Ansi和Unicode字符串区别

Ansi和Unicode字符串区别

1.1 使用字符串结构

常常使用传统C语言的程序员比较喜欢用如下的方法定义和使用字符串：

   

char *str = { “my first string” };         // ansi字符串

    wchar_t *wstr = { L”my first string” };   // unicode字符串

    size_t len = strlen(str);                   // ansi字符串求长度

    size_t wlen = wcslen(wstr);             // unicode字符串求长度

    printf(“%s %ws %d %d”,str,wstr,len,wlen); // 打印两种字符串

 

    但是实际上这种字符串相当的不安全。很容易导致缓冲溢出漏洞。这是因为没有任何地方确切的表明一个字符串的长度。仅仅用一个’\0’字符来标明这个字符串的结束。一旦碰到根本就没有空结束的字符串（可能是攻击者恶意的输入、或者是编程错误导致的意外），程序就可能陷入崩溃。

    使用高级C++特性的编码者则容易忽略这个问题。因为常常使用std::string和CString这样高级的类。不用去担忧字符串的安全性了。

    在驱动开发中，一般不再用空来表示一个字符串的结束。而是定义了如下的一个结构：

 

    typedef struct _UNICODE_STRING {

        USHORT Length;              // 字符串的长度（字节数）

        USHORT MaximumLength;       // 字符串缓冲区的长度（字节数）

        PWSTR   Buffer;             // 字符串缓冲区

    } UNICODE_STRING, *PUNICODE_STRING;

 

    以上是Unicode字符串，一个字符为双字节。与之对应的还有一个Ansi字符串。Ansi字符串就是C语言中常用的单字节表示一个字符的窄字符串。

 

    typedef struct _STRING {

        USHORT Length;

        USHORT MaximumLength;

        PSTR Buffer;

    } ANSI_STRING, *PANSI_STRING;

 

    在驱动开发中四处可见的是Unicode字符串。因此可以说：Windows的内核是使用Uincode编码的。ANSI_STRING仅仅在某些碰到窄字符的场合使用。而且这种场合非常罕见。

    UNICODE_STRING并不保证Buffer中的字符串是以空结束的。因此，类似下面的做法都是错误的，可能会会导致内核崩溃：

 

    UNICODE_STRING str;

    …

    len = wcslen(str.Buffer);           // 试图求长度。

    DbgPrint(“%ws”,str.Buffer);       // 试图打印str.Buffer。

   

    如果要用以上的方法，必须在编码中保证Buffer始终是以空结束。但这又是一个麻烦的问题。所以，使用微软提供的Rtl系列函数来操作字符串，才是正确的方法。下文逐步的讲述这个系列的函数的使用。

1.2 字符串的初始化

    请回顾之前的UNICODE_STRING结构。读者应该可以注意到，这个结构中并不含有字符串缓冲的空间。这是一个初学者常见的出问题的来源。以下的代码是完全错误的，内核会立刻崩溃：

   

    UNICODE_STRING str;

    wcscpy(str.Buffer,L”my first string!”);

    str.Length = str.MaximumLength = wcslen(L”my first string!”) * sizeof(WCHAR);

 

    以上的代码定义了一个字符串并试图初始化它的值。但是非常遗憾这样做是不对的。因为str.Buffer只是一个未初始化的指针。它并没有指向有意义的空间。相反以下的方法是正确的：

 

    // 先定义后，再定义空间

UNICODE_STRING str;

    str.Buffer = L”my first string!”;

    str.Length = str.MaximumLength = wcslen(L”my first string!”) * sizeof(WCHAR);

    … …

   

    上面代码的第二行手写的常数字符串在代码中形成了“常数”内存空间。这个空间位于代码段。将被分配于可执行页面上。一般的情况下不可写。为此，要注意的是这个字符串空间一旦初始化就不要再更改。否则可能引发系统的保护异常。实际上更好的写法如下：

 

    //请分析一下为何这样写是对的：

UNICODE_STRING str = {

        sizeof(L”my first string!”) – sizeof((L”my first string!”)[0]),

        sizeof(L”my first string!”),

        L”my first_string!” };

 

    但是这样定义一个字符串实在太繁琐了。但是在头文件ntdef.h中有一个宏方便这种定义。使用这个宏之后，我们就可以简单的定义一个常数字符串如下：

 

    #include <ntdef.h>

UNICODE_STRING str = RTL_CONSTANT_STRING(L“my first string!”);

   

    这只能在定义这个字符串的时候使用。为了随时初始化一个字符串，可以使用RtlInitUnicodeString。示例如下：

   

    UNICODE_STRING str;

    RtlInitUnicodeString(&str,L”my first string!”);

 

    用本小节的方法初始化的字符串，不用担心内存释放方面的问题。因为我们并没有分配任何内存。

 

1.3 字符串的拷贝

    因为字符串不再是空结束的，所以使用wcscpy来拷贝字符串是不行的。UNICODE_STRING可以用RtlCopyUnicodeString来进行拷贝。在进行这种拷贝的时候，最需要注意的一点是：拷贝目的字符串的Buffer必须有足够的空间。如果Buffer的空间不足，字符串会拷贝不完全。这是一个比较隐蔽的错误。

    下面举一个例子。

 

    UNICODE_STRING dst;         // 目标字符串

    WCHAR dst_buf[256];             // 我们现在还不会分配内存，所以先定义缓冲区

    UNICODE_STRING src = RTL_CONST_STRING(L”My source string!”);

   

    // 把目标字符串初始化为拥有缓冲区长度为256的UNICODE_STRING空串。

    RtlInitEmptyString(dst,dst_buf,256*sizeof(WCHAR));

    RtlCopyUnicodeString(&dst,&src);    // 字符串拷贝！

   

    以上这个拷贝之所以可以成功，是因为256比L” My source string!”的长度要大。如果小，则拷贝也不会出现任何明示的错误。但是拷贝结束之后，与使用者的目标不符，字符串实际上被截短了。

    我曾经犯过的一个错误是没有调用RtlInitEmptyString。结果dst字符串被初始化认为缓冲区长度为0。虽然程序没有崩溃，却实际上没有拷贝任何内容。

    在拷贝之前，最谨慎的方法是根据源字符串的长度动态分配空间。在1.2节“内存与链表”中，读者会看到动态分配内存处理字符串的方法。

   

1.4 字符串的连接

    UNICODE_STRING不再是简单的字符串。操作这个数据结构往往需要更多的耐心。读者会常常碰到这样的需求：要把两个字符串连接到一起。简单的追加一个字符串并不困难。重要的依然是保证目标字符串的空间大小。下面是范例：

 

    NTSTATUS status;

    UNICODE_STRING dst;         // 目标字符串

    WCHAR dst_buf[256];             // 我们现在还不会分配内存，所以先定义缓冲区

    UNICODE_STRING src = RTL_CONST_STRING(L”My source string!”);

   

    // 把目标字符串初始化为拥有缓冲区长度为256的UNICODE_STRING空串

    RtlInitEmptyString(dst,dst_buf,256*sizeof(WCHAR));

    RtlCopyUnicodeString(&dst,&src);    // 字符串拷贝！

   

    status = RtlAppendUnicodeToString(

            &dst,L”my second string!”);

    if(status != STATUS_SUCCESS)

    {

        ……

    }

 

 

    NTSTATUS是常见的返回值类型。如果函数成功，返回STATUS_SUCCESS。否则的话，是一个错误码。RtlAppendUnicodeToString在目标字符串空间不足的时候依然可以连接字符串，但是会返回一个警告性的错误STATUS_BUFFER_TOO_SMALL。

    另外一种情况是希望连接两个UNICODE_STRING，这种情况请调用RtlAppendUnicodeStringToString。这个函数的第二个参数也是一个UNICODE_STRING的指针。

   

1.5 字符串的打印

    字符串的连接另一种常见的情况是字符串和数字的组合。有时数字需要被转换为字符串。有时需要把若干个数字和字符串混合组合起来。这往往用于打印日志的时候。日志中可能含有文件名、时间、和行号，以及其他的信息。

    熟悉C语言的读者会使用sprintf。这个函数的宽字符版本为swprintf。该函数在驱动开发中依然可以使用，但是不安全。微软建议使用RtlStringCbPrintfW来代替它。RtlStringCbPrintfW需要包含头文件ntstrsafe.h。在连接的时候，还需要连接库ntsafestr.lib。

    下面的代码生成一个字符串，字符串中包含文件的路径，和这个文件的大小。

   

    #include <ntstrsafe.h>

    // 任何时候，假设文件路径的长度为有限的都是不对的。应该动态的分配

    // 内存。但是动态分配内存的方法还没有讲述，所以这里再次把内存空间

    // 定义在局部变量中，也就是所谓的“在栈中”

    WCHAR buf[512] = { 0 };

    UNICODE_STRING dst;

    NTSTATUS status;

    ……

 

    // 字符串初始化为空串。缓冲区长度为512*sizeof(WCHAR)

    RtlInitEmptyString(dst,dst_buf,512*sizeof(WCHAR));

   

    // 调用RtlStringCbPrintfW来进行打印

    status = RtlStringCbPrintfW(

        dst->Buffer,L”file path = %wZ file size = %d \r\n”，

        &file_path,file_size);

    // 这里调用wcslen没问题，这是因为RtlStringCbPrintfW打印的

    // 字符串是以空结束的。

    dst->Length = wcslen(dst->Buffer) * sizeof(WCHAR);

 

    RtlStringCbPrintfW在目标缓冲区内存不足的时候依然可以打印，但是多余的部分被截去了。返回的status值为STATUS_BUFFER_OVERFLOW。调用这个函数之前很难知道究竟需要多长的缓冲区。一般都采取倍增尝试。每次都传入一个为前次尝试长度为2倍长度的新缓冲区，直到这个函数返回STATUS_SUCCESS为止。

    值得注意的是UNICODE_STRING类型的指针，用%wZ打印可以打印出字符串。在不能保证字符串为空结束的时候，必须避免使用%ws或者%s。其他的打印格式字符串与传统C语言中的printf函数完全相同。可以尽情使用。

    另外就是常见的输出打印。printf函数只有在有控制台输出的情况下才有意义。在驱动中没有控制台。但是Windows内核中拥有调试信息输出机制。可以使用特殊的工具查看打印的调试信息（请参阅附录1“WDK的安装与驱动开发的环境配置”）。

    驱动中可以调用DbgPrint()函数来打印调试信息。这个函数的使用和printf基本相同。但是格式字符串要使用宽字符。DbgPrint()的一个缺点在于，发行版本的驱动程序往往不希望附带任何输出信息，只有调试版本才需要调试信息。但是DbgPrint()无论是发行版本还是调试版本编译都会有效。为此可以自己定义一个宏：

 

    #if DBG

        KdPrint(a) DbgPrint##a

    #else

        KdPrint (a)

    #endif

       

    不过这样的后果是，由于KdPrint (a)只支持1个参数，因此必须把DbgPrint的所有参数都括起来当作一个参数传入。导致KdPrint看起来很奇特的用了双重括弧：

 

    // 调用KdPrint来进行输出调试信息

    status = KdPrint ((

        L”file path = %wZ file size = %d \r\n”，

        &file_path,file_size));

 

    这个宏没有必要自己定义，WDK包中已有。所以可以直接使用KdPrint来代替DbgPrint取得更方便的效果。

http://www.codesky.net/article/200812/88624.html