在 WinForms 專案中使用全域快捷鍵-有解無憂

借助于全域快捷鍵，用戶可以在任何地方操控程式，觸發對應的功能，但 WinForms 框架并沒有提供全域快捷鍵的功能，想要實作全域快捷鍵需要跟 Windows API 打交道，本文就交你如何使用 Windows API 使用全域快捷鍵，

了解訊息回圈機制

訊息機制簡要介紹

　　一個表單到底是如何作業的呢？它是如何回應用戶的操作的呢？不妨先讓我們搞明白一個程式的運行機制吧，

　　在 Windows 上面，一個桌面應用程式是通過訊息機制驅動的，訊息（Message）攜帶著對應表單發生了什么的資訊，如，用戶按下了按鍵、滑鼠移動或者點擊等等，

　　那么作業流程是怎樣的呢？

首先，用戶做出了一些操作或者一些其他的事情發生了，系統就會創建一條訊息出來，接著，把訊息投送到當前對應的表單的執行緒訊息佇列，等待應用程式處理訊息，訊息會攜帶一個表單的句柄、一個訊息號、以及一些額外資訊，這些資訊可以告訴應用程式，到底發生了什么事情，
應用程式完成初始化之后，就開始建立訊息處理機制，通過不斷回圈從訊息佇列獲取訊息，對于那些有對應目標表單的訊息，將訊息轉發到對應表單的表單處理函式，
表單處理函式負責處理訊息，

在 Win Forms 中，訊息的派發機制

　　在　Ｗｉｎ Forms 中， Application.Run 方法就實作了訊息處理機制，我們看一下 Program.cs 中的以下代碼，這段代碼就是創建一個表單，接著，把表單傳入 Application.Run 方法，而 Application.Run 方法，首先顯示這個表單，接著就開始回圈從訊息佇列獲取訊息并派發訊息了，

[STAThread]
static void Main()
{
    Application.EnableVisualStyles();
    Application.SetCompatibleTextRenderingDefault(false);
    Application.Run(new Form1());
}

　　Application.Run 方法的描述如下：

在當前執行緒上開始運行標準應用程式訊息回圈，并使指定表單可見，

　　那么，能不能直觀的看到有哪些訊息放到了咱們的訊息佇列里面呢？通過查看 Application 類的檔案，我們找到了如下方法：

public static void AddMessageFilter (System.Windows.Forms.IMessageFilter value);

添加訊息篩選器以便在向目標傳送 Windows 訊息時監視這些訊息，

　　很顯然，想要查看到訊息需要我們實作一個 IMessageFilter 介面的類，我們來撰寫一個這樣的類：如下：

internal class MyMessageFilter : IMessageFilter
{
    public bool PreFilterMessage(ref Message m)
    {
        Console.WriteLine("MyMessageFilter: {0}", m.ToString());
        return false;
    }
}

　　代碼非常的易懂，不過值得說到的是，回傳 false 的含義是允許這條訊息繼續向下傳遞，如果回傳 true，則該條訊息就不會往下繼續傳遞，

　　下面，我們把這個訊息處理器注冊到 Application 中去，

　　Main 方法下撰寫如下的代碼：

Application.AddMessageFilter(new MyMessageFilter()); ;
Application.Run(new Form1());

　　第一行就是我們新增加的代碼，接著為了能出現控制臺視窗，我們應該把程式的目標平臺選為 Windows 控制臺程式，最后開始執行應用程式，應該就可以在控制臺中看到有資訊輸出了，

表單的訊息處理函式探秘

　　通過 Application 建立的訊息派發機制，訊息會被發送到下一站，也就是表單的訊息處理函式，在 Win Forms 中，我們可以通過重寫訊息的處理函式，來窺探這些訊息內容，請看如下代碼：

internal class Form1 : Form
{
    protected override void WndProc(ref Message m)
    {
        Console.WriteLine("Form1 WndProc: {0}", m.ToString());
        base.WndProc(ref m);
    }
}

訊息機制小結

　　通過以上代碼，你應該對訊息機制有了一個直觀的描述，那么，下面會說到我們的今天的主角——熱鍵，由于熱鍵被觸發的時候，也是通過訊息機制告知應用程式的，因此我們當然要會處理熱鍵訊息啦，相信你現在已經可以寫出對應的代碼了，

匯入相關 API

　　注冊全域熱鍵和撤銷全域熱鍵的 API 檔案如下,共你去查閱，

RegisterHotKey

https://docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/winuser/nf-winuser-registerhotkey

UnregisterHotKey

https://docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/winuser/nf-winuser-unregisterhotkey

　　為了能把這兩個函式引入我們的程式，我們需要定義一個列舉類，如下：

/// <summary>
/// 為熱鍵提供修飾鍵選項的列舉，
/// </summary>
[Flags]
public enum KeyModifiers
{
    /// <summary>
    /// 沒有修飾鍵，
    /// </summary>
    None = 0X00,

    /// <summary>
    /// ALT 鍵，
    /// </summary>
    Alt = 0X01,

    /// <summary>
    /// CTRL 鍵，
    /// </summary>
    Control = 0X02,

    /// <summary>
    /// SHIFT 鍵，
    /// </summary>
    Shift = 0X04,

    /// <summary>
    /// Windows 徽標鍵，
    /// </summary>
    Windows = 0X08,

    /// <summary>
    /// 熱鍵按下時禁止重復發出訊息，
    /// </summary>
    NoRepeat = 0X4000
}

　　接著我們引入兩個API 函式和一個常量，如下：

/// <summary>
/// 匯入和定義 Windows SDK 中關于全域熱鍵函式及常量的靜態類，
/// </summary>
internal static class NativeMethods
{
    /// <summary>
    /// 定義使用 <see cref="RegisterHotKey(IntPtr, int, KeyModifiers, VirtualKeys)"/> 注冊的熱鍵觸發的訊息的訊息號，
    /// </summary>
    public const int WM_HOTKEY = 0X0312;

    /// <summary>
    /// 注冊系統全域熱鍵，
    /// </summary>
    /// <param name="hWnd">關聯的視窗句柄，如果此值為零，則與當前縣城關聯， WM_HOTKEY 訊息會放到當前縣城的訊息佇列，</param>
    /// <param name="id">用來標識熱鍵的識別符號，</param>
    /// <param name="fsModifiers">修飾鍵和選項的值，</param>
    /// <param name="vk">虛擬鍵代碼，</param>
    /// <returns>成功回傳 true， 失敗回傳 false，如需錯誤資訊可呼叫 <see cref="Marshal.GetLastWin32Error"/> 方法，</returns>
    /// <seealso cref="UnregisterHotKey(IntPtr, int)"/>
    /// <remarks>
    /// 當鍵被按下時，系統會尋找匹配的已注冊的全域熱鍵，如果該全域熱鍵與一個表單關聯，則 <see cref="WM_HOTKEY"/> 訊息會放到該表單的訊息佇列，若未與一個表單關聯，則將 <see cref="WM_HOTKEY"/> 訊息發送到對應的執行緒訊息佇列，
    /// 該函式無法將全域熱鍵與另一個執行緒創建的表單關聯，
    /// 如果將要注冊的全域熱鍵已被注冊，呼叫該函式將失敗，
    /// 如果已注冊的全域熱鍵具有與將要注冊的全域熱鍵相同的表單句柄 （hWnd） 和識別符號 （id）， 則新注冊的全域熱鍵與舊全域熱鍵一起維護， 如果就全域熱鍵需要被新全域熱鍵替換，應該先顯示地呼叫 <see cref="UnregisterHotKey(IntPtr, int)"/> 函式以撤銷注冊的全域熱鍵， 接著呼叫該函式注冊新的全域熱鍵，
    /// 在 Windows Server 2003 上： 新全域熱鍵與以注冊的全域熱鍵具有相同的表單句柄 （hWnd） 和識別符號 （id） 時， 舊全域熱鍵將被新的全域熱鍵替換，
    /// F12 應當保留給除錯器使用，
    /// 應用程式必須指定 0x0000 到 0xBFFF之間的值， 共享類別庫必須指定 0xC000 到 0xFFFF 之間的值給 id 引數，
    /// </remarks>
    [DllImport("user32.dll", CharSet = CharSet.Auto, SetLastError = true)]
    public static extern bool RegisterHotKey(IntPtr hWnd, int id, KeyModifiers fsModifiers, Keys vk);

    /// <summary>
    /// 撤銷已經注冊的系統全域熱鍵，
    /// </summary>
    /// <param name="hWnd">關聯的視窗句柄，如果沒有與任何視窗關聯，則必須為零，</param>
    /// <param name="id">需要撤銷的熱鍵的識別符號，</param>
    /// <returns>成功回傳 true， 失敗回傳 false，如需錯誤資訊可呼叫 <see cref="Marshal.GetLastWin32Error"/>方法，</returns>
    /// <seealso cref="RegisterHotKey(IntPtr, int, KeyModifiers, VirtualKeys)"/>
    [DllImport("user32.dll", CharSet = CharSet.Auto, SetLastError = true)]
    public static extern bool UnregisterHotKey(IntPtr hWnd, int id);
}

　　以上，我們就準備好了相關的型別和平臺呼叫的定義代碼，

使用熱鍵的流程

　　使用熱鍵的流程如下：

在必要的時候注冊需要的熱鍵，
在必要的時候釋放注冊的熱鍵，
處理好熱鍵訊息，

關聯到表單的熱鍵實體

注冊熱鍵

　　下面我們通過注冊一個 Ctrl + Shift + H 這一熱鍵，演示關聯到表單的熱鍵的作業流程，首先，區分不同熱鍵的方法是指定不同的 id 識別符號，我們首先定義一個常量，規定我們這個熱鍵的識別符號：

/// <summary>
/// 定義用于改變表單顯示狀態熱鍵的識別符號，
/// </summary>
const int ChangeVisibleHotKeyId = 1;

　　接著我們在表單的 Load 事件下撰寫如下代碼，注冊我們需要的熱鍵，

private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{
    NativeMethods.RegisterHotKey(this.Handle, ChangeVisibleHotKeyId, KeyModifiers.Control | KeyModifiers.Shift, Keys.H);
}

處理熱鍵

　　為了使該熱鍵能實作對應的功能，我們應該重寫表單的處理函式，并且，把 WM_HOTKEY 訊息拿出來，并且派遣到另外一個方法實作具體的功能，代碼如下：

    protected override void WndProc(ref Message m)
    {
        Console.WriteLine("Form1 WndProc: {0}", m.ToString());

        // 根據訊息 id 處理訊息，
        switch (m.Msg)
        {
            case NativeMethods.WM_HOTKEY:
                // 我們把熱鍵的 id 取出來，呼叫處理熱鍵的方法，
                this.ProcessHotKeyMessage(m.WParam.ToInt32());
                break;
            default:
                base.WndProc(ref m);
                break;
        }
    }

    /// <summary>
    /// 處理熱鍵訊息，我們在這里實作熱鍵對應的功能，
    /// </summary>
    /// <param name="hotKeyId">熱鍵的識別符號，</param>
    private void ProcessHotKeyMessage(int hotKeyId)
    {
        // 根據不同的id 區分不同的熱鍵，
        switch (hotKeyId)
        {
            case ChangeVisibleHotKeyId:
                this.Visible = !this.Visible;
                break;
        }
}

撤銷熱鍵

　　最后，我們在表單銷毀時撤銷我們注冊的熱鍵，代碼如下：

private void Form1_FormClosed(object sender, FormClosedEventArgs e)
{
    NativeMethods.UnregisterHotKey(this.Handle, ChangeVisibleHotKeyId);
}

　　以上,就完成了我們的熱鍵注冊作業了，可以執行程式試一下是否能正常作業，

更進一步

　　本文只是展示了關聯到表單的熱鍵的處理流程，還有一種情況是這樣的，我們的程式并不需要表單，那么顯然就不需要創建出來一個表單，那么應該如何處理這個熱鍵呢？沒錯，你可以在　MessageＦｉｌｔｅｒ　中對熱鍵訊息進行處理，

完整代碼

以下是本程式的完整代碼：

using System;
using System.Runtime.InteropServices;
using System.Windows.Forms;


namespace HotKeyApp
{
    internal class Program
    {
        [STAThread]
        static void Main()
        {
            Application.EnableVisualStyles();
            Application.SetCompatibleTextRenderingDefault(false);
            Application.AddMessageFilter(new MyMessageFilter()); ;
            Application.Run(new Form1());
        }
    }

    internal class Form1 : Form
    {
        /// <summary>
        /// 定義用于改變表單顯示狀態熱鍵的識別符號，
        /// </summary>
        const int ChangeVisibleHotKeyId = 1;

        public Form1()
        {
            this.Load += Form1_Load;
            this.FormClosed += Form1_FormClosed;
        }

        private void Form1_FormClosed(object sender, FormClosedEventArgs e)
        {
            NativeMethods.UnregisterHotKey(this.Handle, ChangeVisibleHotKeyId);
        }

        private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
        {
            NativeMethods.RegisterHotKey(this.Handle, ChangeVisibleHotKeyId, KeyModifiers.Control | KeyModifiers.Shift, Keys.H);
        }

        protected override void WndProc(ref Message m)
        {
            Console.WriteLine("Form1 WndProc: {0}", m.ToString());

            // 根據訊息 id 處理訊息，
            switch (m.Msg)
            {
                case NativeMethods.WM_HOTKEY:
                    // 我們把熱鍵的 id 取出來，呼叫處理熱鍵的方法，
                    this.ProcessHotKeyMessage(m.WParam.ToInt32());
                    break;
                default:
                    base.WndProc(ref m);
                    break;
            }
        }

        /// <summary>
        /// 處理熱鍵訊息，我們在這里實作熱鍵對應的功能，
        /// </summary>
        /// <param name="hotKeyId">熱鍵的識別符號，</param>
        private void ProcessHotKeyMessage(int hotKeyId)
        {
            // 根據不同的id 區分不同的熱鍵，
            switch (hotKeyId)
            {
                case ChangeVisibleHotKeyId:
                    this.Visible = !this.Visible;
                    break;
            }
        }

    }

    internal class MyMessageFilter : IMessageFilter
    {
        public bool PreFilterMessage(ref Message m)
        {
            Console.WriteLine("MyMessageFilter: {0}", m.ToString());
            return false;
        }
    }

    /// <summary>
    /// 為熱鍵提供修飾鍵選項的列舉，
    /// </summary>
    [Flags]
    public enum KeyModifiers
    {
        /// <summary>
        /// 沒有修飾鍵，
        /// </summary>
        None = 0X00,

        /// <summary>
        /// ALT 鍵，
        /// </summary>
        Alt = 0X01,

        /// <summary>
        /// CTRL 鍵，
        /// </summary>
        Control = 0X02,

        /// <summary>
        /// SHIFT 鍵，
        /// </summary>
        Shift = 0X04,

        /// <summary>
        /// Windows 徽標鍵，
        /// </summary>
        Windows = 0X08,

        /// <summary>
        /// 熱鍵按下時禁止重復發出訊息，
        /// </summary>
        NoRepeat = 0X4000
    }

    /// <summary>
    /// 匯入和定義 Windows SDK 中關于全域熱鍵函式及常量的靜態類，
    /// </summary>
    internal static class NativeMethods
    {
        /// <summary>
        /// 定義使用 <see cref="RegisterHotKey(IntPtr, int, KeyModifiers, VirtualKeys)"/> 注冊的熱鍵觸發的訊息的訊息號，
        /// </summary>
        public const int WM_HOTKEY = 0X0312;

        /// <summary>
        /// 注冊系統全域熱鍵，
        /// </summary>
        /// <param name="hWnd">關聯的視窗句柄，如果此值為零，則與當前縣城關聯， WM_HOTKEY 訊息會放到當前縣城的訊息佇列，</param>
        /// <param name="id">用來標識熱鍵的識別符號，</param>
        /// <param name="fsModifiers">修飾鍵和選項的值，</param>
        /// <param name="vk">虛擬鍵代碼，</param>
        /// <returns>成功回傳 true， 失敗回傳 false，如需錯誤資訊可呼叫 <see cref="Marshal.GetLastWin32Error"/> 方法，</returns>
        /// <seealso cref="UnregisterHotKey(IntPtr, int)"/>
        /// <remarks>
        /// 當鍵被按下時，系統會尋找匹配的已注冊的全域熱鍵，如果該全域熱鍵與一個表單關聯，則 <see cref="WM_HOTKEY"/> 訊息會放到該表單的訊息佇列，若未與一個表單關聯，則將 <see cref="WM_HOTKEY"/> 訊息發送到對應的執行緒訊息佇列，
        /// 該函式無法將全域熱鍵與另一個執行緒創建的表單關聯，
        /// 如果將要注冊的全域熱鍵已被注冊，呼叫該函式將失敗，
        /// 如果已注冊的全域熱鍵具有與將要注冊的全域熱鍵相同的表單句柄 （hWnd） 和識別符號 （id）， 則新注冊的全域熱鍵與舊全域熱鍵一起維護， 如果就全域熱鍵需要被新全域熱鍵替換，應該先顯示地呼叫 <see cref="UnregisterHotKey(IntPtr, int)"/> 函式以撤銷注冊的全域熱鍵， 接著呼叫該函式注冊新的全域熱鍵，
        /// 在 Windows Server 2003 上： 新全域熱鍵與以注冊的全域熱鍵具有相同的表單句柄 （hWnd） 和識別符號 （id） 時， 舊全域熱鍵將被新的全域熱鍵替換，
        /// F12 應當保留給除錯器使用，
        /// 應用程式必須指定 0x0000 到 0xBFFF之間的值， 共享類別庫必須指定 0xC000 到 0xFFFF 之間的值給 id 引數，
        /// </remarks>
        [DllImport("user32.dll", CharSet = CharSet.Auto, SetLastError = true)]
        public static extern bool RegisterHotKey(IntPtr hWnd, int id, KeyModifiers fsModifiers, Keys vk);

        /// <summary>
        /// 撤銷已經注冊的系統全域熱鍵，
        /// </summary>
        /// <param name="hWnd">關聯的視窗句柄，如果沒有與任何視窗關聯，則必須為零，</param>
        /// <param name="id">需要撤銷的熱鍵的識別符號，</param>
        /// <returns>成功回傳 true， 失敗回傳 false，如需錯誤資訊可呼叫 <see cref="Marshal.GetLastWin32Error"/>方法，</returns>
        /// <seealso cref="RegisterHotKey(IntPtr, int, KeyModifiers, VirtualKeys)"/>
        [DllImport("user32.dll", CharSet = CharSet.Auto, SetLastError = true)]
        public static extern bool UnregisterHotKey(IntPtr hWnd, int id);
    }
}

最后

　　最后，希望本文對于你有些許幫助，

參考資料

視窗訊息 (入門與 Win32 和 c + + 一起) - Win32 apps | Microsoft Docs
https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows/win32/learnwin32/window-messages

RegisterHotKey function (winuser.h) - Win32 apps | Microsoft Docs
https://docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/winuser/nf-winuser-registerhotkey

UnregisterHotKey function (winuser.h) - Win32 apps | Microsoft Docs
https://docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/winuser/nf-winuser-unregisterhotkey

WM_HOTKEY 訊息 (Winuser.h) - Win32 apps | Microsoft Docs
https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows/win32/inputdev/wm-hotkey

Application 類 (System.Windows.Forms) | Microsoft Docs
https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.windows.forms.application?view=netframework-4.8

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