使用 Windows PowerShell 构建 WPF 应用程序的奥秘

Windows PowerShell 将任务自动化提升到一个全新的高度。它非但没有抛弃旧技术，还将这些技术更加发扬光大。采用 Windows PowerShell（以下简称 PowerShell）并不表示必须重新构建现有的应用程序才能继续使用它们。实际上，您可以使用 PowerShell 无缝集成并扩展现有的应用程序。

PowerShell 是一种自动化技术，以命令行界面 (CLI)、脚本语言和 API 的形式呈现。

在本文中，我将演练一些重要的 PowerShell 方法，并使用 Windows Presentation Foundation (WPF) GUI 构建一个现值计算器（bit.ly/7oEij1，参见图 1）。

图 1 PowerShell 现值计算器

我将介绍几个重要的 PowerShell 元素：WPF PowerShell Kit (WPK)；对象管道；函数；PSObject 及属性；与 Microsoft .NET Framework 的无缝集成；模块等。

PowerShell 构建于 .NET Framework 基础之上，您可以像使用其他 .NET 语言一样顺畅访问该框架。此外，您还可以访问 Windows 操作系统的其余部分及其组件（如服务、进程和 Windows Management Instrumentation (WMI)），并可以访问远程服务器（这些服务器也具有 PowerShell 版本 2 并启用了 Windows 远程管理）。

所有这一切都通过 PowerShell 所公开的新脚本语言来实现。您只需使用记事本和几个 PowerShell cmdlet（发音为“command-let”，cmdlet 是在 PowerShell 环境中使用的轻型命令）。好消息是，这些都是现成可用的： cmdlet 内置于 PowerShell 之中，而记事本随 Windows 附带。三个重要的 cmdlet：Get-Help 用于显示有关 PowerShell 命令和概念的信息；Get-Command 用于获取有关 cmdlet 和其他 PowerShell 命令元素的基本信息；Get-Member 用于获取对象的“成员”（属性和方法）。

这三个 cmdlet 可以执行所有发现功能，帮助您在这一新的任务自动化平台中进行导航。

让我们进入正题

问题：若要创建一个带有“Hello World”标签的 WPF 应用程序，需要多少行代码？

答案：如果使用 PowerShell 和 WPK，则只需两行代码，如图 2 所示。

图 2 只有两行代码的 PowerShell WPF 应用程序

这是使用两行 PowerShell 编写的一个完整 WPF 应用程序。第 1 行 (Import-Module WPK) 导入 WPK 包，其中包含一组包装 WPF 的 PowerShell cmdlet。有趣的是，此代码的运行不需要 Visual Studio、XAML 或 C#。不过，您需要安装 WPK（请参见下一节）。

Windows 7 和 Windows Server 2008 R2 中提供了现成的 PowerShell 版本 2（对于早期 Windows 系统，可下载使用）。在发布客户端和服务器操作系统的同时，也发布了 PowerShell 包（作为单独的下载），其中包含 WPK。它的实现效仿了流行的 Unix 脚本工具 Tcl/Tk。

我先从一组简单的 PowerShell 变量开始，逐步构建出一个交互式 WPF 应用程序。我将使用 PowerShell 集成脚本环境 (ISE)。

想要继续下去么？

如果您有 Windows 7，那么已基本准备就绪（请记住，PowerShell 是内置的）。

如果您运行的不是 Windows 7，则下载并安装适用于早期操作系统的 PowerShell。请务必选择正确的操作系统下载。请参见 Windows Management Framework 核心程序包 (bit.ly/9POYjq)。

无论您的操作系统是何版本，都需要下载并安装 WPK (bit.ly/dFVpfL)。作为 Windows 7 资源工具包的一部分，它包含其他九个 PowerShell 模块，包括用于 PowerShell ISE 的 ISE 包。 PowerShell 版本 2 中提供了现成的 ISE。 ISE 包也是极好的学习资源，演示了如何在几个级别自定义 ISE。

启动 PowerShell 之后，运行此 cmdlet：Set-ExecutionPolicy RemoteSigned。 PowerShell 默认设置为不运行脚本；这是一种安全机制，PowerShell 用户需要重写此默认设置。若要运行 Set-ExecutionPolicy，您需要具有管理员权限，并通过右键单击 PowerShell 程序文件并选择“以管理员身份运行”，从而以管理员身份显式运行 PowerShell。

从附带的代码下载中下载并解压缩脚本。运行应用程序的最简单方法是使用 ISE。在 Windows 7 上，可以单击“开始”，然后键入“ISE”。（注意：不能通过双击操作运行 PowerShell 脚本（具有 .ps1 文件扩展名）。运行示例脚本的最简单方法是启动 ISE，并使用“文件”|“打开”来打开脚本文件。）

PowerShell 101

我将构建一个现值计算器；这是一个简单的公式，如图 3 所示。

图 3 现值计算

PowerShell 中的变量以 $ 开头。在第 7 行中，我直接使用 .NET Framework，以调用 System.Math 命名空间上的静态方法 Pow。 Pow 方法返回指定数字的指定指数幂。调用静态 .NET 方法所需的语法是用方括号括起类，后跟两个冒号，然后是方法名：[System.Math]::Pow(2,3)。如果在 ISE 中运行此代码，请按 F5（或单击“运行”按钮）以在输出窗格中查看结果。也可以将此代码复制并粘贴到 PowerShell 命令行控制台中；它将运行并输出结果。

这是一个良好的开始，但这段代码的可重用性不高。我可以继续键入新值并运行此脚本，但是我想从其他脚本调用它。我将添加 function 关键字并将变量转换为参数，以便可以更改输出并使脚本具有交互性（请参见图 4 中的第 2 行）。

图 4 创建 PowerShell 函数

添加 Function 关键字

我将函数命名为 Get-PresentValue。在命名函数时最好遵循 PowerShell“动词-名词”约定 — 这是 PowerShell 使用和开发中的基本概念。它有预定义的谓词，如 Get、Invoke、New 和 Remove（键入 Get-Verb 可查看完整列表）。试着键入 Get-Command；它会返回在 PowerShell 会话中定义的所有 cmdlet（以及更多内容），这是一个庞大的列表。

创建函数十分简单，只要键入 function Get-PresentValue {} 即可。我将在此处创建参数，以及默认值和函数体，如图 4 所示。

比较一下图 3 与图 4，可以发现我将变量（名称和值）移到单行中，使用逗号分隔，用圆括号括起，并将其置于函数名称之后，从而使这些变量成为函数的参数。这些参数现在具有默认值。我原样保留了现值计算。 PowerShell 中的一个重要原则是“减少键入”。在图 4 的第 3 行中，我本可以使用 return 语句。但在这里省略该语句可获得相同的行为。不过，有时您确实需要使用 return 语句来中断逻辑流。

在此示例中，我演示了调用 Get-PresentValue 函数的几种方法。首先，不带参数，所有参数都是默认的。参数可以按位置提供（请参见图 4 中的第 8 行），也可以进行命名（请参见第 9 行）。建议您研究一下 PowerShell 参数；PowerShell 支持强大的参数绑定引擎。

接下来：更改 Get-PresentValue 函数以返回 .NET 对象而不是简单文本。

PowerShell 基于 .NET

PowerShell 中的一项重要创新就是以完全类型化对象形式传递数据的能力。 图 5 介绍了创建 PowerShell 对象、设置属性、返回该对象并利用 PowerShell 引擎将其输出的概念。

图 5 从 PowerShell 函数返回完全类型化对象

在第 6 行中，我使用了 cmdlet New-Object，它创建 .NET Framework 对象的实例。我告知它要创建的对象类型 (PSObject)，该类型可为 PowerShell 环境中的所有对象提供一致的视图。同样是在第 6 行中，我使用了 -Property 参数，该参数采用一个哈希表。 PowerShell 中的哈希表简写语法是 @{}。哈希表中定义的键/值对（在 -Property 参数中传递）会转换为新 PSObject 的属性和值。

最后，在第 15 行，我调用了这个函数，并且可以在输出窗格（ISE 中为蓝色背景）中查看结果。请注意，PowerShell“知道”如何输出该对象。我不必进行任何反射来确定要输出的属性或如何输出这些属性 — 这是 PowerShell 一个重要优点。

PowerShell 范围和管道

接下来，我使用 PowerShell 管道并介绍另外两个 PowerShell cmdlet：ForEach-Object 和 Format-Table（请参见图 6）。

图 6 PowerShell 范围和管道

第 13 行是耐人寻味的部分，您可通过它深入体会 PowerShell 的灵活性和可组合性。此处有三个部分，定义了两个管道。第一部分显示范围运算符（由两个句点构成），第二部分是 ForEach，最后一部分包含 Format-Table。我将逐一讨论每个部分。

第一部分：1000..1010 1000..1010 表示从 1,000 到 1,010（包括这两个数字）的整数数组。现在，PowerShell 开始将这些整数逐一推送到管道中（每当有一个整数可用，便立即推送）。与基于 Unix/Linux 的 Shell 一样，PowerShell 也实现了管道，通过该管道可以将一个 cmdlet 的输出作为输入输送到另一个 cmdlet。对于 PowerShell，该管道由 .NET 对象组成。通过使用对象，便无需分析来自一个命令的任意文本输出以提取数据，因为所有对象都导出一致的接口（请参见 bit.ly/lVJarT）。

第二部分：ForEach { Get-PresentValue $_ }。此部分使用 ForEach（也可使用别名 %），它采用一个脚本块。可将脚本块视为匿名方法（在其他语言中有时称为 lambda 表达式）。有关此方面内容的更多信息，请参见 Bruce Payette 撰写的“PowerShell in Action, Second Edition”一书（Manning Publications 2011 年出版）。

$_ 是一个 PowerShell 自动变量，包含管道中的当前对象。最终结果（包含 10 个整数的数组）会传递给 Get-PresentValue，一次传递一个整数。因为我们未命名该参数，所以我将其作为位置参数传递给 $Amount，如图 6 中的输出窗格所示。

最后一部分：Format-Table。顾名思义，Format-Table 将输出设置为表的形式。我使用了 -AutoSize 参数，因为该参数会根据数据宽度调整列的大小。

请注意，我没有管理对集合的遍历，并且 PowerShell“知道”如何输出通过管道推送的对象以及输出有关这些对象的哪些内容。这样便会减少代码行的编写，也意味着调试的代码行更少。因为我将 90% 的时间用于调试，而将另外 10% 用于编写 Bug，所以这样可大大加快我的进度。

GUI 出场 — 第 1 回合

该使用 WPK 了。 图 7 中的脚本生成图 8 中的 GUI。我向 Get-PresentValue 函数的参数添加了类型信息（请参见图 7 中的第 1 行）。这可方便使用此函数的其他人检测是否传递了错误数据（例如，传递了字符串而不是数字）。

图 7 WPK New-ListView

图 8 查看 GUI

这里保留了图 6 中原始代码的精髓部分，并向 ListView（这是提供用于显示一组数据项的基础结构的 WPF 控件）的 DataContext 添加了对 Get-PresentValue 的调用。 WPK 部分的其余内容与 WPF 数据绑定集成，并设置 ListView 中的视图，以便可以显示数据。

WPK 遵循 PowerShell 的基本原则，即使用“动词-名词”对的命名方式。因此，如果我要创建 Window、Grid、Canvas 或 ListBox，则只需向其添加“New-”（即New-Window、New-Grid、New-Canvas 或 New-ListBox），这些框架元素已准备就绪，可供使用。

Import-Module

模块是包含可在 PowerShell 中使用的成员（如 cmdlet、脚本、函数、变量以及其他工具和文件）的包。在导入某个模块之后，便可以在会话中使用该模块的成员。如前所述，WPK 是 PowerShell 包的一部分，并且 WPK 包含 700 多个 PowerShell 函数，这些函数简化了在 PowerShell 上层实现 WPF GUI 的操作。

图 7 中的第 17 行和第 18 行来自传统的 WPF 背景，可能看上去有些与众不同。 WPK 通过提供两个表面参数来支持数据绑定：DataContext 和 DataBinding。 DataContext 参数采用一个脚本块，因此这里我传递一行 PowerShell 代码，这行代码创建在图 6 第 13 行中使用的 10 个现值对象。接下来，我在第 18 行中设置要绑定的 ListView 的 ItemsSource 属性。 DataBinding 参数采用一个哈希表（请注意 @{}）。这些键是要绑定到的 GUI 对象的属性的名称。

WPK 有助于减少代码的编写。 New-GridViewColumn 函数采用一个字符串（例如 Amount，这是从 Get-PresentValue 函数发出的对象的属性名称），将其设置为标题，然后自动为您执行数据绑定。

我从一个简单函数 Get-PresentValue 开始，通过添加参数使其可重用，发出一个 .NET PowerShell PSObject 并利用 PowerShell 对象管道和范围运算符生成现值项，最终得到图 8 中所示的输出。随后，我导入了 WPK，以便将 PowerShell 对象注入 WPF ListView 控件的 DataContext，绑定 ItemsSource 参数并创建 ListView 视图（以注入对象的属性名作为列名）。最后，我得到了一个简单的 PowerShell/WPK 现值应用程序。此应用程序很棒，但它是硬编码的。

接下来，我要与此应用程序进行交互，以便能够通过更改金额、利率和其他参数来考察投资情况。

GUI 出场 — 第 2 回合

要使用当前的 PowerShell/WPK 脚本，我需要更改参数、保存文件并重新运行脚本，这样做欠缺灵活性。

我将对它进行一些改造，以便能够从 GUI 调整五个参数，然后在 ListView 中显示新值。

New-Range 函数。首先，我要添加一个名为 New-Range 的函数（请参见图 9）。

图 9 New-Range 函数

PowerShell 提供的范围运算符不允许更改增量。换言之，我不能指定 (1..10 by 2)。而通过 New-Range 函数我可以自己指定增量，从而使“New-Range 1 10 2”输出 1 3 5 7 9。

接下来，我通过在 New-Window 函数中包装 New-ListView 来充实 WPK GUI。单纯使用 New-ListView 时，WPK 也会提供一个包装窗口。但指定 New-Window 可以提供更多控制（请参见图 10）。

图 10 New-Window 函数

我还将 DataContext 从 ListView 提升到窗口范围，并应用了新函数 New-Range。现在我要添加五个文本框、五个标签和一个按钮。这可以让我在保持应用程序运行的同时，调整 Get-PresentValue 的输出。我将使用 WPK New-Grid、New-Label、New-TextBox 和 New-Button 函数创建所需的控件。通过使用 New-Grid 创建网格控件，我可以灵活地调整窗口和控件的位置和大小。

为了对 GUI 进行布局，我打算在网格中嵌套网格及控件。我仍在 DataContext 中使用 New-Range 和 Get-PresentValue 函数，如图 11 的第 2 行中所示。

（单击进行缩放）

图 11 New-Grid 函数

此外，New-ListView 仍存在于图 11 的第 30-37 行中。我在第 30 行中添加了另外两个参数 –Row 和 –Column，这两个参数向 ListView 指示它应位于第 5 行所定义 New-Grid 中的哪一行和哪一列。第 5 行中定义的 New-Grid 使用 Rows 和 Columns 对网格进行布局。我需要两列（每列宽度为 75 像素）和三行（每行高度为 35 像素）。 Rows 参数中第二个 75 之后的星号指示它将占用所有可用空间。

现在，我在窗口中放置五对标签和文本框，并通过 Row 和 Column 参数向这些控件指示要定位到哪个网格象限。此外，我命名了文本框以便以后进行访问，通过 -Text 参数向其提供默认值，并使用 Margin 和 HorizontalAlignment 参数对控件进行修饰。

最后，我使用 New-Button 函数在网格中放置按钮。请注意，我在 Calculate 前放置了一个下划线。这样，我便可以通过按 Alt+C 键来访问该按钮。

现在，这个现值计算器几近完成。我必须将单击事件挂接到一些 PowerShell 代码，读取文本框中的值，将这些值作为参数传递给 Get-PresentValue 并将其绑定到 ListView。

Do-Calculation 函数

我将添加一个 Do-Calculation 函数，该函数只采用一个参数 $window（请参见图 12）。

图 12 Do-Calculation 函数

我通过 New-Button（内容为“_Calculate”的按钮）的 -On-Click 属性调用 Do-Calculation。

Do-Calculation 十分简单。该函数获取所有文本框中的信息，将这些信息设置为 PowerShell 变量，然后将其作为参数传递给 New-Range 和 Get-PresentValue 函数。我传递了参数 $window（请参见图 13 中的第 2 行），其中包含对图 10 中所创建的 New-Window 的引用。使用此参数可以访问该窗口的所有属性以及子控件，具体而言就是文本框。因为我命名了每个文本框控件，所以可以将 $window 通过管道输送到 Get-ChildControl，从而通过 .Text 属性传递控件名称并检索文本（请参见图 12 中的第 3-7 行）。

（单击进行缩放）

图 13 完成的网格

从文本框收集所有详细信息之后，我将 $window.DataContext 设置为通过管道输送到 Get-PresentValue 的 New-Range 的结果，这会生成一个 PowerShell 对象数组，其中包含 PresentValue 计算的结果（请参见图 12 中的第 9-12 行）。

图 13 演示了如何连接 Calculate 按钮的单击事件，以调用 Do-Calculation 函数并传递 $window 变量（请参见第 28-29 行）。我添加了 -On_Click 参数，该参数采用一个脚本块。我在其中调用 Do-Calculation 函数，同时传入在使用 New-Window 函数时创建的 $window 变量。每次单击按钮时，都会重新计算屏幕。请注意，在图 13 中还更改了第 2 行，也是为了调用 Do-Calculation 函数。

您可以在附带的源代码示例中下载完整的应用程序，以查看完整脚本。

一个简单的交互式 WPF 应用程序

我在此处展示了一个不足 75 行代码的脚本，这个脚本在 Microsoft 自动化平台 PowerShell 的上层构成了一个交互式 WPF 应用程序。 PowerShell 既是一种脚本语言，也是一个命令行控制台。它通过与 .NET Framework 和 Windows 的深入集成，创造了激动人心的自动化机会。当然，这也意味着使用者须花时间学习这一新平台。好消息在于：您可以先采用简单的方式以提高工作效率，随后在您需要时，再深入研究 PowerShell 提供的大量自动化功能（来自 Microsoft 和一般 PowerShell 社区）。