Windows热键注册的底层原理

要像系统注册一个全局热键,需要用到RegisterHotKey,函数用法如下(MSDN):
BOOL RegisterHotKey(      
                                          HWND hWnd,
                                          int id,
                                          UINT fsModifiers,
                                          UINT vk
);
    函数功能：该函数定义一个系统范围的热键。
　　函数原型：BOOL RegisterHotKey（HWND hWnd，int id，UINT fsModifiers，UINT vk）；
　　参数：
　　hWnd：接收热键产生WM_HOTKEY消息的窗口句柄。若该参数NULL，传递给调用线程的WM_HOTKEY消息必须在消息循环中中进行处理。
　　id：定义热键的标识符。调用线程中的其他热键不能使用同样的标识符。应用功能程序必须定义一个0X0000-0xBFFF范围的值。一个共享的动态链接库（DLL）必须

定义一个0xC000-0xFFFF范围的值伯GlobalAddAtom函数返回该范围）。为了避免与其他动态链接库定义的热键冲突，一个DLL必须使用GlobalAddAtom函数获得热键的标

识符。
　　fsModifoers：定义为了产生WM_HOTKEY消息而必须与由nVirtKey参数定义的键一起按下的键。该参数可以是如下值的组合：
　　MOD_ALT：按下的可以是任一Alt键。MOD_CONTROL：按下的可以是任一Ctrl键。
　　MOD_SHIFT：按下的可以是任一Shift键。
　　MOD_WIN：按下的可以是任一Windows按键。这些键可以用Microsoft Windows日志记录下来。
　　MOD_NOREPEAT：Windows 7或者后续版本: 更改热键行为，以便键盘自动重复不会产生多个热键通知。
　　vk：定义热键的虚拟键码。
　　返回值：若函数调用成功，返回一个非O值。若函数调用失败，则返回值为0。若要获得更多的错误信息，可以调用GetLastError函数。
　　备注：当某键被接下时，系统在所有的热键中寻找匹配者。一旦找到一个匹配的热键，系统将把WM_HOTKEY消息传递给登记了该热键的线程的消息队列。该消息被传

送到队列头部，因此它将在下一轮消息循环中被移去。该函数不能将热键同其他线程创建的窗口关联起来。
　　若为一热键定义的击键己被其他热键所定义，则RegisterHotKey函数调用失败。
　　若hWnd参数标识的窗口已用与id参数定义的相同的标识符登记了一个热键，则参数fsModifiers和vk的新值将替代这些参数先前定义的值。
　　Windows CE：Windows CE 2.0以上版本对于参数fsModifiers支持一个附加的标志位。叫做MOD_KEYUP。
　　若设置MOD_KEYUP位，则当发生键被按下或被弹起的事件时，窗口将发送WM_HOTKEY消息。
　　RegisterHotKey可以被用来在线程之间登记热键。
　　速查：Windows NT：3.1及以上版本；Windows：95及以上版本；Windows CE：不支持；头文件：winuser.h；库文件：Hotkey.lib。
    F12键是调试器所使用的保留，所以不应将其注册为热键

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#define MOD_ALT         0x0001 =    1 #define MOD_CONTROL     0x0002 =   10 #define MOD_SHIFT       0x0004 =  100 #define MOD_WIN         0x0008 = 1000

在IDA中反汇编RegisterHotKey

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.text:77D1EBB3                 mov     eax, 11EAh       //系统服务号 .text:77D1EBB8                 mov     edx, 7FFE0300h   .text:77D1EBBD                 call    dword ptr [edx] .text:77D1EBBF                 retn    10h .text:77D1EBBF _NtUserRegisterHotKey@16 endp

系统把服务号保存在eax寄存器,直接call [edx]
OD查看得到7FFE0300

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dd 7FFE0300 7FFE0300  7C92E510  ntdll.KiFastSystemCall 7FFE0304  7C92E514  ntdll.KiFastSystemCallRet

Windbg查看得到

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lkd> dd ffdf0300 l2 ffdf0300  7c92e510 7c92e514   lkd> u 7c92e510 7c92e510 8bd4            mov     edx,esp 7c92e512 0f34            sysenter

windows中0x7FFE0000和0x0FFDF0000被映射到同一个物理地址,供4KB,但在用户模式下该地址是不可写的,内核模式下的可写,4K空间操作系统占用一部分,
余下的大约有3K
USER:0x7FFE0000
KERNEL:0x0FFDF0000
在Windbg可用dt nt!_KUSER_SHARED_DATA命令查看该共享区域

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lkd> dt nt!_KUSER_SHARED_DATA    +0x000 TickCountLow     : Uint4B    +0x004 TickCountMultiplier : Uint4B    +0x008 InterruptTime    : _KSYSTEM_TIME    +0x014 SystemTime       : _KSYSTEM_TIME    +0x020 TimeZoneBias     : _KSYSTEM_TIME    +0x02c ImageNumberLow   : Uint2B    +0x02e ImageNumberHigh  : Uint2B    +0x030 NtSystemRoot     : [260] Uint2B    +0x238 MaxStackTraceDepth : Uint4B    +0x23c CryptoExponent   : Uint4B    +0x240 TimeZoneId       : Uint4B    +0x244 Reserved2        : [8] Uint4B    +0x264 NtProductType    : _NT_PRODUCT_TYPE    +0x268 ProductTypeIsValid : UChar    +0x26c NtMajorVersion   : Uint4B    +0x270 NtMinorVersion   : Uint4B    +0x274 ProcessorFeatures : [64] UChar    +0x2b4 Reserved1        : Uint4B    +0x2b8 Reserved3        : Uint4B    +0x2bc TimeSlip         : Uint4B    +0x2c0 AlternativeArchitecture : _ALTERNATIVE_ARCHITECTURE_TYPE    +0x2c8 SystemExpirationDate : _LARGE_INTEGER    +0x2d0 SuiteMask        : Uint4B    +0x2d4 KdDebuggerEnabled : UChar    +0x2d5 NXSupportPolicy  : UChar    +0x2d8 ActiveConsoleId  : Uint4B    +0x2dc DismountCount    : Uint4B    +0x2e0 ComPlusPackage   : Uint4B    +0x2e4 LastSystemRITEventTickCount : Uint4B    +0x2e8 NumberOfPhysicalPages : Uint4B    +0x2ec SafeBootMode     : UChar    +0x2f0 TraceLogging     : Uint4B    +0x2f8 TestRetInstruction : Uint8B    +0x300 SystemCall       : Uint4B    +0x304 SystemCallReturn : Uint4B    +0x308 SystemCallPad    : [3] Uint8B    +0x320 TickCount        : _KSYSTEM_TIME    +0x320 TickCountQuad    : Uint8B    +0x330 Cookie           : Uint4B

11EA = 1000111101010 = 13~14位选择服务描述表,选择KeServiceDescriptorTableShadow,系统共有4个服务描述表,第一个在ntoskrnl.exe中
并导出KeServiceDescriptorTable指针

可见该函数没做任何处理直接进入内核(win32k.sys)中,在Windbg反汇编:

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lkd> uf win32k!NtUserRegisterHotKey win32k!NtUserRegisterHotKey+0x34: bf899720 33c0            xor     eax,eax        //eax = NULL bf899722 eb29            jmp     win32k!NtUserRegisterHotKey+0x36 (bf89974d)   win32k!NtUserRegisterHotKey: bf899729 8bff            mov     edi,edi bf89972b 55              push    ebp bf89972c 8bec            mov     ebp,esp bf89972e 56              push    esi bf89972f e8b673f6ff      call    win32k!EnterCrit (bf800aea) bf899734 f74510f07fffff  test    dword ptr [ebp+10h],0FFFF7FF0h     //fsModifiers是否有效,是否大于1000b 11111111111111110111111111110000     bf89973b 752d            jne     win32k!NtUserRegisterHotKey+0x14 (bf89976a)//fsModifiers无效则跳转   win32k!NtUserRegisterHotKey+0x20: bf89973d 8b4d08          mov     ecx,dword ptr [ebp+8]  //hWnd bf899740 85c9            test    ecx,ecx    bf899742 74dc            je      win32k!NtUserRegisterHotKey+0x34 (bf899720)//hWnd == NULL   win32k!NtUserRegisterHotKey+0x27: bf899744 e86a7ef6ff      call    win32k!ValidateHwnd (bf8015b3)//则验证句柄 bf899749 85c0            test    eax,eax    bf89974b 7427            je      win32k!NtUserRegisterHotKey+0x30 (bf899774) //返回NULL   win32k!NtUserRegisterHotKey+0x36: bf89974d ff7514          push    dword ptr [ebp+14h]    //vk bf899750 ff7510          push    dword ptr [ebp+10h]    //fsModifiers bf899753 ff750c          push    dword ptr [ebp+0Ch]    //id bf899756 50              push    eax            //pWnd bf899757 e8aefeffff      call    win32k!_RegisterHotKey (bf89960a) bf89975c 8bf0            mov     esi,eax   win32k!NtUserRegisterHotKey+0x47: bf89975e e8b373f6ff      call    win32k!LeaveCrit (bf800b16) bf899763 8bc6            mov     eax,esi bf899765 5e              pop     esi bf899766 5d              pop     ebp bf899767 c21000          ret     10h   win32k!NtUserRegisterHotKey+0x14: bf89976a 68ec030000      push    3ECh       //错误码:1004,参数无效 bf89976f e83da0f6ff      call    win32k!UserSetLastError (bf8037b1)   win32k!NtUserRegisterHotKey+0x30: bf899774 33f6            xor     esi,esi bf899776 ebe6            jmp     win32k!NtUserRegisterHotKey+0x47 (bf89975e)   /***************************************/ PWND FASTCALL ValidateHwnd(      HWND hwnd);

//NtUserRegisterHotKey伪代码:

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BOOLEN APIENTRY NtUserRegisterHotKey(HWND hWnd,                      int id,                      UINT fsModifiers,                      UINT vk) {     BOOLEN bRet;     PWND pWnd = NULL;     EnterCrit();     if(!(fsModifiers & 0x0FFFF7FF0h))     {         if(hWnd)         {             pWnd = ValidateHwnd(hWnd);         }         bRet = _RegisterHotKey(pWnd,id,fsModifiers,vk);     }     else     {         UserSetLastError(1004);//1004无效标志         bRet = FALSE;     }           LeaveCrit();     return bRet; }

//系统热键结构:

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typedef struct _HOT_KEY_ITEM {      PETHREAD Thread;     HWND spwnd;     UINT fsModifiers;        UINT vk;     int id;     struct _HOT_KEY_ITEM phkNext; } HOT_KEY_ITEM, *PHOT_KEY_ITEM;

_RegisterHotKey伪代码如下:

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BOOL _RegisterHotKey(                      PWND pwnd,                      int id,                      UINT fsModifiers,                      UINT vk) {     PHOT_KEY_ITEM phk;     BOOL fKeysExist = FALSE;     PTHREADINFO ptiCurrent;     PWINDOWSTATION pwinsta = _GetProcessWindowStation(NULL);     DWORD ErrorCode;           ptiCurrent = gptiCurrent;       //如果调用者不是WindowStation初始化的线程和不适当的权限     if(grpwinstaList && !CheckWinstaWriteAttributesAccess())     {         return FALSE;     }       //不能为其他线程的窗口注册热键     if ((pwnd != PWND_FOCUS) && (pwnd != PWND_INPUTOWNER))     {         if (GETPTI(pwnd) != ptiCurrent)         {             UserSetLastError(1408); //1408错误码:无效窗口；它属于另一线程。             return FALSE;         }     }           phk = FindHotKey(ptiCurrent, pwnd, id, fsModifiers, vk, FALSE, &fKeysExist);       //如果其他线程已经注册过该热键,返回FALSE     if (fKeysExist)     {         UserSetLastError(1409); //1409错误码:热键已被注册         return FALSE;     }           if (phk == NULL)     {           //热键并未被注册         phk = (PHOT_KEY_ITEM)HeavyAllocPool(sizeof(HOT_KEY_ITEM), TAG_HOTKEY);           //分配失败,返回FALSE         if (phk == NULL)         {             return FALSE;         }                   phk->pti = ptiCurrent;                   if ((pwnd != PWND_FOCUS) && (pwnd != PWND_INPUTOWNER))         {             phk->spwnd = NULL;             HMAssignmentLock(&phk->spwnd, pwnd);         }         else         {             phk->spwnd = pwnd;         }         phk->fsModifiers = fsModifiers;         phk->vk = vk;         phk->id = id;           //插入到系统热键链表中         //gphkFirst - 这是不导出变量存储了系统结构热键(phkNext指向下一个热键结构域)地址         phk->phkNext = gphkFirst;         gphkFirst = phk;               }     else     {         //如果本线程已注册过该热键,则重新覆盖         phk->fsModifiers = fsModifiers;         phk->vk = vk;     }       return TRUE; }

//用Windbg查看下gphkFirst

1 2	lkd> dd gphkFirst L1 bf9af814  e2ce10d8

e2ce10d8就是最近一次软件向系统注册的全局热键,继续

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lkd> dd e2ce10d8 l6 e2ce10d8  e2265008 bbe35a28 00000003 00000054 e2ce10e8  0000c024 e2291a68

e2265008 是ETHREAD,查看发现是QQ的一个线程
bbe35a28 是窗口句柄
00000003 是功能键11,说明有Ctrl+Alt键
00000054 是VK_?,0x54对应ASCI码的大写T,Ctrl+ATL+T(QQ上:发送腾讯微博的)
0000c024 是热键的ID
e2291a68 是下一个热键结构

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PHOT_KEY_ITEM FindHotKey(                    PTHREADINFO ptiCurrent,                    PWND pwnd,                    int id,                    UINT fsModifiers,                    UINT vk,                    BOOL fUnregister,                    PBOOL pfKeysExist) {     PHOT_KEY_ITEM phk, phkRet, phkPrev;       //初始化返回值     *pfKeysExist = FALSE;     phkRet = NULL;           phk = gphkFirst;           while (phk)     {               if ((phk->pti == ptiCurrent) && (phk->spwnd == pwnd) && (phk->id == id))         {             if (fUnregister)             {                   //摘掉热键                 if (phk == gphkFirst)                 {                     gphkFirst = phk->phkNext;                 }                 else                 {                     phkPrev->phkNext = phk->phkNext;                 }                                   if ((pwnd != PWND_FOCUS) && (pwnd != PWND_INPUTOWNER))                 {                     Unlock(&phk->spwnd);                 }                 UserFreePool((PVOID)phk);                                   return((PHOT_KEY_ITEM)1);             }             phkRet = phk;         }           //如果热键已经注册过,设置已存在标志         if ((phk->fsModifiers == fsModifiers) && (phk->vk == vk))         {             if (phk->spwnd == PWND_FOCUS)             {                 if (phk->pti == ptiCurrent)                 {                     *pfKeysExist = TRUE;                 }             }             else             {                 *pfKeysExist = TRUE;             }         }                   phkPrev = phk;         phk = phk->phkNext;     }           return phkRet; }

//遍历系统热键

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VOID DumpHotKeys() {     ULONG dwAddr;     KAPC_STATE ApcState;     PETHREAD pThread;     PEPROCESS pProc;     PHOTKEY phk;       //必须在GUI线程中遍历     KeStackAttachProcess( pExpEprocess , &ApcState );     dwAddr = *(PULONG)gphkFirst;     KeUnstackDetachProcess(&ApcState);     phk = (PHOTKEY)dwAddr;       //解析系统所有热键     while( phk != NULL )     {         pThread = *(PULONG)phk->pti;         //0x220位置指向当前线程的EPROCESS         pProc   = *(PULONG)( (ULONG)pThread + 0x220 );           //EPROCESS + 0x174指向进程名字         KdPrint(("Process Name : %s " , (ULONG)pProc + 0x174 ));         KdPrint(("id : %d " , phk->id ));         KdPrint(("Combination : %s + %X " , GetButton( phk->fsModifiers ) , phk->vk ));         KdPrint(("------------------------------------------ "));         phk = phk->phkNext;     } }

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