529 lines
21 KiB
C++
529 lines
21 KiB
C++
#ifndef ZCPPWIN_WINTOOL_H
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#define ZCPPWIN_WINTOOL_H
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// ============================================================================
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// wintool.h
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// ----------------------------------------------------------------------------
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// MSVC / Windows / C++20 常用 Win32 工具库声明文件。
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//
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// 使用方式：
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// 1. 将 wintool.h 与 wintool.cpp 加入你的 CLion + CMake 工程。
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// 2. 推荐在 CMake 中启用 C++20，并定义 UNICODE、_UNICODE、NOMINMAX。
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// 3. 所有接口都位于命名空间 Z 中，直接调用 Z::xxx 即可。
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//
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// 设计约定：
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// - 默认优先使用宽字符版本，也就是 std::wstring / Win32 W 系列 API。
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// - 失败时大多数函数会抛出 Z::Win32Error、Z::HResultError 或 std::runtime_error。
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// - 资源对象采用 RAII，离开作用域后自动释放 HANDLE、HMODULE、HKEY 等资源。
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// - 返回 std::optional 的函数表示“失败或不存在”不一定是异常场景。
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//
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// 简单示例：
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// ZWINTOOL::SetConsoleUtf8();
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// auto exe = ZWINTOOL::ModulePathW();
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// ZWINTOOL::WriteTextFileUtf8(L"log.txt", "hello\n");
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// auto text = ZWINTOOL::ReadTextFileUtf8(L"log.txt");
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// ============================================================================
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#ifndef WIN32_LEAN_AND_MEAN
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#define WIN32_LEAN_AND_MEAN
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#endif
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#ifndef NOMINMAX
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#define NOMINMAX
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#endif
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#include <windows.h>
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#include <objbase.h>
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#include <cstddef>
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#include <cstdint>
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#include <optional>
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#include <span>
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#include <stdexcept>
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#include <string>
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#include <string_view>
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#include <vector>
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#include "ztool_lib_macro.h"
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namespace ZWINTOOL {
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// 通用字节数组类型，常用于二进制文件、注册表 REG_BINARY 等场景。
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using Bytes = std::vector<std::byte>;
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/* ---------------------------------------------------------------------------- */
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//region 错误处理工具
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/* ---------------------------------------------------------------------------- */
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// Win32 错误异常。
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// 作用：保存 GetLastError / Win32 API 返回的错误码，并生成可读错误文本。
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// 用法：catch (const Z::Win32Error& e) 后可通过 e.code() 获取 DWORD 错误码。
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class ZTOOL_API Win32Error final : public std::runtime_error {
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public:
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// error 为 Win32 错误码；context 用于标记失败位置，例如 "CreateFileW"。
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explicit Win32Error(DWORD error, std::string_view context = {});
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// 返回原始 Win32 错误码。
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[[nodiscard]] DWORD code() const noexcept;
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private:
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DWORD code_{};
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};
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// HRESULT 错误异常。
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// 作用：包装 COM、Shell、DirectX 等 API 常见的 HRESULT 失败值。
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// 用法：catch (const Z::HResultError& e) 后可通过 e.hr() 获取 HRESULT。
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class ZTOOL_API HResultError final : public std::runtime_error {
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public:
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||
// hr 为 HRESULT；context 用于标记失败位置，例如 "CoCreateInstance"。
|
||
explicit HResultError(HRESULT hr, std::string_view context = {});
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||
// 返回原始 HRESULT。
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[[nodiscard]] HRESULT hr() const noexcept;
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||
private:
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||
HRESULT hr_{};
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||
};
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||
// 获取当前线程最近一次 Win32 错误码，相当于 GetLastError()。
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[[nodiscard]] ZTOOL_API DWORD LastError() noexcept;
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// 将 Win32 错误码格式化为宽字符串。
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// 用法：std::wstring msg = Z::ErrorMessageW(ERROR_FILE_NOT_FOUND);
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[[nodiscard]] ZTOOL_API std::wstring ErrorMessageW(DWORD error = ::GetLastError());
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// 将 Win32 错误码格式化为 UTF-8 字符串。
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[[nodiscard]] ZTOOL_API std::string ErrorMessageA(DWORD error = ::GetLastError());
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||
// 将 HRESULT 格式化为宽字符串。
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||
[[nodiscard]] ZTOOL_API std::wstring HResultMessageW(HRESULT hr);
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|
||
// 将 HRESULT 格式化为 UTF-8 字符串。
|
||
[[nodiscard]] ZTOOL_API std::string HResultMessageA(HRESULT hr);
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||
// 直接抛出当前 GetLastError() 对应的 Win32Error。
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// 用法：if (!ok) Z::ThrowLastError("SomeWin32Api");
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ZTOOL_API void ThrowLastError(std::string_view context = {});
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// 检查 BOOL 返回值；为 FALSE 时抛出 Win32Error。
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ZTOOL_API void ThrowIfFalse(BOOL ok, std::string_view context = {});
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// 检查指针；为空时抛出 Win32Error。
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ZTOOL_API void ThrowIfNull(const void *pointer, std::string_view context = {});
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// 检查 HANDLE；nullptr 或 INVALID_HANDLE_VALUE 时抛出 Win32Error。
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ZTOOL_API void ThrowIfInvalidHandle(HANDLE handle, std::string_view context = {});
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||
// 检查 HRESULT；FAILED(hr) 时抛出 HResultError。
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||
ZTOOL_API void CheckHResult(HRESULT hr, std::string_view context = {});
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//endregion
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/* ---------------------------------------------------------------------------- */
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//region 字符串编码转换工具
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/* ---------------------------------------------------------------------------- */
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// UTF-8 转 UTF-16。
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// 典型用途：把配置文件、网络文本、std::string 传给 Windows W 系列 API。
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[[nodiscard]] ZTOOL_API std::wstring Utf8ToWide(std::string_view text);
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// UTF-16 转 UTF-8。
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// 典型用途：把 Win32 返回的 std::wstring 输出到日志、文件或控制台。
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[[nodiscard]] ZTOOL_API std::string WideToUtf8(std::wstring_view text);
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// 指定代码页的多字节字符串转 UTF-16。
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// 用法：Z::MultiByteToWide(text, CP_ACP) 或 Z::MultiByteToWide(text, CP_UTF8)。
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[[nodiscard]] ZTOOL_API std::wstring MultiByteToWide(std::string_view text, UINT codePage);
|
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||
// UTF-16 转指定代码页多字节字符串。
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||
[[nodiscard]] ZTOOL_API std::string WideToMultiByte(std::wstring_view text, UINT codePage);
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||
//endregion
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/* ---------------------------------------------------------------------------- */
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//region RAII Win32 资源封装
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/* ---------------------------------------------------------------------------- */
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// HANDLE RAII 封装。
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// 作用：自动调用 CloseHandle，避免文件、进程、线程、事件等句柄泄漏。
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// 用法：Z::Handle file(::CreateFileW(...)); if (file) { ... }
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class ZTOOL_API Handle final {
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public:
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constexpr Handle() noexcept = default;
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||
// 接管一个已有 HANDLE；析构时自动 CloseHandle。
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explicit Handle(HANDLE handle) noexcept;
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~Handle() noexcept;
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Handle(const Handle &) = delete;
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Handle &operator=(const Handle &) = delete;
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||
Handle(Handle &&other) noexcept;
|
||
Handle &operator=(Handle &&other) noexcept;
|
||
|
||
// 获取原始 HANDLE，不转移所有权。
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[[nodiscard]] HANDLE get() const noexcept;
|
||
|
||
// 获取用于输出参数的地址；会先释放旧句柄。
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// 用法：SomeApi(handle.put());
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[[nodiscard]] HANDLE *put() noexcept;
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||
// 判断是否持有有效句柄。
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||
[[nodiscard]] bool valid() const noexcept;
|
||
explicit operator bool() const noexcept;
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||
|
||
// 放弃所有权并返回原始 HANDLE；调用者之后需要自行 CloseHandle。
|
||
[[nodiscard]] HANDLE release() noexcept;
|
||
|
||
// 释放旧句柄并接管新句柄。
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||
void reset(HANDLE handle = nullptr) noexcept;
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||
private:
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HANDLE handle_ = nullptr;
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||
};
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||
// HMODULE RAII 封装。
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||
// 作用：LoadLibraryW / FreeLibrary 的安全封装，适合动态加载 DLL。
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||
// 用法：Z::Library dll(L"user32.dll"); auto p = dll.proc<Fn*>("MessageBoxW");
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||
class ZTOOL_API Library final {
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||
public:
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||
Library() noexcept = default;
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explicit Library(std::wstring_view path);
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||
~Library() noexcept;
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||
|
||
Library(const Library &) = delete;
|
||
Library &operator=(const Library &) = delete;
|
||
|
||
Library(Library &&other) noexcept;
|
||
Library &operator=(Library &&other) noexcept;
|
||
|
||
[[nodiscard]] HMODULE get() const noexcept;
|
||
[[nodiscard]] bool valid() const noexcept;
|
||
explicit operator bool() const noexcept;
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|
||
// 加载指定 DLL；已加载其他模块时会先释放。
|
||
void load(std::wstring_view path);
|
||
|
||
// 放弃所有权，调用者之后需要自行 FreeLibrary。
|
||
[[nodiscard]] HMODULE release() noexcept;
|
||
|
||
// 释放旧模块并接管新模块。
|
||
void reset(HMODULE module = nullptr) noexcept;
|
||
|
||
// 获取 DLL 导出函数地址，并转换为指定函数指针类型。
|
||
// 用法：using Fn = int (WINAPI*)(HWND,LPCWSTR,LPCWSTR,UINT);
|
||
// auto MessageBoxWFn = dll.proc<Fn>("MessageBoxW");
|
||
template<class T>
|
||
[[nodiscard]] T proc(std::string_view name) const {
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||
if (!module_) {
|
||
throw std::logic_error("Z::Library::proc called on empty library");
|
||
}
|
||
std::string procName{name};
|
||
FARPROC p = ::GetProcAddress(module_, procName.c_str());
|
||
if (!p) {
|
||
ThrowLastError("GetProcAddress");
|
||
}
|
||
return reinterpret_cast<T>(p);
|
||
}
|
||
|
||
private:
|
||
HMODULE module_ = nullptr;
|
||
};
|
||
|
||
// COM 初始化 RAII 封装。
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||
// 作用：构造时 CoInitializeEx，析构时 CoUninitialize。
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||
// 用法：Z::ComApartment com; 然后安全调用 COM / Shell API。
|
||
class ZTOOL_API ComApartment final {
|
||
public:
|
||
// coinit 可传 COINIT_APARTMENTTHREADED 或 COINIT_MULTITHREADED。
|
||
explicit ComApartment(DWORD coinit = COINIT_APARTMENTTHREADED);
|
||
~ComApartment() noexcept;
|
||
|
||
ComApartment(const ComApartment &) = delete;
|
||
ComApartment &operator=(const ComApartment &) = delete;
|
||
|
||
// 返回 CoInitializeEx 的结果，通常 S_OK 或 S_FALSE 表示可用。
|
||
[[nodiscard]] HRESULT hr() const noexcept;
|
||
|
||
private:
|
||
HRESULT hr_ = S_OK;
|
||
bool initialized_ = false;
|
||
};
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||
//endregion
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/* ---------------------------------------------------------------------------- */
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//region 路径与环境变量工具
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/* ---------------------------------------------------------------------------- */
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// 获取当前 EXE 或指定模块的完整路径。
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||
[[nodiscard]] ZTOOL_API std::wstring ModulePathW(HMODULE module = nullptr);
|
||
|
||
// 获取当前 EXE 或指定模块所在目录。
|
||
[[nodiscard]] ZTOOL_API std::wstring ModuleDirW(HMODULE module = nullptr);
|
||
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||
// 获取当前工作目录。
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||
[[nodiscard]] ZTOOL_API std::wstring CurrentDirectoryW();
|
||
|
||
// 获取系统临时目录。
|
||
[[nodiscard]] ZTOOL_API std::wstring TempDirectoryW();
|
||
|
||
// 获取父目录路径。示例：C:\\a\\b.txt -> C:\\a。
|
||
[[nodiscard]] ZTOOL_API std::wstring ParentPathW(std::wstring_view path);
|
||
|
||
// 获取文件名部分。示例：C:\\a\\b.txt -> b.txt。
|
||
[[nodiscard]] ZTOOL_API std::wstring FileNameW(std::wstring_view path);
|
||
|
||
// 拼接两个路径片段，会自动处理反斜杠。
|
||
[[nodiscard]] ZTOOL_API std::wstring JoinPathW(std::wstring_view left, std::wstring_view right);
|
||
|
||
// 转换为 Windows 长路径形式。绝对路径会加 \\?\ 前缀，便于突破 MAX_PATH 限制。
|
||
[[nodiscard]] ZTOOL_API std::wstring ToLongPathW(std::wstring_view path);
|
||
|
||
// 读取环境变量；不存在时返回 std::nullopt。
|
||
[[nodiscard]] ZTOOL_API std::optional<std::wstring> EnvironmentVariableW(std::wstring_view name);
|
||
|
||
// 设置环境变量；value 为 nullopt 时删除环境变量。
|
||
ZTOOL_API void SetEnvironmentVariableWZ(std::wstring_view name,
|
||
std::optional<std::wstring_view> value);
|
||
|
||
// 展开字符串中的环境变量。示例：%TEMP%\\a.txt。
|
||
[[nodiscard]] ZTOOL_API std::wstring ExpandEnvironmentStringsWZ(std::wstring_view text);
|
||
|
||
//endregion
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/* ---------------------------------------------------------------------------- */
|
||
//region 文件系统工具
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/* ---------------------------------------------------------------------------- */
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||
|
||
// 判断路径是否存在，文件或目录均可。
|
||
[[nodiscard]] ZTOOL_API bool PathExistsW(std::wstring_view path);
|
||
|
||
// 判断路径是否存在且为普通文件。
|
||
[[nodiscard]] ZTOOL_API bool FileExistsW(std::wstring_view path);
|
||
|
||
// 判断路径是否存在且为目录。
|
||
[[nodiscard]] ZTOOL_API bool DirectoryExistsW(std::wstring_view path);
|
||
|
||
// 递归创建目录。目录已存在时返回 true。
|
||
[[nodiscard]] ZTOOL_API bool CreateDirectoryTreeW(std::wstring_view path);
|
||
|
||
// 读取整个文件为字节数组。失败时抛出 Win32Error。
|
||
[[nodiscard]] ZTOOL_API Bytes ReadFileBytes(std::wstring_view path);
|
||
|
||
// 写入字节数组到文件；append=true 时追加写入，否则覆盖。
|
||
ZTOOL_API void WriteFileBytes(std::wstring_view path, std::span<const std::byte> data,
|
||
bool append = false);
|
||
|
||
// 按 UTF-8 文本读取文件。不会自动去除 BOM。
|
||
[[nodiscard]] ZTOOL_API std::string ReadTextFileUtf8(std::wstring_view path);
|
||
|
||
// 按 UTF-8 文本写入文件；writeBom=true 时写入 UTF-8 BOM。
|
||
ZTOOL_API void WriteTextFileUtf8(std::wstring_view path, std::string_view text, bool append = false,
|
||
bool writeBom = false);
|
||
|
||
//endregion
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/* ---------------------------------------------------------------------------- */
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//region 进程与命令行工具
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/* ---------------------------------------------------------------------------- */
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// 启动进程参数。
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||
// application：可执行文件路径，可为空。
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||
// commandLine：完整命令行；如果 application 为空，应包含可执行文件。
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// workingDirectory：工作目录，可为空。
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||
// creationFlags：CreateProcessW 标志。
|
||
// inheritHandles：是否继承句柄。
|
||
// showWindow/showCommand：控制窗口显示状态。
|
||
struct ZTOOL_API ProcessStartInfo {
|
||
std::wstring application;
|
||
std::wstring commandLine;
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||
std::wstring workingDirectory;
|
||
DWORD creationFlags = 0;
|
||
bool inheritHandles = false;
|
||
bool showWindow = true;
|
||
WORD showCommand = SW_SHOWNORMAL;
|
||
};
|
||
|
||
// 启动进程后的结果。
|
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// process/thread 使用 RAII 管理，离开作用域自动 CloseHandle。
|
||
struct ZTOOL_API ProcessInfo {
|
||
Handle process;
|
||
Handle thread;
|
||
DWORD processId = 0;
|
||
DWORD threadId = 0;
|
||
};
|
||
|
||
// 获取当前进程命令行参数，等价于 main/wmain 的 argv。
|
||
[[nodiscard]] ZTOOL_API std::vector<std::wstring> CommandLineArgsW();
|
||
|
||
// 将单个参数转义为 Windows 命令行安全格式。
|
||
[[nodiscard]] ZTOOL_API std::wstring QuoteCommandLineArgW(std::wstring_view arg);
|
||
|
||
// 把多个参数拼接成安全命令行。
|
||
[[nodiscard]] ZTOOL_API std::wstring BuildCommandLineW(std::span<const std::wstring> args);
|
||
|
||
// 启动进程。失败时抛出 Win32Error。
|
||
[[nodiscard]] ZTOOL_API ProcessInfo StartProcess(const ProcessStartInfo &info);
|
||
|
||
// 等待进程结束。
|
||
// 返回：进程退出码；如果超时返回 std::nullopt。
|
||
[[nodiscard]] ZTOOL_API std::optional<DWORD> WaitForProcess(HANDLE process,
|
||
DWORD milliseconds = INFINITE);
|
||
|
||
// 判断当前进程是否以管理员权限运行。
|
||
[[nodiscard]] ZTOOL_API bool IsProcessElevated();
|
||
|
||
// 获取当前 Windows 用户名。
|
||
[[nodiscard]] ZTOOL_API std::wstring UserNameW();
|
||
|
||
// 获取计算机名。
|
||
[[nodiscard]] ZTOOL_API std::wstring ComputerNameW();
|
||
|
||
// 获取当前进程 ID。
|
||
[[nodiscard]] ZTOOL_API DWORD CurrentProcessId() noexcept;
|
||
|
||
// 获取当前线程 ID。
|
||
[[nodiscard]] ZTOOL_API DWORD CurrentThreadId() noexcept;
|
||
|
||
//endregion
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||
|
||
/* ---------------------------------------------------------------------------- */
|
||
//region 注册表工具
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||
/* ---------------------------------------------------------------------------- */
|
||
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||
// HKEY RAII 封装。
|
||
// 作用：自动 RegCloseKey，提供常用注册表读写和枚举功能。
|
||
// 用法：
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||
// auto key = Z::RegKey::Open(HKEY_CURRENT_USER, L"Software\\MyApp");
|
||
// auto name = key.GetStringValue(L"Name");
|
||
class ZTOOL_API RegKey final {
|
||
public:
|
||
RegKey() noexcept = default;
|
||
|
||
// 接管已有 HKEY；析构时自动 RegCloseKey。
|
||
explicit RegKey(HKEY key) noexcept;
|
||
~RegKey() noexcept;
|
||
|
||
RegKey(const RegKey &) = delete;
|
||
RegKey &operator=(const RegKey &) = delete;
|
||
|
||
RegKey(RegKey &&other) noexcept;
|
||
RegKey &operator=(RegKey &&other) noexcept;
|
||
|
||
// 打开注册表键；失败时抛出 Win32Error。
|
||
static RegKey Open(HKEY root, std::wstring_view subKey, REGSAM access = KEY_READ);
|
||
|
||
// 尝试打开注册表键；不存在时返回 std::nullopt，其他错误抛异常。
|
||
static std::optional<RegKey> TryOpen(HKEY root, std::wstring_view subKey,
|
||
REGSAM access = KEY_READ);
|
||
|
||
// 创建或打开注册表键。
|
||
static RegKey Create(HKEY root, std::wstring_view subKey,
|
||
REGSAM access = KEY_READ | KEY_WRITE);
|
||
|
||
[[nodiscard]] HKEY get() const noexcept;
|
||
[[nodiscard]] HKEY *put() noexcept;
|
||
[[nodiscard]] bool valid() const noexcept;
|
||
explicit operator bool() const noexcept;
|
||
|
||
[[nodiscard]] HKEY release() noexcept;
|
||
void reset(HKEY key = nullptr) noexcept;
|
||
|
||
// 读取字符串值。支持 REG_SZ / REG_EXPAND_SZ；不存在返回 nullopt。
|
||
[[nodiscard]] std::optional<std::wstring> GetStringValue(
|
||
std::wstring_view valueName = {}) const;
|
||
|
||
// 写入字符串值。type 通常为 REG_SZ 或 REG_EXPAND_SZ。
|
||
void SetStringValue(std::wstring_view valueName, std::wstring_view value,
|
||
DWORD type = REG_SZ) const;
|
||
|
||
// 读取 DWORD 值；不存在返回 nullopt。
|
||
[[nodiscard]] std::optional<DWORD> GetDwordValue(
|
||
std::wstring_view valueName = {}) const;
|
||
|
||
// 写入 DWORD 值。
|
||
void SetDwordValue(std::wstring_view valueName, DWORD value) const;
|
||
|
||
// 读取 QWORD 值；不存在返回 nullopt。
|
||
[[nodiscard]] std::optional<unsigned long long> GetQwordValue(
|
||
std::wstring_view valueName = {}) const;
|
||
|
||
// 写入 QWORD 值。
|
||
void SetQwordValue(std::wstring_view valueName, unsigned long long value) const;
|
||
|
||
// 读取二进制值；不存在返回 nullopt。
|
||
[[nodiscard]] std::optional<Bytes> GetBinaryValue(
|
||
std::wstring_view valueName = {}) const;
|
||
|
||
// 写入二进制值。
|
||
void SetBinaryValue(std::wstring_view valueName,
|
||
std::span<const std::byte> data) const;
|
||
|
||
// 枚举子键名。
|
||
[[nodiscard]] std::vector<std::wstring> EnumSubKeys() const;
|
||
|
||
// 枚举值名。
|
||
[[nodiscard]] std::vector<std::wstring> EnumValueNames() const;
|
||
|
||
private:
|
||
HKEY key_ = nullptr;
|
||
};
|
||
|
||
//endregion
|
||
|
||
/* ---------------------------------------------------------------------------- */
|
||
//region 窗口工具
|
||
/* ---------------------------------------------------------------------------- */
|
||
|
||
// 获取窗口标题文本。
|
||
[[nodiscard]] ZTOOL_API std::wstring WindowTextW(HWND hwnd);
|
||
|
||
// 获取窗口标题文本并转换为 UTF-8。
|
||
[[nodiscard]] ZTOOL_API std::string WindowTextUtf8(HWND hwnd);
|
||
|
||
// 使用 UTF-8 文本设置窗口标题。
|
||
ZTOOL_API void SetWindowTextUtf8(HWND hwnd, std::string_view text);
|
||
|
||
// 获取窗口类名。
|
||
[[nodiscard]] ZTOOL_API std::wstring ClassNameW(HWND hwnd);
|
||
|
||
// 获取窗口屏幕坐标矩形。
|
||
[[nodiscard]] ZTOOL_API RECT WindowRect(HWND hwnd);
|
||
|
||
// 获取窗口客户区矩形。
|
||
[[nodiscard]] ZTOOL_API RECT ClientRect(HWND hwnd);
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// 将窗口移动到父窗口或屏幕中央。
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ZTOOL_API void CenterWindow(HWND hwnd, HWND parent = nullptr);
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//endregion
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/* ---------------------------------------------------------------------------- */
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//region 剪贴板与控制台工具
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/* ---------------------------------------------------------------------------- */
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// 设置剪贴板 Unicode 文本。
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ZTOOL_API void SetClipboardTextW(std::wstring_view text, HWND owner = nullptr);
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// 读取剪贴板 Unicode 文本；没有文本时返回 nullopt。
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[[nodiscard]] ZTOOL_API std::optional<std::wstring> GetClipboardTextW(HWND owner = nullptr);
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// 将控制台输入/输出代码页设置为 UTF-8。
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// 常用于 main 开头，配合中文日志输出。
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ZTOOL_API void SetConsoleUtf8();
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// 判断当前进程是否已经拥有控制台。
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[[nodiscard]] ZTOOL_API bool HasConsole() noexcept;
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// 尝试附加父进程控制台；失败则分配一个新控制台。
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[[nodiscard]] ZTOOL_API bool AttachOrAllocConsole();
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//endregion
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} // namespace Z
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#endif //ZCPPWIN_WINTOOL_H
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