicodeString(&UnicodeString2, L"Hello");
    //判断字符串是否相等
    if(RtlEqualUnicodeString(&UnicodeString1, &UnicodeString2, TRUE))
    {
        KdPrint(("UnicodeString1 and UnicodeString2 are equal
    "));
    }
    else
    {
        KdPrint(("UnicodeString1 and UnicodeString2 are NOT equal
    "));
    }

    6、字符串转化成大写

    /************************************************************************
    * 函数名称:RtlUpperString
    * 功能描述:UNICODE_STRING字符串转化成大写
    * 参数列表:
            DestinationString:目的字符串
            SourceString:源字符串
    * 返回 值:VOID
    *************************************************************************/
    VOID RtlUpperString(
        IN OUT PSTRING DestinationString,
        IN PSTRING SourceString);
    
    /************************************************************************
    * 函数名称:RtlUpperString
    * 功能描述:UNICODE_STRING字符串转化成大写
    * 参数列表:
            DestinationString:目的字符串
            SourceString:源字符串
            AllocateDesttinationString:是否为目的字符串分配内存
    * 返回 值:VOID
    *************************************************************************/
    NTSTATUS RtlUpcaseUnicodeString(
        IN OUT PUNICODE_STRING DestinationString OPTIONAL,
        IN PCUNICODE_STRING SourceString,
        IN BOOLEAN AllocateDesttinationString);

    如何使用RtlUpcaseUnicodeString函数

    //初始化UnicodeString1
    UNICODE_STRING UnicodeString1;
    RtlInitUnicodeString(&UnicodeString1, L"Hello World");
    //变化钱
    KdPrint(("UnicodeString1:%wZ
    ", &UnicodeString1));
    //转换成大写
    RtlUpcaseUnicodeString(&UnicodeString1,&UnicodeString2,FALSE);
    //变化后
    KdPrint(("UnicodeString1:%wZ
    ", &UnicodeString1));

    7、字符串与整型数字相互转换

    /************************************************************************
    * 函数名称:RtlUnicodeStringToInteger
    * 功能描述:UNICODE_STRING字符串转化成整型数字
    * 参数列表:
            String:需要转化的字符串
            Base:转换的数的进制(2,8,10,16)
            Value:需要转换的数字
    * 返回 值:指明是否转换成功
    *************************************************************************/
    NTSTATUS RtlUnicodeStringToInteger(
    IN PUNICODE_STRING String,
    IN ULONG Base OPTIONAL,
    OUT PULONG Value);
    
    /************************************************************************
    * 函数名称:RtlIntegerToUnicodeString
    * 功能描述:UNICODE_STRING字符串转化成整型数字
    * 参数列表:
            Value:需要转化的数字
            Base:转换的数的进制(2,8,10,16)
            String:需要转换的字符串
    * 返回 值:指明是否转换成功
    *************************************************************************/
    NTSTATUS RtlIntegerToUnicodeString(
    IN ULONG Value,
    IN ULONG Base OPTIONAL,
    OUT PUNICODE_STRING  String);

    字符串与整型数字相互转换的实例

    //(1)字符串转换成数字
    //初始化UnicodeString1
    UNICODE_STRING UnicodeString1;
    RtlInitUnicodeString(&UnicodeString1, L"-100");
    
    ULONG lNumber;
    NTSTATUS nStatus = RtlUnicodeStringToInteger(&UnicodeString1, 10, &lNumber);
    if( NT_SUCCESS(nStatus) )
    {
        KdPrint(("Conver To Integer successfullu!
    "));
        KdPrint(("Result:%d
    ", lNumber));
    }
    else
    {
        KdPrint(("Conver to integer unsuccessfully!
    "));
    }
    
    //(2)数字转换成字符串
    //初始化UnicodeString2
    UNICODE_STRING UnicodeString2;
    UnicodeString2.Buffer = (PWSTR)ExAllocatePool(PagedPool, BUFFER_SIZE);
    UnicodeString2.MaximumLength = BUFFER_SIZE;
    nStatus = RtlIntegerToUnicodeString(200, 10, &UnicodeString2);
    
    if( NT_SUCCESS(nStatus) )
    {
        KdPrint(("Conver to string successfuall!
    "));
        KdPrint(("Result:%wZ
    ", &UnicodeString2));
    }
    else
    {
        KdPrint(("Conver to string unsuccessfully!
    "));
    }
    
    //注销UniocdeString2
    //注意:UnicodeString1不用销毁
    RtlFreeUnicodeString(&UniocdeString2);

    8、ANSI_STRING字符串与UNICODE_STRING字符串相互转换

    /************************************************************************
    * 函数名称:RtlUnicodeStringToAnsiString
    * 功能描述:将UNICODE_STRING字符串转化成ANSI_STRING字符串
    * 参数列表:
            DestinationString:需要转化的字符串
            SourceString:需要转换的原字符串
            AllocateDesctinationString:是否需要对被转换的字符串分配内存
    * 返回 值:指明是否转换成功
    *************************************************************************/
    NTSTATUS RtlUnicodeStringToAnsiString(
    INT OUT PANSI_STRING DestinationString,
    IN PUNICODE_STRING SourceString,
    IN BOOLEAN AllocateDesctinationString);
    
    /************************************************************************
    * 函数名称:RtlAnsiStringToUnicodeString
    * 功能描述:将ANSI_STRING字符串转化成UNICODE_STRING字符串
    * 参数列表:
            DestinationString:需要转化的字符串
            SourceString:需要转换的原字符串
            AllocateDesctinationString:是否需要对被转换的字符串分配内存
    * 返回 值:指明是否转换成功
    *************************************************************************/
    NTSTATUS RtlAnsiStringToUnicodeString(
    INT OUT PUNICODE_STRING DestinationString,
    IN PANSI_STRING SourceString,
    IN BOOLEAN AllocateDesctinationString);

    ANSI_STRING字符串与UNICODE_STRING字符串的相互转换

    //(1)将UNICODE_STRING字符串转换成ANSI_STRING字符串
    //初始化UnicodeString1
    UNICODE_STRING UnicodeString1;
    RtlInitUnicodeString(&UnicodeString1, L"Hello World");
    
    ANSI_STRING AnsiString1;
    NTSTATUS nStatus = RtlUnicodeStringToAnsiString(&AnsiString1, &UnicodeString1, TRUE);
    if( NT_SUCCESS(nStatus) )
    {
        KdPrint(("Conver successfully!
    "));
        KdPrint(("Result:%Z
    ", &AnsiString1));
    }
    else
    {
        KdPrint(("Conver unsuccessfully
    "));
    }
    
    //销毁AnsiString1
    RtlFreeAnsiString(&AnsiString1);
    
    //(2)将ANSI_STRIN字符串转换成GUNICODE_STRING字符串
    //初始化AnsiString2
    ANSI_STRING AnsiString2;
    RtlInitString(&AnsiString2, "Hello World");
    UNICODE_STRING UnicodeString2;
    nStatus = RtlAnsiStringToUnicodeString(&UnicodeString2, &AnsiString2, TRUE);
    
    if( NT_SUCCESS(nStatus) )
    {
        KdPrint(("Conver successfully!
    "));
        KdPrint(("Result:%Z
    ", &UnicodeString2));
    }
    else
    {
        KdPrint(("Conver unsuccessfully
    "));
    }
    
    //销毁UnicodeString2
    RtlFreeUnicodeString(&UnicodeString2);

     

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