Windows 輸入法詳解

卖雨伞的小男孩發表於2024-12-03

Windows

一、輸入法的實現原理

輸入法的輸入原理主要包括以下幾個步驟：

輸入捕獲：
- 使用者透過鍵盤輸入字元，輸入法截獲這些按鍵事件。對於中文輸入，通常是拼音、五筆或其他編碼。
編碼解析：
- 輸入法將使用者輸入的編碼（如拼音）解析為可能的漢字或片語候選項。
候選項生成：
- 根據輸入的編碼，輸入法生成一組候選漢字或片語。這通常依賴於詞庫和語言模型。
使用者選擇：
- 使用者從候選項中選擇所需的漢字或片語。選擇可以透過數字鍵、空格鍵或其他快捷鍵完成。
文字輸出：
- 輸入法將使用者選擇的漢字或片語插入到當前輸入焦點所在的應用程式中。

輸入法的關鍵元件

詞庫：儲存大量的漢字、片語及其對應的拼音或其他編碼。
語言模型：用於預測和排序候選項，提升輸入效率。
使用者詞庫：記錄使用者的輸入習慣和自定義詞彙，以提高個性化輸入體驗。

其他特性

智慧糾錯：自動糾正常見的拼寫錯誤。
聯想輸入：根據上下文提供相關片語的建議。
語音輸入：透過語音識別技術將語音轉換為文字。

輸入法透過這些機制實現了從鍵盤輸入到文字輸出的轉換，支援多種語言和複雜字元的輸入。

二、文字輸出的原理

焦點視窗檢測：
- 輸入法需要知道當前哪個應用程式視窗具有輸入焦點，以便將文字插入正確的位置。
文字插入：
- 輸入法透過作業系統提供的介面或API將文字插入到焦點視窗中。這通常涉及模擬按鍵事件或直接呼叫系統的文字輸入函式。
訊息傳遞：
- 輸入法使用訊息傳遞機制（如Windows的訊息佇列）將文字傳遞給目標應用程式。作業系統會將這些訊息翻譯為相應的文字輸入事件。
剪貼簿操作（可選）：
- 在某些情況下，輸入法可能會臨時使用剪貼簿來傳遞複雜文字。它會將文字複製到剪貼簿，然後模擬“貼上”操作。
IME（輸入法編輯器）介面：
- 在Windows上，輸入法通常透過IME介面與應用程式進行互動。這些介面提供了標準化的方法來處理文字輸入、候選項選擇等操作。

透過這些機制，輸入法能夠將使用者選擇的文字準確地插入到應用程式中，實現無縫的輸入體驗。

三、對於windows來說，輸入法管理器以及其作用

在Windows系統中，輸入法可以透過以下方式模擬按鍵事件和呼叫系統的文字輸入函式：

模擬按鍵事件

SendInput：
- SendInput 是一個Windows API函式，用於模擬鍵盤和滑鼠輸入事件。它可以傳送一系列的按鍵事件來模擬使用者的鍵盤輸入。
keybd_event（已過時）：
- keybd_event 是一個較老的API，用於模擬鍵盤事件。雖然仍然可用，但不推薦使用，建議使用SendInput。

呼叫系統的文字輸入函式

WM_CHAR 訊息：
- 輸入法可以向視窗傳送 WM_CHAR 訊息，這是一種標準的Windows訊息，用於表示字元輸入。
IMM (Input Method Manager) API：
- Windows提供了一組IMM API，用於處理輸入法編輯器（IME）的操作，如ImmSetCompositionString，用於設定輸入法的合成字串。
Text Services Framework (TSF)：（windows xp以及以後支援）
- TSF是一個更現代的框架，提供了更靈活和強大的文字輸入服務介面。輸入法可以透過TSF與應用程式互動，支援複雜的文字輸入和編輯功能。

透過這些方法，輸入法能夠將使用者選擇的文字插入到應用程式中，確保輸入過程的流暢性和準確性

SendInput 是一個Windows API，用於模擬鍵盤、滑鼠和其他輸入裝置的輸入事件。即使有 IMM 和 TSF，這些技術主要用於管理和處理複雜的文字輸入，而 SendInput 提供了一種底層機制來模擬使用者輸入，適用於以下場景：

自動化測試：模擬使用者操作，進行軟體的自動化測試。
宏和指令碼：自動執行一系列輸入操作。
遊戲開發：模擬輸入以測試或實現自動化功能。
無障礙支援：幫助開發輔助技術，為使用者提供替代輸入方式。

因此，SendInput 與 IMM 和 TSF 解決的問題不同，主要用於直接模擬輸入事件，而不是管理輸入法和文字服務。

輸入法（IME，輸入法編輯器）可以攔截和處理 Windows 訊息。這通常發生在文字輸入階段，尤其是在處理複雜輸入（如中文、日文、韓文等）時。IME 會攔截鍵盤輸入訊息，然後進行相應的轉換和處理。

具體來說，輸入法會處理以下訊息：

WM_KEYDOWN 和 WM_KEYUP：用於檢測按鍵事件。
WM_CHAR：用於接收字元輸入。
WM_IME_COMPOSITION：用於處理輸入法的組合輸入，如拼音或假名。
WM_IME_STARTCOMPOSITION 和 WM_IME_ENDCOMPOSITION：用於標記輸入法組合輸入的開始和結束。

透過這些訊息，輸入法可以在使用者輸入時動態地進行字元轉換和顯示候選字視窗等操作。

輸入法通常不會處理透過 SendInput 傳送的 Unicode 字元。這是因為 SendInput 直接將字元插入輸入流，而不經過輸入法編輯器的轉換過程。

SendInput 生成的輸入被視為直接的鍵盤輸入，因此繞過了輸入法的攔截和處理步驟。這使得它能夠輸入任何 Unicode 字元，而不依賴於當前的輸入法設定。

四、windows中如何獲取和設定輸入法

一、使用基礎API

在 Windows 中，可以使用 Windows API 來獲取、儲存和設定輸入法。以下是一些相關的 API 函式和步驟：

獲取當前輸入法

使用 GetKeyboardLayout 函式來獲取當前輸入法的控制代碼：

HKL hkl = GetKeyboardLayout(0);

儲存當前輸入法

儲存輸入法通常涉及將 HKL 值儲存在某個變數中，以便稍後恢復。例如：

HKL savedHkl = GetKeyboardLayout(0);

設定輸入法

使用 ActivateKeyboardLayout 函式來設定輸入法：

ActivateKeyboardLayout(hkl, KLF_SETFORPROCESS);

示例程式碼

以下是一個簡單的示例，演示如何獲取、儲存和設定輸入法：

#include <windows.h>
#include <stdio.h>

int main() {
    // 獲取當前輸入法
    HKL currentHkl = GetKeyboardLayout(0);
    printf("Current Input Method: %p\n", currentHkl);

    // 儲存輸入法
    HKL savedHkl = currentHkl;

    // 模擬切換到其他輸入法（假設有其他輸入法）
    // 這裡需要替換為實際的輸入法HKL
    HKL newHkl = LoadKeyboardLayout(TEXT("00000409"), KLF_ACTIVATE);
    ActivateKeyboardLayout(newHkl, KLF_SETFORPROCESS);
    printf("Switched to new Input Method: %p\n", newHkl);

    // 恢復輸入法
    ActivateKeyboardLayout(savedHkl, KLF_SETFORPROCESS);
    printf("Restored Input Method: %p\n", savedHkl);

    return 0;
}

注意事項

LoadKeyboardLayout 可以用於載入特定的輸入法佈局。
確保應用程式有足夠的許可權來更改輸入法。
HKL 是一個控制代碼，通常用來標識輸入法佈局。不同的輸入法有不同的 HKL 值。

這些 API 可以幫助你在應用程式中管理輸入法的狀態。

使用TSP管理輸入法

在 Windows 10 中，輸入法管理主要使用文字服務框架（TSF）。不過，傳統的輸入法管理方法（如 GetKeyboardLayout 和 ActivateKeyboardLayout）仍然可以在某些情況下使用。TSF 提供了更強大的功能和靈活性來處理輸入法。

使用 TSF 管理輸入法

要使用 TSF，需要透過 COM 介面進行操作。以下是一些基本步驟和介面：

初始化 COM 庫：
使用 CoInitialize 或 CoInitializeEx 初始化 COM 庫。
獲取 TSF 介面：
使用 ITfInputProcessorProfiles 介面來管理輸入法。
獲取當前輸入法：
使用 ITfInputProcessorProfiles::GetActiveLanguageProfile 獲取當前輸入法。
設定輸入法：
使用 ITfInputProcessorProfiles::ActivateLanguageProfile 設定輸入法。

示例程式碼

以下是一個簡單的示例，展示如何獲取和設定輸入法（需要連結 Ole32.lib）：

#include <windows.h>
#include <msctf.h>
#include <iostream>

int main() {
    // 初始化COM庫
    HRESULT hr = CoInitializeEx(NULL, COINIT_APARTMENTTHREADED);
    if (FAILED(hr)) {
        std::cerr << "Failed to initialize COM library." << std::endl;
        return -1;
    }

    ITfInputProcessorProfiles* pProfiles = nullptr;
    hr = CoCreateInstance(CLSID_TF_InputProcessorProfiles, NULL, CLSCTX_INPROC_SERVER, IID_ITfInputProcessorProfiles, (void**)&pProfiles);
    if (SUCCEEDED(hr)) {
        LANGID langid;
        CLSID clsid;
        GUID guidProfile;
        
        // 獲取當前輸入法
        hr = pProfiles->GetActiveLanguageProfile(GUID_TFCAT_TIP_KEYBOARD, &clsid, &langid, &guidProfile);
        if (SUCCEEDED(hr)) {
            std::wcout << L"Current Language: " << langid << std::endl;

            // 在這裡設定新的輸入法（假設有其他輸入法）
            // 需要替換為實際的CLSID和GUID
            // pProfiles->ActivateLanguageProfile(CLSID_TF_InputProcessorProfiles, langid, guidProfile);
        }
        
        pProfiles->Release();
    } else {
        std::cerr << "Failed to create ITfInputProcessorProfiles instance." << std::endl;
    }

    CoUninitialize();
    return 0;
}

注意事項

TSF 提供了更細粒度的輸入法管理功能。
確保你的應用程式在初始化和使用 COM 介面時正確處理錯誤。
需要在專案中新增適當的庫引用，例如 Ole32.lib 和 Msctf.h。

這種方法適用於 Windows 10 和使用 TSF 的系統。

五、IMM和TSF可以用來輸入文字麼

在 Windows 中，IMM（Input Method Manager）和 TSF（Text Services Framework）用於處理輸入法和文字輸入，但它們在直接輸入文字方面有所不同。

IMM（Input Method Manager）

主要用於：傳統輸入法，特別是針對 CJK（中文、日文、韓文）字元。
功能：處理鍵盤輸入，轉換為複雜字元。
侷限性：較舊的技術，更多用於傳統應用。

TSF（Text Services Framework）

主要用於：現代輸入法，提供更豐富的文字服務。
功能：支援多種輸入法和文字服務，能夠處理複雜的文字輸入和轉換。
優勢：支援更復雜的文字輸入場景，如手寫識別、語音輸入等。

直接輸入文字

IMM：不直接用於輸入文字，而是用於管理輸入法和處理輸入法相關的事件。
TSF：可以透過編寫自定義文字服務來處理複雜的文字輸入，但通常不直接用於插入文字。

插入文字的方法

如果要在應用程式中插入文字，通常會使用以下方法：

SendInput：用於模擬鍵盤輸入。
SendMessage：傳送 WM_SETTEXT 或 WM_CHAR 訊息到視窗。
Edit Control API：對於編輯控制元件，可以使用 SetWindowText 等函式。

示例：使用 SendInput 插入文字

#include <windows.h>

void InsertText(const wchar_t* text) {
    size_t len = wcslen(text);
    INPUT* inputs = new INPUT[len * 2];  // Each character needs a key down and key up event

    for (size_t i = 0; i < len; ++i) {
        inputs[i * 2].type = INPUT_KEYBOARD;
        inputs[i * 2].ki.wVk = 0;
        inputs[i * 2].ki.wScan = text[i];
        inputs[i * 2].ki.dwFlags = KEYEVENTF_UNICODE;

        inputs[i * 2 + 1] = inputs[i * 2];
        inputs[i * 2 + 1].ki.dwFlags |= KEYEVENTF_KEYUP;
    }

    SendInput(static_cast<UINT>(len * 2), inputs, sizeof(INPUT));
    delete[] inputs;
}

int main() {
    // Example usage
    InsertText(L"Hello, 世界!");
    return 0;
}

注意事項

IMM 和 TSF 主要用於管理輸入法，而不是直接插入文字。
插入文字時，確保目標視窗可以接收輸入。
使用 TSF 時，可以開發自定義輸入法或文字服務以實現更復雜的輸入邏輯。

六、SendInput和keybd_event、mouse_event 的異同

SendInput 和 keybd_event（注意：應為 key_event）都是用於模擬鍵盤輸入的 Windows API 函式，但它們有一些重要的區別：

SendInput

功能：SendInput 可以模擬鍵盤、滑鼠和硬體輸入事件。
結構化輸入：使用 INPUT 結構體，可以同時傳送多個輸入事件。
現代化：推薦使用的 API，提供更高的可靠性和精確性。
批次處理：可以在一次呼叫中傳送多個輸入事件，提高效率。
支援：支援更復雜的輸入場景，包括聯合鍵（如 Ctrl+C）。

keybd_event

功能：專門用於模擬鍵盤事件。
歷史悠久：是較舊的 API，逐漸被 SendInput 取代。
簡單性：直接傳送單個鍵盤事件。
侷限性：不支援批次處理，功能較為有限。

mouse_event

功能：用於模擬滑鼠移動和按鈕點選。
歷史悠久：較舊的 API，逐漸被 SendInput 取代。
簡單性：直接用於傳送滑鼠事件。
侷限性：不支援批次處理多個輸入事件。

SendInput

功能：可以模擬滑鼠、鍵盤和硬體輸入事件。
結構化輸入：使用 INPUT 結構體，可以同時傳送多個輸入事件。
現代化：推薦使用的 API，提供更高的可靠性和精確性。
批次處理：可以在一次呼叫中傳送多個輸入事件，提高效率。

Windows 輸入法詳解

輸入法的關鍵元件

其他特性

模擬按鍵事件

呼叫系統的文字輸入函式

獲取當前輸入法

儲存當前輸入法

設定輸入法

示例程式碼

注意事項

使用 TSF 管理輸入法

示例程式碼

注意事項

IMM（Input Method Manager）

TSF（Text Services Framework）

直接輸入文字

插入文字的方法

示例：使用 SendInput 插入文字

注意事項

SendInput

keybd_event

推薦使用

mouse_event

SendInput

推薦使用

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