| Главная | Новости | Framework .NET | Самоучитель C# | Учебники | О сайте |
|
Традиционное Windows-приложение
В этом уроке мы с помощью Studio.Net научимся разрабатывать традиционные приложения Win32, основанные на использовании функций API (Application Programming Interface). Вы, конечно, знаете, что приложения для Windows можно разрабатывать как с использованием библиотеки классов MFC, так и на основе набора инструментов, объединенных в разделе SDK (Software Development Kit) студии разработчика. Обширную документацию по SDK вы можете найти в MSDN (Microsoft Developer's Network), которая поставляется вместе со студией. Отдельные выпуски MSDN, зачастую содержат еще более свежую информацию по SDK. Без MSDN успешная деятельность в рамках студии разработчика просто немыслима. Использование всей мощи MFC облегчает процесс разработки приложений, однако далеко не все возможности Win32 API реализованы в библиотеке MFC, многие из них доступны только средствами API. Поэтому каждому разработчику необходимо иметь представление о структуре и принципах функционирования традиционного Windows-приложения, созданного на основе API-функций. Другими доводами в пользу того, что существует необходимость знать и постоянно углублять свои познания в технологии разработки приложений с помощью SDK, могут быть следующие:
В состав API входят не только функции, более 2000, но и множество структур, более 800 сообщений, макросы и интерфейсы. Цель настоящей главы:
Основной чертой всех Windows-приложений является то, что они поддерживают оконный интерфейс, используя при этом множество стандартных элементов управления (кнопки, переключатели, линейки, окна редактирования, списки и т. д.). Эти элементы поддерживаются с помощью динамических библиотек (DLL), которые являются частью операционной системы (ОС). Именно поэтому элементы доступны любым приложениям, и ваше первое приложение имеет почти такой же облик, как и любое другое. Принципиально важным отличием Windows-приложений от приложений DOS является то, что все они — программы, управляемые событиями (event-driven applications). Приложения DOS — программы с фиксированной последовательностью выполнения. Разработчик программы последовательность выполнения операторов, и система строго ее соблюдает. В случае программ, управляемых событиями, разработчик не может заранее предсказать последовательность вызовов функций и даже выполнения операторов своего приложения, так как эта последовательность определяется на этапе выполнения кода. Программы, управляемые событиями, обладают большей гибкостью в смысле выбора пользователем порядка выполнения операций. Характерно то, что последовательность действий часто определяется операционной системой и зависит от потока сообщений о событиях в системе. Большую часть времени приложение, управляемое событиями, находится в состоянии ожидания событий, точнее сообщений о них. Сообщения могут поступать от различных источников, но все они попадают в одну очередь системных сообщений. Только некоторые из них система передаст в очередь сообщений вашего приложения. В случае многопотокового приложения сообщение приходит активному потоку (thread) приложения. Приложение постоянно выполняет цикл ожидания сообщений. Как только придет адресованное ему сообщение, управление будет передано его окопной процедуре. Примечание Если вы хотите получить более полное представление о процессах и потоках в Windows, то обратитесь к последней главе этой книги, которая носит более познавательный, чем практический характер. Наступление события обозначается поступлением сообщения. Все сообщения Windows имеют стандартные имена, многие из которых начинаются с префикса WM_ (Windows Message). Например, WM_PAINT именует сообщение о том, что необходимо перерисовать содержимое окна того приложения, которое получило это сообщение. Идентификатор сообщения WM_PAINT — это символьная константа, обозначающая некое число. Другой пример: при создании окна система посылает сообщение WM_CREATE. Вы можете ввести в оконную процедуру реакцию на это сообщение для того, чтобы произвести какие-то однократные действия. Программист может создать и определить какие-то свои собственные сообщения, действующие в пределах зарегистрированного оконного класса. В этом случае каждое новое сообщение должно иметь идентификатор, превышающий зарезервированное системой значение WM_USER (0x400). Допустим, вы хотите создать сообщение о том, что пользователь нажал определенную клавишу в тот момент, когда клавиатурный фокус находится в особом окне редактирования с уже зарегистрированным классом. В этом случае новое сообщение можно идентифицировать так: #define WM_MYEDIT_PRESSED WM_USER + 1 Каждое новое сообщение должно увеличивать значение идентификатора по сравнению с WM_MYEDIT_PRESSED. Максимально-допустимым значением для идентификаторов такого типа является число 0x7 FFF. Если вы хотите создать сообщение, действующее в пределах всего приложения и не конфликтующее'с системными сообщениями, то вместо константы WM_USER следует использовать другую константу WM_APP (0x8000). В этом случае можно наращивать идентификатор вплоть до 0xBFFF. Рассмотрим ситуацию, когда пользователь приложения нажимает клавишу, а система вырабатывает сообщение об этом событии. Вы знаете, что Windows обеспечивает поддержку клавиатуры, не зависящую от типа устройства (device-independent support). Для каждого типа клавиатуры она устанавливает соответствующий драйвер, то есть специальную программу, которая служит посредником между клавиатурой и операционной системой. Клавиатурная поддержка Windows не зависит от языка общения с системой. Это достигается использованием специальной клавиатурной раскладки (layout), которую пользователь выбрал в данный момент. Каждой клавише на уровне аппаратуры присвоено уникальное значение — идентификатор клавиши, зависящий от типа устройства и называемый скан-кодом. Примечание На самом деле, когда пользователь вводит символ, то клавиатура генерирует два события и два скан-кода — один, когда он нажимает клавишу, и другой, когда отпускает. Скан-коды с клавиатуры поступают в клавиатурный драйвер, который, используя текущую раскладку, транслирует их и преобразовывает в сообщения. Клавиатурный драйвер интерпретирует скан-код и преобразует его в определяемый Windows код виртуальной клавиши (virtual-key code), не зависящий от типа устройства и идентифицирующий функциональный смысл клавиши. После этого преобразования скан-кода драйвер создает сообщение, в которое включает: скан-код, виртуальный код и другую сопутствующую информацию. Затем он помещает сообщение в специальную очередь системных сообщений. Windows выбирает сообщение из этой очереди и посылает в очередь сообщений соответствующего потока (thread). В конце концов, цикл выборки сообщений данного потока передает его соответствующей оконной процедуре для обработки. Модель ввода с клавиатуры в системе Windows представлена на рис. 3.1.
Рис. 3.1. Путь прохождения сообщений от клавиатуры Здесь буфер клавиатуры служит связующим звеном между прикладной программой и одним из сервисов ОС. Точно так же формируют (или могут формировать) свои специфические данные обработчики других событий. При этом используется универсальная структура данных MSG (сообщение), описывающая любое событие. Она содержит сопровождающую информацию, достаточную для того, чтобы сообщением можно было воспользоваться. Например, для сообщения от клавиатуры это должен быть код нажатой клавиши, для сообщения от мыши — координаты ее указателя, для сообщения WM_SIZE — размеры окна. Тип структур MSG определен в одном из файлов заголовков следующим образом:
//======= Ярлык типа
typedef struct tagMSG
{
//===== Описатель окна, чья оконная процедура
//===== получает сообщение
HWND hwnd;
UINT message; // Код сообщения
// Дополнительная информация, зависящая от сообщения
WPARAM wParam;
LPARAM iParam; // Тоже
DWORD time; // Время посылки сообщения
//==== Точка экрана, где был курсор
//==== в момент посылки сообщения
POINT pt;
}
MSG; //===== Тип структур, эквивалентный ярлыку
Универсальные параметры wParam и IParam используются различным образом в различных сообщениях. Например, в сообщении WM_LBUTTONDOWN первый из них содержит идентификатор одновременно нажатой клавиши (Ctrl, Shift и т.д.), а второй (IParam) — упакованные экранные координаты (х, у) курсора мыши. Чтобы выделить координаты, программист должен расщепить «длинный параметр» (4 байта) на два коротких (по 2 байта). В нижнем слове, которое можно выделить с помощью макроподстановки, например, int х = LOWORD(IParam); хранится координата х, а в верхнем — координата у, которую вы можете выделить с помощью макроса: int у = HIWORD(IParam); Отметьте, что классы библиотеки MFC избавляют вас от необходимости распаковывать параметры сообщения. Следующая схема (рис. 3.2) в общих чертах иллюстрирует путь прохождения сообщений. Она любезно предоставлена Мариной Полубенцевой, вместе с которой мы ведем курс Visual C++ в Microsoft Certified Educational Center при Санкт-Петербургском государственном техническом университете. Каждый обработчик события (драйвер) помещает сформированное сообщение в определенную динамическую структуру данных в памяти. Другие аппаратные и программные обработчики точно так же формируют свои сообщения, ставя их в очередь за уже существующими. Так формируется системная очередь сообщений. Операционная система постоянно работает с очередью и, анализируя текущее сообщение, решает, какому приложению следует его передать. Она переписывает его в другую структуру данных в памяти — очередь сообщений конкретного приложения. Приложение реагирует или не реагирует на сообщение, но в любом случае удаляет его из очереди сообщений. Здесь важно понять, что по отношению к приложению сообщения появляются случайным образом и невозможно предсказать, какое сообщение появится в следующий момент.
Рис. 3.2. Путь прохождения сообщений Windows Рассмотренная модель выработки и прохождения сообщений поможет вам понять структуру, принятую для всех Windows-приложений. Последние два блока в рассмотренной схеме (рис. 3.1) определяют особенности строения любого Windows-приложения. Простейшее из них должно состоять как минимум из двух функций:
Каждое приложение в системе, основанной на сообщениях, должно уметь получать и обрабатывать сообщения из своей очереди. Основу такого приложения в системе Windows представляет функция winMain, которая содержит стандартную последовательность действий. Однако обрабатывается большинство сообщений окном — объектом операционной системы Windows. Примечание C точки зрения пользователя, окно — это прямоугольная область экрана, соответствующая какому-то приложению или его части. Вы знаете, что приложение может управлять несколькими окнами, среди которых обычно выделяют одно главное окно-рамку (Frame Window). С точки зрения операционной системы, окно — это в большинстве случаев конечный пункт, которому направляются сообщения. С точки зрения программиста, окно —это объект, атрибуты которого (тип, размер, положение на экране, вид курсора, меню, зна-чек, заголовок) должны быть сначала сформированы, а затем зарегистрированы системой. Манипуляция окном осуществляется посредством специальной оконной функции, которая имеет вполне определенную, устоявшуюся структуру. Функция winMain выполняется первой в любом приложении. Ее имя зарезервировано операционной системой. Она в этом смысле является аналогом функции main, с которой начинается выполнение С-программы для DOS-платформы. Имя оконной процедуры произвольно и выбирается разработчиком. Система Windows регистрирует это имя, связывая его с приложением. Главной целью функции winMain является регистрация оконного класса, создание окна и запуск цикла ожидания сообщений. Если вы знакомы со структурой приложения Win32, то можете безболезненно пропустить несколько параграфов и перейти к параграфу с заголовком «Развитие начальной заготовки». Рассмотрим более подробно структуру традиционного Windows-приложения, представленную нам мастером Win32 Application Wizard Studio.Net. Программа спроектирована как шаблон (стартовая заготовка), который можно развивать, внося в него желаемую разработчиком функциональность. Создайте новый проект приложения Win32. Для этого:
Запустите стартовую заготовку и убедитесь, что она создает окно с планкой меню и реагирует на shortcut-комбинацию Alt+? или Alt+/, создавая диалог About. Раскройте дерево в окне Class View студии и щелкните два раза имя глобальной переменной hlnst. Курсор переходит в окно редактора, где вы видите заготовку традиционного приложения Win32. Надо отметить, что она богаче оснащена, чем аналогичные заготовки предыдущих версий Visual C++. Кроме пяти функций здесь содержатся ресурсы (меню, диалог, значок, строки текста, и клавиатурный ускоритель). Вы можете убедиться в этом, раскрыв дерево ресурсов в окне Resource View, которое входит в блок страниц вместе с окном Class View. Анализ и развитие этой заготовки мы произведем немного позже, а сейчас приведем листинг, который создал мастер Win32 Application Wizard.1
// API.cpp : Определяет точку входа приложения
//
#include "stdafx.h"
#include "API.h"
#define MAX_LOADSTRING 100
//======== Глобальные переменные:
HINSTANCE hlnst;
// Текущий экземпляр
TCHAR szTitle[MAX_LOADSTRING];
// Текст заголовка окна
TCHAR szWindowClass[MAX_LOADSTRING];
// Текст регистрации
//======== Прототипы функций, входящих в данный модуль
ATOM MyRegisterClass(HINSTANCE hlnstance);
BOOL Initlnstance(HINSTANCE, int);
LRESULT CALLBACK WndProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);
LRESULT CALLBACK About(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);
int APIENTRY WinMain(HINSTANCE hlnstance,
HINSTANCE hPrevInstance,
LPSTR IpCmdLine,
int nCmdShow)
{
//======= TODO: Помещайте код здесь
MSG msg;
HACCEL hAccelTable;
//======= Инициализация глобальных строк текста
LoadString(hlnstance, IDS_APP_TITLE, szTitle, MAX_LOADSTRING);
LoadString(hlnstance, IDC_API, szWindowClass, MAX_LOADSTRING);
//======= Вызов функции регистрации приложения
MyRegisterClass(hlnstance);
//======= Инициализация приложения:
if (!Initlnstance (hlnstance, nCmdShow))
{
return FALSE;
}
//======= Загрузка клавиатурных ускорителей
hAccelTable = LoadAccelerators (hlnstance, (LPCTSTR)IDC_API);
//======= Цикл ожидания и обработки сообщений:
while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0))
if (!TranslateAccelerator(msg.hwnd, hAccelTable, Smsg))
{
TranslateMessage(Smsg);
DispatchMessage(Srasg);
}
}
return msg.wParam;
}
//
// FUNCTION: MyRegisterClass ()
//
// НАЗНАЧЕНИЕ: Регистрирует оконный класс
//
// COMMENTS: //
// Эта функция нужна только если вы хотите, чтобы код
// был совместим с Win32 системами, которые
// существовали до создания функции 'RegisterClassEx ' ,
// введенной в Windows 95.
// Вызов 'RegisterClassEx' необходим для правильного
// создания маленького (small) значка, ассоциированного
// с приложением.
//
ATOM MyRegisterClass (HINSTANCE hlnstance)
{
WNDCLASSEX wcex;
wcex.cbSize = sizeof (WNDCLASSEX) ;
wcex. style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
wcex.lpfnWndProc = (WNDPROC) WndProc;
wcex. cbClsExtra = 0;
wcex.cbWndExtra = 0;
wcex. hlnstance = hlnstance;
wcex.hlcon = Loadlcon (hlnstance,
(LPCTSTR) IDI_API) ;
wcex.hCursor = LoadCursor (NULL, IDC_ARROW) ;
wcex.hbrBackground = (HBRUSH) (COLOR_WINDOW+1) ;
wcex.lpszMenuName = (LPCSTR) IDC_API;
wcex. IpszClassName = szWindowClass;
wcex.hlconSm = Loadlcon (wcex. hlnstance, (LPCTSTR) IDI_SMALL)
return RegisterClassEx (&wcex) ;
}
//
// FUNCTION: Initlnstance (HANDLE, int)
//
// НАЗНАЧЕНИЕ: Запоминание описателя экземпляра
// приложения и создание главного окна приложения
//
// COMMENTS:
// В этой функции мы запоминаем описатель экземпляра
// приложения в глобальной переменной и создаем
// главное окно приложения.
//
BOOL Initlnstance(HINSTANCE hlnstance, int nCmdShow)
{
HWND hWnd;
//======= Запоминаем экземпляр приложения
hlnst = hlnstance;
//======= Создаем главное окно
hWnd = CreateWindow(szWindowClass, szTitle, WSJDVERLAPPEDWINDOW,CW_USEDEFAULT,
0, CW_USEDEFAULT, 0, NULL, NULL, hlnstance, NULL);
if (IhWnd) {
return FALSE; }
ShowWindow(hWnd, nCmdShow);
UpdateWindow(hWnd) ;
return TRUE; }
//
// FUNCTION: WndProc(HWND, unsigned, WORD, LONG)
//
// НАЗНАЧЕНИЕ: Обработка сообщений главного окна.
//
// WM_COMMAND - обработка команд меню
// WM_PAINT - перерисовка окна
// WM_DESTROY - посылка сообщения о завершении и выход
//
//
LRESULT CALLBACK WndProc (HWND hWnd, UINT message,
WPARAM wParam, LPARAM IParam)
{
int wmld, wmEvent;
PAINTSTRUCT ps;
HDC hdc;
switch (message)
{
case WM_COMMAND:
wmld = LOWORD (wParam) ;
wmEvent - HIWORD (wParam) ;
//====== Расшифровка выбора в меню:
switch (wmld)
{
case IDM_ABOUT:
DialogBox (hlnst, (LPCTSTR) IDD_ABOUTBOX, hWnd,
(DLGPROC)About) ;
break;
case IDM_EXIT:
DestroyWindow(hWnd);
break;
default:
return DefWindowProc(hWnd, message, wParam, IParara);
{
break;
//======= Ветвь перерисовки содержимого окна
case WM_PAINT:
hdc = BeginPaint(hWnd, sps);
//======= TODO: Вставьте сюда рисующий код
EndPaint(hWnd, Sps);
break; //======= Ветвь закрытия окна
case WM_DESTROY:
PostQuitMessage(0);
break; default:
return DefWindowProc(hWnd, message, wParam, IParam);
}
return 0;
}
//======= Обработчик команды вызова диалога About
LRESULT CALLBACK About(HWND hDlg, UINT message,
WPARAM wParam, LPARAM IParam)
{
switch (message)
{
//======= Ветвь инициализации окна диалога
case WM_INITDIALOG:
return TRUE;
//======= Ветвь обработки команд, исходящих
//======= от элементов управления диалога
case WM_COMMAND:
if (LOWORD(wParam) == IDOK ||
LOWORD(wParam) == IDCANCEL)
EndDialog(hDlg, LOWORD(wParam));
return TRUE;
}
break;
}
return FALSE;
}
Первые две строки являются директивами препроцессора, которые сообщают ему, что до того, как начать процесс компиляции модуля, следует вставить в указанное место файлы заголовков (stdafx.h и API.h). Первый файл мы обсуждали в уроке 1. Он содержит директивы подключения библиотечных файлов-заголовков. Директива //======== Исключает редко используемые элементы //======== Windows-заголовков #define WIN32_LEAN_AND_MEAN уменьшает размер исполняемого модуля, так как исключает те фрагменты каркаса приложения, которые редко используются. Второй файл (API.h) создал мастер. Вы можете открыть его с помощью окна Solution Explorer и увидеть, что он содержит лишь две строки: #pragma once #include"resource.h" Директива fpragma once сообщает компилятору, что данный файл (API.h) должен быть использован при построении кода приложения только один раз, несмотря на возможные повторы (вида #include "API.h"). Вторая директива подключает файл с идентификаторами ресурсов. Сами ресурсы вы видите в окне Resource View. Все ресурсы приложения и их отдельные элементы должны быть идентифицированы, то есть пронумерованы. Новичкам рекомендуется открыть файл resource.h с помощью окна Solution Explorer и просмотреть его содержимое. В этом файле символическим именам (идентификаторам) IDS_APP_TITLE, IDR_MAINFRAME и т. д. соответствуют числовые константы, которые препроцессор вставит вместо идентификаторов еще до процесса компиляции. В конце файла содержатся пометки Studio.Net, определяющие дальнейший способ нумерации ресурсов различного типа. Рассматриваемый файл не рекомендуется редактировать вручную, так как в случае ошибок вы получите труднолокализуемые отказы. Studio.Net сама следит за состоянием resource.h, вставляя и удаляя макроподстановки #def ine по мере того, как вы редактируете ресурсы с помощью специальных редакторов. Возвращаясь к коду заготовки, отметим, что далее следует объявление глобальных переменных HINSTANCE hlnst; // Текущий экземпляр TCHAR szTitle[MAX_LOADSTRING]; // Текст заголовка окна TCHAR szWindowClass[MAX_LOADSTRING]; // Текст регистрации Рассматривайте описатель hlnst как адрес исполняемого модуля в пространстве процесса, соответствующего приложению. Если вы не знакомы с понятиями поток и процесс, то обратитесь к последнему уроку этой книги, где приведены некоторые сведения об архитектуре Windows. Текст регистрации szWindowClass будет загружен из ресурсов при выполнении winMain (см. вызов LoadString). Примечание Этот текст представляет собой строку символов «API», которая хранится в ресурсах. Ее можно увидеть, раскрыв дерево ресурсов в окне Resource View, узел String Table и дважды щелкнув на элементе String Table (group). С помощью этой строки ваше приложение регистрируется в операционной системе. При вызове функции winMain система передает ей параметры:
Ранее в Win 16 второй параметр использовался в целях экономии ресурсов, но в Win32 — это NULL, так как каждый экземпляр приложения теперь выполняется в своем собственном виртуальном адресном пространстве процесса емкостью 4 Гбайт. Все экземпляры процесса загружаются начиная с одного и того же адреса в этом пространстве (см. последний урок). Теперь рассмотрим алгоритм функции WinMain:
Основные атрибуты главного окна приложения задаются в структуре типа WNDCLASSEX. Понятие класс окна появилось до того, как появились классы C++. Поэтому структура WNDCLASSEX не имеет ничего общего с классами MFC. Она является типом структур языка С. Дело в том, что каждое Windows-приложение должно зарегистрировать атрибуты своего окна, а система использует их при создании окна. Структура WNDCLASSEX своими полями определяет некий шаблон или модель для создания окон данного класса. В полях структуры вы указываете необходимые атрибуты окна: адрес исполняемого модуля приложения, .адрес оконной процедуры, имя ресурса меню, набор битов для описания стиля окна, местонахождение изображения курсора, значка и т. д. Эту «неинтересную» работу выполняет большая часть кодов функции MyRegisterClass. Используя классы MFC, вы избавляете себя от подобной рутинной работы. При регистрации класса окон (точнее, переменной типа WNDCLASSEX) операционная система связывает оконную процедуру (WndProc) с приложением. В winMain вы должны зарегистрировать главное окно приложения, остальные же окна, если они нужны, могут быть зарегистрированы и в других местах программы. Адрес заполненной структуры передается в функцию RegisterClassEx, которая говорит Windows, что от нее ожидается, когда окна подобного класса появляются на экране. Теперь система знает, какой вид курсора использовать при попадании указателя мыши в пределы окна, кому посылать сообщения о событиях, происходящих в области окна, какие значки (большой 32 х 32 и маленький 16 х 16) будут связаны с приложением и т. д. Функция RegisterClassEx возвращает число типа АТОМ (16-ти битное целое без знака), которое соответствует строке регистрации в таблице атомов, поддерживаемой системой. После регистрации класса главного окна идет вызов функции Initlnstance, которая пытается создать окно (CreateWindow) зарегистрированного класса. Если система нашла класс окна в трех поддерживаемых ею списках зарегистрированных классов окон, то функция CreateWindow возвращает описатель окна (HWND). Мы запоминаем его для того, чтобы использовать в качестве параметра при вызове других функций. Если нет, то функция вернет нулевое значение и приложение молча завершает свою работу. Попробуйте при вызове CreateWindow вставить пустую строку, вместо szWindowClass. Запустив приложение, вы поймете, что в ветвь if (ihwnd) неплохо бы вставить вызов: MessageBox(0,"Не нашла класс окна","Ошибка",МВ_ОК); При успешном создании окна происходит вызов функций //====== Показать окно ShowWindow(hWnd, nCmdShow); //====== Сделать это, минуя очередь UpdateWindow(hWnd); Далее в коде winMain загружается таблица акселераторов (соответствий клавиатурных комбинаций командам меню), которая используется в цикле ожидания и обработки сообщений. Функция GetMessage выбирает сообщение из очереди сообщений потока и помещает его в структуру типа MSG, служащей для хранения информации о сообщении Windows. Функция TranslateAccelerator пытается транслировать (преобразовать) сообщения WM_KEYDOWN (нажата клавиша) или WM_SYSKEYDOWN (нажата F10 или ALT+другая клавиша) в сообщения WM_COMMAND или WM_SYSCOMMAND, но только в том случае, если в таблице акселераторов присутствует код клавиши. Преобразованное сообщение направляется непосредственно в оконную процедуру. Характерно то, что TranslateAccelerator ждет завершения обработки сообщения. Функция TranslateMessage транслирует сообщения, поступившие в виде виртуальных кодов клавиш, в символьные сообщения и снова отправляет их в очередь сообщений потока для того, чтобы отреагировать на него на следующей итерации цикла. Например, сообщение WM_KEYDOWN (virtual key message) она может преобразовать в WM_CHAR (character message) или в WM_DEADCHAR (см. MSDN). Функция DispatchMessage отправляет сообщение оконной процедуре. Коротко алгоритм работы winMain может быть сформулирован так. После выполнения инициализирующих действий функция WinMain входит в цикл обработки сообщений. После выхода из этого цикла работа приложения завершается. Выход происходит, когда придет сообщение WM_QUIT. Обычно его посылает оконная процедура, когда пользователь закрывает главное окно. Стартовая заготовка иллюстрирует стандартную последовательность действий при создании Windows-приложения на базе API-функций. Обратите внимание на то, что функция WndProc нигде явно не вызывается, хотя именно она выполняет всю полезную работу. Для проверки усвоения прочитанного ответьте на вопрос: «Когда и кем она вызывается?» Теперь рассмотрим, как устроена оконная процедура wndProc. Ее имя уже дважды появлялось в тексте программы. Сначала был объявлен ее прототип, затем оно было присвоено одному из полей структуры типа WNDCLASSEX. Поле имеет тип указателя на функцию с особым прототипом оконной функции. Здесь полезно вспомнить, что имя функции трактуется компилятором C++ как ее адрес. Оконная процедура должна «просеивать» все посылаемые ей сообщения и обрабатывать те из них, которые были выбраны программистом для обеспечения желаемой функциональности. Типичной структурой оконной процедуры является switch-блок, каждая ветвь которого содержит обработку одного сообщения. В первом приближении наша оконная процедура реагирует только на три сообщения:
Сообщение WM_DESTROY (уничтожить окно) посылается системой уже после того, как окно исчезло с экрана. Мы реагируем на него вызовом функции PostQuitMessage, которая указывает системе, что поток приложения требует своего завершения, путем посылки сообщения WM_QUIT. Его параметром является код завершения, который мы указываем при вызове PostQuitMessage. Примечание Рассмотренная структура приложения Win32 позволяет сделать вывод, что в подавляющем числе случаев развитие приложения сосредоточено внутри оконной процедуры, а не в функции WinMain. Развитие приложения заключается в том, что в число обрабатываемых сообщений (messages) включаются новые. Для этого программист должен вставлять новые case-ветви в оператор switch (msg). Если оконная процедура не обрабатывает какое-либо сообщение, то управление передается в ветвь default. Вы видите, что в этой ветви мы вызываем функцию DefWindowProc, которая носит название оконной процедуры по умолчанию. Эта функция гарантирует, что все сообщения будут обработаны, то есть, удалены из очереди. Возвращаемое значение зависит от посланного сообщения. Вы, конечно, обратили внимание на обилие новых типов данных, которые используются в приложениях Win32. Многие из них имеют префикс Н, который является сокращением слова Handle — дескриптор, описатель. Описатели разных типов (HWND, HPEN, HBITMAP и т. д.) являются посредниками, которые помогают найти нужную структуру данных в виртуальном мире Windows. Объекты Windows или ее ресурсы, такие как окна, файлы, потоки, перья, кисти, области, представлены в системе структурами языка С, и адреса этих структур могут изменяться. В случае нехватки реальной памяти Windows выгружает из памяти ненужные в данный момент времени объекты и загружает на их место объекты, требуемые приложением. В системной области оперативной памяти Windows поддерживает таблицу, в которой хранятся физические адреса объектов. Для поиска объекта и управления им сначала следует получить у системы его описатель (место в таблице, индекс). Важно иметь в виду, что физический адрес объекта — понятие для Windows, а не для программиста. Описатель типа HANDLE можно уподобить номеру мобильного телефона, с помощью которого вы отыскиваете объект, перемещающийся в виртуальном мире Windows. При выборе пользователем какой-либо команды меню система посылает в оконную процедуру сообщение WM_COMMAND, в коротком (wParam) параметре которого будет спрятан идентификатор команды. В обработке сообщения WM_COMMAND содержится распаковка короткого параметра и разветвление в зависимости от идентификатора команды. В ответ на команду About вызывается диалог, шаблон которого вы можете найти в ресурсах приложения. Запуск диалога в модальном режиме обеспечивает API-функция DialogBox, последним параметром которой является адрес функции About. Он явно приводится к типу DLGPROC (диалоговые процедуры). Этот тип определен как указатель на функцию обратного вызова (реакцию на сообщение) с определенным прототипом. Функция About будет вызываться системой для обработки сообщений, посылаемых уже не главному окну приложения, а окну диалога. Отметим, что описатели CALLBACK, WINAPi и FAR PASCAL идентичны. Они появились на разных этапах развития Windows и одновременно используются системой для обеспечения совместимости со старыми версиями. Параметры функции About имеют следующий смысл:
Диалоговая процедура имеет характерную, давно устоявшуюся структуру. Первая ветвь switch-блока (WM_INITDIALOG) вызывается при открытии диалога, а вторая (WM_COMMAND) — при нажатии кнопок, расположенных в нем. Вместе с сообщением WM_COMMAND приходят два параметра, в которых запакована сопровождающая информация. В нашем случае это идентификатор (ШОК) кнопки ОК, так как другой традиционной кнопки Cancel (IDCANCEL) просто нет в шаблоне диалога. В Win32 идентификатор элемента управления спрятан в младших 16 битах wParam, и его приходится распаковывать. Функция EndDialog закрывает окно диалога. Мы хотим показать способы развития начальной заготовки приложения Win32. В наши планы входит создание пера Windows и управление его стилями. Кроме того, мы хотим показать, как можно изменять цвет пера с помощью стандартного диалога Windows. Существует множество стандартных диалогов для управления разными объектами системы, например открытие файла, выбор шрифта, поиск и замена текста. Мы будем управлять стандартным диалогом по выбору цвета. Обычным приемом при работе с каким-либо из стандартных диалогов является использование подходящей вспомогательной структуры. Поля структуры помогают инициализировать элементы диалога при его открытии, а также извлечь результат после его завершения. В нашем случае диалог вызывается ЛР1-функцией chooseColor, которая требует задать в качестве параметра адрес структуры типа CHOOSECOLOR. Ее надо предварительно создать и использовать для хранения текущего цвета, а также цвета, выбранного пользователем в рамках диалога. Цвет должен храниться в поле rgbResult этой структуры. Вы помните, что оконная процедура многократно, при обработке каждого сообщения, получает и вновь отдает управление системе. Ее локальные (автоматические) переменные будут каждый раз создаваться и погибать. Следовательно, они не в состоянии запомнить текущий выбранный цвет. Выход — использовать либо глобальные, либо статические переменные. Используя второй способ, вставьте в начало тела функции WndProc следующие переменные: //===== Структура для работы со стандартным диалогом CHOOSECOLOR cc; //===== Переменная для хранения текущего цвета static COLORREF color = RGB(255,0,0); //===== Массив цветов, выбираемых пользователем static COLORREF CustColors[16]; Структура CHOOSECOLOR определена в библиотеке, которая сейчас недоступна, поэтому вставьте в конец файла stdafx.h директиву #include <CommDlg.h>. Заодно добавьте туда еще две строки: #include <string> using namespace std; так как ниже мы будем пользоваться объектами типа string из библиотеки STL. Затем в блок switch (wmld) функции WndProc введите ветвь обработки команды меню ID_EDIT_COLOR (саму команду создадим позже):
// Если выбрана команда с идентификатором ID_EDIT_COLOR
case ID_EDIT_COLOR:
// Подготовка структуры для обмена с диалогом
ZeroMemory(Sec, sizeof(CHOOSECOLOR));
//====== Ее размер
cc.lStructSize = sizeof(CHOOSECOLOR);
//====== Адрес массива с любимыми цветами
cc.lpCustColors = (LPDWORD)CustColors;
if (ChooseColor (ice)) // Вызов диалога
{
// Если нажата кнопка OK,
// то запоминаем выбранный цвет
color = cc.rgbResult;
// Объявляем недействительной
// клиентскую область окна
InvalidateRect(hWnd, NULL, TRUE);
}
break;
Функция ChooseColor запускает диалог в модальном режиме. Это означает, что пользователь не может управлять приложением, пока не завершит диалог. Тактика работы с диалогом такого типа стандартна:
Функция InvalidateRect сообщает системе, что часть окна стала недействительной, то есть требует перерисовки. В ответ на это система посылает приложению сообщение WM_PAINT. Наша оконная процедура уже реагирует на это сообщение, но пока еще не рисует. Теперь создадим команду меню, при выборе которой диалог должен появится на экране. Для этого:
Запустите приложение (Ctrl+F5) и опробуйте команду меню Edit > Color. Диалог имеет две страницы. Для того чтобы убедиться в правильном функционировании статического массива любимых цветов (custColors), раскройте вторую страницу, выберите несколько цветов в ее правой части, нажимая кнопку Add to Custom Colors. Обратите внимание на то, что выбранные цвета попадают в ячейки левой части диалога. Закройте и вновь откройте диалог. Новые цвета должны остаться на месте, так как они сохранились в массиве CustColors. Если вы хотите самостоятельно освоить какой-либо технологический прием или способ управления ресурсами, а так же инструментами Windows, то лучше всего обратиться к разделу Platform SDK документации (MSDN). В блоке страничных окон, которыми вы успешно пользуетесь, имеется страница Dynamic Help, которая помогает быстро отыскать необходимую информацию в море документации, сопровождающей Studio.Net. Предположим, вы хотите научиться создавать перо Windows и начать с получения справки. Надо открыть вкладку Dynamic Help и набрать в окне редактора текст, который, как вам кажется, имеет отношение к искомой теме, например Реn. Окно динамической справки следит за вашим вводом и пытается найти подходящий раздел в документации. В нашем случае вы должны увидеть пару тем, связанных с пером Windows. Открыв первую из них (Pen Class), вы убеждаетесь, что попали в раздел Visual Basic Help, то есть не туда. Второй попыткой может быть выбор строки СРеп или CreatePen. Теперь динамическая справка приводит вас ближе к цели. Если вы вспомните, что сейчас мы пользуемся функциями API, то выбор темы CreatePen будет точным. Примечание При работе с MSDN вы можете создать свое собственное подмножество документов и сократить количество тем, предлагаемых ядром MSDN. Внимательно прочтя всю страницу текста справки из раздела Platform SDK, вы поймете, что перо Windows — это достаточно сложный и гибкий инструмент рисования. Не пренебрегайте также гипертекстовыми ссылками внизу экрана под рубрикой See Also. Выберите там ссылку ExtCreatePen для одноименной функции, которую мы собираемся использовать. Правила игры с функцией ExtCreatePen не так просты, как хотелось бы, но они позволяют управлять атрибутами пера в широком диапазоне. Оказывается кроме «простых» перьев можно создавать перья на основе кисти. Сначала исследуем косметическое перо. Некоторые его стили, задаваемые символьными константами, занесем в массив. Введем внутрь тела оконной процедуры (после объявления CustColors) объявления новых локальных переменных:
//====== х-координаты:
static int iXCenter; // центра окна,
static int iXPos; // текущей позиции
static int iXMax; // допустимой позиции
int iYPos =0; // Текущая у-координата вывода
int nLines; // Количество линий
SIZE szText; // Экранные размеры строки текста
//====== Стили пера Windows
static DWORD dwPenStyle[] =
{
PS_NULL, PS_SOLID, PS_DOT, PS_DASH,
PS__DASHDOT, PS_DASHDOTDOT
};
//====== Строки текста для вывода в окно
static string style[] =
{
"PS_NULL","PS_SOLID","PS_DOT","PS_DASH",
"PS_DASHDOT","PS_DASHDOTDOT"
};
string sText; // Дежурная строка текста
//===== Логическая кисть — как основа для создания пера
LOGBRUSH lb = { BS_SOLID, color, 0 };
Если вы хотите, чтобы ваш вывод в окно реагировал на изменения пользователем размеров окна, то всегда вводите в оконную процедуру ветвь обработки WM_SIZE. Сделайте это сейчас вместе с изменениями в ветви WM_PAINT:
case WM_SIZE:
//==== В IParam упрятаны размеры окна.
//==== Нас интересует только ширина окна
iXMax = LOWORD(IParam) - 50;
iXCenter = LOWORD(IParam)/2; break;
case WM_PAINT:
hdc = BeginPaint(hWnd, &ps);
//===== Режим выравнивания текста (см. MSDN)
SetTextAlign(hdc, TA_NOUPDATECP | TA_LEFT | TA_BASELINE) ;
sText = "Стили линий в Win32 (Cosmetic pen)";
//== Выясняем размеры строки с текстом заголовка GetTextExtentPoint(hdc,sText.c_str(), sText.size(),
//== Сдвигаем точку вывода вниз на одну строку
iYPos += szText.cy;
iXPos = iXCenter - szText.cx/2;
//==== Выводим заголовок
TextOut(hdc,iXPos, iYPos, sText.c_str(), sText. size ()
}
//==== Перебираем массив стилей пера
nLines = sizeof(style)/sizeof(style[0]);
for (int i = 0; i < nLines; i++)
{
//===== Устанавливаем биты стиля пера
DWORD dw = PS_COSMETIC | dwPenStyle[i];
// Создаем перо толщиной в 1 пиксел
HPEN hp = ExtCreatePen(dw, 1, Sib, 0,NULL);
//===== Выбираем перо в контекст устройства
HPEN hOld = (HPEN)SelectObject(hdc,hp); iYPos += szText.cy;
// Сдвиг позиции
//===== Помещаем перо в точку (10, iYPos)
MoveToEx(hdc, 10, iYPos, NULL);
//==== Проводим линию до точки (iXMax, iYPos)
LineTo(hdc, iXMax, iYPos);
//== Возвращаем старое перо в контекст устройства
SelectObject(hdc, hold);
//=== Освобождаем ресурс пера DeleteObject(hp);
//=== Выводим поясняющий текст
TextOut(hdc, 10, iYPos, style[i].c_str(), style [i] .size ()
} ;
EndPaint(hWnd, &ps) ;
break;
Комментарии в тексте поясняют суть происходящего. Отметьте, что здесь применена стандартная тактика работы с ресурсами GDI, которая состоит из последовательности следующих шагов:
Так как система работает с ресурсами GDI динамически, то нарушение этой тактики может привести к недостатку памяти и непредсказуемому поведению приложения. Перед тем как запустить проект, попробуйте ответить на вопросы:
Теперь запустите приложение и протестируйте его, изменяя размеры окна и пользуясь диалогом. Как вы узнали из документации, косметическое перо может иметь толщину только в 1 пиксел. Если косметическое перо имеет еще один атрибут PS_ALTERNATE, то каждый второй пиксел линии пропускается (не выводится) и создается иллюзия, что перо стало тоньше, чем 1 пиксел. Опробуем эту возможность в нашем примере. Для этого введите в функцию WndProc еще один локальный массив подсказок.
static string alt[] = {"PS_ALTERNATE", "PS_COSMETIC" };
Вставьте следующий код в ветвь WM_PAINT перед вызовом EndPaint, затем запустите и проверьте результат:
//======= Косметическое перо (alternate - solid)
Ib.lbStyle = BS_SOLID;
sText = "Косметическое перо alternate или solid";
GetTextExtentPoint(hdc,sText.c_str(), sText.size(),SszText);
iYPos += 2 * szText.cy;
iXPos = iXCenter - szText.cx/2;
TextOut(hdc, iXPos, iYPos, sText.c_str(), sText.size());
for (i = 0; i < 2; i+ + ) {
DWORD dw = i ? PS_COSMETIC : PS_COSMETIC I PS_ALTERNATE;
HPEN hp = ExtCreatePen(dw, 1, &lb, 0, NULL);
HPEN hOld = (HPEN)SelectObject(hdc, hp) ;
iYPos += szText.cy;
MoveToEx(hdc, 10, iYPos, NULL);
LineTo(hdc, iXMax,iYPos);
SelectObject(hdc, hold);
DeleteObject(hp);
TextOut(hdc, 10, iYPos, alt[i].c str(), alt [i] . size ());
Косметические перья работают значительно быстрее, чем другие, но это имеет значение только для сложных рисунков. Геометрическое перо может иметь любую толщину и любые атрибуты Windows-кисти (dither и pattern). Введем дополнения, которые позволят исследовать свойства геометрического пера. В число локальных переменных функции WndProc введите новые сущности:
//====== Узоры штрихов (hatch) кисти, на основе
//====== которых будет основано перо
static UINT uHatch[] =
{
HS_BDIAGONAL, HS_CROSS, HS_DIAGCROSS,
HS_FDIAGONAL, HS_HORIZONTAL, HS_VERTICAL
};
//===== Строки текста для пояснений
static string brush[] =
{
"HS_BDIAGONAL", "HS_CROSS", "HS_DIAGCROSS",
"HS_FDIAGONAL", "HS_HORIZONTAL", "HS_VERTICAL"
};
Вставьте следующий код в ветвь WM_PAINT перед вызовом EndPaint. Этот фрагмент по структуре такой же, как и предыдущий, но здесь мы создаем перо, используя штриховую (hatched) кисть. Запустите и проверьте, что получилось. Попробуйте объяснить, почему линия со штрихом типа HS_HORIZONTAL невидима. Замените строку LineTo(hdc, iXMax, iYPos); на LineTo(hdc, iXMax, iYPos + 3); и запустите вновь. Теперь линия должна быть видна. Найдите объяснение и попробуйте обойтись без последнего изменения кода, то есть уберите +3:
//======== геометричесое перо
Ib.lbStyle = BS_HATCHED; // Узорная кисть
sText = "Стили на основе кисти (Geometric pen)";
GetTextExtentPoint(hdc,sText.c_str(), sText.size(),SszText);
//======= Сдвиг позиции вывода
iYPos += 2 * szText.cy;
iXPos = iXCenter - szText.cx/2;
TextOut(hdc, iXPos, iYPos, sText.c_str() , sText.size ());
nLines = sizeof(brush)/sizeof(brush[0]);
for (i = 0; i < nLines; i ++ )
{
//======= Выбираем узор штриха кисти
Ib.lbHatch = uHatch[i];
//== Создаем на его основе перо тощиной 5 пиксел
HPEN hp = ExtCreatePen(PS_GEOMETRIC, 5, Sib,0,0);
HPEN hOld = (HPEN)SelectObject(hdc, hp) ;
iYPos += szText.cy; MoveToEx(hdc, 10, iYPos, NULL);
LineTo(hdc, iXMax,iYPos);
SelectObject(hdc, hold);
DeleteObject(hp);
TextOut(hdc, 10, iYPos, brush[i].c_str(), brush[i].size());
}
Геометрическое перо может быть создано на основе заданного пользователем или программистом узора (PS_USERSTYLE). Узор задается с помощью массива переменных типа DWORD. Элементы массива определяют циклический алгоритм закраски линии по схеме «играем — не играем». Например, массив DWORD а [ ] = { 2,3,4 } определяет линию, у которой 2 пиксела закрашены, 3 — не закрашены, 4 — закрашены. Затем цикл (2,3,4) повторяется. Для моделирования этой возможности введите в WndProc еще один двухмерный массив (так как линия будет не одна):
//======= три узора геометрического пера
static DWORD dwUser[3][4] =
{
{ 8, 3, 3, 3),
{ 3, 3, 3, 3),
(15, 4, 3, 4}
};
Затем добавьте вслед за фрагментом, моделирующим штриховую линию, следующий код:
//======= Геометричесое перо (user-defined)
Ib.lbStyle - BS_SOLID;
sText = "Стили на основе узора (Geometric pen)";
GetTextExtentPoint(hdc,sText.c_str(), sText.size(),SszText);
iYPos += 2 * szText.cy;
iXPos = iXCenter - szText.cx/2;
TextOutfhdc, iXPos, iYPos,
sText.c_str(), sText .size () } ,
nLines = sizeof(dwUser)/sizeof(dwUser[0]) ;
//====== Перебираем узоры пользователя
//====== (строки массива dwUser)
for (i = 0; i < nLines; i++)
{
DWORD dw = PS_GEOMETRIC | PS_USERSTYLE | PS_ENDCAP_FLAT;
HPEN hp = ExtCreatePen(dw, i+2, Sib, 4, dwUser[i]);
HPEN hOld = (HPEN)SelectObject(hdc, hp) ;
iYPos += szText.cy;
MoveToEx(hdc, 10, iYPos, NULL);
LineTo(hdc, iXMax,iYPos);
SelectObject(hdc, hold);
DeleteObject(hp);
TextOut(hdc, 10, iYPos, user[i].c_str(), user[i].size());
}
Запустите и проверьте результат. Здесь следует отметить, что узор имеет возможность развиться (разогнаться) только на достаточно большом промежутке между точками. Для вывода графиков функциональных зависимостей он, к сожалению, не пригоден, так как графики имеют большое количество точек. Точки расположены тесно, а узор начинается заново после каждой пары точек. Как ни странно, косметическое перо толщиной в 1 пиксел выдерживает подобное испытание и его можно использовать для графиков функций. Последним испытанием для геометрического пера будет произвольное bitmap-изображение. Если задать BS_PATTERN в качестве стиля кисти, на основе которой создается перо, то линия рисунка может иметь произвольный узор и толщину, что дает волю фантазии разработчика. Однако сначала следует создать ресурс bitmap-изображения, загрузить его и задать его описатель в поле IbHatch логической кисти. Для создания изображения:
Возвратитесь в окно API.CPP и введите в число локальных переменных функции wndProc новые массивы:
//===== Массив идентификаторов bitmap
static UINT nPatterns[] =
{
IDB_PAT1, IDB_PAT2, IDB_PAT3
};
static string bitmap!] =
{
"BS_PATTERN, 1", "BS_PATTERN, 2", "BS_PATTERN, 3"
);
Вслед за фрагментом, моделирующим стиль PS_USERSTYLE , вставьте следующий код:
//======= Геометричесое перо (bitmap)
Ib.lbStyle = BS_PATTERN;
sText = "Стили на основе bitmap-узора (Geometric pen)";
GetTextExtentPoint(hdc,sText.c_str(), sText.size 0,SszText);
iYPos += 2 * szText.cy;
iXPos = iXCenter - szText.cx/2;
TextOut(hdc, iXPos, iYPos, sText.c_str(), sText. size () ) ;
nLines = sizeof(nPatterns)/sizeof(nPatterns[0]);
for (i =0; i < nLines; i++)
{
HBITMAP hBmp;
hBmp = LoadBitmap(GetModuleHandle(NULL), (char*)nPatterns[i]);
Ib.lbHatch = long(hBmp);
HPEN hp = ExtCreatePen(PS_GEOMETRIC, 5, &lb, 0, 0) ;
HPEN hOld = (HPEN)SelectObject(hdc, hp) ;
iYPos += szText.cy;
MoveToEx(hdc, 10, iYPos, NULL);
LineTofhdc, iXMax,iYPos);
SelectObject(hdc, hOld);
DeleteObject(hp);
TextOut(hdc, 10, iYPos, bitmap[i].c_str(),
bitmap[i] .size () ) ;
}
Запустите на выполнение и проверьте результат. Вы должны получить окно, которое выглядит так, как показано на рис. 3.3. Отметьте, что остались неисследованными еще несколько возможностей по управлению пером — это стили типа PS_ENDCAP_* и PS_JOIN_*. Вы, вероятно, захотите их исследовать самостоятельно. При этом можете использовать уже надоевшую, но достаточно эффективную схему, которой мы пользуемся сейчас.
Рис. 3.3. Стили пера в Win32 Теперь ответим на один из вопросов, которые были заданы по ходу текста этой главы. Для того чтобы изменился цвет текста, надо вставить вызов API-функции SetTextColor. И сделать это надо в ветви обработки сообщения WM_PAINT перед вызовом функции TextOut. SetTextColor(hdc, color) ; Подведем итоги. Наш пример иллюстрирует характерные особенности строения приложения, управляемого событиями:
|
|