DeviceIoControl函数在Windows设备驱动程序的开发中是一个非常重要的函数，它为开发人员提供了在用户空间与内核空间交互的方式。本文将深入探讨DeviceIoControl函数的使用方式，并且举例如何在Windows设备驱动程序中使用该函数。

一、DeviceIoControl函数概述

首先，我们需要了解DeviceIoControl函数的一些基本概念，它是Windows API中的一个函数，其作用就是在用户空间与内核空间之间交换数据。DeviceIoControl函数的API的定义如下：

```cpp

BOOL DeviceIoControl(

HANDLE hDevice,

DWORD dwIoControlCode,

LPVOID lpInBuffer,

DWORD nInBufferSize,

LPVOID lpOutBuffer,

DWORD nOutBufferSize,

LPDWORD lpBytesReturned,

LPOVERLAPPED lpOverlapped

);

```

其中，hDevice参数为设备句柄，dwIoControlCode参数为控制码，也就是驱动程序中设备控制的指令， lpInBuffer和nInBufferSize是用于设置发送数据的缓冲区和大小，lpOutBuffer和nOutBufferSize是接收返回数据的缓冲区和大小，lpBytesReturned用于返回操作的字节数， lpOverlapped则是Windows中一个非常重要的异步操作机制的结构体。

二、DeviceIoControl函数使用方式

接下来，我们将通过一个简单的示例来演示如何使用DeviceIoControl函数。首先，我们需要定义一个设备控制码，这个控制码是驱动程序中定义的一个命令，用来操作设备。设备控制码的定义需要符合一定的规范，具有唯一性，从而可以在设备驱动程序中被识别和处理。以下是一个设备控制码的定义示例：

```cpp

#define MYDEV_CTL_CODE \

CTL_CODE(FILE_DEVICE_UNKNOWN, 0x800, METHOD_BUFFERED, FILE_ANY_ACCESS)

```

其中，MYDEV_CTL_CODE为控制码的名称，作为一个符号常量存在，CTL_CODE宏定义了控制码的四个参数，如下所示：

* 第一个参数为设备类型，通常是FILE_DEVICE_UNKNOWN

* 第二个参数为控制码的功能码，该参数可以自定义

* 第三个参数为控制码使用的方法，可以是METHOD_BUFFERED、METHOD_IN_DIRECT、METHOD_OUT_DIRECT和METHOD_NEITHER四种之一

* 第四个参数为控制码使用的访问权限，可以是FILE_ANY_ACCESS、FILE_READ_ACCESS和FILE_WRITE_ACCESS三种之一

如此一来，我们就可以使用这个控制码来对设备进行操作了。

下面是一个示例代码，展示了如何使用DeviceIoControl函数来发送和接收数据：

```cpp

HANDLE hDevice = CreateFile(

L"\\\\.\\MyDevice",

GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,

0,

nullptr,

OPEN_EXISTING,

0,

nullptr

);

if (hDevice == INVALID_HANDLE_VALUE) {

// handle error

}

char inBuf[] = "hello world";

char outBuf[256] = { 0 };

DWORD dwOutSize = sizeof(outBuf);

DWORD dwBytesReturned = 0;

BOOL bRet = DeviceIoControl(

hDevice,

MYDEV_CTL_CODE,

inBuf,

sizeof(inBuf),

outBuf,

dwOutSize,

&dwBytesReturned,

nullptr

);

if (!bRet) {

// handle error

}

CloseHandle(hDevice);

```

在这个示例中，CreateFile函数获取驱动程序的设备句柄，如果句柄无效则说明发生了错误，需要进行处理。然后，我们定义输入缓冲区和输出缓冲区，分别存储向设备发送的数据和从设备接收的数据。DeviceIoControl函数被调用，并传入驱动程序中自定义的控制码，将输入缓冲区的数据发送给设备。函数的调用返回值为BOOL类型，返回值为TRUE则说明函数调用成功，否则说明调用失败，此时需要进行错误处理。

在这个示例中，我们并未使用lpOverlapped结构体来进行异步操作，而是使用默认设置进行同步操作。如果要使用异步操作方式，我们需要为操作设置一个事件对象，当操作完成后会向这个事件对象发送一个信号。这里不再详细讨论。

三、DeviceIoControl函数在Windows设备驱动程序中的使用方式

在Windows设备驱动程序中，DeviceIoControl函数必不可少。在驱动程序中使用DeviceIoControl函数与在用户空间程序中使用基本相同，只是驱动程序中需要对函数的参数进行更严格的检查。

对于内核模式的驱动程序，我们需要一些额外的步骤来使DeviceIoControl函数正常工作。首先，驱动程序需要使用内核模式下的函数来获取设备句柄，以下是获取设备句柄的示例代码：

```cpp

PDEVICE_OBJECT pDeviceObject = nullptr;

IoCreateDevice(

pDriverObject,

sizeof(DEVICE_EXTENSION),

L"\\Device\\MyDevice",

FILE_DEVICE_UNKNOWN,

0,

FALSE,

&pDeviceObject

);

PFILE_OBJECT pFileObject = nullptr;

NTSTATUS status = IoCreateFile(

&pFileObject,

FILE_READ_DATA | FILE_WRITE_DATA,

&objectAttributes,

&ioStatus,

nullptr,

FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,

FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE,

FILE_OPEN_IF,

FILE_SYNCHRONOUS_IO_NONALERT,

nullptr,

0,

CreateFileTypeNone,

nullptr,

IO_NO_PARAMETER_CHECKING

);

if (!NT_SUCCESS(status)) {

// handle error

}

HANDLE hDevice = nullptr;

ObReferenceObjectByPointer(

pFileObject,

FILE_ALL_ACCESS,

nullptr,

KernelMode,

reinterpret_cast(&pFileObject),

nullptr

);

status = ZwCreateFile(

&hDevice,

FILE_READ_DATA | FILE_WRITE_DATA,

&objectAttributes,

&ioStatus,

nullptr,

FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,

FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE,

FILE_OPEN_IF,

FILE_SYNCHRONOUS_IO_NONALERT,

nullptr,

0

);

if (!NT_SUCCESS(status)) {

// handle error

}

```

在这个示例中，DeviceIoControl函数在最后一行调用，而之前的代码演示了如何通过IoCreateDevice和IoCreateFile函数来创建一个设备对象，再使用ObReferenceObjectByPointer和ZwCreateFile函数创建一个设备句柄，函数调用成功后，我们就可以使用DeviceIoControl函数。

总结

在本文中，我们深入了解了DeviceIoControl函数及其在Windows设备驱动程序开发中的使用方式。实际上，在Windows驱动程序的开发中，还有许多需要了解的概念和技术。但是，只有深入理解了DeviceIoControl函数，才能更好地提高Windows设备驱动程序的开发效率。