VC++学习（1）：Windows程序内部运行原理

Windows应用程序，操作系统，计算机硬件之间的相互关系

关于API：向下的箭头③表示应用程序可以通知操作系统执行某个具体的动作，如操作系统能够控制声卡发出声音，但它并不知道应该何时发出何种声音，需要应用程序告诉操作系统该发出什么样的声音。这个关系好比有个机器人能够完成行走的功能，但是，如果人们不告诉它往哪个方向上走，机器人是不会主动行走的。这里的机器人就是操作系统，人们就是应用程序。

　　那么，应用程序是如何通知操作系统执行某个功能的呢？有过编程经验的读者都应该知道，在应用程序中要完成某个功能，都是以函数调用的形式实现的，同样，应用程序也是以函数调用的方式来通知操作系统执行相应的功能的。操作系统所能够完成的每一个特殊功能通常都有一个函数与其对应，也就是说，操作系统把它所能够完成的功能以函数的形式提供给应用程序使用，应用程序对这些函数的调用就叫做系统调用，这些函数的集合就是Windows操作系统提供给应用程序编程的接口(Application Programming Interface),简称Windows API。如CreateWindow就是一个API函数，应用程序中调用这个函数，操作系统就会按照该函数提供的参数信息产生一个相应的窗口。

关于消息和消息队列：向上的箭头④表示操作系统能够将输入设备的变化上传给应用程序。如用户在某个程序活动时按了一下键盘，操作系统马上能够感知到这一事件，并且能够知道用户按下的是哪一个键，操作系统并不决定对这一事件如何作出反应，而是将这一事件转交给应用程序，由应用程序决定如何对这一事件作出反应。好比有个蚊子叮了我们一口，我们的神经末梢（相当于操作系统）马上感知到这一事件，并传递给了我们的大脑（相当于应用程序），我们的大脑最终决定如何对这一事件作出反应，如将蚊子赶走，或是将蚊子拍死。对事件作出反应的过程就是消息响应。

　　操作系统是怎样将感知到的事件传递给应用程序的呢？这是通过消息机制(Message)来实现的。操作系统将每个事件都包装成一个称为消息的结构体MSG来传递给应用程序，参看MSDN。

MSG结构定义如下：

typedef struct tagMSG {

HWND hwnd;

UINT message; //在windows中采用宏定义，以wm_开始（windows message）

WPARAM wParam; //附加参数，如键盘上字符的ASSCI码

LPARAM lParam; 　　　　//附加参数

DWORD time; //消息发生的时间

POINT pt;　　　　　　//消息发生时，光标所在位置

} MSG;

关于句柄：句柄（HANDLE），资源的标识。

　　操作系统要管理和操作这些资源，都是通过句柄来找到对应的资源。按资源的类型，又可将句柄细分成图标句柄（HICON），光标句柄（HCURSOR），窗口句柄（HWND），应用程序实例句柄（HINSTANCE）、HDC：device context 的句柄等等各种类型的句柄。操作系统给每一个窗口指定的一个唯一的标识号即窗口句柄。

从变量的类型区分变量的用途：

int x,y;

x=30;

y=30;

//x和y既可以用来表示坐标点，也可以用来表示宽度和高度，还可以用来表示身高和体重。

typedef int WIDTH

typedef int HEIGHT

WIDTH x;

HEIGHT y;

//好处：我们从变量的类型上就可以知道x和y是用来表示宽度和高度。

WinMain函数：Windows程序的入口函数，由系统调用

int WINAPI WinMain(

HINSTANCE hInstance, // handle to current instance当前实例句柄

HINSTANCE hPrevInstance, // handle to previous instance先前的相同的实例句柄

LPSTR lpCmdLine, // command line命令行参数

int nCmdShow // show state最大化、最小化或者隐藏显示

);

窗口的创建：创建一个完整的窗口需要经过下面四个操作步骤：

1、设计一个窗口类；WNDCLASS

2、注册窗口类；

ATOM RegisterClass(__in  CONST WNDCLASS *lpWndClass
);

3、创建窗口；　

HWND CreateWindow(__in  LPCTSTR lpClassName,       //窗口类名__in  LPCTSTR lpWindowName,  //窗口名__in  DWORD dwStyle,　　　　 //窗口类型，可最小化、最大化等，是一种特征位__in  int x,　　　　　　　　　　//窗口显示的位置__in  int y,__in  int nWidth,　　　　　　　//窗口宽度__in  int nHeight,__in  HWND hWndParent,　　__in  HMENU hMenu,__in  HINSTANCE hInstance,  //应用程序句柄__in  LPVOID lpParam　　　  //WM_CREATE消息的附加参数
);

BOOL DestroyWindow(　　　　//会发送WM_DESTROY消息__in  HWND hWnd
);void PostQuitMessage(　　　　//退出应用程序__in  int nExitCode　　　　　　//WM_QUIT消息的附加信息
);

4、显示及更新窗口。

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

BOOL UpdateWindow(__in  HWND hWnd
);

设计窗口类：

　　typedef struct _WNDCLASS {

　　UINT style; //窗口类型

　　WNDPROC lpfnWndProc; //过程函数（回调函数）

　　int cbClsExtra; //窗口类附加内存，一般为0

　　int cbWndExtra;　　　　//窗口附加内存，一般0

　　HANDLE hInstance; 　　　//所属应用程序实例

　　　　 HICON hIcon;　　　　　//LoadIcon（NULL，类型），NULL表示使用windows自带的图标；类型为icon的id

　　　　 HCURSOR hCursor;

　　 HBRUSH hbrBackground;

　　　　 LPCTSTR lpszMenuName;

　　　　 LPCTSTR lpszClassName; //窗口类名，注册和创建窗口时使用

　　} WNDCLASS;

窗口类的类型：

　　在我们的程序中经常要用到一类变量，这个变量里的每一位(bit)都对应某一种特性。当该变量的某位为1时，表示有该位对应的那种特性，当该位为0时，即没有该位所对应的特性。当变量中的某几位同时为1时，就表示同时具有几种特性的组合。一个变量中的哪一位代表哪种意义，不容易记忆，所以我们经常根据特征的英文拼写的大写去定义一些宏，该宏所对应的数值中仅有与该特征相对应的那一位（bit）为1，其余的bit都为0。我们使用goto definition就能发现CS_VREDRAW=0x0001，CS_HREDRAW=0x0002，CS_DBLCLKS =0x0008，CS_NOCLOSE=0x0200。他们的共同点就是只有一位为1，其余位都为0。如果我们希望某一变量的数值既有CS_VREDRAW特性，又有CS_HREDRAW特性，我们只需使用二进制OR（|）操作符将他们进行或运算相组合，如style=CS_VREDRAW | CS_HREDRAW | CS_NOCLOSE。如果我们希望在某一变量原有的几个特征上去掉其中一个特征，用取反（~）之后再进行与（&）运算，就能够实现，如在刚才的style的基础上去掉CS_NOCLOSE特征，可以用style & ~CS_NOCLOSE实现。

窗口过程函数：

　　第二个成员变量lpfnWndProc指定了这一类型窗口的过程函数，也称回调函数。回调函数的原理是这样的，当应用程序收到给某一窗口的消息时（还记得前面讲过的消息通常与窗口相关的吗？），就应该调用某一函数来处理这条消息。这一调用过程不用应用程序自己来实施，而由操作系统来完成，但是，回调函数本身的代码必须由应用程序自己完成。对于一条消息，操作系统到底调用应用程序中的哪个函数（回调函数）来处理呢？操作系统调用的就是接受消息的窗口所属的类型中的lpfnWndProc成员指定的函数。每一种不同类型的窗口都有自己专用的回调函数，该函数就是通过lpfnWndProc成员指定的。

　　举例：汽车厂家生产汽车好比应用程序创建窗口，用户使用汽车好比操作系统管理窗口，某种汽车在销售前就指定好了修理站（类似回调函数），当用户的汽车出现故障后（类似窗口收到消息），汽车用户（类似操作系统）自己直接找到修理站去修理，不用厂家（类似应用程序）亲自将车送到修理站去修理，但修理站还得由厂家事先建造好。

消息处理函数：

　　获取消息：获得WM_QUIT消息时返回为0

BOOL GetMessage(__out  LPMSG lpMsg, 　　　　//要被填充的消息结构体__in   HWND hWnd,　　　　   //获取哪一个窗口的消息，NULL表示获取应用程序所拥有的消息队列中的所有消息__in   UINT wMsgFilterMin,　　//消息的最小值如WM_KEYFIRST，以一条消息__in   UINT wMsgFilterMax
)；

转化消息：例如将WM_KEYDOWN和WM_KEYUP消息转换为WM_CHAR消息　

BOOL TranslateMessage(__in  const MSG *lpMsg
);

分发消息：将消息发送给操作系统，再由系统发给窗口分发函数

LRESULT DispatchMessage(__in  const MSG *lpmsg
);

　　消息盒子：弹出消息框，返回值为ID_?，如YES等

int MessageBox(__in  HWND hWnd,　　　　__in  LPCTSTR lpText,　　　　//消息内容__in  LPCTSTR lpCaption,　　//标题框__in  UINT uType　　　　　　//消息框的类型如MB_OK
);

过程函数：　　LRESULT为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(   //默认的消息处理过程，必不可少，消息一旦产生之后，必须找到一个归宿__in  HWND hWnd,__in  UINT Msg,__in  WPARAM wParam,__in  LPARAM lParam
);

绘制图形文字：　

　　获得与释放窗口的DC（画布）

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

　　书写文字BOOL TextOut(__in  HDC hdc, 　　　　　　　　__in  int nXStart,　　　　　　//文字的位置__in  int nYStart,__in  LPCTSTR lpString,　　　//书写的字符串__in  int cbString　　　　　　//字符串的长度
);

　　重新与结束绘制窗口：　　只能用于响应WM_PAINT消息

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

实例代码：

 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 instance13   HINSTANCE hPrevInstance,  // handle to previous instance14   LPSTR lpCmdLine,          // command line15   int nCmdShow              // show state16 )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","北京维新科学技术培训中心",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 window49   UINT uMsg,      // message identifier50   WPARAM wParam,  // first message parameter51   LPARAM lParam   // second message parameter52 )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,"计算机编程语言培训",strlen("计算机编程语言培训"));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,"维新培训",strlen("维新培训"));73         EndPaint(hwnd,&ps);74         break;75     case WM_CLOSE:76         if(IDYES==MessageBox(hwnd,"是否真的结束？","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，否则窗口不会显示86     }87     return 0;88 }

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