VC++學習（1）：Windows程序內部運行原理

Windows應用程序，操作系統，計算機硬件之間的相互關係

關於API：向下的箭頭③表示應用程序可以通知操作系統執行某個具體的動作，如操作系統能夠控制聲卡發出聲音，但它並不知道應該何時發出何種聲音，需要應用程序告訴操作系統該發出什麼樣的聲音。這個關係好比有個機器人能夠完成行走的功能，但是，如果人們不告訴它往哪個方向上走，機器人是不會主動行走的。這裏的機器人就是操作系統，人們就是應用程序。

　　那麼，應用程序是如何通知操作系統執行某個功能的呢？有過編程經驗的讀者都應該知道，在應用程序中要完成某個功能，都是以函數調用的形式實現的，同樣，應用程序也是以函數調用的方式來通知操作系統執行相應的功能的。操作系統所能夠完成的每一個特殊功能通常都有一個函數與其對應，也就是說，操作系統把它所能夠完成的功能以函數的形式提供給應用程序使用，應用程序對這些函數的調用就叫做系統調用，這些函數的集合就是Windows操作系統提供給應用程序編程的接口(Application Programming Interface),簡稱Windows API。如CreateWindow就是一個API函數，應用程序中調用這個函數，操作系統就會按照該函數提供的參數信息產生一個相應的窗口。

關於消息和消息隊列：向上的箭頭④表示操作系統能夠將輸入設備的變化上傳給應用程序。如用戶在某個程序活動時按了一下鍵盤，操作系統馬上能夠感知到這一事件，並且能夠知道用戶按下的是哪一個鍵，操作系統並不決定對這一事件如何作出反應，而是將這一事件轉交給應用程序，由應用程序決定如何對這一事件作出反應。好比有個蚊子叮了我們一口，我們的神經末梢（相當於操作系統）馬上感知到這一事件，並傳遞給了我們的大腦（相當於應用程序），我們的大腦最終決定如何對這一事件作出反應，如將蚊子趕走，或是將蚊子拍死。對事件作出反應的過程就是消息響應。

　　操作系統是怎樣將感知到的事件傳遞給應用程序的呢？這是通過消息機制(Message)來實現的。操作系統將每個事件都包裝成一個稱爲消息的結構體MSG來傳遞給應用程序，參看MSDN。

MSG結構定義如下：

typedef struct tagMSG {

HWND hwnd;

UINT message; //在windows中採用宏定義，以wm_開始（windows message）

WPARAM wParam; //附加參數，如鍵盤上字符的ASSCI碼

LPARAM lParam; 　　　　//附加參數

DWORD time; //消息發生的時間

POINT pt;　　　　　　//消息發生時，光標所在位置

} MSG;

關於句柄：句柄（HANDLE），資源的標識。

　　操作系統要管理和操作這些資源，都是通過句柄來找到對應的資源。按資源的類型，又可將句柄細分成圖標句柄（HICON），光標句柄（HCURSOR），窗口句柄（HWND），應用程序實例句柄（HINSTANCE）、HDC：device context 的句柄等等各種類型的句柄。操作系統給每一個窗口指定的一個唯一的標識號即窗口句柄。

從變量的類型區分變量的用途：

int x,y;

x=30;

y=30;

//x和y既可以用來表示座標點，也可以用來表示寬度和高度，還可以用來表示身高和體重。

typedef int WIDTH

typedef int HEIGHT

WIDTH x;

HEIGHT y;

//好處：我們從變量的類型上就可以知道x和y是用來表示寬度和高度。

WinMain函數：Windows程序的入口函數，由系統調用

int WINAPI WinMain(

HINSTANCE hInstance, // handle to current instance當前實例句柄

HINSTANCE hPrevInstance, // handle to previous instance先前的相同的實例句柄

LPSTR lpCmdLine, // command line命令行參數

int nCmdShow // show state最大化、最小化或者隱藏顯示

);

窗口的創建：創建一個完整的窗口需要經過下面四個操作步驟：

1、設計一個窗口類；WNDCLASS

2、註冊窗口類；

ATOM RegisterClass(
  __in  CONST WNDCLASS *lpWndClass
);

3、創建窗口；　

HWND CreateWindow(
  __in  LPCTSTR lpClassName,       //窗口類名
  __in  LPCTSTR lpWindowName,  //窗口名
  __in  DWORD dwStyle,　　　　 //窗口類型，可最小化、最大化等，是一種特徵位
  __in  int x,　　　　　　　　　　//窗口顯示的位置
  __in  int y,
  __in  int nWidth,　　　　　　　//窗口寬度
  __in  int nHeight,
  __in  HWND hWndParent,　　
  __in  HMENU hMenu,
  __in  HINSTANCE hInstance,  //應用程序句柄
  __in  LPVOID lpParam　　　  //WM_CREATE消息的附加參數
);

BOOL DestroyWindow(　　　　//會發送WM_DESTROY消息
  __in  HWND hWnd
);
void PostQuitMessage(　　　　//退出應用程序
  __in  int nExitCode　　　　　　//WM_QUIT消息的附加信息
);

4、顯示及更新窗口。

BOOL ShowWindow(
  __in  HWND hWnd,             //顯示的窗口句柄
  __in  int nCmdShow　　　　//顯示窗口的狀態（最大化、最小化ＳＷ_）
);

BOOL UpdateWindow(
  __in  HWND hWnd
);

設計窗口類：

　　typedef struct _WNDCLASS {

　　UINT style; //窗口類型

　　WNDPROC lpfnWndProc; //過程函數（回調函數）

　　int cbClsExtra; //窗口類附加內存，一般爲0

　　int cbWndExtra;　　　　//窗口附加內存，一般0

　　HANDLE hInstance; 　　　//所屬應用程序實例

　　　　 HICON hIcon;　　　　　//LoadIcon（NULL，類型），NULL表示使用windows自帶的圖標；類型爲icon的id

　　　　 HCURSOR hCursor;

　　 HBRUSH hbrBackground;

　　　　 LPCTSTR lpszMenuName;

　　　　 LPCTSTR lpszClassName; //窗口類名，註冊和創建窗口時使用

　　} WNDCLASS;

窗口類的類型：

　　在我們的程序中經常要用到一類變量，這個變量裏的每一位(bit)都對應某一種特性。當該變量的某位爲1時，表示有該位對應的那種特性，當該位爲0時，即沒有該位所對應的特性。當變量中的某幾位同時爲1時，就表示同時具有幾種特性的組合。一個變量中的哪一位代表哪種意義，不容易記憶，所以我們經常根據特徵的英文拼寫的大寫去定義一些宏，該宏所對應的數值中僅有與該特徵相對應的那一位（bit）爲1，其餘的bit都爲0。我們使用goto definition就能發現CS_VREDRAW=0x0001，CS_HREDRAW=0x0002，CS_DBLCLKS =0x0008，CS_NOCLOSE=0x0200。他們的共同點就是隻有一位爲1，其餘位都爲0。如果我們希望某一變量的數值既有CS_VREDRAW特性，又有CS_HREDRAW特性，我們只需使用二進制OR（|）操作符將他們進行或運算相組合，如style=CS_VREDRAW | CS_HREDRAW | CS_NOCLOSE。如果我們希望在某一變量原有的幾個特徵上去掉其中一個特徵，用取反（~）之後再進行與（&）運算，就能夠實現，如在剛纔的style的基礎上去掉CS_NOCLOSE特徵，可以用style & ~CS_NOCLOSE實現。

窗口過程函數：

　　第二個成員變量lpfnWndProc指定了這一類型窗口的過程函數，也稱回調函數。回調函數的原理是這樣的，當應用程序收到給某一窗口的消息時（還記得前面講過的消息通常與窗口相關的嗎？），就應該調用某一函數來處理這條消息。這一調用過程不用應用程序自己來實施，而由操作系統來完成，但是，回調函數本身的代碼必須由應用程序自己完成。對於一條消息，操作系統到底調用應用程序中的哪個函數（回調函數）來處理呢？操作系統調用的就是接受消息的窗口所屬的類型中的lpfnWndProc成員指定的函數。每一種不同類型的窗口都有自己專用的回調函數，該函數就是通過lpfnWndProc成員指定的。

　　舉例：汽車廠家生產汽車好比應用程序創建窗口，用戶使用汽車好比操作系統管理窗口，某種汽車在銷售前就指定好了修理站（類似回調函數），當用戶的汽車出現故障後（類似窗口收到消息），汽車用戶（類似操作系統）自己直接找到修理站去修理，不用廠家（類似應用程序）親自將車送到修理站去修理，但修理站還得由廠家事先建造好。

消息處理函數：

　　獲取消息：獲得WM_QUIT消息時返回爲0

BOOL GetMessage(
  __out  LPMSG lpMsg, 　　　　//要被填充的消息結構體
  __in   HWND hWnd,　　　　   //獲取哪一個窗口的消息，NULL表示獲取應用程序所擁有的消息隊列中的所有消息
  __in   UINT wMsgFilterMin,　　//消息的最小值如WM_KEYFIRST，以一條消息
  __in   UINT wMsgFilterMax
)；

　　轉化消息：例如將WM_KEYDOWN和WM_KEYUP消息轉換爲WM_CHAR消息　

BOOL TranslateMessage(
  __in  const MSG *lpMsg
);

　　分發消息：將消息發送給操作系統，再由系統發給窗口分發函數

LRESULT DispatchMessage(
  __in  const MSG *lpmsg
);

　　消息盒子：彈出消息框，返回值爲ID_?，如YES等

int MessageBox(
  __in  HWND hWnd,　　　　
  __in  LPCTSTR lpText,　　　　//消息內容
  __in  LPCTSTR lpCaption,　　//標題框
  __in  UINT uType　　　　　　//消息框的類型如MB_OK
);

過程函數：　　LRESULT爲Long型

LRESULT CALLBACK WindowProc(
  __in  HWND hwnd,　　　//窗口句柄
  __in  UINT uMsg,　　　　//message id
  __in  WPARAM wParam,  
  __in  LPARAM lParam
);
LRESULT DefWindowProc(   //默認的消息處理過程，必不可少，消息一旦產生之後，必須找到一個歸宿
  __in  HWND hWnd,
  __in  UINT Msg,
  __in  WPARAM wParam,
  __in  LPARAM lParam
);

繪製圖形文字：　

　　獲得與釋放窗口的DC（畫布）

HDC GetDC(
  __in  HWND hWnd
);
int ReleaseDC(
  __in  HWND hWnd,
  __in  HDC hDC
);

　　書寫文字
BOOL TextOut(
  __in  HDC hdc, 　　　　　　　　
  __in  int nXStart,　　　　　　//文字的位置
  __in  int nYStart,
  __in  LPCTSTR lpString,　　　//書寫的字符串
  __in  int cbString　　　　　　//字符串的長度
);

　　重新與結束繪製窗口：　　只能用於響應WM_PAINT消息

HDC BeginPaint(
  __in   HWND hwnd,
  __out  LPPAINTSTRUCT lpPaint
);
BOOL EndPaint(
  __in  HWND hWnd,
  __in  const PAINTSTRUCT *lpPaint
);

實例代碼：

 1 #include <windows.h>
 2 #include <stdio.h>
 3 
 4 LRESULT CALLBACK WinSunProc(
 5   HWND hwnd,      // handle to window
 6   UINT uMsg,      // message identifier
 7   WPARAM wParam,  // first message parameter
 8   LPARAM lParam   // second message parameter
 9 );
10 
11 int WINAPI WinMain(
12   HINSTANCE hInstance,      // handle to current instance
13   HINSTANCE hPrevInstance,  // handle to previous instance
14   LPSTR lpCmdLine,          // command line
15   int nCmdShow              // show state
16 )
17 {
18     WNDCLASS wndcls;
19     wndcls.cbClsExtra=0;
20     wndcls.cbWndExtra=0;
21     wndcls.hbrBackground=(HBRUSH)GetStockObject(BLACK_BRUSH);
22     wndcls.hCursor=LoadCursor(NULL,IDC_CROSS);
23     wndcls.hIcon=LoadIcon(NULL,IDI_ERROR);
24     wndcls.hInstance=hInstance;
25     wndcls.lpfnWndProc=WinSunProc;
26     wndcls.lpszClassName="Weixin2003";
27     wndcls.lpszMenuName=NULL;
28     wndcls.style=CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
29     RegisterClass(&wndcls);
30 
31     HWND hwnd;
32     hwnd=CreateWindow("Weixin2003","北京維新科學技術培訓中心",WS_OVERLAPPEDWINDOW,
33         0,0,600,400,NULL,NULL,hInstance,NULL);
34 
35     ShowWindow(hwnd,SW_SHOWNORMAL);
36     UpdateWindow(hwnd);
37 
38     MSG msg;
39     while(GetMessage(&msg,NULL,0,0))
40     {
41         TranslateMessage(&msg);
42         DispatchMessage(&msg);
43     }
44     return 0;
45 }
46 
47 LRESULT CALLBACK WinSunProc(
48   HWND hwnd,      // handle to window
49   UINT uMsg,      // message identifier
50   WPARAM wParam,  // first message parameter
51   LPARAM lParam   // second message parameter
52 )
53 {
54     switch(uMsg)
55     {
56     case WM_CHAR:
57         char szChar[20];
58         sprintf(szChar,"char is %d",wParam);
59         MessageBox(hwnd,szChar,"weixin",0);
60         break;
61     case WM_LBUTTONDOWN:
62         MessageBox(hwnd,"mouse clicked","weixin",0);
63         HDC hdc;
64         hdc=GetDC(hwnd);
65         TextOut(hdc,0,50,"計算機編程語言培訓",strlen("計算機編程語言培訓"));
66         ReleaseDC(hwnd,hdc);
67         break;
68     case WM_PAINT:
69         HDC hDC;
70         PAINTSTRUCT ps;
71         hDC=BeginPaint(hwnd,&ps);
72         TextOut(hDC,0,0,"維新培訓",strlen("維新培訓"));
73         EndPaint(hwnd,&ps);
74         break;
75     case WM_CLOSE:
76         if(IDYES==MessageBox(hwnd,"是否真的結束？","weixin",MB_YESNO))
77         {
78             DestroyWindow(hwnd);
79         }
80         break;
81     case WM_DESTROY:
82         PostQuitMessage(0);
83         break;
84     default:
85         return DefWindowProc(hwnd,uMsg,wParam,lParam);          //一定要加return呀，否則窗口不會顯示
86     }
87     return 0;
88 }

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