实战DeviceIoControl 之中的一个：通过API訪问设备驱动程序

大家好，又见面了，我是全栈君，祝每个程序员都可以多学几门语言。

Q 在NT/2000/XP中，我想用VC编写应用程序訪问硬件设备，如获取磁盘參数、读写绝对扇区数据、測试光驱实际速度等，该从哪里入手呢？

A 在NT/2000/XP中，应用程序能够通过API函数DeviceIoControl来实现对设备的訪问—获取信息，发送命令，交换数据等。利用该接口函数向指定的设备驱动发送正确的控制码及数据，然后分析它的响应，就能够达到我们的目的。

DeviceIoControl的函数原型为

BOOL DeviceIoControl(
    HANDLE hDevice,              // 设备句柄
    DWORD dwIoControlCode,       // 控制码
    LPVOID lpInBuffer,           // 输入数据缓冲区指针
    DWORD nInBufferSize,         // 输入数据缓冲区长度
    LPVOID lpOutBuffer,          // 输出数据缓冲区指针
    DWORD nOutBufferSize,        // 输出数据缓冲区长度
    LPDWORD lpBytesReturned,     // 输出数据实际长度单元长度
    LPOVERLAPPED lpOverlapped    // 重叠操作结构指针
);

设备句柄用来标识你所訪问的设备。

发送不同的控制码，能够调用设备驱动程序的不同类型的功能。在头文件winioctl.h中，提前定义的标准设备控制码，都以IOCTL或FSCTL开头。比如，IOCTL_DISK_GET_DRIVE_GEOMETRY是对物理驱动器取结构參数（介质类型、柱面数、每柱面磁道数、每磁道扇区数等）的控制码，FSCTL_LOCK_VOLUME是对逻辑驱动器的卷加锁的控制码。

输入输出数据缓冲区是否须要，是何种结构，以及占多少字节空间，全然由不同设备的不同操作类型决定。在头文件winioctl.h中，已经为标准设备提前定义了一些输入输出数据结构。重叠操作结构指针设置为NULL，DeviceIoControl将进行堵塞调用；否则，应在编程时按异步操作设计。

Q 设备句柄是从哪里获得的？

A 设备句柄能够用API函数CreateFile获得。它的原型为

HANDLE CreateFile(
    LPCTSTR lpFileName,                         // 文件名称/设备路径
    DWORD dwDesiredAccess,                      // 訪问方式
    DWORD dwShareMode,                          // 共享方式
    LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes, // 安全描写叙述符指针
    DWORD dwCreationDisposition,                // 创建方式
    DWORD dwFlagsAndAttributes,                 // 文件属性及标志
    HANDLE hTemplateFile                        // 模板文件的句柄
);

CreateFile这个函数用处非常多，这里我们用它“打开”设备驱动程序，得到设备的句柄。操作完毕后用CloseHandle关闭设备句柄。

与普通文件名称有所不同，设备驱动的“文件名称”(常称为“设备路径”)形式固定为“//./DeviceName”(注意在C程序中该字符串写法为“////.//DeviceName”)，DeviceName必须与设备驱动程序内定义的设备名称一致。

一般地，调用CreateFile获得设备句柄时，訪问方式參数设置为0或GENERIC_READ|GENERIC_WRITE，共享方式參数设置为FILE_SHARE_READ|FILE_SHARE_WRITE，创建方式參数设置为OPEN_EXISTING，其他參数设置为0或NULL。

Q 但是，我怎么知道设备名称是什么呢？

A 一些存储设备的名称是微软定义好的，不可能有什么变化。大体列出例如以下

软盘驱动器	A:, B:
硬盘逻辑分区	C:, D:, E:, …
物理驱动器	PHYSICALDRIVEx
CD-ROM, DVD/ROM	CDROMx
磁带机	TAPEx

当中，物理驱动器不包含软驱和光驱。逻辑驱动器能够是IDE/SCSI/PCMCIA/USB接口的硬盘分区（卷）、光驱、MO、CF卡等，甚至是虚拟盘。x=0，1，2 ……

其他的设备名称需通过驱动接口的GUID调用设备管理函数族取得，这里暂不讨论。

Q 请举一个简单的样例说明怎样通过DeviceIoControl訪问设备驱动程序。

A 这里有一个从MSDN上摘抄来的demo程序，演示在NT/2000/XP中怎样通过DeviceIoControl获取硬盘的基本參数。

/* The code of interest is in the subroutine GetDriveGeometry. The code in main shows how to interpret the results of the IOCTL call. */
  
#include <windows.h>
#include <winioctl.h>
  
BOOL GetDriveGeometry(DISK_GEOMETRY *pdg)
{
    HANDLE hDevice;               // handle to the drive to be examined
    BOOL bResult;                 // results flag
    DWORD junk;                   // discard results
  
    hDevice = CreateFile("////.//PhysicalDrive0",  // drive to open
                    0,                // no access to the drive
                    FILE_SHARE_READ | // share mode
                    FILE_SHARE_WRITE,
                    NULL,             // default security attributes
                    OPEN_EXISTING,    // disposition
                    0,                // file attributes
                    NULL);            // do not copy file attributes
  
    if (hDevice == INVALID_HANDLE_VALUE) // cannot open the drive
    {
        return (FALSE);
    }
  
    bResult = DeviceIoControl(hDevice,     // device to be queried
        IOCTL_DISK_GET_DRIVE_GEOMETRY,     // operation to perform
                    NULL, 0,               // no input buffer
                    pdg, sizeof(*pdg),     // output buffer
                    &junk,                 // # bytes returned
                    (LPOVERLAPPED) NULL);  // synchronous I/O
  
    CloseHandle(hDevice);
  
    return (bResult);
}
  
int main(int argc, char *argv[])
{
    DISK_GEOMETRY pdg;            // disk drive geometry structure
    BOOL bResult;                 // generic results flag
    ULONGLONG DiskSize;           // size of the drive, in bytes
  
    bResult = GetDriveGeometry (&pdg);
  
    if (bResult)
    {
        printf("Cylinders = %I64d/n", pdg.Cylinders);
        printf("Tracks per cylinder = %ld/n", (ULONG) pdg.TracksPerCylinder);
        printf("Sectors per track = %ld/n", (ULONG) pdg.SectorsPerTrack);
        printf("Bytes per sector = %ld/n", (ULONG) pdg.BytesPerSector);
  
        DiskSize = pdg.Cylinders.QuadPart * (ULONG)pdg.TracksPerCylinder *
            (ULONG)pdg.SectorsPerTrack * (ULONG)pdg.BytesPerSector;
        printf("Disk size = %I64d (Bytes) = %I64d (Mb)/n", DiskSize,
            DiskSize / (1024 * 1024));
    }
    else
    {
        printf("GetDriveGeometry failed. Error %ld./n", GetLastError());
    }
  
    return ((int)bResult);
}