delphi - 原始输入 WinAPI : GetRawInputBuffer() and message handling

Question

为什么
我正在尝试从条形码扫描仪获取输入到我的(可视)应用程序。即使应用程序失去焦点，我也想忽略来自其他设备的输入并获取输入。我在 SO 和其他地方找到了推荐的 RawInput API 来实现这一点。

我专注于 GetRawInputBuffer()读取输入，因为我期望每秒扫描约 2 次，每次扫描触发约 700 个事件(按下/向上键)(假设扫描仪充当键盘)。该文档提到使用 GetRawInputBuffer() “用于可以产生大量原始输入的设备”。我不知道以上是否真的符合条件...

问题
我已经成功接收到输入数据 - 但我肯定做错了什么(可能根本上......)，因为我无法找到获得一致结果的好方法。原始数据似乎很快就会“消失”，而且我经常得不到任何数据。关于 GetRawInputBuffer() 在 SO 上存在类似的现有问题，但到目前为止它们只得到了我......一些注意事项:

• 我使用来自 https://github.com/lhengen/RawInput 的“unRawInput.pas”
• 我使用 AllocateHwnd() 创建一个窗口句柄并将其注册为原始输入

(编辑)问题
我应该如何/何时(正确地)在可视化应用程序中调用 GetRawInputBuffer() 以获得一致的结果，这意味着例如所有 自上次通话以来的关键事件？或者:事件如何/为什么在调用之间被“丢弃”，我该如何防止它？

代码
下面的代码是一个 64 位控制台应用程序，展示了我迄今为止尝试过的 3 种方法及其问题(如主要 begin-end.-block 的代码注释中所述的取消注释/注释掉方法)。

• 方法#1:在输入发生时休眠()，然后立即读取缓冲区。我从 the learn.microsoft.com sample code 想到 Sleep() - 它工作得很好，因为它似乎获得了所有输入，但我认为这不实用，因为我的应用程序需要保持响应。
• 方法 #2:使用 GetMessage() - 通常，这不会产生任何数据，除非您输入得非常快(例如，混合键)，即使如此，它也可能占输入的 50%，最高。
• 方法 #3:使用 PeekMessage() 和 PM_NOREMOVE - 这似乎非常一致地获得输入，但会最大化线程。

program readrawbuffer;

{$APPTYPE CONSOLE}

{$R *.res}

uses
  WinAPI.Windows,
  WinAPI.Messages,
  System.Classes,
  System.SysUtils,
  URawInput in '..\URawInput.pas';       // from: https://github.com/lhengen/RawInput

type
  TGetInput = class
  strict private
    fRawInputStructureSize: UINT;
    fRawInputHeaderSize: UINT;
    fRawInputBufferSize: Cardinal;
    fRawInputDevice: RAWINPUTDEVICE;
    fRawInputBuffer: PRAWINPUT;
    procedure RawInputWndProc(var aMsg: TMessage);
  public
    fRawInputWindowHnd: HWND;
    function ReadInputBuffer(): String;
    constructor Create();
    destructor Destroy(); override;
  end;

  constructor TGetInput.Create();
  begin
    inherited;
    fRawInputStructureSize := SizeOf(RAWINPUT);
    fRawInputHeaderSize := SizeOf(RAWINPUTHEADER);
    // create buffer
    fRawInputBufferSize := 40 * 16;
    GetMem(fRawInputBuffer, fRawInputBufferSize);
    // create handle and register for raw (keyboard) input
    fRawInputWindowHnd := AllocateHWnd(RawInputWndProc);
    fRawInputDevice.usUsagePage := $1;
    fRawInputDevice.usUsage := $6;
    fRawInputDevice.dwFlags := RIDEV_INPUTSINK;
    fRawInputDevice.hwndTarget := fRawInputWindowHnd;
    if RegisterRawInputDevices(@fRawInputDevice, 1, SizeOf(RAWINPUTDEVICE)) then
      WriteLn('device(s) registered; start typing...')
    else
      WriteLn('error registering device(s): ' + GetLastError().ToString());
  end;

  destructor TGetInput.Destroy();
  begin
    if Assigned(fRawInputBuffer) then
      FreeMem(fRawInputBuffer);

    DeallocateHWnd(fRawInputWindowHnd);
    inherited;
  end;

  function TGetInput.ReadInputBuffer(): String;
  var
    pcbSize, pcbSizeT: UINT;
    numberOfStructs: UINT;
    pRI: PRAWINPUT;

  begin
    Result := String.Empty;
    pcbSize := 0;
    pcbSizeT := 0;

    numberOfStructs := GetRawInputBuffer(nil, pcbSize, fRawInputHeaderSize);
    if (numberOfStructs = 0) then
    begin
      // learn.microsoft.com says for 'nil'-call: "minimum required buffer, in bytes, is returned in *pcbSize"
      // though probably redundant, I guess it can't hurt to check:
      if (fRawInputBufferSize < pcbSize) then
      begin
        fRawInputBufferSize := pcbSize * 16;
        ReallocMem(fRawInputBuffer, fRawInputBufferSize);
      end;

      repeat
        pcbSizeT := fRawInputBufferSize;
        numberOfStructs := GetRawInputBuffer(fRawInputBuffer, pcbSizeT, fRawInputHeaderSize);
        if ((numberOfStructs > 0) and (numberOfStructs < 900000)) then
        begin
          {$POINTERMATH ON}
          pRI := fRawInputBuffer;

          for var i := 0 to (numberOfStructs - 1) do
          begin
            if (pRI.keyboard.Flags = RI_KEY_MAKE) then
              Result := Result + pRI.keyboard.VKey.ToHexString() + #32;

            pRI := NEXTRAWINPUTBLOCK(pRI);
          end;
          {$POINTERMATH OFF}
          // DefRawInputProc();   // doesn't do anything? http://blog.airesoft.co.uk/2014/04/defrawinputproc-rastinating-away/
        end
        else
          Break;
      until False;

    end
  end;

  procedure TGetInput.RawInputWndProc(var aMsg: TMessage);
  begin
    // comment-out case block for Sleep() approach; leave last DefWindowProc() line
    // leave case block for GetMessage() / PeekMessage() -approaches; comment-out last DefWindowProc() line
//    case aMsg.Msg of
//      WM_INPUT:
//        begin
//          Write(ReadInputBuffer(), '-');
//          aMsg.Result := 0;
//        end
//    else
//      aMsg.Result := DefWindowProc(fRawInputWindowHnd, aMsg.Msg, aMsg.WParam, aMsg.LParam);
//    end;

    // comment-out for GetMessage() / PeekMessage() -approaches
    aMsg.Result := DefWindowProc(fRawInputWindowHnd, aMsg.Msg, aMsg.WParam, aMsg.LParam);
  end;


var
  getInput: TGetInput;
  lpMsg: tagMSG;

begin
  getInput := TGetInput.Create();


////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// approach #1: Sleep()
// >> comment-out other aproaches; comment-out case block in RawInputWndProc(), leave last DefWindowProc() line

  repeat
    WriteLn('sleeping, type now...');
    Sleep(3000);
    WriteLn('VKeys read: ', getInput.ReadInputBuffer());
  until False;


////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// approach #2: GetMessage()
// >> comment-out other approaches; comment-out last DefWindowProc() line in RawInputWndProc(), leave case block

//  repeat
//    // learn.microsoft.com: "Use WM_INPUT here and in wMsgFilterMax to specify only the WM_INPUT messages."
//    if GetMessage(lpMsg, getInput.fRawInputWindowHnd, WM_INPUT, WM_INPUT) then
//      DispatchMessage(lpMsg);
//  until False;


////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// approach #3: PeekMessage()
// >> comment-out other approaches; comment-out last DefWindowProc() line in RawInputWndProc(), leave case block

//  repeat
//    if PeekMessage(lpMsg, getInput.fRawInputWindowHnd, WM_INPUT, WM_INPUT, PM_NOREMOVE) then
//      DispatchMessage(lpMsg);
//
//    if PeekMessage(lpMsg, 0, 0, 0, PM_REMOVE) then
//      DispatchMessage(lpMsg);
//  until False;

  getInput.Free();
end.

Answer 1

我根据下面评论中的交流修改了这个“答案”并进行了测试。它不一定能回答我的问题，但代表了我目前的理解水平，并概述了我最终采用的方法(到目前为止似乎有效)

• 无论如何，RawInput 似乎都是通过 WM_INPUT 窗口消息发送的；是否使用 GetRawInputData() 或 GetRawInputBuffer()
• 这意味着需要某种可以将消息发送到的窗口。这可以是一个隐藏的窗口。使用 CreateWindowEx(0, PChar('Message'), nil, 0, 0, 0, 0, 0, HWND_MESSAGE, 0, 0, nil); 目前对我来说效果很好
• 这也意味着需要某种消息循环，以便处理消息(并且不会堆积)。
• 与 GetRawInputData() 的区别似乎是 Windows 将“排队”WM_INPUT 消息，而 GetRawInputBuffer() 获取和删除(从队列中)一次发送多条消息。而且我认为唯一的优势是与必须“单独处理每个 WM_INPUT 消息”相比，这种方式可以更快地“接收”输入(更高的吞吐量)。
• 棘手的是 GetRawInputBuffer() 似乎可以正常工作，最重要的是消息 except WM_INPUT 通过常规方式处理 - 然后是 GetRawInputBuffer( ) 被定期调用，它处理排队的 WM_INPUT 消息。我采取的任何以某种方式“查看”WM_INPUT 消息的方法最终都会导致我从 GetRawInputBuffer()
得到不一致/不完整的结果

下面是我的消息循环，主要是受 this SO answer 启发并在单独的线程中运行

repeat
  TThread.Sleep(10);

  while True do
  begin
    if (Not PeekMessage(lpMsg, 0, 0, WM_INPUT - 1, PM_NOYIELD or PM_REMOVE)) then System.Break;
    DefWindowProc(lpMsg.hwnd, lpMsg.message, lpMsg.wParam, lpMsg.lParam);
  end;

  while True do
  begin
    if (Not PeekMessage(lpMsg, 0, WM_INPUT + 1, High(Cardinal), PM_NOYIELD or PM_REMOVE)) then System.Break;
    DefWindowProc(lpMsg.hwnd, lpMsg.message, lpMsg.wParam, lpMsg.lParam);
  end;

  ReadRawInputBuffer();     // shown below; essentially reads out all queued-up input
until SomeCondition;

读取缓冲区(主要受 learn.microsoft.com 上的示例代码启发):

procedure ReadInputBuffer();
var
  // ...

begin
  // this returns the minimum required buffer size in ```pcbSize```
  numberOfStructs := GetRawInputBuffer(nil, pcbSize, rawInputHeaderSize);
  if (numberOfStructs = 0) then
  begin
    // read out all queued-up data
    repeat
      // ... allocate pBuffer as needed
      numberOfStructs := GetRawInputBuffer(pBuffer, pcbSize, rawInputHeaderSize);
      if ((numberOfStructs > 0) and (numberOfStructs < 900000)) then
        // do something with pBuffer / its data
        // I use a TThreadedQueue<T>; the items/data is worked off outside this thread
      else
        System.Break;
    until False;
  end
end;

(在超过 10 分钟的测试中，阅读 > 700'000 个关键事件似乎并没有让我失去一个(如果我的数字没有说谎的话)。使用 TStopWatch 和在消息循环开始时开始/停止(在 TThread.Sleep(10) 之后)并在耗尽输入队列后在结束时停止，在一次测试中在 15 秒内读取大约 12k 个事件(这是接近每秒 800 个事件)，最慢的运行测量... 0 毫秒。)