问题

当我们在电脑按下ctrl+c,剪切板储存了哪些信息?

回答
当你在电脑上按下 `Ctrl + C`(或 `Cmd + C` 在 macOS 上)时,你实际上是在执行一个“复制”操作。剪贴板会储存你当前选中的信息,以便稍后粘贴到其他位置。

剪贴板储存的信息可以非常多样化,具体取决于你复制的内容类型。它不仅仅是简单的文本,还可以包含:

1. 文本信息 (Text Information):

纯文本 (Plain Text): 这是最常见的类型。当你复制一段没有格式的文字时,剪贴板会储存这些字符。
富文本 (Rich Text): 当你复制的文本包含格式信息时,如字体、字号、颜色、加粗、斜体、下划线、对齐方式等,剪贴板会储存这些格式信息以及文本内容。不同的应用程序在储存和读取富文本时,可能会使用不同的格式标准,例如 RTF (Rich Text Format) 或 HTML。

2. 文件和文件夹 (Files and Folders):

当你选中一个或多个文件或文件夹,然后按 `Ctrl + C` 时,剪贴板会储存这些文件或文件夹的路径信息 (Path Information)。它并不是直接复制了文件内容本身到剪贴板(那样会非常占用内存和存储空间),而是记录了这些文件/文件夹在文件系统中的位置。当你粘贴时,操作系统会根据这些路径信息来执行复制操作。

3. 图片信息 (Image Information):

当你复制一张图片(例如在图片编辑器中、网页上,或者截屏后)时,剪贴板会储存这张图片的像素数据 (Pixel Data)。这可能以各种图像格式存储,取决于你复制的来源和应用程序的处理方式。常见的格式可能包括 Bitmap、PNG、JPEG 等。

4. 应用程序特定的数据 (ApplicationSpecific Data):

许多应用程序会利用剪贴板来传递更复杂的数据类型,这些数据可能只对该应用程序或相关应用程序有意义。例如:
表格数据: 当你在电子表格软件(如 Excel, Google Sheets)中复制单元格时,剪贴板会储存这些表格数据,可能包含数值、公式以及单元格格式。
链接 (Links): 当你在网页上复制一个链接时,剪贴板通常会储存该链接的 URL 地址。有时还会额外储存链接的文本显示内容。
音频/视频片段: 在某些专业的音频或视频编辑软件中,你可能可以复制音频或视频的片段,剪贴板会储存这些数据的相关信息。
自定义对象: 例如,在某些设计软件中,你可能可以复制一个图形对象,剪贴板会储存该对象的矢量数据或位图表示。

剪贴板的工作原理和更详细的解释:

数据格式列表 (Data Formats List): 剪贴板实际上是一个更复杂的数据结构。当一个应用程序将信息复制到剪贴板时,它会向剪贴板系统注册多种可能的数据格式。这意味着,一份复制的文本可能同时以纯文本格式、RTF 格式、HTML 格式等形式存在于剪贴板中。
粘贴时的选择 (Pasting with Options): 当你尝试粘贴时,接收信息的应用程序会询问剪贴板,请求它提供特定格式的数据。例如,一个简单的文本编辑器可能只能读取纯文本格式,而一个高级的文档编辑器则可以尝试读取 RTF、HTML 等更丰富的格式。这也就是为什么有时从网页复制内容粘贴到 Word 中会保留格式,而粘贴到记事本中却变成纯文本。
剪贴板视图器 (Clipboard Viewers): 有一些第三方工具(剪贴板管理器)可以让你查看剪贴板中当前储存的所有格式的数据,这有助于你理解剪贴板的实际内容。
临时存储 (Temporary Storage): 剪贴板中的信息是临时的。当你的计算机重新启动,或者当另一个应用程序将新数据复制到剪贴板时,之前的内容通常会被覆盖或清除。
系统级服务 (SystemLevel Service): 剪贴板是由操作系统提供的系统级服务。所有应用程序都可以通过标准的 API(应用程序编程接口)来访问和操作剪贴板。

总结一下,当你按下 `Ctrl + C` 时,剪贴板会储存:

你当前选中的所有数据。
这些数据的多种表示格式(如果源应用程序支持)。
它不仅仅是文本,还可以是文件路径、图片数据、表格数据、链接等等。

剪贴板是一个非常基础且重要的操作系统功能,它充当了不同应用程序之间数据交换的桥梁。

网友意见

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论逼呼的精准推送……

这两天刚在steam上架了一个相关的工具以填补steam上没有此类工具的空白,就刷到这么个问题。


回到正题。首先,剪贴板本质上是一片共享内存,只不过跟普通的共享内存不太一样的是,其由操作系统管理各个程序的访问权限,并提供额外的高级功能。

简单解答问题正文中的提问,需要一些比喻,比喻不可避免的会损失一些细节信息,如果对程序实现有兴趣的话,文章最后我会写一些。

以问题中第二问举例剪贴板的交互

再或者,当我在浏览器中复制一段内容,粘贴到word中,word甚至能保存文字图片原来在网页中的html样式。如果我粘贴到onenote中,还会显示原网页地址。

系统提供的剪贴板,类似于一个有很多格子的空储物柜,和一些标签。你在浏览器的网页中按下复制时,浏览器通常会:

  • 打开贴着标签"文本"的柜格,把选中的内容中的文本扔进去。[1]
  • 再找一个空柜格,把选中内容所关联的html代码扔进去,找个空标签,写上"html代码",贴在柜子上。
  • 再找一个空柜格,把选中部分的详细信息,如起始位置、结束位置、来源于哪个网站,这些信息扔进去,找个空标签写上"html详细信息",贴在柜子上。

然后,你在记事本里进行了粘贴,发生了这些事:

  • 记事本扫了一眼整个柜子,发现其中三个有标签有内容,其中包含写着"文本"的。
  • 记事本不管其他格式,径直打开文本的柜格取出内容并把它放到了编辑框里。

或者,你在word里按下了粘贴,发生了这些事:

  • word扫了一眼整个柜子,发现其中三个有标签有内容。
  • 发现了有写着"html代码"的标签,根据预设的规则,优先将其取出。
  • 将取出的内容按网页解析,分析出了布局,在自己的编辑框里布置好了。

而到了onenote,其实跟上面差不多,只是他发现有"html代码"的情况下,还会去看看有没有"html详细信息",如果有,从里面翻出网址并显示

总结来说,就是剪贴板里可以放多种数据,复制时,"来源程序"可以随自己喜好,放多种格式在里面,粘贴时,"目标程序"可以根据自己需求,提取其中一种或数种并处理,然后展示给用户。

另外,这个放柜子的屋子是有反锁的,通常来说屋子里只能有一个人存放或者取出东西,以防混乱。系统剪贴板基本上就是这样一个东西。

再说题目中的第一问

如题,比如我使用远程桌面,在远程主机复制一个文件,然后粘贴到我的电脑,这个过程中,我按下复制的时候,剪切板保存的是什么信息?

绝大部分情况下,都是远程软件的远程端,读取了远程电脑的剪贴板,并且以数据形式发给了本地端,本地端再把数据还原回来,存入剪贴板。也就是说这个过程其实跟系统剪贴板没关系,相当于你复制了东西,粘贴到了qq里发送,另一个人再从qq里复制出来,此时你的电脑和他的电脑剪贴板里的东西就是相同的了,但是实际上剪贴板没做什么特殊的。(当然qq只能发文本,而远程软件把所有类型都处理了)


相关技术细节

windows剪贴板的API流程很长,并且最终的部分是在内核中处理的,以读取剪贴板图片为例的主要流程。OleGetClipboard (IDataObject::GetData)-> GetClipboardData->用户层NtUserGetClipboardData->Wow64层->Shadow SSDT-> 内核层NtUserGetClipboardData-> xxxGetClipboardData-> xxxGetDummyBitmap->xxxDIBtoBMP,然后拿着一个句柄一路回来。

其中用户层前两层都是公开了接口的,即COM(OLE)层的OleGetClipboard系列函数[2][3],和更底层来自User32的GetClipboardData系列函数[4]

基于众所周知令人头大的COM层的前者,提供了比后者更多的功能,比如说给每项剪贴板子类型一些额外的标注,图片缩略图等[5],但也继承了COM层的繁杂。起初我不知道这些额外的信息是存在哪的,疑惑了很久,后来做了逆向发现它只是自己做了个子格式Ole Private Data在其中存储其他每一项的额外数据。

       // 上面提到的相关结构 typedef struct tagFORMATETC {   CLIPFORMAT     cfFormat;   DVTARGETDEVICE *ptd;   DWORD          dwAspect;   LONG           lindex;   DWORD          tymed; } FORMATETC, *LPFORMATETC;  typedef enum tagDVASPECT {   DVASPECT_CONTENT,   DVASPECT_THUMBNAIL,   DVASPECT_ICON,   DVASPECT_DOCPRINT } DVASPECT;  typedef enum tagTYMED {   TYMED_HGLOBAL,   TYMED_FILE,   TYMED_ISTREAM,   TYMED_ISTORAGE,   TYMED_GDI,   TYMED_MFPICT,   TYMED_ENHMF,   TYMED_NULL } TYMED;      

使用起来,读写大致就是构造一个IDataObject,在里面存储数据(期间要构造成吨的类似上面的烦人结构),然后调用OleSetClipboard写入剪贴板,或者调用OleGetClipboard从剪贴板取回一个此格式并从里面读数据。

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而后者,来自User32的api系列,就是很普通的windows api的样子了,有点繁杂,但不像前者那样恶心,不过用起来也不是很好受,你甚至不知道GetData回来的到底是个什么东西,是个句柄?是个指针?指向什么的指针?只能自己预设一个表,根据不同的类型自己解析,并且还要调用不同的释放资源api。用法有其他答主列出了我就不多说了。

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不得不吐槽,不知是是历史兼容问题还是设计眼界问题,剪贴板这套系统非常的不优雅,甚至可以说稀烂。比如说跟窗口强关联(是的,你的程序如果没有窗口,很多剪贴板相关的api都不能用)、使用着GlobalAlloc系列古老的函数、来源和目标程序各自使用上面两者的兼容等问题。

也没有一个封装好的库能完美的解决这些,比如说c#自带的库,使用了COM层的接口,但是暴露的数据却跟User32的接口差不多,看不到那些额外数据。而且稳定性很差,随随便便都会冒出一大堆晦涩难懂的COM层异常,比如说随便去Excel里框几格表并复制,然后执行下面的代码,就是读出剪贴板并写回(几次),然后再贴到一个记事本里,多半粘贴出来的内容不对,会抛出异常,甚至你的c#程序还会崩掉,try不到的那种。

               private void button1_Click(object sender, EventArgs e)         {             for (int i = 0; i < 3; i++)             {                 var foo = Clipboard.GetDataObject();                 Clipboard.SetDataObject(foo, true);             }         }                  //补充一个更容易出问题的,不直接写回去,而是把剪贴板里所有类型读出         //放到一个新的容器里,再写回去         private void button2_Click(object sender, EventArgs e)         {             var oldDataObject = Clipboard.GetDataObject();             var newDataObject = new DataObject();              foreach (var formatName in oldDataObject.GetFormats())             {                 var data = oldDataObject.GetData(formatName);                 newDataObject.SetData(formatName, data);             }              Clipboard.SetDataObject(newDataObject, true);         }      

参考

  1. ^ 类似文本这种常用的类型,有预贴标签的柜格
  2. ^OleGetClipboard https://docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/ole2/nf-ole2-olegetclipboard
  3. ^IDataObject::GetData https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows/win32/api/objidl/nf-objidl-idataobject-getdata
  4. ^User32 Clipboard Functions https://docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/dataxchg/clipboard-functions
  5. ^一个作为例子的繁杂的COM结构 https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows/win32/api/objidl/ns-objidl-formatetc

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