Win32 API应用程序框架结构简

Win32 API应用程序框架结构(2)
1.3.3 头文件的类型
与传统的C程序一样，在程序的开始都会包含头文件，并在程序中会有对调用函数的申明。

在每一个用C编写的Windows程序中，都会用到一个头文件WINDOWS.H。

其实，WINDOWS.H只是一个包含文件，包含了其他的Windows头文件。

当然，在这些被包含的头文件中也可能还包含着其他的Windows头文件。

这些头文件中最重要的有如下几种。

●WINDEF.H：基本类型的定义。

●WINNT.H：支持Unicode的类型定义。

●WINGDI.H：图形设备接口的定义。

●WINUSER.H：用户接口的定义。

●WINBASE.H：内核函数的定义。

●WINSOCK.H和WINSOCK2.H：用于网络通信的套接字的定义。

在这些头文件中，定义了Windows提供的所有数据类型、常数标识符、函数原型和数据结构等，都是Windows文档中最重要的部分。

在Visual C++的Include 子目录中可以找到所有的头文件。

1.3.4 函数和数据结构
在C语言中有一个入口函数main，在Windows应用程序中同样也有一个入口函数WinMain，它的原型在WINBASE.H中声明，如下所示：
int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPreInstance,
LPSTR lpCmdLine, int nShowCmd);
其中，第一个参数被称为“实例句柄”，该句柄惟一地标识了该程序，其他Windows 函数可以通过将该句柄作为参数来调用该程序；第二个参数只是为了与早期的版本相兼容，在32位Windows程序中，该概念已经不再被采用，所以总是设置为NULL；第三个参数用于运行程序的命令行，可以通过它将文件在程序启动时载入内存；第四个参数表示程序在运行时是以何种方式显示的（从正常、最大化和最小化中选一）。

在程序Hello中，除了用到WinMain函数外，还用到了以下的API函数。

●LoadIcon：为程序加载图标以供使用。

●LoadCursor：为程序加载鼠标指针以供使用。

●GetStockObject：获取图形对象。

●RegisterClass：为主程序的窗口注册窗口类。

●ShowWindow：在屏幕上显示窗口。

●UpdateWindow：命令窗口刷新自身。

●GetMessage：从消息队列中获取消息。

●TranslateMessage：转换某些键盘消息。

●DispatchMessage：将消息发送给窗口过程。

●BeginPaint：开始在窗口的客户区绘制。

●GetClientWindow：获得窗口客户区的尺寸。

●SetTextColor：设置文本的颜色。

●DrawText：显示文本串。

●EndPaint：结束绘制。

●InvalidateRect：强制刷新指定的区域，程序Hello刷新整个窗口的客户区。

●PostQuitMessage：在消息队列中插入一条“退出”消息。

●DefWindowProc：执行默认的消息处理。

这些函数在头文件WINDOWS.H中都有原型的申明，具体的信息可以查阅MSDN （Microsoft Developer Network）中SDK平台的部分函数说明。

除了用到的这些API函数外，还使用了在Windows头文件中定义的4个数据类型：MSG（消息结构）、WNDCLASS（窗口类结构）、PAINTSTRUCT（绘图结构）和RECT（矩形结构）。

1. 消息结构
消息结构定义一个用于发送的消息，其中包含消息的具体信息，在程序接收到消息后，根据其中包含的信息做出相应的处理。

其结构声明如下：
typedef struct tagMSG {
HWND hwnd; // 获得消息的窗口句柄
UINT message; // 消息标志
WPARAM wParam; // 消息的附加信息
LPARAM lParam; // 消息的附加信息
DWORD time; // 消息的发送时间
POINT pt; // 当消息发送时，鼠标所处的屏幕位置
} MSG, *PMSG;
2. 窗口类结构
窗口总是在窗口类的基础上创建的，窗口类用来标识处理窗口消息的窗口过程。

在一个窗口类的基础上可以创建多个窗口的实例，所以在程序创建窗口之前，必须先调用函数RegisterClass注册一个窗口类。

该函数中只带有一个参数，它是一个指向类型为WNDCLASS的结构指针。

其结构声明如下：
typedef struct _WNDCLASS {
UINT style; // 窗口类的风格
WNDPROC lpfnWndProc; // 指向窗口过程的指针
int cbClsExtra; // 分派给窗口类的扩展的字节数
int cbWndExtra; // 分派给窗口实例的扩展的字节数
HINSTANCE hInstance; // 窗口的实例句柄
HICON hIcon; // 类图标的句柄
HCURSOR hCursor; // 类鼠标指针的句柄
HBRUSH hbrBackground; // 刷新背景所用的画刷的句柄
LPCTSTR lpszMenuName; // 窗口类包含的菜单的名称
LPCTSTR lpszClassName; // 窗口类名
} WNDCLASS, *PWNDCLASS;
现在，结合程序Hello依次来看WNDCLASS结构中的各个域。

●第一个域语句：ws.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW
这条语句使用C的按位“或”操作符组合了两个“类风格”标识符。

有关的标识符是在WINUSER.H中定义的，可以查看该文件中以CS为前缀的标识符定义集合。

在本程序中，使用的这两个标识符的意义是当窗口水平方向尺寸（CS_HREDRAW）发生改变时和当窗口的垂直方向尺寸（CS_VREDRAW）发生改变时，窗口都要完全刷新。

这一点在改变窗口的尺寸时，可以明显地看到。

无论窗口如何变化，文本总是出现在窗口的中央（因为在客户区输出文本时，定义将其显示在窗口的中央，每一次窗口的刷新都要执行此操作）。

●第二个域语句：ws.lpfnWndProc = (WNDPROC)WndProc
这条语句的作用是将窗口类的窗口过程设置为WndProc，这是在本程序中定义的第二个函数，用来处理基于这个窗口类创建的所有窗口的全部消息。

在类定义中，实际上使用的是一个指向函数的指针，通过该指针调用同名函数。

●第三和第四个域语句：wc.cbClsExtra = 0;和wc.cbWndExtra = 0
这两条语句用于为程序预留空间，程序可以根据需要来使用它们。

在本程序中没有使用到，所以赋值为零。

●第五个域语句：wc.hInstance = hInstance
这条语句指定了程序的实例句柄，该句柄可以从WinMain函数的第一个参数处获得。

●第六个域语句：wc.hIcon = LoadIcon( NULL, IDI_APPLICATION )
这条语句用于为所有基于这个窗口类建立的窗口设置一个图标。

图标是一个小的位图图像，将出现在Windows任务栏中和窗口的标题栏的左端。

用户可以定义自己的图标加载到程序中，也可以使用系统提供的图标。

在本程序中，为简单起见，使用系统提供的应用程序的标准图标（ID为IDI_APPLICATION），使用函数LoadIcon将图标加载到应用程序中。

该函数返回一个图表句柄。

●第七个域语句：wc.hCursor = LoadCursor(NULL, IDC_ARROW)
这条语句表示窗口载入一个预定义命名为IDC_ARROW的鼠标光标（形状为箭头），并返回该光标的句柄。

在Win32 API中定义了一系列的鼠标光标，具体内容可以参考MSDN文档中Platform SDK/Windows User Interface/LoadCursor等内容。

当程序启动且鼠标的位置处于窗口的客户区时，鼠标变成箭头形状。

另外，也可以自定义鼠标光标的形状。

●第八个域语句：wc.hbrBackground = (HBRUSH)(COLOR_WINDOW+1)
这条语句指定了基于这个窗口类所创建的窗口的背景颜色。

在Windows API中，用某一种颜色覆盖背景一般都需要用到画刷（brush），以指定的颜色来填充一个区域。

在本程序中，使用了比窗口颜色稍亮的颜色作为画刷的颜色。

在Windows 中还定义了一些标准的画刷，称为“备用画刷”（stock brush）。

利用GetStockObject函数可以调用一个备用画刷。

例如，
hBrush=GetStockObject(WHITE_ BRUSH)，其中的WHITE_BRUSH就是一个标准的画刷
Win32 API应用程序框架结构(3)
●第九个域语句：wc.lpszMenuName = lpszAppName
这条语句指定窗口类的菜单，其中，lpszAppName指向存储菜单名字符串的指针。

在本程序中没有用到菜单，所以该字段被设置为NULL。

●第十个域语句：wc.lpszClassName = lpszAppName
最后一个域给出了窗口类的类名。

在提供的程序中，类名和窗口类的菜单名相同。

3. 矩形结构
矩形结构相对简单，它定义了四个LONG域，前两个表示矩形左上点的横坐标和纵坐标（通常用X和Y表示）的值，后两个表示矩形右下点的X，Y值。

其结构声明如下：
typedef struct _RECT {
LONG left; // 左上点的X坐标
LONG top; // 左上点的Y坐标
LONG right; // 右下点的X坐标
LONG bottom; // 右下点的Y坐标
} RECT, *PRECT;
有关绘图结构的具体内容将在讲解GDI（图形设备接口，Graph Device Interface）时重点介绍。

下一小节将具体介绍Windows消息机制，整个Windows 是以消息（Message）作为传递信息的手段的消息机制可以说是Windows的灵魂。

1.3.5 消息机制
1. 消息循环
在调用了UpdateWindows之后，窗口就会出现在显示器上，此时Windows就为程序维护一个“消息队列”。

当Windows侦测到程序的用户键盘和鼠标输入数据时，就将此输入事件转化为一个“消息”，并将此消息放到程序的消息队列中。

程序通过执行被称为“消息循环”的代码从消息队列中取出消息。

实现循环的程序代码如下：
while(GetMessage(&msg, NULL, 0, 0))
{
TranslateMessage(&msg);
DispatchMessage(&msg);
}
其中，变量msg是类型为MSG的结构，在前一小节中已经介绍过这个结构的有关信息。

消息循环首先从消息队列中取出一个消息，其方法如下所示：
GetMessage(&msg, NULL, 0, 0);
它将取到的消息赋给一个指向名为msg的MSG结构的指针。

第二、第三和第四个参数分别设置为NULL或者0，表示程序将接收它创建的所有窗口的所有消息。

只要从消息队列中取出的消息的message域不为WM_QUIT（其值为0x0012），GetMessage就返回一个非零的值。

然后，进行一些键盘消息转换（在讲解有关键盘输入的章节中进行详细讨论），其方法是：
TranslateMessage( &msg );
最后，消息又将被转回Windows，Windows会将消息发送给适当的窗口过程进行处理，即Windows调用窗口过程（在程序Hello中是WndProc函数），其方法是：
DispatchMessage(&msg);
当处理完消息后，窗口过程又将控制返回给Windows，此时，Windows仍处在函数DispatchMessage的调用中。

当得到返回后，Windows结束DispatchMessage 函数的调用，重新开始调用GetMessage函数从消息队列中获取消息。

从以上可以看出，消息只是在窗口过程和Windows之间传递，程序并不会直接调用窗口过程。

如果要从程序调用自己的窗口过程，就要用到SendMessage函数，这在后续的章节中会重点讨论。

并不是所有的消息都会进入消息队列，加入消息循环。

一般来说，进队的消息基本上是用户输入的结果（包括鼠标输入和键盘输入）。

另外，进队的消息还包括时钟消息（WM_TIMER）、刷新消息（WM_PAINT）和退出消息（WM_QUIT）等。

不进队的消息一般来自调用特定的Windows函数。

例如，调用CreateWindow时，将直接给窗口过程发送一个WM_CREATE的消息；调用ShowWindow时，将直接给窗口过程发送名为WM_SIZE和WM_SHOWWINDOW的消息。

消息的循环和处理十分复杂，但绝大部分的消息处理都由Windows完成，而且是有规律可循的。

消息其实只是应用程序与Windows交互的媒介，存在于窗口过程和Windows之中。

2. 消息及消息处理
窗口过程接收的每一个消息都是用数值标识的，也就是传递给窗口过程msg
结构中的message参数。

在Windows头文件WINUSER.H中，为每个消息参数定义以“WM”（Window Message）为前缀的标识符。

当然，也可以在自己程序的头文件中定义自己的消息参数。

一般来说，Windows程序员都会选择使用switch和case的结构来确定窗口过程接收到的是什么消息。

窗口过程在处理消息时，必须返回零，所有窗口过程不予处理的消息都应该被传给函数DefWindowProc处理。

事实上， DefWindowProc 并不是惟一处理其他消息的函数，在接触多文档时，还会碰到用于相似处理内容的函数。

从函数DefWindowProc返回的值必须由窗口过程返回，函数只是将消息进行加工，具体工作还是要由Windows来完成。

在程序中，WndProc函数只处理三种消息：WM_PAINT，WM_KEYDOWN和WM_DESTROY。

窗口过程的总体结构如下：
switch(uMsg)
{
// 定义有关变量
case WM_PAINT :
// 处理WM_PAINT消息的过程
break;
case WM_KEYDOWN :
// 处理WM_KEYDOWN消息的过程
break;
case WM_DESTROY :
// 处理WM_DESTROY消息的过程
break;
default :
return(DefWindowProc(hWnd, uMsg, wParam, lParam));
}
return(0L);
在上面结构的定义中，利用“default :”来调用DefWindowProc函数为窗口过程不予处理的消息提供的默认的处理是必需的。

因为在窗口过程中，有很多很重要的工作都要Windows来完成。

如果不能将这些消息及时地发送给Windows，则窗口的创建和维护就不会成功。

用户可以将此函数去掉后再编译运行，就会发现其问题所在。

（1）WM_PAINT消息
当客户区的一部分或者全部变为无效时，将由这个消息通知程序“刷新”该区域。

在很多情况下，客户区会变得无效，下面介绍经常遇到的几种情况。

●在创建窗口时，客户区将变得无效。

此时，整个客户区都是无效的。

在程序运行函数UpdateWindow时，将发送第一个WM_PAINT的消息，指示窗口过程在客户区域画一些东西。

●改变应用程序窗口的大小时，窗口的整个客户区将变得无效。

因为在定义窗口类的第一个域style时，曾经将标志设置为CS_HREDRAW和
CS_VREDRAW，这一设置将指示Windows在窗口改变大小后，使整个窗口无效。

此时，又将发送一个WM_PAINT的消息。

●在移动窗口并发生窗口重叠时，窗口客户区将变得无效。

此时，Windows将不会保存本窗口中被另外一个窗口覆盖部分的客户区内容。

此时，窗口客户区将变成无效，发送一个WM_PAINT的消息。

除了这些由程序接收到外部变化和自动刷新之外，还可以通过函数强制刷新客户区的一部分或者全部，将在下一个消息中介绍这种方法。

对消息WM_PAINT的处理，一般都从BeginPaint函数调用开始，其调用方法是：
hdc=BeginPaint(hWnd, &ps);
结束消息WM_PAINT的处理，一般通过调用EndPaint函数完成，其调用方法是：EndPaint(hWnd, &ps);
在这两个调用中，第一个参数是程序的窗口句柄，第二个参数是指向类型为PAINTSTRUCT结构的指针。

在调用函数BeginPaint成功时，程序将调用在窗口类中定义的背景画刷来将整个客户区刷新，并返回一个“设备环境句柄（hdc）”。

所谓设备环境，是指物理输出设备（如显示器）及其设备驱动程序。

在窗口的客户区画任何东西（包括文本和图形）都需要用到设备环境句柄。

当程序调用了函数EndPaint后，就使设备环境句柄不再有效。