はじめに (対象読者・この記事でわかること)

この記事は、Windows標準アプリの機能拡張に興味がある方、特にPowerShellやC#の基本的な知識がある方を対象としています。Windowsの標準アプリは便利ですが、機能が限られている場合があります。本記事では、Windows標準アプリを拡張するプログラムの作成方法について具体的な手順とコード例を交えて解説します。これにより、読者は既存のWindowsアプリケーションをカスタマイズし、自分のニーズに合わせた機能を追加できるようになります。

前提知識

この記事を読み進める上で、以下の知識があるとスムーズです。 前提となる知識1: PowerShellの基本的なコマンド操作 前提となる知識2: C#の基本的なプログラミング知識 前提となる知識3: Windows APIの基本的な理解

Windows標準アプリ拡張の背景と概要

Windowsには、エクスプローラー、メモ帳、電卓、写真など多くの標準アプリが搭載されています。これらのアプリは日常の作業に欠かせませんが、場合によっては追加機能が欲しいと感じることもあるでしょう。例えば、エクスプローラーで特定のファイル形式を一括処理したい、メモ帳に自動整形機能を追加したい、といったニーズです。

Windows標準アプリを拡張する方法はいくつか存在します。代表的な方法として、PowerShellスクリプトによる自動化、Win32 APIを利用したネイティブアプリケーション開発、UWPアプリケーションによる拡張などが挙げられます。それぞれの方法にはメリットとデメリットがあり、目的に応じて使い分ける必要があります。

本記事では、これらの方法の中から特に実用性の高いPowerShellとC#を使った拡張方法に焦点を当て、具体的な実装手順を解説します。

Windows標準アプリ拡張の具体的な実装方法

ステップ1：開発環境の準備

まず、Windows標準アプリを拡張するための開発環境を整えます。必要なツールは以下の通りです。

  1. Visual Studio Community（無料版で十分です）
  2. Windows SDK
  3. .NET SDK（C#を使用する場合）

Visual Studioをインストールする際は、「.NET デスクトップ開発」または「C++によるデスクトップ開発」ワークロードを選択してください。これにより、必要なコンポーネントがすべてインストールされます。

次に、Windows標準アプリを拡張するための権限設定を行います。Windowsのセキュリティポリシーで、スクリプト実行を許可する設定に変更する必要があります。PowerShellを管理者として実行し、以下のコマンドを実行します：

Powershell

Set-ExecutionPolicy RemoteSigned

このコマンドにより、ローカルで作成したスクリプトを実行できるようになります。

ステップ2：PowerShellを使った拡張方法

PowerShellはWindowsに標準で搭載されている強力なスクリプト言語です。Windows標準アプリと連携して、自動化や機能拡張を行うのに適しています。

ここでは、メモ帳を拡張する例を紹介します。メモ帳に自動整形機能を追加し、選択したテキストを自動で整形するスクリプトを作成します。

まず、以下のPowerShellスクリプトを作成し、「Format-Text.ps1」という名前で保存します：

Powershell

# メモ帳のテキストを整形する関数
function Format-NotepadText {
    param(
        [string]$text
    )

    # テキストを整形するロジック
    $formattedText = $text | ForEach-Object {
        # 行頭の余分なスペースを削除
        $_ -replace '^\s+', ''
    }

    # 整形したテキストを返す
    return $formattedText
}

# メモ帳ウィンドウを取得
$notepadWindow = Get-Process notepad | Where-Object {$_.MainWindowTitle -ne ""} | Select-Object -First 1

if (-not $notepadWindow) {
    Write-Host "メモ帳が開かれていません"
    return
}

# メモ帶のウィンドウハンドルを取得
$handle = $notepadWindow.MainWindowHandle

# 選択されているテキストを取得
$selectedText = Get-Clipboard -Format Text

# テキストを整形
$formattedText = Format-NotepadText -text $selectedText

# 整形したテキストをクリップボードに設定
$formattedText | Set-Clipboard

# 元のメモ帳に整形したテキストを貼り付け
Add-Type -TypeDefinition @"
    using System;
    using System.Runtime.InteropServices;

    public class Win32API {
        [DllImport("user32.dll")]
        public static extern bool SetForegroundWindow(IntPtr hWnd);

        [DllImport("user32.dll")]
        public static extern bool ShowWindow(IntPtr hWnd, int nCmdShow);

        [DllImport("user32.dll")]
        public static extern bool keybd_event(byte bVk, byte bScan, uint dwFlags, uint dwExtraInfo);
    }
"@

# メモ帳を前面に表示
[Win32API]::SetForegroundWindow($handle)
[Win32API]::ShowWindow($handle, 1)

# Ctrl+Vキーを送信して貼り付けを実行
[Win32API]::keybd_event(0x56, 0, 0, 0) # 'V'キー
[Win32API]::keybd_event(0x56, 0, 2, 0) # 'V'キーの解放

このスクリプトを実行すると、クリップボードにコピーされているテキストを自動で整形し、メモ帳に貼り付けます。使い方は、メモ帳でテキストを選択してコピーし、PowerShellでこのスクリプトを実行するだけです。

ステップ3：Win32 APIを使った拡張方法

PowerShellだけでは実現できない高度な拡張を行う場合、C#からWin32 APIを直接呼び出す方法があります。ここでは、エクスプローラーを拡張して特定のファイル形式を一括処理するアプリケーションを作成します。

まず、Visual Studioで新しいC#コンソールアプリケーションプロジェクトを作成します。次に、以下のコードを記述します：

Csharp

using System;
using System.Diagnostics;
using System.Runtime.InteropServices;
using System.Windows.Forms;

namespace ExplorerExtension
{
    class Program
    {
        // Win32 APIの関数をインポート
        [DllImport("user32.dll")]
        private static extern IntPtr GetForegroundWindow();

        [DllImport("user32.dll")]
        private static extern int GetWindowText(IntPtr hWnd, System.Text.StringBuilder text, int count);

        [DllImport("user32.dll")]
        private static extern bool ShowWindow(IntPtr hWnd, int nCmdShow);

        [DllImport("user32.dll")]
        private static extern bool SetForegroundWindow(IntPtr hWnd);

        [DllImport("user32.dll")]
        private static extern void keybd_event(byte bVk, byte bScan, uint dwFlags, uint dwExtraInfo);

        static void Main(string[] args)
        {
            // エクスプローラーのウィンドウハンドルを取得
            IntPtr explorerHandle = GetExplorerWindowHandle();

            if (explorerHandle == IntPtr.Zero)
            {
                MessageBox.Show("エクスプローラーウィンドウが見つかりません", "エラー", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error);
                return;
            }

            // 選択されているファイルのパスを取得
            string[] selectedFiles = GetSelectedFilePaths(explorerHandle);

            if (selectedFiles.Length == 0)
            {
                MessageBox.Show("ファイルが選択されていません", "エラー", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Information);
                return;
            }

            // 選択されたファイルを処理
            ProcessFiles(selectedFiles);

            MessageBox.Show($"{selectedFiles.Length}個のファイルを処理しました", "完了", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Information);
        }

        private static IntPtr GetExplorerWindowHandle()
        {
            IntPtr foregroundWindow = GetForegroundWindow();

            if (foregroundWindow == IntPtr.Zero)
                return IntPtr.Zero;

            StringBuilder windowTitle = new StringBuilder(256);
            GetWindowText(foregroundWindow, windowTitle, 256);

            // タイトルに"エクスプローラー"が含まれているか確認
            if (windowTitle.ToString().Contains("エクスプローラー"))
            {
                return foregroundWindow;
            }

            return IntPtr.Zero;
        }

        private static string[] GetSelectedFilePaths(IntPtr explorerHandle)
        {
            // エクスプローラーを前面に表示
            ShowWindow(explorerHandle, 1);
            SetForegroundWindow(explorerHandle);

            // Ctrl+Cキーを送信して選択したファイルのパスをクリップボードにコピー
            keybd_event(0x11, 0, 0, 0); // Ctrlキーを押す
            keybd_event(0x43, 0, 0, 0); // Cキーを押す
            System.Threading.Thread.Sleep(100); // 少し待つ
            keybd_event(0x43, 0, 2, 0); // Cキーを離す
            keybd_event(0x11, 0, 2, 0); // Ctrlキーを離す

            System.Threading.Thread.Sleep(200); // クリップボードの更新を待つ

            // クリップボードからファイルパスを取得
            IDataObject data = Clipboard.GetDataObject();
            if (data.GetDataPresent(DataFormats.FileDrop))
            {
                string[] files = (string[])data.GetData(DataFormats.FileDrop);
                return files;
            }

            return new string[0];
        }

        private static void ProcessFiles(string[] filePaths)
        {
            foreach (string filePath in filePaths)
            {
                // ここにファイル処理のロジックを記述
                Console.WriteLine($"処理中: {filePath}");

                // 例: ファイル名に日付を追加
                string directory = System.IO.Path.GetDirectoryName(filePath);
                string fileName = System.IO.Path.GetFileNameWithoutExtension(filePath);
                string extension = System.IO.Path.GetExtension(filePath);
                string newFileName = $"{fileName}_{DateTime.Now:yyyyMMdd}{extension}";
                string newFilePath = System.IO.Path.Combine(directory, newFileName);

                // ファイルをコピー（元のファイルは変更しない）
                System.IO.File.Copy(filePath, newFilePath);
            }
        }
    }
}

このプログラムは、エクスプローラーで選択したファイルのパスを取得し、指定された処理（この例ではファイル名に日付を追加）を実行します。使い方は、エクスプローラーでファイルを選択して、このプログラムを実行するだけです。

ステップ4：UWPアプリケーションによる拡張

UWP（Universal Windows Platform）アプリケーションを使ってWindows標準アプリを拡張する方法もあります。UWPアプリはモダンなUIを実装でき、Windowsストアから配布することも可能です。

ここでは、写真アプリを拡張して画像を一括処理するUWPアプリを作成します。

まず、Visual Studioで新しい「空白のアプリ（ユニバーサルWindows）」プロジェクトを作成します。次に、MainPage.xamlを以下のように編集します：

Xml

<Page
    x:Class="PhotoExtension.MainPage"
    xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
    xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
    xmlns:local="using:PhotoExtension"
    xmlns:d="http://schemas.microsoft.com/expression/blend/2008"
    xmlns:mc="http://schemas.openxmlformats.org/markup-compatibility/2006"
    mc:Ignorable="d"
    Background="{ThemeResource ApplicationPageBackgroundThemeBrush}">

    <Grid>
        <StackPanel Margin="20">
            <TextBlock Text="写真拡張ツール" FontSize="24" FontWeight="Bold" Margin="0,0,0,20"/>

            <Button x:Name="SelectButton" Content="写真を選択" Click="SelectButton_Click" Margin="0,0,0,10"/>

            <TextBlock Text="処理オプション" FontSize="16" FontWeight="Bold" Margin="0,10,0,5"/>

            <CheckBox x:Name="ResizeCheckbox" Content="リサイズ" Margin="0,5,0,5"/>
            <TextBox x:Name="ResizeWidth" Text="800" Margin="20,0,0,0" IsEnabled="{Binding IsChecked, ElementName=ResizeCheckbox}"/>
            <TextBlock Text="×" Margin="5,0,5,0" VerticalAlignment="Center"/>
            <TextBox x:Name="ResizeHeight" Text="600" Margin="0,0,0,0" IsEnabled="{Binding IsChecked, ElementName=ResizeCheckbox}"/>

            <CheckBox x:Name="WatermarkCheckbox" Content="透かしを追加" Margin="0,5,0,5"/>
            <TextBox x:Name="WatermarkText" Text="Copyright" Margin="20,0,0,0" IsEnabled="{Binding IsChecked, ElementName=WatermarkCheckbox}"/>

            <Button x:Name="ProcessButton" Content="処理を実行" Click="ProcessButton_Click" Margin="0,20,0,0" IsEnabled="False"/>

            <ProgressBar x:Name="ProgressBar" IsIndeterminate="False" Visibility="Collapsed" Margin="0,10,0,0"/>

            <TextBlock x:Name="StatusText" Text="" Margin="0,10,0,0"/>
        </StackPanel>
    </Grid>
</Page>

次に、MainPage.xaml.csを以下のように編集します：

Csharp

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.IO;
using System.Linq;
using System.Runtime.InteropServices.WindowsRuntime;
using System.Threading.Tasks;
using Windows.Graphics.Imaging;
using Windows.Storage;
using Windows.Storage.Pickers;
using Windows.Storage.Streams;
using Windows.UI.Xaml;
using Windows.UI.Xaml.Media.Imaging;
using Windows.UI.Xaml.Navigation;

namespace PhotoExtension
{
    public sealed partial class MainPage : Page
    {
        private List<StorageFile> _selectedFiles = new List<StorageFile>();

        public MainPage()
        {
            this.InitializeComponent();
        }

        private async void SelectButton_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
        {
            var picker = new FileOpenPicker();
            picker.ViewMode = PickerViewMode.Thumbnail;
            picker.SuggestedStartLocation = PickerLocationId.PicturesLibrary;
            picker.FileTypeFilter.Add(".jpg");
            picker.FileTypeFilter.Add(".jpeg");
            picker.FileTypeFilter.Add(".png");
            picker.FileTypeFilter.Add(".bmp");

            var files = await picker.PickMultipleFilesAsync();
            if (files.Count > 0)
            {
                _selectedFiles = files.ToList();
                ProcessButton.IsEnabled = true;
                StatusText.Text = $"{_selectedFiles.Count}枚の写真が選択されました";
            }
        }

        private async void ProcessButton_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
        {
            if (_selectedFiles.Count == 0) return;

            ProgressBar.Visibility = Visibility.Visible;
            StatusText.Text = "処理中...";

            var outputFolder = await ApplicationData.Current.LocalFolder.CreateFolderAsync(
                "ProcessedPhotos", CreationCollisionOption.OpenIfExists);

            int processedCount = 0;
            foreach (var file in _selectedFiles)
            {
                try
                {
                    using (var stream = await file.OpenStreamForReadAsync())
                    {
                        var decoder = await BitmapDecoder.CreateAsync(stream.AsRandomAccessStream());
                        var transform = new BitmapTransform();

                        // リサイズオプションが有効な場合
                        if (ResizeCheckbox.IsChecked == true)
                        {
                            transform.ScaledWidth = uint.Parse(ResizeWidth.Text);
                            transform.ScaledHeight = uint.Parse(ResizeHeight.Text);
                        }

                        using (var outputStream = await outputFolder.OpenStreamForWriteAsync(
                            file.Name, CreationCollisionOption.GenerateUniqueName))
                        {
                            var encoder = await BitmapEncoder.CreateAsync(BitmapEncoder.JpegEncoderId, outputStream.AsRandomAccessStream());
                            encoder.SetSoftwareBitmap(await decoder.GetSoftwareBitmapAsync());
                            encoder.BitmapTransform = transform;

                            // 透かしオプションが有効な場合
                            if (WatermarkCheckbox.IsChecked == true)
                            {
                                await AddWatermarkAsync(encoder, decoder, WatermarkText.Text);
                            }

                            await encoder.FlushAsync();
                        }
                    }

                    processedCount++;
                    StatusText.Text = $"処理中... ({processedCount}/{_selectedFiles.Count})";
                }
                catch (Exception ex)
                {
                    StatusText.Text = $"エラー: {file.Name} - {ex.Message}";
                }
            }

            ProgressBar.Visibility = Visibility.Collapsed;
            StatusText.Text = $"処理完了！{processedCount}枚の写真を処理しました";
        }

        private async Task AddWatermarkAsync(BitmapEncoder encoder, BitmapDecoder decoder, string watermarkText)
        {
            // 透かしを追加するロジック
            // ここでは簡略化してテキストを画像の右下に追加
            var softwareBitmap = await decoder.GetSoftwareBitmapAsync();
            var renderTarget = new SoftwareBitmap(softwareBitmap.BitmapPixelFormat, softwareBitmap.PixelWidth, softwareBitmap.PixelHeight, softwareBitmap.BitmapAlphaMode);

            using (var renderContext = CanvasDevice.GetSharedDevice().CreateDrawingSession(renderTarget))
            {
                // 元の画像を描画
                renderContext.DrawImage(CanvasBitmap.CreateFromSoftwareBitmap(CanvasDevice.GetSharedDevice(), softwareBitmap));

                // 透かしテキストを描画
                var textFormat = new CanvasTextFormat
                {
                    FontSize = 20,
                    FontFamily = "Arial",
                    ForegroundColor = Colors.White
                };

                renderContext.DrawText(watermarkText, textFormat, new Rect(0, 0, renderTarget.PixelWidth, renderTarget.PixelHeight), CanvasDrawTextOptions.Clip);
            }

            encoder.SetSoftwareBitmap(renderTarget);
        }
    }
}

このUWPアプリは、写真を選択してリサイズや透かし追加などの処理を行います。使い方は、アプリを起動して写真を選択し、処理オプションを設定して「処理を実行」ボタンをクリックするだけです。

ハマった点やエラー解決

Windows標準アプリを拡張する際には、いくつかの問題に直面することがあります。ここでは、よくある問題とその解決策を紹介します。

問題1: アクセス許可の問題

Windows 10以降、セキュリティが強化され、スクリプトやアプリケーションがシステムリソースにアクセスする際に制限がかかることがあります。

症状: - 「アクセスが拒否されました」というエラーが発生する - ファイルにアクセスできない

解決策: 1. PowerShellスクリプトを実行する場合は、管理者として実行する 2. Visual Studioで開発したアプリケーションは、app.manifestファイルで管理者として実行するように設定する 3. 必要に応じて、特定のフォルダーへのアクセス許可を変更する

問題2: UIスレッドのブロック

長時間処理を行う場合、UIスレッドがブロックされてアプリケーションが応答しなくなることがあります。

症状: - アプリケーションがフリーズする - 進捗が表示されない

解決策: 1. 長時間処理を行う場合は、非同期処理（async/await）を使用する 2. バックグラウンドタスクやスレッドプールを使用して処理を分割する 3. 進捗を表示するためにProgressBarやStatusTextを適切に更新する

問題3: ファイルハンドルの解放

ファイルを処理する際に、ファイルハンドルが正しく解放されないと、後続の処理でエラーが発生することがあります。

症状: - 「ファイルが使用中です」というエラーが発生する - ファイルを削除や上書きできない

解決策: 1. usingステートメントを使用して、リソースが確実に解放されるようにする 2. ファイルを開いた後は、処理が終わったらすぐに閉じる 3. 必要に応じて、GC.Collect()を呼び出してガベージコレクションを強制する

問題4: クリップボードの競合

複数のアプリケーションが同時にクリップボードにアクセスすると、データが失われることがあります。

症状: - クリップボードから取得したデータが正しくない - データが取得できない

解決策: 1. クリップボード操作を行う前に、他のアプリケーションがクリップボードを使用していないか確認する 2. DataObjectを使用して、複数の形式でデータを保存する 3. クリップボード操作を行う間は、他のアプリケーションがクリップボードにアクセスできないようにする

まとめ

本記事では、Windows標準アプリを拡張するプログラムの作成方法について解説しました。具体的には、PowerShell、Win32 API、UWPアプリケーションを使った3つの方法を紹介し、それぞれの実装手順とコード例を示しました。

  • PowerShellを使った方法は、スクリプトで簡単に実装でき、軽量な拡張に適しています
  • Win32 APIを使った方法は、より高度な操作が可能で、複雑な拡張に適しています
  • UWPアプリケーションは、モダンなUIを実装でき、Windowsストアでの配布も可能です

この記事を通して、読者はWindows標準アプリを拡張する基本的な方法を理解し、自分のニーズに合わせた機能を追加できるようになったことと思います。今後は、より高度な拡張方法や、特定のアプリケーションに特化した拡張技術についても記事にする予定です。

参考資料