Стандартные функции Windows
В программе используются функции, описанные в различных заголовочных файлах из стандартной библиотеки windows.h:
LoadIcon – загружает значок (Icon) для использования в программе;
LoadCursor – загружает курсор (Cursor) мыши;
GetStockObject – получает графический объект – кисть (Stock);
RegisterClassEx – регистрирует класс окна;
CreateWindow – создает окно на основе класса окна;
ShowWindow – выводит окно на экран;
UpdateWindow – заставляет окно перерисовать свое содержимое;
GetMessage – получает сообщение из очереди сообщений;
TranslateMessage – преобразует некоторые сообщения, полученные с помощью клавиатуры;
DispatchMessage – отправляет сообщение оконной процедуре;
BeginPaint – инициирует начало процесса рисования окна;
GetClientRect – получает размер рабочей области окна;
DrawText – выводит на экран строку текста;
EndPaint – прекращает рисование окна;
PostQuitMessage – вставляет сообщение «Завершить» в очередь сообщений;
DefWindowProc – выполняет обработку сообщений по умолчанию.
Идентификаторы и типы данных
При программировании в среде Windows используют соглашения по именованию переменных – идентификатор переменной составляется из букв или частей слов, отражающих смысл этой переменной.
Префиксы некоторых переменных, использующихся в дальнейшем: c – символ; by –BYTE (беззнаковый символ); n –короткое целое; i –целое; cx, cy – целое (длины x и y; с означает счет – count); b или f –BOOL (булево целое, f – флаг – flag); w – WORD (беззнаковое короткое целое); l – LONG (длинное целое); dw – DWORD (беззнаковое длинное целое); fn – функция; s – строка; sz –строка, завершаемая нулем (string terminated by zero); h –описатель (handle); p – указатель (pointer).
Идентификаторы, написанные прописными буквами, задаются в заголовочных файлах Windows. Двух- или трехбуквенный префикс, за которым следует символ подчеркивания, показывает основную категорию ее принадлежности, например: CS – опция стиля класса (Class Style); IDI – идентификационный номер иконки (ID Icon); IDC – идентификационный номер курсора; WS – стиль окна (windows style); WM – cообщение окна.
Аналогичен смысл новых типов данных, например, тип UINT – 32-разрядное беззнаковое целое (unsigned int), PSTR – указатель на строку символов (pointer string), т.е. char*; LONG – длинное целое.
WndProc возвращает значение типа LRESULT – Long RESULT. Функция WinMain получает тип WINAPI (как и любая другая функция Windows), а функция WndProc получает тип CALLBACK – эти идентификаторы являются ссылкой на особую последовательность вызовов функций, которая имеет место между ОС Windows и ее приложением.
В программе использованы структуры данных: MSG – структура сообщения (message); WNDCLASSEX – структура класса окна; PAINTSTRUCT – структура рисования; RECT – структура прямоугольника.
При обозначении переменных структуры пользуются именем самой структуры и строчными буквами, например, переменная msg – структура типа MSG; wndclass – структура типа WNDCLASSEX.
В программе используются идентификаторы, предназначенные для разных типов описателей (handles): HINSTANCE – описатель экземпляра (instance) самой программы; HWND – описатель окна (handle to a window); HDC – описатель контекста устройства.
Основная программа
Для работы программы подключен файл windows.h, содержащий заголовочные файлы с объявлениями функций, структур и числовых констант. Далее следует декларация прототипа функции WndProc – «оконная процедура» для окна программы Hello.
Основной функцией (точкой входа программы), аналогом стандартной функции main языка Си для Windows является функция WinMain:
int WINAPI WinMain (HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance,
PSTR szCmdLine, int iCmdShow);
использующая последовательность вызовов WINAPI и возвращающая ОС Windows целое значение. В ней используются четыре параметра:
hInstance – описатель экземпляра – уникальное число, идентифицирующее программу;
hPrevInstance – предыдущий (previous) экземпляр; если в данный момент не было загружено копий программы, то hPrevInstance = 0 или NULL;
szCmdLine – указатель на строку, в которой содержатся любые параметры, переданные в программу из командной строки;
iCmdShow – число, показывающее, каким должно быть выведено на экран окно в начальный момент; обычно: SW_SHOWNORMAL (1) – вывод окна нормального размера, SW_SHOWMINNOACTIVE (7) – окно должно быть изначально свернутым; префикс SW означает «показать окно» (show window).
Регистрация класса окна
Окно всегда создается на основе класса окна. Класс окна идентифицирует оконную процедуру, которая выполняет процесс обработки поступающих сообщений.
Перед созданием окна необходимо зарегистрировать класс окна, вызвав функцию RegisterClassEx, это расширенная версия функции Register-Class (Ex – extended – расширенный). Параметр функции – указатель на структуру типа WNDCLASSEX, определенную в заголовочных файлах:
typedef struct tagWNDCLASSEX {
UINT cbSize;
UINT style;
WNDPROC lpfnWndProc;
int cbClsExtra;
int cbWndExtra;
HINSTANCE hInstance;
HICON hIcon;
HCURSOR hCursor;
HBRUSH hbrBackground;
LPCSTR lpszMenuName;
LPCSTR lpszClassName;
HICON hIconSm;
} WNDCLASSEX;
Префиксы LP и lp означают «длинный указатель» (long pointer), приставка lpfn – «длинный указатель на функцию» (long pointer to a function); приставка cb – «счетчик байт» (counter of bytes); префикс hbr – это «описатель кисти» (handle to a brush).
Для работы WinMain необходимо определить эту структуру:
WNDCLASSEX wndclass;
наиболее важными в ней являются второе и третье от конца поля. Второе поле – имя класса окна (обычно совпадает с именем программы), третье поле – адрес оконной процедуры, использующейся для всех окон, созданных на основе этого класса. Другие поля описывают характеристики окон, создаваемых на основе этого класса окна.
Поле cbSize равно длине структуры. Инструкция:
wndclass.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
осуществляет объединение двух идентификаторов «стиля класса» с помощью поразрядной операции «ИЛИ» (|). В заголовочных файлах Windows, идентификаторы, начинающиеся с префикса CS, задаются в виде 32-разрядной константы, только один из разрядов которой установлен в 1. Например, CS_VREDRAW (горизонтальный) – 0x0001, а CS_HREDRAW (вертикальный) – 0x0002 показывают, что все окна должны целиком перерисовываться при изменении размеров окна. Эти идентификаторы называют «поразрядными флагами» (bit flags).
Третье поле wndclass.lpfnWndProc = WndProc; устанавливает оконную процедуру данного окна.
Следующие две инструкции:
wndclass.cbClsExtra = 0; wndclass.cbWndExtra = 0;
резервируют дополнительное пространство, которое может быть использовано программой, в данной программе эта возможность не используется – значения равны 0, иначе в этом поле было бы установлено «число байт» резервируемой памяти.
В следующем поле – описатель экземпляра программы, который является одним из параметров WinMain:
wndclass.hInstance = hInstance;
Инструкции
wndclass.hIcon = LoadIcon (NULL, IDI_APPLICATION);
и
wndclass.hIconSm = LoadIcon (NULL, IDI_APPLICATION);
устанавливают значки (иконки), которые появляется на панели задач и в заголовке окна. Для получения описателя стандартного значка первый параметр устанавливается в NULL; при загрузке пользовательского значка этот параметр должен быть равен описателю экземпляра программы. Второй параметр определяется в заголовочных файлах, значок IDI_APPLICATION – это маленькое изображение окна. Функция LoadIcon возвращает описатель этого значка для полей wndclass.hIcon и wndclass.hIconSm, имеющих тип HICON («описатель значка» – handle to an icon).
Функция LoadCursorзагружает стандартный курсор IDC_ARROW и возвращает его описатель полю hCursor:
wndclass.hCursor = LoadCursor (NULL, IDC_ARROW);
Поле hbrBackground задает цвет фона рабочей области окон (префикс hbr означает «описатель кисти» – handle to a brush). Кисть – графический объект, используемый для закрашивания области. В Windows имеется несколько стандартных кистей. В инструкции
wndclass.hbrBackground = GetStockObject (WHITE_BRUSH);
функция GetStockObject возвращает описатель белой кисти.
Следующее поле задает меню класса окна, т.к. в нашем случае оно отсутствует – поле установлено в NULL:
wndclass.lpszMenuName = NULL;
На последнем этапе классу должно быть присвоено имя, которое может совпадать с именем программы, хранящемся в переменной szAppName:
wndclass.lpszClassName = szAppName;
После того как инициализированы все поля структуры, регистрируем класс окна, вызывая функцию: RegisterClassEx (&wndclass);
Создание окна
Класс окна определяет основные характеристики окна, что позволяет использовать один и тот же класс для создания множества различных окон.
Функция CreateWindow создает окно, детализируя информацию о нем, которая должна передаваться функции в качестве параметров:
hwnd = CreateWindow (szAppName, – имя класса окна;
"First Example", – заголовок окна;
WS_OVERLAPPEDWINDOW, – стиль окна;
CW_USEDEFAULT, – начальное положение по x
CW_USEDEFAULT, и по y;
CW_USEDEFAULT, – начальные размеры по x
CW_USEDEFAULT, и по y;
NULL, – описатель родительского окна;
NULL, – описатель меню окна;
hInstance, – описатель экземпляра программы;
NULL); – параметры создания.
Параметр «имя класса окна» – szAppName содержит строку «Hello», являющуюся именем зарегистрированного класса окна, этот параметр связывает окно с классом окна.
Окно, созданное программой, является обычным перекрывающимся окном с заголовком, системным меню слева на строке заголовка, иконками для сворачивания, разворачивания и закрытия окна.
WS_OVERLAPPEDWINDOW – стандартный «стиль окна»; «заголовок окна» – текст, который выводится в строке заголовка.
Параметры «начальное положение по x и по y» задают начальные координаты верхнего левого угла окна относительно левого верхнего угла экрана; идентификатор CW_USEDEFAULT задает по умолчанию начальное положение для перекрывающегося окна; аналогично задаются значения параметров «начальные размеры по x и по y».
Поскольку у нашего окна отсутствует родительское окно, параметр «описатель родительского окна» – NULL; аналогично «описатель меню окна» – NULL (у окна нет меню).
В параметр «описатель экземпляра программы» помещается описатель экземпляра, переданный программе в качестве параметра функции WinMain.
Значение «параметры создания» установлено в NULL, при необходимости этот параметр используется в качестве указателя на данные, к которым программа в дальнейшем могла бы обратиться.
Функция CreateWindow возвращает описатель созданного окна, который хранится в переменной hwnd типа. У каждого окна в Windows имеется его описатель, который используется для ссылки на это окно. При создании нескольких окон каждое из них имеет свой описатель, являющийся одним из важнейших, которыми оперирует программа для Windows.
Для многих функций Windows в качестве параметра требуется hwnd, благодаря чему Windows знает, к какому окну применить эту функцию.
Отображение окна
К тому времени, когда функция CreateWindow возвращает управление программе, окно уже создано внутри Windows, однако на экране монитора оно еще не появилось. Выводит окно на экран функция
ShowWindow (hwnd, iCmdShow);
параметр hwnd – описатель созданного окна; параметр iCmdShow – задает начальный вид окна на экране: SW_SHOWNORMAL (1) – на экран выводится обычное окно, фон рабочей области закрашивается заданной в классе окна кистью; SW_SHOWMINNOACTIVE (7) – окно не выводится, а на панели задач появляются его имя и иконка.
Функция UpdateWindow (hwnd); выполняет перерисовку рабочей области окна, посылая сообщение WM_PAINT в оконную процедуру (WndProc).
Цикл обработки сообщений
Программа получает информацию от пользователя через клавиатуру и мышь. Для каждой программы, работающей в данный момент, Windows поддерживает «очередь сообщений» (message queue). Когда происходит ввод информации, она преобразуется в «сообщение», которое помещается в эту очередь.
Программа извлекает сообщения из очереди, выполняя блок соответствующих команд, известный как «цикл обработки сообщений» (message loop):
while (GetMessage (&msg, NULL, 0, 0)) {
TranslateMessage (&msg);
DispatchMessage (&msg);
}
return msg.wParam;
Переменная msg – структура типа MSG, определенная следующим образом:
typedef struct tagMSG {
HWND hwnd;
UINT message;
WPARAM wParam;
LPARAM lParam;
DWORD time;
POINT pt;
} MSG;
Тип данных POINT определяется как
typedef struct tagPOINT {
LONG x;
LONG y;
} POINT;
Вызов функции
GetMessage (&msg, NULL, 0, 0);
извлекает сообщение из очереди и в Windows передается указатель на структуру msg; второй, третий и четвертый параметры (NULL или 0) показывают, что программа получает все сообщения от всех окон. Система Windows заполняет поля структуры сообщений информацией об очередном сообщении из очереди. Поля этой структуры следующие:
hwnd – описатель окна, для которого предназначено сообщение;
message – идентификатор сообщения, который задается в заголовочных файлах и начинается с префикса WM (оконное сообщение – window message);
wParam – 32-разрядный параметр сообщения, смысл и значение которого зависят от особенностей сообщения;
lParam – 32-разрядный параметр, зависящий от сообщения;
time – время, когда сообщение было помещено в очередь;
pt – координаты курсора в момент помещения сообщения в очередь.
Если поле message сообщения, извлеченного из очереди, равно любому значению, кроме WM_QUIT (0x0012), то функция GetMessage возвращает ненулевое значение; сообщение WM_QUIT прерывает цикл обработки сообщений – программа заканчивается, возвращая число wParam структуры msg.
Функция TranslateMessage (&msg); передает структуру msg обратно в Windows для преобразования сообщения.
Функция DispatchMessage (&msg); передает структуру msg для ее обработки соответствующей оконной процедурой (WndProc). После того как WndProc обработает сообщение, оно возвращается в Windows, которая все еще обслуживает вызов функции DispatchMessage. Когда Windows возвращает управление в программу к следующему за вызовом DispatchMessage коду, цикл обработки сообщений в очередной раз возобновляет работу, вызывая GetMessage.
Оконная процедура
Оконная процедура определяет, что выводится в рабочую область окна и как окну реагировать на пользовательский ввод.
Оконной процедуре(WndProc) можно назначить любое имя. В программе может содержаться несколько оконных процедур. Оконная процедура всегда связана с определенным классом окна, который регистрируется функцией RegisterClassEx. Функция CreateWindow создает окно на основе определенного класса окна. На основе одного и того же класса можно создавать несколько окон.
Оконная процедура определяется следующим образом:
LRESULT CALLBACK WndProc (HWND hwnd, UINT iMsg,
WPARAM wParam, LPARAM lParam);
ее параметры идентичны первым четырем полям структуры MSG.
Обработка сообщений
Каждое получаемое окном сообщение идентифицируется номером, содержащемся в параметре iMsg оконной процедуры.
Для определения того, какое сообщение получила оконная процедура и как его обрабатывать, обычно используют оператор switch. Если оконная процедура обрабатывает сообщение, то ее возвращаемым значением должен быть 0. Все сообщения, не обрабатываемые оконной процедурой, передаются функции DefWindowProc, результат которой должен быть возвращаемым значением оконной процедуры.
Функция WndProc обрабатывает два сообщения WM_PAINT и WM_DESTROY, а функция DefWindowProcобрабатывает (по умолчанию) все сообщения, не обработанные оконной процедурой.
Сообщение WM_PAINT
Сообщение WM_PAINT – передает программе, что часть или вся рабочая область окна недействительна (invalid) и ее следует перерисовать.
При первом создании окна недействительна вся рабочая зона и сообщение WM_PAINT заставляет оконную процедуру рисовать в рабочей области, что происходит также и при изменении размера окна.
Обработка сообщения WM_PAINT почти всегда начинается вызовом:
hdc = BeginPaint (hwnd, &ps);
и заканчивается функцией
EndPaint (hwnd, &ps);
первый параметр в обеих функциях – описатель окна, второй – указатель на структуру типа PAINTSTRUCT, в которой содержится информация, необходимая оконной процедуре для рисования в рабочей области.
При обработке вызова BeginPaint обновляется фон рабочей области, заданной кистью; вся рабочая область становится действительной и возвращается описатель контекста устройства, описывающий физическое устройство вывода информации (дисплей) и его драйвер.
Функция EndPaint освобождает описатель контекста устройства, после чего его значение нельзя использовать.
Для определения размера рабочей области окна вызывается функция
GetClientRect (hwnd, &rect);
параметр rect – структура типа RECT (rectangle – прямоугольник), содержащая четыре поля типа LONG (left – левое, top – верх, right – правое, bottom – низ), в которые помещаются размеры рабочей области окна; поля left, top всегда устанавливаются в 0, поля right, bottom – ширина и высота рабочей области в пикселях.
Структура rect используется в качестве четвертого параметра функции отображения текста:
DrawText (hdc, "Hello, Windows !", –1, &rect,
DT_SINGLELINE | DT_CENTER | DT_VCENTER);
второй параметр – отображаемый текст; третий параметр (–1) указывает, что строка текста заканчивается нулевым символом; последний параметр – набор флагов, значения которых указывают, что текст следует выводить в одну строку, по центру прямоугольной области размером, заданным в rect. Вызов этой функции отображает строку «Hello, Windows!» в центре рабочей области созданного окна.
Сообщение WM_DESTROY
Пользователь вызывает это сообщение, если щелкнет кнопку закрытия окна (выберет Close из системного меню программы, или нажмет <Alt> + <F4>).
Программа на это сообщение вызывает функцию
PostQuitMessage(0);
которая ставит сообщение WM_QUIT в очередь. Функция GetMessage возвращает ненулевое значение при любом сообщении, полученном из очереди, кроме WM_QUIT, при котором она возвращает значение 0, что заставляет WinMain прервать цикл обработки сообщений и выйти в систему, закончив программу.