Python_Windows系统编程_深入浅出_上篇
Windows系统编程
Python是一门强大的脚本语言，它可以把其他语言编写的程序粘合在一起，可以很容易地调用外部程序，以及调用其他语言编写的动态链接库中的代码，甚至可以将Python程序打包为.exe可执行程序以便在没有安装Python的Windows系统中运行。
1. 注册表编程
对于Windows操作系统，注册表是非常重要的组成部分，Windows将几乎所有软/硬件系统配套信息都保存在注册表中。通过读取注册表中的数据，可以获取Windows平台的相应信息，比如，已安装的服务和程序列表，开机自动运行的程序列表、文件类型与程序的关联关系等；通过修改注册表中的数据，可以对Windows系统进行详细的配置。
Windows注册表有如下5个根键.
- HKEY_LOCAL_MACHINE(HKLM)
- HKEY_CURRENT_CONFIG(HKCC)
- HKEY_CLASSES_ROOT(HKCR)
- HKEY_USERS(HKU)
- HKEY_CURRENT_USER(HKCU)
在Windows shell中输入regedit可以打开注册表编辑器：
在注册表编辑器界面中可以对注册表的键和值进行增删改查等操作
在注册表中，值可以为数值、字符串等多种类型，详细类型如下：
| 类型名 | 说明 |
|---|---|
| REG_NONE | 没有类型 |
| REG_SZ | 字符串类型 |
| REG_EXPAND_SZ | 一个可扩展的字符串值，其中可以包括环境变量 |
| REG_BINARY | 二进制类型 |
| REG_DWORD/REG_DWORD_LITTLE_ENDIAN | DWORD类型，用于存储32位无符号整数，以little-endian格式存储 |
| REG_DWORD_BIG_ENDIAN | DWORD类型，存储32位无符号整数，以big-endian格式存储 |
| REG_LINK | 到其他注册表键的链接，指定根键或到目标键的路径 |
| REG_MULTI_SZ | 一个多字符串值，指定一个非空字符串的排序列表 |
| REG_RESOURCE_LIST | 资源列表，用于枚举即插即用硬件及其配置 |
| REG_FULL_RESOURCE_DESCRIPTOR | 资源标识符，用于枚举即插即用硬件极其配置 |
| REG_RESOURCE_REQUIREMENTS_LIST | 资源需求列表，用于枚举即插即用硬件极其配置 |
| REG_QWORD/REG_QWORD_LITTLE_ENDIAN | QWORD类型，用于存储64位无符号整数，以littel-endian格式存储或未指定存储格式 |
对于注册表编程，可以使用win32api模块和win32con模块，其中win32api模块封装了Windows API 函数，提供了非常友好的接口。该模块中常用的注册表操作函数有8个。
RegOpenKey()/RegOpenKeyEx():打开注册表RegCloseKey():关闭注册表RegQueryValue()/RegQueryValueEx():读取项值RegCreateKey()/RegCreateKeyEx():添加项RegDeleteKey():删除项RegEnumKey():枚举子键RegDeletetValue():删除值
例子，查询注册表并输出本机安装的IE浏览器软件版本信息：
import win32api
import win32con
key = win32api.RegOpenKey(win32con.HKEY_LOCAL_MACHINE, 'SOFTWARE\\Microsoft\\Internet Explorer', 0,
win32con.KEY_ALL_ACCESS)
print(win32api.RegQueryValue(key,''))
print(win32api.RegQueryValueEx(key,'Version'))
print(win32api.RegQueryInfoKey(key))
win32api.RegCloseKey(key)
(该程序需要在管理员权限下运行)结果：
检测随系统启动而启动的程序列表
from win32api import *
from win32con import *
def get_values(fullname):
name = str.split(fullname, '\\', 1)
try:
if name[0] == 'HKEY_LOCAL_MACHINE':
key = RegOpenKey(HKEY_LOCAL_MACHINE, name[1], 0, KEY_READ)
elif name[0] == 'HKEY_CURRENT_USER':
key = RegOpenKey(HKEY_CURRENT_USER, name[1], 0, KEY_READ)
elif name[0] == 'HKEY_CLASSES_ROOT':
key = RegOpenKey(HKEY_CLASSES_ROOT, name[1], 0, KEY_READ)
elif name[0] == 'HKEY_CURRENT_CONFIG':
key = RegOpenKey(HKEY_CURRENT_CONFIG, name[1], 0, KEY_READ)
elif name[0] == 'HKEY_USERS':
key = RegOpenKey(HKEY_USERS, name[1], 0, KEY_READ)
else:
raise ValueError('Error,no key named', name[0])
info = RegQueryInfoKey(key)
for i in range(0, info[1]):
ValueName = RegEnumValue(key, i)
print(str.ljust(ValueName[0], 20), ValueName[1])
RegCloseKey(key)
except Exception as e:
print('Sth is wrong')
print(e)
if __name__ == '__main__':
KeyNames = ['HKEY_LOCAL_MACHINE\\SOFTWARE\\Microsoft\\Windows\\CurrentVersion\\Run',
r'HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Windows\CurrentVersion\RunOnce',
r'HKEY_CURRENT_USER\Software\Microsoft\Windows\CurrentVersion\Run',
r'HKEY_CURRENT_USER\Software\Microsoft\Windows\CurrentVersion\RunOnce']
for KeyName in KeyNames:
print('*'*30)
print(KeyName)
get_values(KeyName)
结果：
操作Windows注册表的另外一种常用方式是使用Python模块winreg,该模块提供了OpenKey(),DeleteKey(),DeleteValue(),CreateKey(),SetValue(),QueryValueEx(),EnumValue()和EnumKey()等大量用于注册表访问和操作的方法。
有一篇博客总结得很好,详情
- 下面的代码演示了使用模块winreg枚举注册表值的用法：
import winreg
key = winreg.OpenKey(winreg.HKEY_CURRENT_USER, r'Software\Microsoft\Windows\CurrentVersion\Explorer')
try:
i = 0
while 1:
Name, Value, Type = winreg.EnumValue(key, i)
print(repr(Name), ':', repr(Value), ':', Type)
i += 1
except WindowsError as e:
# print(e)
pass
"""
_winreg.QueryValueEx(key,value_name)
该函数用于获取某个key中指定value的data和type，返回类型是tuple
"""
print('=' * 20)
Name = 'link'
Value, Type = winreg.QueryValueEx(key, Name)
print(Name, Value)
结果：
2.创建可执行文件
将Python程序转换为.exe版本可执行文件之后再发布，可以保证在没有安装Python环境的Windows平台上运行。为了将Python程序转换为.exe可执行文件，需要用到py2exe和distutils模块
py2exe 有一定的限制性，可用在python2版本以上或者python3.4版本以下
例如，将上面检测随系统启动而启动的程序列表的代码保存为文件CheckAndViewAutoRunsInSystem.py,然后编写setup.py文件，内容为：
import distutils
import py2exe
distutils.core.setup(console=['CheckAndViewAutoRunsInSystem.py']) # 对于GUI应用程序，应该将关键字console改为windows
最后在命令提示符下执行如下命令
python setup.py py2exe
如果创建成功会在当前文件夹下生成一个dist子文件夹，其中包含了最终程序执行所需要的所有内容。
另一个更好用的Python程序打包工具是pyinstaller,可以通过
pip install pyinstaller
来安装该工具。
安装好了之后直接在shell中使用命令
pyinstaller -F -w python文件名
即可将当前目录下的Python程序以及其依赖包打包称为python文件名.exe.
使用方法参考http://c.biancheng.net/view/2690.html
如果安装失败，可以尝试先运行这段shell
pip install future -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple，
然后再
pip install pyinstaller
3. 调用外部程序
3.1 使用os模块的方法调用外部程序
import os
os.system('notepad.exe') # 打开系统自带的记事本
os.system('notepad c:\\dir.txt') # 用记事本文件编辑c盘下的dir,txt
0
使用上面的system方法也可以调用Windows系统命令，如dir,xcopy等，但有一个缺点，不论启动什么程序会先启动一个控制台窗口，然后再打开被调程序
也可以使用os模块的popen()方法打开外部程序，这样不会出现命令提示符窗口.
os.popen(r'C:\Program Files (x86)\Tencent\WeChat\WeChat.exe') # 打开微信
或者，还可以使用os模块的startfile()方法来打开外部程序或文件，系统将自动关联相应的程序来打开或执行文件
os.startfile(r'C:\Users\ASUS\Desktop\CheckMD5OfFile.py') # 打开Py文件，系统会使用其模式打开方式打开它，我的就是pycharm
3.2 使用win32api模块用ShellExecute()函数来启动外部程序
具体用法
import win32api
win32api.ShellExecute(0,'open','notepad.exe','','',0) # 0表示后台运行程序
42
win32api.ShellExecute(0,'open','notepad.exe','','',1) # 1表示前台运行程序
42
win32api.ShellExecute(0,'open','notepad.exe',r'C:\Users\ASUS\Desktop\student.txt','',1) # 传递参数path打开指定文件
42
win32api.ShellExecute(0,'open','www.baidu.com',',','',1) # 打开网址
42
win32api.ShellExecute(0,'open',r'C:\Users\ASUS\Desktop\student.txt','','',1) # 相当于双击文件
42
使用这种方式运行程序或者打开文件时，不会像os模块的system()方法那样先打开一个cmd,并且系统将根据文件类型自动关联相应程序并打开文件，类似于双击打开文件。
3.3 通过创建进程来启动外部程序
import win32process
# 打开记事本程序
handle = win32process.CreateProcess(r'C:\windows\notepad.exe','',None,None,0,win32process.CREATE_NO_WINDOW,None,None,win32process.STARTUPINFO())
# 关闭刚刚打开的记事本程序
win32process.TerminateProcess(handle[0],0)
handle = win32process.CreateProcess(r'C:\windows\notepad.exe','',None,None,0,win32process.CREATE_NO_WINDOW,None,None,win32process.STARTUPINFO())
import win32event
win32event.WaitForSingleObject(handle[0],-1) # 设置打开的记事本程序需要手动关闭
0
3.4 通过ctypes来调用动态链接库代码
- ctypes是Python处理动态链接库的标准扩展模块，提供了与C语言兼容的数据类型，允许再python程序中调用动态链接库或共享库中的代码，从而支持Python与其他编程语言的混合编程，充分发挥各自的优势，大幅提高开发效率和允许效率。
- 另外，NumPy模块也提供了一个函数
numpy.ctypeslib.load_library()用来打开指定的动态链接库并返回一个ctypes对象，通过该对象可以访问动态链接库中的函数。 - 或者，使用SciPy库的Weave模块也可以方便地将C++程序以字符串的形式嵌入到Python程序中。
ctypes 提供了3种方法调用动态链接库：
- cdll :cdll加载的库导出的函数必须使用标准的cdecl调用约定(函数的参数从右往左依次压入栈内，在函数执行完成后，由函数的调用者负责函数的栈帧平衡)
- windll :windll加载的库导出的函数必须使用stdcall调用约定(Win32 API的原生约定)
- oledll :oledll方法和windll类似，不过假设函数返回一个HRESULT错误代码
下面的代码调用Windows动态链接库user32.dll中的MessageBoxA()函数来显示对话框：
import ctypes
user32 = ctypes.windll.LoadLibrary('user32.dll')
user32.MessageBoxA(0,str.encode('Hello world!'),str.encode('Python ctypes'),0)
1
或者使用下面更为简洁的形式：
import ctypes
ctypes.windll.user32.MessageBoxA(0,str.encode('Hello world!'),str.encode('Python ctypes'),0)
1
下面的代码调用标准C函数库msvcrt中的printf()函数输出文本：
import ctypes
msvcrt = ctypes.cdll.LoadLibrary('msvcrt')
printf = msvcrt.wprintf
printf('hello world!')
12
或者使用下面形式：
import ctypes
ctypes.cdll.msvcrt.wprintf('hello python!')
13
上面的程序在jupternotebook中输出的是字符数量而不是字符，如果将上面的代码保存为.py文件，通过python命令符来运行就可以输出字符串。
ctypes提供了与C语言兼容的数据类型，但在Python中使用C语言的结构体时，需要通过类来改写。下表给出了基本类型的对应关系：
| ctypes 类型 | C 类型 | Python 类型 |
|---|---|---|
c_bool |
_Bool |
bool (1) |
c_char |
char |
单字符字节对象 |
c_wchar |
wchar_t |
单字符字符串 |
c_byte |
char |
整型 |
c_ubyte |
unsigned char |
整型 |
c_short |
short |
整型 |
c_ushort |
unsigned short |
整型 |
c_int |
int |
整型 |
c_uint |
unsigned int |
整型 |
c_long |
long |
整型 |
c_ulong |
unsigned long |
整型 |
c_longlong |
__int64 或 long long |
整型 |
c_ulonglong |
unsigned __int64 或 unsigned long long |
整型 |
c_size_t |
size_t |
整型 |
c_ssize_t |
ssize_t 或 Py_ssize_t |
整型 |
c_float |
float |
浮点数 |
c_double |
double |
浮点数 |
c_longdouble |
long double |
浮点数 |
c_char_p |
char * (NUL terminated) |
字节串对象或 None |
c_wchar_p |
wchar_t * (NUL terminated) |
字符串或 None |
c_void_p |
void * |
int 或 None |
枚举进程列表
from ctypes.wintypes import *
from ctypes import *
import collections
kernel32 = windll.kernel32
class tagPROCESSENTRY32(Structure):
"""定义结构体"""
_fields_ = [('dwSize', DWORD),
('cntUsage', DWORD),
('th32ProcessID', DWORD),
('th32DefaultHeapID', POINTER(ULONG)),
('th32ModuleID', DWORD),
('cntThreads', DWORD),
('th32ParentProcessID', DWORD),
('pcPriClassBase', LONG),
('dwFlags', DWORD),
('szExeFile', c_char * 260),
]
def enumProcess():
hSnapshot = kernel32.CreateToolhelp32Snapshot(15, 0)
fProcessEntry32 = tagPROCESSENTRY32()
processClass = collections.namedtuple("processInfo","processName processID")
processSet = []
if hSnapshot:
fProcessEntry32.dwSize = sizeof(fProcessEntry32)
listloop = kernel32.Process32First(hSnapshot,byref(fProcessEntry32))
while listloop:
processName = (fProcessEntry32.szExeFile)
processID = fProcessEntry32.th32ProcessID
processSet.append(processClass(processName,processID))
listloop=kernel32.Process32Next(hSnapshot,byref(fProcessEntry32))
return processSet
for i in enumProcess():
print("Name:",i.processName,"\tID:",i.processID)
结果：
