Windows程序设计的基础知识以及MFC初探

写在前面

本文是我在复习Windows程序设计以及MFC的时候整理的笔记，修改了一下发布出来，希望对大家有所帮助。

win32程序开发流程

我们先给出一张图，图中展示了一个win32程序完整的开发流程。对于初学者，我先快速讲解一下图中的内容。
在这里插入图片描述

在传统的console应用程序开发中，我们一般只会用到源文件，但在win32应用程序开发中，我们还需要.rc文件，也就是资源文件，资源文件中包括了字体，对话框，图像等资源。通过使用.rc文件，我们可以很方便地使用资源。

在win32开发中，.c和.h文件是由c编译器编译的，而资源文件是交由资源编译器编译的。两个编译器生成的目标文件最终由链接器生成.exe文件。

函数库

在开发win32程序的过程中，我们经常需要函数库中的函数，并不是延伸文件名为 .dll 者才是动态链接函数库（DLL，Dynamic LinkLibrary），事实上 .exe、.dll、.fon、.mod、.drv、.ocx 都是所谓的动态链接函数库。

Windows应用程序调用的函数分为C Runtimes以及Windows API两大部分。其中，C Runtime库又分为两个版本：

LIBC.LIB，c运行时库的静态链接版本
MSVCRT.LIB，C Runtime的动态链接版本

对于动态链接来说，在链接时期，链接器会为调用者做一些准备，这样在运行时才可以正确地进行链接。

头文件

在win32程序的开发中，如果需要用到Windows API，通常是需要包含Windows.h头文件的。

消息和事件

Windows是一个由消息驱动的系统，不同的消息有不同的处理方式（函数）。消息处理机制是Windows编程中十分重要的内容，在后续的文章中会着重介绍。

消息又可以分为三种：

标准消息
命令消息
通告消息

如果没有MFC应用程序开发的基础，遇到这三种消息是一脸懵逼的。我会在后续的MFC应用程序开发教程中更加详细地解释这三种消息，现在先知道有这么一回事就好了。

消息是源源不断地产生的，为了方便处理消息，Windows系统维护了两个队列：

系统消息队列
应用程序消息队列

先记住有这么一回事即可。我们还需要注意，硬件中断放在系统队列；Windows系统产生的消息和应用程序产生的消息放在程序队列。

消息产生后，是由user.dll模块帮忙进行消息路由，从而找到正确的消息处理函数。

简单的win32程序示例

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这张图十分重要，它为我们展示一个win32程序的基本架构，接下我们对该图进行解释。

WinMain

WinMain函数是程序入口点。加载器加载程序，然后调用C Startup code，后者调用WinMain。WinMain的参数由作业系统传递进来。

窗口类注册与创建

在创建窗口前，必须设定好窗口的样式和属性，随后使用RegisterClass注册窗口类。随后调用CreateWindow创建窗口。
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CreateWindow只是产生窗口，并不显式窗口，我们调用ShowWindow将窗口显式在屏幕上。随后调用UpdateWindow传递WM_PAINT消息驱动窗口绘制。

在程序源代码中，我们把注册窗口的过程封装到了InitApplication中，把创建并显示窗口的过程封装到了InitInstance中。这是十分普遍的操作，在后续的MFC应用程序设计中，我们还会再提及这两个函数。

窗口类只需注册一次，即可供同一程序的后续每一个执行个体（instance）使用（之所以能够如此，是因为所有进程共在一个地址空间中），所以我们把RegisterClass这个动作安排在“只有第一个执行个体才会进入” 的InitApplication数中。

产生窗口，是每一个执行个体（instance）都得做的动作，所以我们把CreateWindow这个动作安排在「任何执行个体都会进入」的InitInstance 函数中。InitApplication和InitInstance只不过是两个自定函数，但是，在MFC中，，两个函数包被装成了CWinApp类的两个虚成员函数。

消息循环

消息发生之时，操作系统已根据当时状态，为它标明了所属窗口，而窗口所属之窗口类又已经明白标示了窗口函数（也就是wc.lpfnWndProc 所指定的函数），以DispatchMessage（派发消息的函数）可找到正确的窗口过程。

窗口函数

发送给窗口函数的消息，经USER模块协助发送到指定的窗口函数中。窗口函数是CALLBAKC修饰的，这代表该函数应该永远被Windows系统所调用。

由于它是被Windows系统所调用的（我们并没有在应用程序任何地方调用此函数），所以这是一种callback函数，意思是指「在你的程序中，被 Windows 系统调用」的函数。

注意，不论什么消息，都必须被处理，所以switch/case 指令中的default: 处必须调用DefWindowProc，这是Windows内部预设的消息处理函数。

MFC消息映射初探

有了上面的基础之后，我们可以稍微介绍一下MFC的内容。我们把消息及其对应的处理函数封装进一个结构体中，并使用一个函数遍历结构体，找到对应消息的处理函数

struct MSGMAP_ENTRY {UINT nMessage;LONG (*pfn)(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);
};
#define dim(x) (sizeof(x) / sizeof(x[0]))// 消息与处理例程之对照表
struct MSGMAP_ENTRY _messageEntries[] =
{WM_CREATE,         OnCreate,WM_PAINT,          OnPaint,WM_SIZE,           OnSize,WM_COMMAND,        OnCommand,WM_SETFOCUS,       OnSetFocus,WM_CLOSE,          OnClose,WM_DESTROY,        OnDestroy,
};//这是消息       这是消息处理例程
// Command-ID 与处理例程之对照表格
struct MSGMAP_ENTRY _commandEntries =
{IDM_ABOUT,               OnAbout,IDM_FILEOPEN,            OnFileOpen,IDM_SAVEAS,              OnSaveAs,
};//这是WM_COMMAND命令项   这是命令处理例程// 窗口函数
LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{int i;for(i=0; i < dim(_messageEntries); i++) {  // 消息对照表if (message == _messageEntries[i].nMessage)return((*_messageEntries[i].pfn)(hWnd,message,wParam,lParam))；}return(DefWindowProc(hWnd, message, wParam, lParam));
}
// OnCommand——专门处理WM_COMMAND
LONG OnCommand(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{int i;for(i=0; i < dim(_commandEntries); i++) {  // 命令项目对照表if (LOWORD(wParam) == _commandEntries[i].nMessage)return((*_commandEntries[i].pfn)(hWnd, message, wParam, lParam));}return(DefWindowProc(hWnd, message, wParam, lParam));
}
//----------------------------------------------------------------------
LONG OnCreate(HWND hWnd, UINT wMsg, UINT wParam, LONG lParam)
{//...
}
//----------------------------------------------------------------------
LONG OnAbout(HWND hWnd, UINT wMsg, UINT wParam, LONG lParam)
{//...
}

这么一来，WndProc和OnCommand永远不必改变，每有新要处理的消息，只要在_messageEntries[]和_commandEntries[]两个数组中加上新元素，并针对新消息撰写新的处理例程即可。

这种观念以及作法就是MFC的Message Map的雏形。MFC把其中的动作包装得更好更精致（当然因此也就更复杂得多），成为一张庞大的消息地图；程序一旦获得消息，就可以按图上溯，直到被处理为止。

对话框的运作

对话框分为模态和非模态对话框。模态对话框是指在子对话框关闭之前，不可对父对话框进程操作的对话框，非模态对话框则可以。

对话框需要.rc文件中的对话框模板，还需要指定对话框函数。对话框处理过消息之后，应该返回TRUE，否则返回false。

模块定义文件

Windows 程序需要一个模块定义文件，将模块名称、程序节区和资料节区的内存特性、模块堆积（heap）大小、堆栈（stack）大小、所有callback 函数名称…等等登记下来。

.def文件。在集成开发环境中不在需要特别准备。

资源描述文档

RC文件是以文字描述资源的地方。经过RC编译器编译，产生可用的二进制代码。

Windows程序的生与死

在这里插入图片描述

程序初始化过程中调用CreateWindow，为程序建立了一个窗口，做为程序的萤
幕舞台。CreateWindow 产生窗口之后会送出WM_CREATE 直接给窗口函数，
后者于是可以在此时机做些初始化动作（例如配置内存、开文件、读初始资
料…）。
程序活着的过程中，不断以GetMessage 从消息贮列中抓取消息。如果这个消
息是WM_QUIT，GetMessage 会传回0 而结束while 循环，进而结束整个程序。
DispatchMessage 透过Windows USER 模块的协助与监督，把消息分派至窗口
函数。消息将在该处被判别并处理。
程序不断进行2. 和3. 的动作。
当使用者按下系统菜单中的Close 命令项，系统送出WM_CLOSE。通常程序
的窗口函数不栏截此消息，于是DefWindowProc 处理它。
DefWindowProc 收到WM_CLOSE 后，调用DestroyWindow 把窗口清除。
DestroyWindow 本身又会送出WM_DESTROY。
程序对WM_DESTROY 的标准反应是调用PostQuitMessage。
PostQuitMessage 没什么其它动作，就只送出WM_QUIT 消息，准备让消息循
环中的GetMessage 取得，如步骤2，结束消息循环。

空闲时间的处理：Onldle

所谓空闲时间（idle time），是指「系统中没有任何消息等待处理」的时间。

它们都是到消息队列中抓消息，如果抓不到，程序的主执行线程（primary thread，是一个UI 执行线程）会被操作系统悬住。当操作系统再次回来照顾此一执行线程，而发现消息队列中仍然是空的，这时候两个API函数的行为就有不同了：

GetMessage 会过门不入，于是操作系统再去照顾其它人。
PeekMessage 会取回控制权，使程序得以执行一段时间。于是上述消息循环进入OnIdle 函数中。

Console程序

指定子系统为console。

console程序设计

指定入口点为main

内核对象

内核对象是系统的一种资源，系统对象一旦产生，任何应用程序都可以开启并使用该对象，系统会对内核对象计数，便于其管理。内核对象有以下几种：

event
mutex
semaphore
file
file-mapping
process
thread

产生不同内核对象所使用的函数是不同的。但都产生一个handle作为内核对象的识别。每被使用一次，其对应的数值就加一。使用CloseHandle函数关闭内核对象。

内核对象也是Windows程序设计中的一个十分重要的内容，后续会出文章进行专门的讲解，有兴趣的读者可以阅读《Windows核心编程》一书。

关于进程的更多内容，会在后续的文章中讲解，有兴趣的读者可以先看下面的两篇文章：
的两篇文章：

进程的基本概念
创建进程