Windows下如何枚举所有进程
Posted on 13:37:00 by 晓月 and filed under Coding, Windows, Windows Mobile
要编写一个类似于 Windows 任务管理器的软件，首先遇到的问题是如何实现枚举所有进程。暂且不考虑进入核心态去查隐藏进程一类的，下面提供几种方法。请注意每种方法的使用局限，比如使用这些 API 所需要的操作系统是什么（尤其是是否能在 Windows Mobile 下使用）。
本文参考用户态枚举进程的几种方法，原文对于每一种方法都给出了完整的代码，被我照抄下来。还有一篇：如何用 Win32 APIs 枚举应用程序窗口和进程。基于我现学现卖的本质，对我演绎的部分请抱着批判的眼光来看，另外代码也没有充分验证。
使用 ToolHelp API
ToolHelp API 的功能就是为了获取当前运行程序的信息，从而编写适合自己需要的工具（@MSDN）。它支持的平台比较广泛，可以在 Windows CE 下使用。在 Windows Mobile SDK 的 Samples 里面有一个 PViewCE 的样例程序，就是用这个来查看进程和线程信息的。
使用方法就是先用 CreateToolhelp32Snapshot 将当前系统的进程、线程、DLL、堆的信息保存到一个缓冲区，这就是一个系统快照。如果你只是对进程信息感兴趣，那么只要包含 TH32CS_SNAPPROCESS 标志即可。
然后调用一次 Process32First 函数，从快照中获取第一个进程，然后重复调用 Process32Next，直到函数返回 FALSE 为止。这样将遍历快照中进程列表。这两个函数都带两个参数，它们分别是快照句柄和一个 PROCESSENTRY32 结构。调用完 Process32First 或 Process32Next 之后，PROCESSENTRY32 中将包含系统中某个进程的关键信息。其中进程 ID 就存储在此结构的 th32ProcessID。此 ID 传给 OpenProcess API 可以获得该进程的句柄。对应的可执行文件名及其存放路径存放在 szExeFile 结构成员中。在该结构中还可以找到其它一些有用的信息。
需要注意的是：在调用 Process32First() 之前，要将 PROCESSENTRY32 结构的 dwSize 成员设置成 sizeof(PROCESSENTRY32)。 然后再用 Process32First、Process32Next 来枚举进程。使用结束后要调用 CloseHandle 来释放保存的系统快照。
以下为参考代码：
#include <windows.h>
#include <tlhelp32.h>
#include <stdio.h>
void useToolHelp()
{
HANDLE procSnap = CreateToolhelp32Snapshot(TH32CS_SNAPPROCESS, 0);
if(procSnap == INVALID_HANDLE_VALUE)
{
printf("CreateToolhelp32Snapshot failed, %d ",GetLastError());
return;
}
//
PROCESSENTRY32 procEntry = { 0 };
procEntry.dwSize = sizeof(PROCESSENTRY32);
BOOL bRet = Process32First(procSnap,&procEntry);
while(bRet)
{
wprintf(L"PID: %d (%s) ", procEntry.th32ProcessID, procEntry.szExeFile);
bRet = Process32Next(procSnap, &procEntry);
}
CloseHandle(procSnap);
}
void main()
{
useToolHelp();
getchar();
}
使用 Processing Status API
在 Windows SDK 中可以找到 PSAPI，通过 PSAPI 可以获取进程列表和设备驱动列表。通过 EnumProcesses、EnumProcessModules、GetModuleFileNameEx 和 GetModuleBaseName 来实现。
首先使用 EnumProcesses 来枚举所有进程，它有三个参数：DWORD 类型的数组指针 lpidProcess；该数组的大小尺寸 cb；以及一个指向 DWORD 的指针 cbNeeded，它接收返回数据的长度。DWORD 数组用于保存当前运行的进程 IDs。cbNeeded 返回数组所用的内存大小。下面算式可以得出返回了多少进程：nReturned = cbNeeded / sizeof(DWORD)。
注意：虽然文档将返回的 DWORD 命名为“cbNeeded”，实际上是没有办法知道到底要传多大的数组的。EnumProcesses 根本不会在 cbNeeded 中返回一个大于 cb 参数传递的数组值。所以，唯一确保 EnumProcesses 函数成功的方法是分配一个 DWORD 数组，并且，如果返回的 cbNeeded 等于 cb，分配一个较大的数组，并不停地尝试直到 cbNeeded 小于 cb 。
下面是参考代码：
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <tchar.h>
#include "psapi.h"
#pragma comment(lib,"psapi.lib")
void PrintProcessNameAndID(DWORD processID)
{
TCHAR szProcessName[MAX_PATH] = _T("<unknown>");
HANDLE hProcess = OpenProcess(PROCESS_ALL_ACCESS/* | PROCESS_QUERY_INFORMATION | PROCESS_VM_READ*/,FALSE,processID);
//Process name.
if(NULL!=hProcess)
{
HMODULE hMod;
DWORD cbNeeded;
if(EnumProcessModules(hProcess,&hMod,sizeof(hMod), &cbNeeded))
{
GetModuleBaseName(hProcess,hMod,szProcessName,sizeof(szProcessName)/sizeof(TCHAR));
}
}
wprintf(_T("PID: %d (%s) "),processID,szProcessName);
CloseHandle(hProcess);
}
void main( )
{
DWORD aProcesses[1024], cbNeeded, cProcesses;
unsigned int i;
if(!EnumProcesses(aProcesses,sizeof(aProcesses),&cbNeeded))
return;
cProcesses = cbNeeded/sizeof(DWORD);
for(i=0;i<cProcesses;i++)
PrintProcessNameAndID(aProcesses[i]);
getchar();
}
注意到，此方法由于需要进行 OpenProcess 操作，所以需要一定的权限，当权限不够时，有些进程将不能被打开。下面给出提升权限的相关代码：
void RaisePrivilege()
{
HANDLE hToken;
TOKEN_PRIVILEGES tp;
tp.PrivilegeCount = 1;
tp.Privileges[0].Attributes = SE_PRIVILEGE_ENABLED;
if(OpenProcessToken(GetCurrentProcess(),TOKEN_ALL_ACCESS,&hToken))
{
if(LookupPrivilegeValue(NULL,SE_DEBUG_NAME,&tp.Privileges[0].Luid))
{
AdjustTokenPrivileges(hToken,FALSE,&tp,NULL,NULL,0);
}
}
if(hToken)
CloseHandle(hToken);
}
使用 Native API
在 使用Native API 探测本机系统信息 中我介绍了 Native API 中的 NtQuerySystemInformation（ZwQuerySystemInformation）。当设置查询的信息类型为 SystemProcessesAndThreadsInformation 时（第5号功能），可以用来枚举所有进程和线程。
提醒：这个函数属于 Undocumented API，并且不建议使用，因为不同系统的结构和常量有所不同。下面列出 Windows XP 下可以用的相关结构和常量：
typedef DWORD (WINAPI *ZWQUERYSYSTEMINFORMATION)(DWORD, PVOID, DWORD, PDWORD);
typedef struct _SYSTEM_PROCESS_INFORMATION
{
DWORD NextEntryDelta;
DWORD ThreadCount;
DWORD Reserved1[6];
FILETIME ftCreateTime;
FILETIME ftUserTime;
FILETIME ftKernelTime;
UNICODE_STRING ProcessName;
DWORD BasePriority;
DWORD ProcessId;
DWORD InheritedFromProcessId;
DWORD HandleCount;
DWORD Reserved2[2];
DWORD VmCounters;
DWORD dCommitCharge;
PVOID ThreadInfos[1];
}SYSTEM_PROCESS_INFORMATION, *PSYSTEM_PROCESS_INFORMATION;
#define SystemProcessesAndThreadsInformation 5
然后动态加载 ntdll.dll，获得函数的地址。便可以进行进程的枚举相关代码如下：
#include <windows.h>
#include <ntsecapi.h>
#include <stdio.h>
typedef DWORD (WINAPI *ZWQUERYSYSTEMINFORMATION)(DWORD, PVOID, DWORD, PDWORD);
typedef struct _SYSTEM_PROCESS_INFORMATION
{
DWORD NextEntryDelta;
DWORD ThreadCount;
DWORD Reserved1[6];
FILETIME ftCreateTime;
FILETIME ftUserTime;
FILETIME ftKernelTime;
UNICODE_STRING ProcessName;
DWORD BasePriority;
DWORD ProcessId;
DWORD InheritedFromProcessId;
DWORD HandleCount;
DWORD Reserved2[2];
DWORD VmCounters;
DWORD dCommitCharge;
PVOID ThreadInfos[1];
}SYSTEM_PROCESS_INFORMATION, *PSYSTEM_PROCESS_INFORMATION;
#define SystemProcessesAndThreadsInformation 5
void main()
{
HMODULE hNtDll = GetModuleHandle(L"ntdll.dll");
if(!hNtDll)
return;
ZWQUERYSYSTEMINFORMATION ZwQuerySystemInformation = (ZWQUERYSYSTEMINFORMATION)GetProcAddress(hNtDll,"ZwQuerySystemInformation");
ULONG cbBuffer = 0x10000;
LPVOID pBuffer = NULL;
pBuffer = malloc(cbBuffer);
if(pBuffer == NULL)
return;
ZwQuerySystemInformation(SystemProcessesAndThreadsInformation,pBuffer,cbBuffer,NULL);
PSYSTEM_PROCESS_INFORMATION pInfo = (PSYSTEM_PROCESS_INFORMATION)pBuffer;
for(;;)
{
wprintf(L"PID: %d (%ls) ",pInfo->ProcessId,pInfo->ProcessName.Buffer);
if(pInfo->NextEntryDelta == 0)
break;
pInfo = (PSYSTEM_PROCESS_INFORMATION)(((PUCHAR)pInfo) + pInfo->NextEntryDelta);
}
free(pBuffer);
getchar();
}
对这个方法有问题的，可以参考我之前的那篇介绍 Native API 的文章。
同样使用 ZwQuerySystemInformation 函数，查询类型如果设置为 SystemHandleInformation（第16号功能）也可以达到目的。它能获取系统中所有句柄，再加上进程 ID 的判断就可以枚举所有进程了。
#include <windows.h>
#include <ntsecapi.h>
#include <ntstatus.h>
#include <stdio.h>
typedef NTSTATUS (WINAPI *ZWQUERYSYSTEMINFORMATION)(DWORD, PVOID, DWORD, PDWORD);
typedef struct _SYSTEM_HANDLE_INFORMATION
{
ULONG ProcessId;
UCHAR ObjectTypeNumber;
UCHAR Flags;
USHORT Handle;
PVOID Object;
ACCESS_MASK GrantedAccess;
}SYSTEM_HANDLE_INFORMATION, *PSYSTEM_HANDLE_INFORMATION;
typedef struct _SYSTEM_HANDLE_INFORMATION_EX
{
ULONG NumberOfHandles;
SYSTEM_HANDLE_INFORMATION Information[1];
}SYSTEM_HANDLE_INFORMATION_EX, *PSYSTEM_HANDLE_INFORMATION_EX;
#define SystemHandleInformation 0x10 //16
void main()
{
HMODULE hNtDll = LoadLibrary(L"ntdll.dll");
if(!hNtDll)
return;
ZWQUERYSYSTEMINFORMATION ZwQuerySystemInformation = (ZWQUERYSYSTEMINFORMATION)GetProcAddress(hNtDll,"ZwQuerySystemInformation");
ULONG cbBuffer = 0x4000;
LPVOID pBuffer = NULL;
NTSTATUS s;
do
{
pBuffer = malloc(cbBuffer);
if(pBuffer == NULL)
return;
memset(pBuffer,0,cbBuffer);
s = ZwQuerySystemInformation(SystemHandleInformation,pBuffer,cbBuffer,NULL);
if(s == STATUS_INFO_LENGTH_MISMATCH)
{
free(pBuffer);
cbBuffer = cbBuffer * 2;
}
}while(s == STATUS_INFO_LENGTH_MISMATCH);
PSYSTEM_HANDLE_INFORMATION_EX pInfo = (PSYSTEM_HANDLE_INFORMATION_EX)pBuffer;
ULONG OldPID = 0;
for(DWORD i = 0;i<pInfo->NumberOfHandles;i++)
{
if(OldPID != pInfo->Information[i].ProcessId)
{
OldPID = pInfo->Information[i].ProcessId;
wprintf(L"PID: %d ",OldPID);
}
}
free(pBuffer);
FreeLibrary(hNtDll);
getchar();
}
原文中提到，在进行进程“隐藏”工作的时候，此处的句柄是一件容易被忽略的地方，因此需要注意隐藏由程序打开的相关句柄。由于系统中句柄数量经常变换，所以没有什么必要修改其中的 NumberOfHandles 域，因为如果修改此处的值，则需要不停对句柄的变化进行维护，开销比较大。在用户态下的进程枚举已经变得不可靠，因为一个内核级的 Rootkit 很容易就能够更改这些函数的返回结果。所以进程的可靠枚举应在内核态中实现，可以通过编写驱动来实现。
有关16位程序
根据参考的第二篇文章：在 Windows 95，Windows 98 和 Windows ME 中，ToolHelp32 对待16位程序一视同仁，它们与 Win32 程序一样有自己的进程 IDs。但是在 Windows NT，Windows 2000 或 Windows XP 中情况并不是这样。在这些操作系统中，16位程序运行在所谓的 VDM 当中（也就是DOS机）。
为了在 Windows NT，Windows 2000 和 Windows XP 中枚举16位程序，必须使用一个名为 VDMEnumTaskWOWEx 的函数。它的声明包含在 Windows SDK 中的 VDMDBG.h 中，并且需要在项目中链接 VDMDBG.lib 文件。
微软的网上帮助里面有一篇介绍的文章：如何在 Windows NT、 Windows 2000 和 Windows XP 上使用 VDMDBG 函数。