HOOK API （一）——HOOK基础+一个鼠标钩子实例

HOOK API （一）——HOOK基础+一个鼠标钩子实例

原文出处：http://www.cnblogs.com/fanling999/p/4592740.html

code: https://github.com/hfl15/windows_kernel_development/tree/master/demo_source_code/MouseHook

0x00 起因

最近在做毕业设计，有一个功能是需要实现对剪切板的监控和进程的防终止保护。原本想从内核层实现，但没有头绪。最后决定从调用层入手，即采用HOOK API的技术来挂钩相应的API，从而实现预期的功能。在这样的需求下，就开始学习了HOOK API。

0x01什么是HOOK API

HOOK（钩子，挂钩）是一种实现Windows平台下类似于中断的机制。HOOK机制允许应用程序拦截并处理Windows消息或指定事件，当指定的消息发出后，HOOK程序就可以在消息到达目标窗口之前将其捕获，从而得到对消息的控制权，进而可以对该消息进行处理或修改，加入我们所需的功能。钩子按使用范围分，可分为线程钩子和系统钩子，其中，系统钩子具有相当大的功能，几乎可以实现对所有Windows消息的拦截、处理和监控。这项技术涉及到两个重要的API，一个是SetWindowsHookEx，安装钩子；另一个是UnHookWindowsHookEx，卸载钩子。

本文使用的HOOK API技术，是指截获系统或进程对某个API函数的调用，使得API的执行流程转向我们指定的代码段，从而实现我们所需的功能。Windows下的每个进程均拥有自己的地址空间，并且进程只能调用其地址空间内的函数，因此HOOK API尤为关键的一步是，设法将自己的代码段注入到目标进程中，才能进一步实现对该进程调用的API进行拦截。然而微软并没有提供HOOK API的调用接口，这就需要开发者自己编程实现，大家所熟知的防毒软件、防火墙软件等均采用HOOK API实现。

一般来说，HOOK API由两个组成部分，即实现HOOK API的DLL文件，和启动注入的主调程序。本文采用HOOK API 技术对剪切板相关的API 函数进行拦截，从而实现对剪切板内容的监控功能，同样使用该技术实现进程防终止功能。其中DLL文件支持HOOK API的实现，而主调客户端程序将在初始化时把带有HOOK API功能的DLL随着鼠标钩子的加载注入到目标进程中，这里的鼠标钩子属于系统钩子。

0x02 钩子的类型

1、按事件分类

有如下的几种常用类型

　　（1）键盘钩子和低级键盘钩子可以监视各种键盘消息。

　　（2）鼠标钩子和低级鼠标钩子可以监视各种鼠标消息。

　　（3）外壳钩子可以监视各种Shell事件消息。比如启动和关闭应用程序。

　　（4）日志钩子可以记录从系统消息队列中取出的各种事件消息。

　　（5）窗口过程钩子监视所有从系统消息队列发往目标窗口的消息。

此外，还有一些特定事件的钩子提供给我们使用，不一一列举。

下面描述常用的Hook类型：

1、WH_CALLWNDPROC和WH_CALLWNDPROCRET Hooks

WH_CALLWNDPROC和WH_CALLWNDPROCRET Hooks使你可以监视发送到窗口过程的消息。系统在消息发送到接收窗口过程之前调用WH_CALLWNDPROC Hook子程，并且在窗口过程处理完消息之后调用WH_CALLWNDPROCRET Hook子程。WH_CALLWNDPROCRET Hook传递指针到CWPRETSTRUCT结构，再传递到Hook子程。CWPRETSTRUCT结构包含了来自处理消息的窗口过程的返回值，同样也包括了与这个消息关联的消息参数。

2、WH_CBT Hook

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。

Hook子程的返回值确定系统是否允许或者防止这些操作中的一个。

3、WH_DEBUG Hook

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。

4、WH_FOREGROUNDIDLE Hook

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。

5、WH_GETMESSAGE Hook

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。

6、WH_JOURNALPLAYBACK Hook

WH_JOURNALPLAYBACK Hook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）

7、WH_JOURNALRECORD Hook

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。

8、WH_KEYBOARD Hook

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。

9、WH_KEYBOARD_LL Hook

WH_KEYBOARD_LL Hook监视输入到线程消息队列中的键盘消息。

10、WH_MOUSE Hook

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。

11、WH_MOUSE_LL Hook

WH_MOUSE_LL Hook监视输入到线程消息队列中的鼠标消息。

12、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。

13、WH_SHELL Hook

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：

只要有个top-level、unowned 窗口被产生、起作用、或是被摧毁；
当Taskbar需要重画某个按钮；
当系统需要显示关于Taskbar的一个程序的最小化形式；
当目前的键盘布局状态改变；
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。

以上是13种常用的hook类型！

2、按使用范围分类

主要有线程钩子和系统钩子：

（1）线程钩子监视指定线程的事件消息。

（2）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。这是系统钩子和线程钩子很大的不同之处。

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。

0x03编写钩子程序

编写钩子程序的步骤分为三步：定义钩子函数、安装钩子和卸载钩子。

1．定义钩子函数

　　钩子函数是一种特殊的回调函数。钩子监视的特定事件发生后，系统会调用钩子函数进行处理。不同事件的钩子函数的形式是各不相同的。下面以鼠标钩子函数举例说明钩子函数的原型：

LRESULT CALLBACK HookProc(int nCode ,WPARAM wParam,LPARAM lParam)

参数wParam和 lParam包含所钩消息的信息，比如鼠标位置、状态，键盘按键等。nCode包含有关消息本身的信息，比如是否从消息队列中移出。

我们先在钩子函数中实现自定义的功能，然后调用函数 CallNextHookEx.把钩子信息传递给钩子链的下一个钩子函数。CallNextHookEx.的原型如下：

LRESULT CallNextHookEx( HHOOK hhk, int nCode, WPARAM wParam, LPARAM lParam )

参数 hhk是钩子句柄。nCode、wParam和lParam 是钩子函数。

当然也可以通过直接返回TRUE来丢弃该消息，就阻止了该消息的传递。

2．安装钩子

　　在程序初始化的时候，调用函数SetWindowsHookEx安装钩子。其函数原型为：

HHOOK SetWindowsHookEx( int idHook,HOOKPROC lpfn, INSTANCE hMod,DWORD dwThreadId )

参数idHook表示钩子类型，它是和钩子函数类型一一对应的。比如，WH_KEYBOARD表示安装的是键盘钩子，WH_MOUSE表示是鼠标钩子等等。

　　Lpfn是钩子函数的地址。

　　HMod是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。

　　 dwThreadId 指定钩子所监视的线程的线程号。对于全局钩子，该参数为NULL。

　　SetWindowsHookEx返回所安装的钩子句柄。

3．卸载钩子

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。

值得注意的是线程钩子和系统钩子的钩子函数的位置有很大的差别。线程钩子一般在当前线程或者当前线程派生的线程内，而系统钩子必须放在独立的动态链接库中，实现起来要麻烦一些。

0x04 一个实例——低级鼠标钩子程序

由0x02节，鼠标钩子类型有两个，一个是WH_MOUSE，另一个是WH_MOUSE_LL。其中WH_MOUSE_LL Hook，WH_MOUSE_LL Hook监视输入到线程消息队列中的鼠标消息。本例测试的是WH_MOUSE_LL。

参看上一小结可知，编写钩子程序的三个步奏是：

(1) 定义钩子函数：

LRESULT CALLBACK HookProc(int nCode ,WPARAM wParam,LPARAM lParam)

(2) 安装钩子：

HHOOK SetWindowsHookEx( int idHook,HOOKPROC lpfn, INSTANCE hMod,DWORD dwThreadId )

(3) 卸载钩子：

BOOL UnhookWindowsHookEx( HHOOK hhk)

还需要注意一点：系统钩子必须放在独立的动态链接库中。由此，程序分为两个部分：一个是钩子程序动态链接库，实现了鼠标钩子程序；另一个是MFC操作窗体，对DLL进行加载和卸载，即对DLL进行测试。

HOOK DLL的编写

新建项目——> Visual C++ ——> MFC DLL

 // 自定义消息
#define WM_HOOKMSG WM_USER + 106

/* 共享代码段，所有线程共享 */
#pragma data_seg("SHARED")

static HHOOK hhkMouse = NULL;             // 鼠标钩子句柄
static HINSTANCE g_hInstance = NULL;   // 本DLL的实例句柄
static HWND g_hWnd = NULL;                // 调用DLL的主窗口句柄

#pragma data_seg()
#pragma comment(linker,"/section:SHARED,rws")

/* 定义低级鼠标子函数 */
LRESULT CALLBACK LowLevelMouseProc(int nCode,WPARAM wParam,LPARAM lParam){

    // 有鼠标消息时，将其发给主程序
    if ( g_hWnd != NULL && nCode == HC_ACTION) {
        ::SendMessage(g_hWnd,WM_HOOKMSG,wParam,lParam);
    }

    return CallNextHookEx(hhkMouse,nCode,wParam,lParam);
}

/* 安装低级鼠标子函数，从而截获系统所有的鼠标信息 */
BOOL WINAPI StartHookMouse(HWND hwnd){

    g_hWnd = hwnd;
    hhkMouse = SetWindowsHookEx(WH_MOUSE_LL,LowLevelMouseProc,g_hInstance,0);

    if ( NULL == hhkMouse) {
        return FALSE;
    } else{
        return TRUE;
    }
}

/* 卸载低级鼠标钩子 */
VOID WINAPI StopHookMouse(){

    if (hhkMouse != NULL) {
        ::UnhookWindowsHookEx(hhkMouse);
    }

}

/* 获取自身 DLL 句柄 */
BOOL ChookDllApp::InitInstance(){

    CWinApp::InitInstance();
    g_hInstance = ::AfxGetInstanceHandle();

    return TRUE;
}

hookDll.def文件，钩子的加载和卸载函数：

; hookDll.def : 声明 DLL 的模块参数。

LIBRARY "MouseHook"

EXPORTS

; 此处可以是显式导出

StartHookMouse

StopHookMouse

MFC窗体编写

/* 消息定义 */
#define WM_MOUSEMSG WM_USER + 106

/* 添加消息映射  */
BEGIN_MESSAGE_MAP(ChookWindowDlg, CDialogEx)

//…… ……

    ON_MESSAGE(WM_MOUSEMSG,&ChookWindowDlg::OnMouseMsg) //消息映射

END_MESSAGE_MAP()

/*

   鼠标钩子的加载和卸载

*/


HINSTANCE g_hInstanceDll = NULL;

//    启动鼠标钩子
void ChookWindowDlg::OnBnClickedButtonStart(){

    // TODO: 在此添加控件通知处理程序代码

    g_hInstanceDll = LoadLibrary(_T("hookDll.dll"));
    if (NULL == g_hInstanceDll){
        AfxMessageBox(_T("加载hookDll.dll失败"));
        return;
    }

    typedef BOOL (CALLBACK *StartHookMouse)(HWND hwnd);
    StartHookMouse startHook;
    startHook = (StartHookMouse) ::GetProcAddress(g_hInstanceDll,"StartHookMouse");

    if ( NULL == startHook ){
        AfxMessageBox(_T("获取 StartHookMouse 函数失败"));
        return;
    }

    if (startHook(this->m_hWnd)) {
        m_List.InsertItem(m_List.GetItemCount(),_T("0"));
        m_List.SetItemText(m_List.GetItemCount()-1,1,_T("0"));
        m_List.SetItemText(m_List.GetItemCount()-1,2,_T("启动鼠标钩子成功"));
    } else{
        m_List.InsertItem(m_List.GetItemCount(),_T("0"));
        m_List.SetItemText(m_List.GetItemCount()-1,1,_T("0"));
        m_List.SetItemText(m_List.GetItemCount()-1,2,_T("启动鼠标钩子失败"));
    }
}

 
// 停止鼠标钩子HOOK
void ChookWindowDlg::OnBnClickedButtonHook(){

    // TODO: 在此添加控件通知处理程序代码

    typedef VOID (CALLBACK *StopHookMouse)();
    StopHookMouse stopHook;
    g_hInstanceDll = LoadLibrary(_T("hookDll.dll"));
    if ( g_hInstanceDll == NULL) {
        AfxMessageBox(_T("加载DLL失败"));
        return;
    }

    stopHook = (StopHookMouse) ::GetProcAddress(g_hInstanceDll,"StopHookMouse");

    if (stopHook == NULL){
        m_List.InsertItem(m_List.GetItemCount(),_T("0"));
        m_List.SetItemText(m_List.GetItemCount()-1,1,_T("0"));
        m_List.SetItemText(m_List.GetItemCount()-1,2,_T("获取函数 StopHookMouse 失败"));
        return;
    }else{
        stopHook();
        m_List.InsertItem(m_List.GetItemCount(),_T("0"));
        m_List.SetItemText(m_List.GetItemCount()-1,1,_T("0"));
        m_List.SetItemText(m_List.GetItemCount()-1,2,_T("停止HOOKMOUSE成功"));
    }

    if (g_hInstanceDll != NULL){
        ::FreeLibrary(g_hInstanceDll);
    }

    // 确保list control 最后一行可见
    m_List.EnsureVisible(m_List.GetItemCount()-1,FALSE);
}