HOOK钩子机制学习笔记(1) 收藏
一、什么是钩子(hook)
Windows系统是建立在事件驱动的机制上的，说穿了就是整个系统都是通过消息的传递来实现的。钩子(hook)是一种特殊的消息处理机制，钩子可以监视系统或进程中的各种事件消息，截获发往目标窗口的消息并进行处理。这样，我们就可以在系统中安装自定义的钩子，监视系统中特定事件的发生，完成特定的功能，比如截获键盘、鼠标的输入，屏幕取词，日志监视等等。
钩子的种类很多，每种钩子可以截获并处理相应的消息，如键盘钩子可以截获键盘消息，外壳钩子可以截取、启动和关闭应用程序的消息等。钩子可以分为线程钩子和系统钩子, 线程钩子监视指定线程的事件消息, 系统钩子监视系统中的所有线程的事件消息。因为系统钩子会影响系统中所有的应用程序，所以钩子函数必须放在独立的动态链接库(DLL) 中。
按照我的理解，钩子(hook)就是一个Windows消息的拦截机制，你可以单个进程的消息(线程钩子)，也可以拦截所有进程的消息(系统钩子)，对拦截的消息进行自定义的处理。Windows消息带了一些程序有用的信息，比如Mouse类信息，就带有鼠标所在窗体句柄、鼠标位置等信息（具体可参考相应的消息定义文档），拦截了这些消息，就可以做出例如金山词霸一类的屏幕取词功能。
二、钩子的工作原理
在正确使用钩子函数前，我们先讲解钩子函数的工作原理。当您创建一个钩子时，WINDOWS会先在内存中创建一个数据结构，该数据结构包含了钩子的相关信息，然后把该结构体加到已经存在的钩子链表中去。新的钩子将加到老的前面。当一个事件发生时，如果您安装的是一个进程钩子，您进程中的钩子函数将被调用。如果是一个系统钩子，系统就必须把钩子函数插入到其它进程的地址空间，要做到这一点要求钩子函数必须在一个动态链接库中，所以如果您想要使用系统钩子，就必须把该钩子函数放到动态链接库中去。当然有两个例外：工作日志钩子和工作日志回放钩子。这两个钩子的钩子函数必须在安装钩子的线程中。原因是：这两个钩子是用来监控比较底层的硬件事件的，既然是记录和回放，所有的事件就当然都是有先后次序的。所以如果把回调函数放在DLL中，输入的事件被放在几个线程中记录，所以我们无法保证得到正确的次序。故解决的办法是：把钩子函数放到单个的线程中，譬如安装钩子的线程。
几点需要说明的地方：
（1） 如果对于同一事件（如鼠标消息）既安装了线程钩子又安装了系统钩子，那么系统会自动先调用线程钩子，然后调用系统钩子。
（2） 对同一事件消息可安装多个钩子处理过程，这些钩子处理过程形成了钩子链。当前钩子处理结束后应把钩子信息传递给下一个钩子函数。而且最近安装的钩子放在链的开始，而最早安装的钩子放在最后，也就是后加入的先获得控制权。
（3） 钩子特别是系统钩子会消耗消息处理时间，降低系统性能。只有在必要的时候才安装钩子，在使用完毕后要及时卸载。
三、相关函数说明
1、钩子函数
钩子函数指钩子在拦截了消息后，进行对应消息处理的函数，可以通过返回TRUE直接抛弃消息，其原型为：
LRESULT CALLBACK HookProcName(int nCode ,WPARAM wParam,LPARAM lParam)
参数说明：
nCode -- 包含有关消息本身的信息，比如是否从消息队列中移出(未具体了解，有兴趣可查资料).
wParam -- 消息标示，用于判断该消息是那种消息，如WM_MOUSEMOVE，WM_NCMOUSEMOVE.
lParam -- 包含所钩消息的信息指针，比如鼠标位置、状态，键盘按键等。
2、创建钩子函数
创建新的钩子函数加入到钩子链中，一般在钩子程序初始化时使用.
HHOOK SetWindowsHookEx( int idHook,HOOKPROC lpfn, INSTANCE hMod,DWORD dwThreadId)
返回值：
HHOOK -- 钩子句柄，需要保留，等不使用钩子时通过UnhookWindowsHookEx函数卸载钩子
参数说明：
idHook -- 钩子的拦截消息类型，选择钩子程序的拦截范围，具体值参考文章结尾的消息类型
lpfn -- 消息的回调函数地址，一般是填函数名
hMod -- 钩子函数所在的实例的句柄。对于线程钩子，该参数为NULL；对于系统钩子，该参数为钩子函数所在的DLL句柄。在dll中可通过AfxInitExtensionModule(MousehookDLL, hInstance)获得DLL句柄。
dwThreadId -- 钩子所监视的线程的线程号，可通过GetCurrentThreadId()获得线程号。对于全局钩子，该参数为NULL(或0)。
3、CallNextHookEx
在钩子函数中使用，将钩子信息传递给钩子链的下一个钩子函数。原型如下：
LRESULT CallNextHookEx( HHOOK hhk, int nCode, WPARAM wParam, LPARAM lParam )
参数说明：
hhk -- 钩子句柄。
nCode、wParam和lParam 是钩子函数对应的入参。
4、卸载钩子函数
当不再使用钩子时，必须及时卸载。简单地调用函数 BOOL UnhookWindowsHookEx( HHOOK hhk)即可。
四、关于DLL的相关知识的介绍
由于系统钩子要用到dll，所以先介绍下win32 dll的特点：
Win32 DLL与 Win16 DLL有很大的区别，这主要是由操作系统的设计思想决定的。一方面，在Win16 DLL中程序入口点函数和出口点函数（LibMain和WEP）是分别实现的；而在Win32 DLL中却由同一函数DLLMain来实现。无论何时，当一个进程或线程载入和卸载DLL时，都要调用该函数，它的原型是BOOL WINAPI DllMain(HINSTANCE hinstDLL,DWORD fdwReason, LPVOID lpvReserved);
其中，第一个参数表示DLL的实例句柄；第三个参数系统保留；这里主要介绍一下第二个参数，它有四个可能的值：DLL_PROCESS_ATTACH（进程载入），DLL_THREAD_ATTACH（线程载入），DLL_THREAD_DETACH（线程卸载），DLL_PROCESS_DETACH（进程卸载），在DLLMain函数中可以对传递进来的这个参数的值进行判别，并根据不同的参数值对DLL进行必要的初始化或清理工作。举个例子来说，当有一个进程载入一个DLL时，系统分派给DLL的第二个参数为DLL_PROCESS_ATTACH，这时，你可以根据这个参数初始化特定的数据。另一方面，在Win16环境下，所有应用程序都在同一地址空间；而在Win32环境下，所有应用程序都有自己的私有空间，每个进程的空间都是相互独立的，这减少了应用程序间的相互影响，但同时也增加了编程的难度。大家知道，在Win16环境中，DLL的全局数据对每个载入它的进程来说都是相同的；而在Win32环境中，情况却发生了变化，当进程在载入DLL时，系统自动把DLL地址映射到该进程的私有空间，而且也复制该DLL的全局数据的一份拷贝到该进程空间，也就是说每个进程所拥有的相同的DLL的全局数据其值却并不一定是相同的。因此，在Win32环境下要想在多个进程中共享数据，就必须进行必要的设置。亦即把这些需要共享的数据分离出来，放置在一个独立的数据段里，并把该段的属性设置为共享。
在VC6中有三种形式的MFC DLL（在该DLL中可以使用和继承已有的MFC类)可供选择，即Regular statically linked to MFC DLL（标准静态链接MFC DLL）和Regular using the shared MFC DLL（标准动态链接MFC DLL）以及Extension MFC DLL（扩展MFC DLL）。第一种DLL的特点是，在编译时把使用的MFC代码加入到DLL中，因此，在使用该程序时不需要其他MFC动态链接类库的存在，但占用磁盘空间比较大；第二种DLL的特点是，在运行时，动态链接到MFC类库，因此减少了空间的占用，但是在运行时却依赖于MFC动态链接类库；这两种DLL既可以被MFC程序使用也可以被Win32程序使用。第三种DLL的特点类似于第二种，做为MFC类库的扩展，只能被MFC程序使用。
下面说说在VC6中全局共享数据的实现
在主文件中，用#pragma data_seg建立一个新的数据段并定义共享数据，其具体格式为：
#pragma data_seg （"shareddata")
HWND sharedwnd=NULL;//共享数据
#pragma data_seg()
仅定义一个数据段还不能达到共享数据的目的，还要告诉编译器该段的属性，有两种方法可以实现该目的（其效果是相同的），一种方法是在.DEF文件中加入如下语句：
SETCTIONS shareddata READ WRITE SHARED
另一种方法是在项目设置链接选项中加入如下语句：
/SECTION:shareddata,rws
五、建立钩子程序的一般步骤
1、建立钩子函数，函数中通过CallNextHookEx传递消息
2、调用SetWindowsHookEx创建钩子
3、通过UnhookWindowsHookEx卸载钩子
六、程序实例
1、创建线程钩子(其实也可以放在DLL中)
用钩子跟踪当前窗口鼠标移动的位置变化信息。并输出到窗口
(1)在VC＋＋6.0中利用MFC APPWizard（EXE）生成一个不使用文档/视结构的单文档应用mousehook。打开childview.cpp文件，加入全局变量：
HHOOK hHook;//鼠标钩子句柄
CPoint point;//鼠标位置信息
CChildView *pView; // 鼠标钩子函数用到的输出窗口指针
在CChildView::OnPaint()添加如下代码：
CPaintDC dc(this);
char str[256];
sprintf(str,"x=%d,y=%d",point.x,point.y); //构造字符串
dc.TextOut(0,0,str); //显示字符串
(2)childview.cpp文件中定义全局的鼠标钩子函数。
LRESULT CALLBACK MouseProc(int nCode, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{ //是鼠标移动消息
if(wParam==WM_MOUSEMOVE||wParam==WM_NCMOUSEMOVE)
{
point=((MOUSEHOOKSTRUCT *)lParam)－>pt; //取鼠标信息
pView－>Invalidate(); //窗口重画
}
return CallNextHookEx(hHook,nCode,wParam,lParam); //传递钩子信息
}
(3)CChildView类的构造函数中安装钩子。
CChildView::CChildView()
{
pView=this;//获得输出窗口指针
hHook=SetWindowsHookEx(WH_MOUSE,MouseProc,0,GetCurrentThreadId()); //由于是线程钩子imod填0
}
(4)CChildView类的析构函数中卸载钩子。
CChildView::～CChildView()
{
if(hHook)
UnhookWindowsHookEx(hHook);
}
2、创建全局钩子
1)建立钩子Mousehook.DLL
(1)选择MFC AppWizard(DLL)创建项目Mousehook；
(2)选择MFC Extension DLL（共享MFC拷贝）类型；
(3)由于VC5没有现成的钩子类，所以要在项目目录中创建Mousehook.h文件，在其中建立钩子类：
class AFX_EXT_CLASS Cmousehook:public CObject
{
public:
Cmousehook(); //钩子类的构造函数
~Cmousehook(); //钩子类的析构函数
BOOL starthook(HWND hWnd); //安装钩子函数
BOOL stophook(); //卸载钩子函数
};
(4)在Mousehook.app文件的顶部加入#include"Mousehook.h"语句；
(5)加入全局共享数据变量：
#pragma data_seg("mydata") //如果使用了这个全局共享数据变量，则会导致当启动第二个程序的时候，第一个程序失效
HWND glhPrevTarWnd=NULL; //上次鼠标所指的窗口句柄
HWND glhDisplayWnd=NULL; //显示目标窗口标题编辑框的句柄
HHOOK glhHook=NULL; //安装的鼠标钩子句柄
HINSTANCE glhInstance=NULL; //DLL实例句柄
#pragma data_seg()
(6)在DEF文件中定义段属性：
SECTIONS
mydata READ WRITE SHARED
(7)在主文件Mousehook.cpp的DllMain函数中加入保存DLL实例句柄的语句：
DllMain(HINSTANCE hInstance, DWORD dwReason, LPVOID lpReserved)
{
//如果使用lpReserved参数则删除下面这行
UNREFERENCED_PARAMETER(lpReserved);
if (dwReason == DLL_PROCESS_ATTACH)
{
TRACE0("MOUSEHOOK.DLL Initializing!\n"); //扩展DLL仅初始化一次
if (!AfxInitExtensionModule(MousehookDLL, hInstance))
return 0;
new CDynLinkLibrary(MousehookDLL); //把DLL加入动态MFC类库中
glhInstance=hInstance; //插入保存DLL实例句柄
}
else if (dwReason == DLL_PROCESS_DETACH)
{
TRACE0("MOUSEHOOK.DLL Terminating!\n"); //终止这个链接库前调用它
AfxTermExtensionModule(MousehookDLL);
}
return 1;
}
(8)类Cmousehook的成员函数的具体实现：
Cmousehook::Cmousehook() //类构造函数
{
}
Cmousehook::~Cmousehook() //类析构函数
{
stophook();
}
BOOL Cmousehook::starthook(HWND hWnd) //安装钩子并设定接收显示窗口句柄
{
BOOL bResult=FALSE;
glhHook=SetWindowsHookEx(WH_MOUSE,MouseProc,glhInstance,0);
if(glhHook!=NULL)
bResult=TRUE;
glhDisplayWnd=hWnd; //设置显示目标窗口标题编辑框的句柄
return bResult;
}
BOOL Cmousehook::stophook() //卸载钩子
{
BOOL bResult=FALSE;
if(glhHook)
{
bResult= UnhookWindowsHookEx(glhHook);
if(bResult)
{
glhPrevTarWnd=NULL;
glhDisplayWnd=NULL;//清变量
glhHook=NULL;
}
}
return bResult;
}
(9)钩子函数的实现：
LRESULT WINAPI MouseProc(int nCode,WPARAM wparam,LPARAM lparam)
{
LPMOUSEHOOKSTRUCT pMouseHook=(MOUSEHOOKSTRUCT FAR *) lparam;
if (nCode>=0)
{
HWND glhTargetWnd=pMouseHook->hwnd; //取目标窗口句柄
HWND ParentWnd=glhTargetWnd;
while (ParentWnd !=NULL)
{
glhTargetWnd=ParentWnd;
ParentWnd=GetParent(glhTargetWnd); //取应用程序主窗口句柄
}
if(glhTargetWnd!=glhPrevTarWnd)
{
char szCaption[100];
GetWindowText(glhTargetWnd,szCaption,100); //取目标窗口标题
if(IsWindow(glhDisplayWnd))
SendMessage(glhDisplayWnd,WM_SETTEXT,0,(LPARAM)(LPCTSTR)szCaption);
glhPrevTarWnd=glhTargetWnd; //保存目标窗口
}
}
return CallNextHookEx(glhHook,nCode,wparam,lparam); //继续传递消息
}
(10)编译项目生成mousehook.dll。
2)创建钩子可执行程序
(1)用MFC的AppWizard(EXE)创建项目Mouse；
(2)选择“基于对话应用”并按下“完成”键；
(3)编辑对话框，删除其中原有的两个按钮，加入静态文本框和编辑框，用鼠标右键点击静态文本框，在弹出的菜单中选择“属性”，设置其标题为“鼠标所在的窗口标题”；
(4)在Mouse.h中加入对Mousehook.h的包含语句#include "..\Mousehook\Mousehook.h"；
(5)在CMouseDlg.h的CMouseDlg类定义中添加私有数据成员：
CMouseHook m_hook;//加入钩子类作为数据成员
(6)修改CmouseDlg::OnInitDialog()函数：
BOOL CMouseDlg::OnInitDialog()
{
CDialog::OnInitDialog();
ASSERT((IDM_ABOUTBOX & 0xFFF0) == IDM_ABOUTBOX);
ASSERT(IDM_ABOUTBOX <0xF000);
CMenu* pSysMenu = GetSystemMenu(FALSE);
if (pSysMenu != NULL)
{
CString strAboutMenu;
strAboutMenu.LoadString(IDS_ABOUTBOX);
if (!strAboutMenu.IsEmpty())
{
pSysMenu->AppendMenu(MF_SEPARATOR);
pSysMenu->AppendMenu(MF_STRING, IDM_ABOUTBOX, strAboutMenu);
}
}
SetIcon(m_hIcon, TRUE);//Set big icon
SetIcon(m_hIcon, FALSE);//Set small icon
//TODO: Add extra initialization here
CWnd * pwnd=GetDlgItem(IDC_EDIT1); //取得编辑框的类指针
m_hook.starthook(pwnd->GetSafeHwnd()); //取得编辑框的窗口句柄并安装钩子
return TRUE;
//return TRUE unless you set the focus to a control
}
(7)链接DLL库，即把..\Mousehook\debug\Mousehook.lib加入到项目设置链接标签中；
(8)编译项目生成可执行文件；
(9)把Mousehook.DLL拷贝到..\mouse\debug目录中；
(10)先运行几个可执行程序，然后运行Mouse.exe程序，把鼠标在不同窗口中移动，在Mouse.exe程序窗口中的编辑框内将显示出鼠标所在的应用程序主窗口的标题。
附：钩子拦截消息类型
WH_CALLWNDPROC ：拦截系统发向目标窗体的消息，在目标窗体处理消息前
WH_CALLWNDPROCRET ：在目标窗体处理完系统发送的消息后，拦截该消息，消息中包含处理返回结果
WH_CBT ：在以下事件之前，系统都会调用WH_CBT Hook子程，这些事件包括：
1. 激活，建立，销毁，最小化，最大化，移动，改变尺寸等窗口事件；
2. 完成系统指令；
3. 来自系统消息队列中的移动鼠标，键盘事件；
4. 设置输入焦点事件；
5. 同步系统消息队列事件。
钩子函数的返回值确定系统是否允许或者防止这些操作中的一个。
WH_DEBUG ：在系统调用系统中与其他Hook关联的Hook子程之前，系统会调用WH_DEBUG Hook子程。你可以使用这个Hook来决定是否允许系统调用与其他Hook关联的Hook子程。
WH_FOREGROUNDIDLE ：当应用程序的前台线程处于空闲状态时，可以使用WH_FOREGROUNDIDLE Hook执行低优先级的任务。当应用程序的前台线程大概要变成空闲状态时，系统就会调用WH_FOREGROUNDIDLE Hook子程。
WH_GETMESSAGE ：应用程序使用WH_GETMESSAGE Hook来监视从GetMessage or PeekMessage函数返回的消息。你可以使用WH_GETMESSAGE Hook去监视鼠标和键盘输入，以及其他发送到消息队列中的消息。
WH_JOURNALPLAYBACK ：使应用程序可以插入消息到系统消息队列。可以使用这个Hook回放通过使用WH_JOURNALRECORD Hook记录下来的连续的鼠标和键盘事件。只要WH_JOURNALPLAYBACK Hook已经安装，正常的鼠标和键盘事件就是无效的。WH_JOURNALPLAYBACK Hook是全局Hook，它不能象线程特定Hook一样使用。WH_JOURNALPLAYBACK Hook返回超时值，这个值告诉系统在处理来自回放Hook当前消息之前需要等待多长时间（毫秒）。这就使Hook可以控制实时事件的回放。WH_JOURNALPLAYBACK是system-wide local hooks，它們不會被注射到任何行程位址空間。（估计按键精灵是用这个hook做的）
WH_JOURNALRECORD ： WH_JOURNALRECORD Hook用来监视和记录输入事件。典型的，可以使用这个Hook记录连续的鼠标和键盘事件，然后通过使用WH_JOURNALPLAYBACK Hook来回放。WH_JOURNALRECORD Hook是全局Hook，它不能象线程特定Hook一样使用。WH_JOURNALRECORD是system-wide local hooks，它們不會被注射到任何行程位址空間。
WH_KEYBOARD ：在应用程序中，WH_KEYBOARD Hook用来监视WM_KEYDOWN and WM_KEYUP消息，这些消息通过GetMessage or PeekMessage function返回。可以使用这个Hook来监视输入到消息队列中的键盘消息。
WH_KEYBOARD_LL ：WH_KEYBOARD_LL Hook监视输入到线程消息队列中的键盘消息。
WH_MOUSE :WH_MOUSE Hook监视从GetMessage 或者 PeekMessage 函数返回的鼠标消息。使用这个Hook监视输入到消息队列中的鼠标消息。
WH_MOUSE_LL ：WH_MOUSE_LL Hook监视输入到线程消息队列中的鼠标消息。
WH_MSGFILTER 和 WH_SYSMSGFILTER Hooks ：WH_MSGFILTER 和 WH_SYSMSGFILTER Hooks使我们可以监视菜单，滚动条，消息框，对话框消息并且发现用户使用ALT+TAB or ALT+ESC 组合键切换窗口。WH_MSGFILTER Hook只能监视传递到菜单，滚动条，消息框的消息，以及传递到通过安装了Hook子程的应用程序建立的对话框的消息。WH_SYSMSGFILTER Hook监视所有应用程序消息。WH_MSGFILTER 和 WH_SYSMSGFILTER Hooks使我们可以在模式循环期间过滤消息，这等价于在主消息循环中过滤消息。通过调用CallMsgFilter function可以直接的调用WH_MSGFILTER Hook。通过使用这个函数，应用程序能够在模式循环期间使用相同的代码去过滤消息，如同在主消息循环里一样。
WH_SHELL ：外壳应用程序可以使用WH_SHELL Hook去接收重要的通知。当外壳应用程序是激活的并且当顶层窗口建立或者销毁时，系统调用WH_SHELL Hook子程。WH_SHELL 共有５钟情況：
1. 只要有个top-level、unowned 窗口被产生、起作用、或是被摧毁；
2. 当Taskbar需要重画某个按钮；
3. 当系统需要显示关于Taskbar的一个程序的最小化形式；
4. 当目前的键盘布局状态改变；
5. 当使用者按Ctrl+Esc去执行Task Manager（或相同级别的程序）。
按照惯例，外壳应用程序都不接收WH_SHELL消息。所以，在应用程序能够接收WH_SHELL消息之前，应用程序必须调用SystemParametersInfo function注册它自己。
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