从0开始学习《Windows程序设计》:窗口、窗口!!!

本文详细介绍Windows编程中窗口的创建过程,包括窗口类注册、窗口创建、消息循环等关键步骤,解析WNDCLASS结构与CreateWindow函数参数,适合初学者入门。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

一、消息框

在之前的学习中,我们通过MessageBox创建了一个消息框程序!
消息框是什么,消息框就是我们用来跟用户交流的界面!!

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MyWindows.c -- 基本窗口模型
《Windows 程序设计(SDK)》视频教程
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#include <windows.h>

LRESULT CALLBACK WndProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);

int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, PSTR szCmdLine, int iCmdShow)
{
	static TCHAR szAppName[] = TEXT("MyWindows");
	HWND hwnd;
	MSG msg;
	WNDCLASS wndclass;

	wndclass.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
	wndclass.lpfnWndProc = WndProc;
	wndclass.cbClsExtra = 0;
	wndclass.cbWndExtra = 0;
	wndclass.hInstance = hInstance;
	wndclass.hIcon = LoadIcon(NULL, IDI_APPLICATION);
	wndclass.hCursor = LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);
	wndclass.hbrBackground = (HBRUSH)GetStockObject(WHITE_BRUSH);
	wndclass.lpszMenuName = NULL;
	wndclass.lpszClassName = szAppName;

	if (!RegisterClass(&wndclass))
	{
		MessageBox(NULL, TEXT("这个程序需要在 Windows NT 才能执行!"), szAppName, MB_ICONERROR);
		return 0;
	}

	hwnd = CreateWindow(szAppName,
		TEXT("爱心天使的守护"),
		WS_OVERLAPPEDWINDOW,
		CW_USEDEFAULT,
		CW_USEDEFAULT,
		CW_USEDEFAULT,
		CW_USEDEFAULT,
		NULL,
		NULL,
		hInstance,
		NULL);

	ShowWindow(hwnd, iCmdShow);
	UpdateWindow(hwnd);

	while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0))
	{
		TranslateMessage(&msg);
		DispatchMessage(&msg);
	}

	return msg.wParam;
}

LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hwnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
	HDC hdc;
	PAINTSTRUCT ps;
	RECT rect;

	switch (message)
	{
	case WM_PAINT:
		hdc = BeginPaint(hwnd, &ps);
		GetClientRect(hwnd, &rect);
		DrawText(hdc, TEXT("大家好,这是我的第一个窗口程序!"), -1, &rect,
			DT_SINGLELINE | DT_CENTER | DT_VCENTER);
		EndPaint(hwnd, &ps);
		return 0;

	case WM_DESTROY:
		PostQuitMessage(0);
		return 0;
	}

	return DefWindowProc(hwnd, message, wParam, lParam);
}

执行上面的代码,我们会出现这样一个窗口!!!
在这里插入图片描述
这个窗口是可以调整大小的,接下来我们就来逐语句解析一下他是怎么实现的!!

HWND hwnd;
//这里先定义一个句柄,句柄呢,我们可以理解为窗口的名字,有了他,windows才能知道把消息发给那个窗口!!
MSG msg;
//这是一个消息结构!
WNDCLASS wndclass;
//这是窗口类结构

我们重点讨论一下这个。
WNDCLASS 结构
Windows 的窗口总是基于窗口类来创建的,窗口类同时确定了处理窗口消息的窗口过程(回调函数)。
在创建应用程序窗口之前,必须调用 RegisterClass 函数来注册窗口类。该函数只需要一个参数,即指向 WNDCLASS 窗口类的指针。因为 WNDCLASS 类包含了窗口所拥有的基本属性。

结构原型:

typedef struct tagWNDCLASSW {
    UINT        style;
    WNDPROC     lpfnWndProc;
    int         cbClsExtra;
    int         cbWndExtra;
    HINSTANCE   hInstance;
    HICON       hIcon;
    HCURSOR     hCursor;
    HBRUSH      hbrBackground;
    LPCWSTR     lpszMenuName;
    LPCWSTR     lpszClassName;
} WNDCLASSW, *PWNDCLASSW, NEAR *NPWNDCLASSW, FAR *LPWNDCLASSW;

成员解析:

成员	含义
style	                     指定窗口类型,各种“类风格”(详见下方↓)可以使用按位或操作符组合起来
lpfnWndProc	     指定窗口过程(必须是回调函数)
cbClsExtra	         预留的额外空间,一般为 0
cbWndExtra	   	 预留的额外空间,一般为 0
hInstance	         应用程序的实例句柄
hIcon	                 为所有基于该窗口类的窗口设定一个图标
hCursor	             为所有基于该窗口类的窗口设定一个鼠标指针
hbrBackground	 指定窗口背景色
lpszMenuName	 指定窗口菜单
lpszClassName	 指定窗口类名
style 类风格解析

类风格	含义
CS_VREDRAW	移动或者调整窗口的高度(垂直方向)时,重绘整个窗口
CS_HREDRAW	移动或者调整窗口的宽度(水平方向)时,重绘整个窗口
CS_DBLCLKS	当用户光标在窗口内双击时,允许发送双击消息给窗口过程
CS_OWNDC	给予每个窗口实例分配一个唯一的 DC(注意,尽管这样是很方便,但它必须慎重使用,因为每个 DC 大约要占 800 个字节的内存)
CS_CLASSDC	该窗口类的所有窗口实例都共享一个窗口类 DC
CS_PARENTDC	1. 将子窗口的裁剪区域设置到父窗口的 DC 中去,这样子窗口便可以在父窗口上绘制自身。(注意,这是子窗口从系统缓存中获取 DC,而不是使用父窗口的 DC。)
2. 指定该风格可以提高系统性能
CS_NOCLOSE	禁止系统菜单的关闭选项
CS_SAVEBITS	1. 以位图形式保存被该窗口遮挡的屏幕部分,当给窗口移动以后,系统便可以用该保存的位图恢复屏幕移动的相应部分,从而系统不用向被该窗口遮挡的窗口发送 WM_PAINT 消息
2. 该特性对于菜单类型的窗口比较合适,因为它通常是简短的显示一下之后便消失
3. 设置该特性将增加显示该窗口的时间,因为它通常要先分配保存位图的内存
CS_BYTEALIGNCLIENT	在字节边界上(在 x 方向上)定位窗口的用户区域的位置
CS_BYTEALIGNWINDOW	在字节边界上(在 x 方向上)定位窗口的位置
CS_GLOBALCLASS	1. 当调用 CreateWindow 或 CreateWindowEx 函数来创建窗口时允许它的 hInstance 参数和注册窗口类时传递给 RegisterClass 的 hInstance 参数不同
2. 如果不指定该风格,则这两个 hInstance 必须相同

【API档案】转自鱼C工作室(www.fishc.com)。。

wndclass.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
CS_VREDRAW	移动或者调整窗口的高度(垂直方向)时,重绘整个窗口
CS_HREDRAW	移动或者调整窗口的宽度(水平方向)时,重绘整个窗口
wndclass.hInstance = hInstance;
//实例化句柄 。当windows来调用我们的程序的时候,WinMain就会为我们的函数的四个参数赋值!第一个参数就是一个实例化的句柄。这样就会生成一个窗口了。
wndclass.hIcon = LoadIcon(NULL, IDI_APPLICATION);
//设置图标
wndclass.hCursor = LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);
//设置光标
wndclass.hbrBackground = (HBRUSH)GetStockObject(WHITE_BRUSH);
//设置背景色
wndclass.lpszMenuName = NULL;
//设置菜单,没有设置为空
wndclass.lpszClassName = szAppName;
//这是窗口类的名字,这里命名的是	static TCHAR szAppName[] = TEXT("MyWindows");

好了上面的就像填资料一样,填完窗口的资料后,我们就要来注册他了!

if (!RegisterClass(&wndclass))        //这里我么传入指向窗口的一个指针
	{
		MessageBox(NULL, TEXT("这个程序需要在 Windows NT 才能执行!"), szAppName, MB_ICONERROR);
		return 0;
	}
//注册失败后,会返回一个NULL指针
hwnd = CreateWindow(szAppName,
		TEXT("爱心天使的守护"),
		WS_OVERLAPPEDWINDOW,
		CW_USEDEFAULT,
		CW_USEDEFAULT,
		CW_USEDEFAULT,
		CW_USEDEFAULT,
		NULL,
		NULL,
		hInstance,
		NULL);
		//这里就可以调用CreatWindows来设置生成窗口的具体特征,那有人要问了,不能在窗口类里面一起设置完吗?
		//为什么还要在这里设置,其实这就是windows设计的巧妙之处了,窗口类就像我们玩游戏,设置人物的资料,
		//然后创建这个游戏,初始的每个任务都是基本裸体的,但随着我们深入的玩游戏,升级,刷装备,每个任务都
		//变得金光闪闪。这就类似windows编程一样,窗口类定义了一个基本属性,再用CreatWindow来丰富窗口个性
		//的一个特征。这样能是我们的窗口更加灵活。

CreateWindow 函数功能:
CreateWindow 函数创建一个重叠式窗口、弹出式窗口或子窗口。它指定窗口类,窗口标题,窗口风格,以及窗口的初始位置及大小(可选的)。函数也指该窗口的父窗口或所属窗口(如果存在的话),及窗口的菜单。

若要使用除 CreateWindow 函数支持的风格外的扩展风格,则使用 CreateWindowEx 函数代替 CreateWindow 函数。

API 函数原型:

注释:_In_ 说明该参数是输入的,_opt_ 说明该参数是可选参数。
HWND WINAPI CreateWindow(
  _In_opt_  LPCTSTR lpClassName,    // 窗口类名称
  _In_opt_  LPCTSTR lpWindowName,   // 窗口标题
  _In_      DWORD dwStyle,          // 窗口风格,或称窗口格式
  _In_      int x,                  // 初始 x 坐标
  _In_      int y,                  // 初始 y 坐标
  _In_      int nWidth,             // 初始 x 方向尺寸
  _In_      int nHeight,            // 初始 y 方向尺寸
  _In_opt_  HWND hWndParent,        // 父窗口句柄
  _In_opt_  HMENU hMenu,            // 窗口菜单句柄
  _In_opt_  HINSTANCE hInstance,    // 程序实例句柄
  _In_opt_  LPVOID lpParam          // 创建参数
);
复制代码


参数解析:

参数	含义
lpClassName	1. 窗口类名称,可以是一个指向 NULL 结束的字符串或一个整型数值
					    2. 如果是字符串,它指定了窗口的类名。这个类名可以是任何用函数 RegisterClass 注册的类名,或    是任何预定义的控制类名
		3. 如是一个整型量,它是由此前调用 theGlobalAddAtom 函数产生的全局量。这个小于 0xC000 的 16 位数必须是 lpClassName 参数字的低 16 位,该参数的高位必须是 0
lpWindowName	1. 窗口标题,一个指向 NULL 结束的字符串指针
2. 如果窗口风格指定了标题条,由 lpWindowName 指向的窗口标题将显示在标题条上
3. 当使用 Createwindow 函数来创建控制例如按钮,选择框和静态控制时,可使用 lpWindowName 来指定控制文本
dwStyle	指定创建窗口的风格(详见下方↓)
x	1. 指定窗口的初始水平位置(x 坐标)
2. 对一个层叠或弹出式窗口,x 参数是屏幕坐标系的窗口的左上角的初始 x 坐标
3. 对于子窗口,x 是子窗口左上角相对父窗口客户区左上角的初始 x 坐标
4. 如果该参数被设为 CW_USEDEFAULT 则系统为窗口选择缺省的左上角坐标并忽略 y 参数,CW_USEDEFAULT 只对层叠窗口有效,如果为弹出式窗口或子窗口设定,则 x 和 y 参数被设为零。
y	1. 指定窗口的初始垂直位置(y 坐标)
2. 对一个层叠或弹出式窗口,y 参数是屏幕坐标系的窗口的左上角的初始 y 坐标
3. 对于子窗口,y 是子窗口左上角相对父窗口客户区左上角的初始 y 坐标
4. 对于列表框,y 是列表框客户区左上角相对父窗口客户区左上角的初始 y 坐标
5. 如果层叠窗口是使用 WS_VISIBLE 风格位创建的并且 x 参数被设为 CW_USEDEFAULT,则系统将忽略 y 参数
nWidth	1. 以设备单元指明窗口的宽度
2. 对于层叠窗口,nWidth 的值或是屏幕坐标的窗口宽度或是 CW_USEDEFAULT
3. 若 nWidth 是 CW_USEDEFAULT,则系统为窗口选择一个默认的高度和宽度(默认宽度为从初始 x 坐标开始到屏幕的右边界,缺省高度为从初始 y 坐标开始到目标区域的顶部。),CW_USEDEFAULT 只对层叠窗口有效,如果为弹出式窗口和子窗口设定 CW_USEDEFAULT 标志则 nWidth 和 nHeight 被设为零
nHeight	1. 以设备单元指明窗口的高度
2. 对于层叠窗口,nHeight 是屏幕坐标的窗口宽度
3. 若 nWidth 被设为 CW_USEDEFAULT,则系统忽略 nHeight 参数,自动为 nWidth 和 nHeight 设置默认参数
hWndParent	1. 指向被创建窗口的父窗口或所有者窗口的句柄
2. 若要创建一个子窗口或一个从属窗口,需提供一个有效的窗口句柄
3. 创建一个单纯的消息窗口,可以提供 HWND_MESSAGE 或提供一个己存在的消息窗口的句柄
hMenu	1. 指向窗口菜单句柄,或依据窗口风格指明一个子窗口标识
2. 对于层叠或弹出式窗口,hMenu 指定窗口使用的菜单:如果使用了菜单类,则 hMenu 可以为 NULL
3. 对于子窗口,hMenu 指定了该子窗口标识(一个整型量),一个对话框使用这个整型值将事件通知父类。应用程序确定子窗口标识,这个值对于相同父窗口的所有子窗口必须是唯一的
hInstance	与窗口相关联的模块实例的句柄
lpParam	1. 指向一个值的指针,该值传递给窗口 WM_CREATE 消息。该值通过在 IParam 参数中的 CREATESTRUCT 结构传递
2. 如果应用程序调用 CreateWindow 创建一个 MDI 客户窗口,则 lpParam 必须指向一个 CLIENTCREATESTRUCT 结构


dwStyle 窗口风格解析

窗口风格	含义
WS_BORDER	创建一个带边框的窗口
WS_CAPTION	创建一个有标题框的窗口(包含了 WS_BODER 风格)
WS_CHILD	创建一个子窗口,这个风格的窗口不能拥有菜单也不能与 WS_POPUP 风格合用
WS_CHILDWINDOW	与 WS_CHILD 相同
WS_CLIPCHILDREN	当在父窗口内绘图时,排除子窗口区域,在创建父窗口时使用这个风格
WS_CLIPSIBLINGS	1. 排除子窗口之间的相对区域,也就是,当一个特定的窗口接收到 WM_PAINT 消息时,WS_CLIPSIBLINGS 风格将所有层叠窗口排除在绘图之外,只重绘指定的子窗口
2. 如果未指定该风格,并且子窗口是层叠的,则在重绘子窗口的客户区时,就会重绘邻近的子窗口
WS_DISABLED	1. 创建一个初始状态为禁止的子窗口,一个禁止状态的窗口不能接受来自用户的输入信息
2. 在窗口创建之后,可以调用 EnableWindow 函数来启用该窗口
WS_DLGFRAME	创建一个带对话框边框风格的窗口,这种风格的窗口不能带标题条
WS_GROUP	1. 指定一组“控制窗口”的第一个“控制窗口”
2. 这个“控制窗口”组由第一个“控制窗口”和随后定义的“控制窗口”组成,自第二个“控制窗口”开始每个“控制窗口”具有 WS_GROUP 风格
3. 每个组的第一个“控制窗口”带有 WS_TABSTOP 风格,从而使用户可以在组间移动
4. 用户随后可以使用光标在组内的控制间改变键盘焦点
WS_HSCROLL	创建一个有水平滚动条的窗口
WS_ICONIC	创建一个初始状态为最小化状态的窗口,与 WS_MINIMIZE 风格相同
WS_MAXIMIZE	创建一个初始状态为最大化状态的窗口
WS_MAXIMIZEBOX	创建一个具有最大化按钮的窗口,该风格不能与 WS_EX_CONTEXTHELP 风格同时出现,同时必须指定 WS_SYSMENU 风格
WS_MINIMIZE	创建一个初始状态为最小化状态的窗口,与 WS_ICONIC 风格相同
WS_MINIMIZEBOX	创建一个具有最小化按钮的窗口,该风格不能与 WS_EX_CONTEXTHELP 风格同时出现,同时必须指定 WS_SYSMENU 风格
WS_OVERLAPPED	产生一个层叠的窗口,一个层叠的窗口有一个标题条和一个边框,与 WS_TILED 风格相同
WS_OVERLAPPEDWINDOW	相当于(WS_OVERLAPPED | WS_CAPTION | WS_SYSMENU | WS_THICKFRAME | WS_MINIMIZEBOX | WS_MAXIMIZEBOX),与 WS_TILEDWINDOW 风格相同
WS_POPUP	创建一个弹出式窗口,该风格不能与 WS_CHILD 风格同时使用。
WS_POPUPWINDOW	相当于(WS_POPUP | WS_BORDER | WS_SYSMENU),但 WS_CAPTION 和 WS_POPUPWINDOW 必须同时设定才能使窗口某单可见
WS_SIZEBOX	创建一个可调边框的窗口,与 WS_THICKFRAME 风格相同
WS_SYSMENU	创建一个在标题条上带有窗口菜单的窗口,必须同时设定 WS_CAPTION 风格
WS_TABSTOP	1. 创建一个“控制窗口”,在用户按下 Tab 键时可以获得键盘焦点。
2. 按下 Tab 键后使键盘焦点转移到下一具有 WS_TABSTOP 风格的“控制窗口”
WS_THICKFRAME	创建一个具有可调边框的窗口,与 WS_SIZEBOX 风格相同
WS_TILED	产生一个层叠的窗口,一个层叠的窗口有一个标题和一个边框,与 WS_OVERLAPPED 风格相同
WS_TILEDWINDOW	相当于(WS_OVERLAPPED | WS_CAPTION | WS_SYSMENU | WS_THICKFRAME | WS_MINIMIZEBOX | WS_MAXIMIZEBOX),与 WS_OVERLAPPEDWINDOW 风格相同
WS_VISIBLE	创建一个初始状态为可见的窗口
WS_VSCROLL	创建一个有垂直滚动条的窗口

返回值:
1. 如果函数成功,返回值为新窗口的句柄;
2. 如果函数失败,返回值为 NULL。

【API档案】转自鱼C工作室(www.fishc.com)。

	hwnd = CreateWindow(
		szAppName,         //窗口类的名称
		TEXT("爱心天使的守护"),        //标题
		WS_OVERLAPPEDWINDOW,
		CW_USEDEFAULT,
		CW_USEDEFAULT,
		CW_USEDEFAULT,
		CW_USEDEFAULT,
		NULL,
		NULL,
		hInstance,  //程序实例的句柄
		NULL);
		//这样创建完之后,就有了一个类窗口的实例,它会返回一个窗口句柄回来。
ShowWindow(hwnd, iCmdShow);
//然后展示窗口
UpdateWindow(hwnd);
//更新窗口
while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0))
	{
		TranslateMessage(&msg);
		DispatchMessage(&msg);
	}

	return msg.wParam;
	//接下来就进入了消息循环

在这里插入图片描述
接下来执行回调函数WndProc,这是有windows来调用的。

WINDOWS环境 Windows几乎不需要介绍。然而人们很容易忘记Windows给办公室和家庭桌上型计算机所带来的重大改变。Windows在其早期曾经走过一段坎坷的道路,征服桌上型计算机市场的前途一度相当渺茫。 Windows简史 在1981年秋天IBM PC推出之后不久,MS-DOS就已经很明显成为PC上的主流操作系统。MS-DOS代表Microsoft Disk Operating System(磁盘操作系统)。MS-DOS是一个小型的操作系统。MS-DOS提供给用户一种命令列接口,提供如DIR和TYPE的命令,也可以将应用程序加载内存执行。对于应用程序写作者,它提供了一组函数呼叫,进行文件的输入输出(I/O )。对于其它的外围处理-尤其是将文字或图形写到显示器上-应用程序可以直接存取PC的硬件。 由于内存和硬件的限制,成熟的图形环境缓慢地才到来。当苹果计算机公司不幸的Lisa计算机在1983年1月发表时,它提供了不同于文字模式环境的另一种选择,并在1984年1月成为Macintosh上图形环境的一种标准。尽管Macintosh的市场占有率在下降,但是它仍然被认为是衡量所有其它图形环境的标准。包括Macintosh和Windows的所有图形环境,其实都要归功于Xerox Palo Alto Research Center(PARC)在70年代中期所作的开拓性研究工作。 Windows是由微软在1983年11月(在Lisa之后,Macintosh之前)宣布,并在两年后(1985年11月)发行。在此后的两年中,紧随着Microsoft Windows早期版本1.0之后,又推出了几种改进版本,以支持国际商业市场,并提供新型视讯显示器和打印机的驱动程序。 Windows版本2.0是在1987年11月正式在市场上推出的。该版本对使用者接口做了一些改进。这些改进中最有效的是使用了可重迭式窗口,而Windows 1.0中使用的是并排式窗口Windows 2.0还增强了键盘和鼠标接口,特别是加入了菜单和对话框。 至此,Windows还只要求Intel 8086或者8088等级的微处理器,以「实际模式」执行,只能存取地址在1MB以下的内存。Windows/386(在Windows 2.0之后不久发行的)使用Intel 386微处理器的「虚拟8086」模式,实现将直接存取硬件的多个MS-DOS程序窗口化和多任务化。为了统一起见,Windows版本2.1被更名为Windows/286。 Windows 3.0是在1990年5月22日发表的。它将Windows/286和Windows/386结合到同一种产品中。Windows 3.0有了一个很大的改变,这就是对Intel的286、386和486微处理器保护模式的支持。这能使WindowsWindows应用程序能存取高达16MB的内存。Windows用于执行程序和维护文件的「外壳」程序得到了全面的改进。Windows 3.0是第一个在家用和办公室市场上取得立足点的版本。 任何Windows的历史介绍都必须包括一些OS/2的说明,OS/2是对DOS和Windows的另一种选择,最初是由Microsoft和IBM合作开发的。OS/2版本1.0(只有文字模式)在Intel 286(或者后来的)微处理器上运行,在1987年末发布。在1988年10月的OS/2版本1.1中出现了管理图形使用者接口的PM(Presentation Manager)。PM最初的设计构想是成为Windows的一种保护模式版本,但是图形API改变程度太大,致使软件生产厂商很难提供对这两种平台的支持。 到1990年9月,IBM和Microsoft之间的冲突达到了高峰,导致这两个公司最后分道扬镳。IBM接管了OS/2,而Microsoft明确表示Windows将是他们操作系统策略的中心。虽然OS/2仍然拥有一些狂热的崇拜者,但是它远不及Windows这样的普及程度。 Microsoft Windows版本3.1是1992年4月发布的,其中包括的几个重要特性是TrueType字体技术(给Windows带来可缩放的轮廓字体)、多媒体(声音和音乐)、对象连结和嵌入(OLE:Object Linking and Embedding)和通用对话框。跟OS/2一样,Windows 3.1只能在保护模式下运作,并且要求至少配置了1MB内存的286或386处理器。 在1993年7月发表的Windows NT是第一个支持Intel 386、486和Pentium微处理器32位保护模式的Windows版本。Windows NT提供32位平坦寻址,并使用32位的指令集。(本章后面我会谈到一些寻址空间的问题)。Windows NT还可以移植到非Intel处理器上,并在几种使用RISC芯片的工作站上执行。 Windows 95是在1995年8月发布的。和Windows NT一样,Windows 95也支持Intel 386或更高等级处理器的32位保护模式。虽然它缺少Windows NT中的某些功能,诸如高安全性和对RISC机器的可移植性等,但是Windows 95具有需要较少硬件资源的优点。 Windows 98在1998年6月发布,具有许多加强功能,包括执行效能的提高、更好的硬件支持以及与因特网和全球信息网(WWW)更紧密的结合。 Windows方面 Windows 98和Windows NT都是支持32位优先权式多任务(preemptive multitasking)及多线程的图形操作系统。Windows拥有图形使用者接口(GUI ),这种使用者界面也称作「可视化接口」或「图形窗口环境」。有关GUI的概念可追溯至70年代中期,在Alto和Star等机器上以及SmallTalk等环境中由Xerox PARC所作的研究工作。该项研究的成果后来被Apple Computer和Microsoft引入主流并流行起来。虽然有一些争议,但现在已非常清楚,GUI是(Microsoft的Charles Simonyi的说法)一个在个人计算机工业史上集各方面技术大成于一体的最重要产物。 所有GUI都在点矩阵对应的视讯显示器上处理图形。图形提供了使用屏幕的最佳方式、传递信息的可视化丰富多彩环境,以及能够WYSIWYG(what you see is what you get:所见即所得)的图形视讯显示和为书面文件准备好格式化文字输出内容。 在早期,视讯显示器仅用于响应使用者通过键盘输入的文字。在图形使用者接口中,视讯显示器自身成为使用者输入的一个来源。视讯显示器以图标和输入设备(例如按钮和滚动条)的形式显示多种图形对象。使用者可以使用键盘(或者更直接地使用鼠标等指向设备)直接在屏幕上操纵这些对象,拖动图形对象、按下鼠标按钮以及滚动滚动条。 因此,使用者与程序的交流变得更为亲密。这不再是一种从键盘到程序,再到视讯显示器的单向信息流动,使用者已经能够与显示器上的对象直接交互作用了。 使用者不再需要花费长时间学习如何使用计算机或掌握新程序了。Windows让这一切成真,因为所有应用程序都有相同的基本外观和感觉。程序占据一个窗口-屏幕上的一块矩形区域。每个窗口由一个标题列标识。大多数程序功能由程序的菜单开始。用户可使用滚动条观察那些无法在一个屏幕中装下的信息。某些菜单项目触发对话框,用户可在其中输入额外的信息。几乎在每个大的Windows程序中都有一个用于开启文件的特殊对话框。该对话框在所有这些Windows程序中看起来都一样(或接近相同),而且几乎总是从同一菜单选项中启动。 一旦您了解使用一个Windows程序的方法,您就非常容易学习其它的Windows程序。菜单和对话框允许用户试验一个新程序并探究它的功能。大多数Windows程序同时具有键盘接口和鼠标接口。虽然Windows程序的大多数功能可通过键盘控制,但使用鼠标要容易得多。 从程序写作者的角度看,一致的使用者接口来自于Windows建构菜单和对话框的内置程序。所有菜单都有同样的键盘和鼠标接口,因为这项工作是由Windows处理,而不是由应用程序处理。 为便于多个程序的使用,以及这些程序间信息的交换,Windows支持多任务。在同一时刻能有多个Windows程序显示并运行。每个程序在屏幕上占据一个窗口。用户可在屏幕上移动窗口,改变它们的大小,在不同程序间切换,并从一个程序向另一个程序传送数据。因为这些窗口看起来有些像桌面上的纸(当然,这是计算机还未占据办公桌之前的年代),Windows有时被称作:一个显示多个程序的「具象化桌面」。 Windows的早期版本使用一种「非优先权式(non-preemptive)」的多任务系统。这意味着Windows不使用系统定时器将处理时间分配给系统中运行的多个应用程序,程序必须自愿放弃控制以便其它程序运行。在Windows NT和Windows 98中,多任务是优先权式的,而且程序自身可分割成近乎同时执行的多个执行绪。 操作系统不对内存进行管理便无法实现多任务。当新程序启动、旧程序终止时,内存会出现碎裂空间。系统必须能够将闲置的内存空间组织在一起,因此系统必须能够移动内存中的程序代码和数据块。 即使是在8088微处理器上跑的Windows 1.0也能进行这类内存管理。在实际模式限制下,这种能力被认为是软件工程一个令人惊讶的成就。在Windows 1.0中,PC硬件结构的640KB内存限制,在不要求任何额外内存的情况下被有效地扩展了。但Microsoft并未就此停步:Windows 2.0允许Windows应用程序存取扩充内存(EMS);Windows 3.0在保护模式下,允许Windows应用程序存取高达16MB的扩展内存。Windows NT和Windows 98通过成熟的32位操作系统及平坦寻址空间,摆脱了这些旧的限制。 Windows上执行的程序可共享在称为「动态链接库」的文件中的例程。Windows包括一个机制,能够在执行时连结使用动态链接库中例程的程序。Windows自身基本上就是一个动态链接库的集合。 Windows是一个图形接口,Windows程序能够在视讯显示器和打印机上充分利用图形和格式化文字。图形接口不仅在外观上更有吸引力,而且还能够让使用者传递高层次的信息。 Windows应用程序不能直接存取屏幕和打印机等图形显示设备硬件。相反,Windows提供一种图形程序语言(称作图形设备接口,或者GDI),使显示图形和格式化文字更容易。Windows虚拟化了显示硬件,使为Windows编写的程序可使用任何具有Windows设备驱动程序的视频卡或打印机,而程序无需确定系统相连的设备类型。 对Windows开发者来说,将与设备无关的图形接口输出到IBM PC上不是件轻松的事。PC的设计是基于开放式架构的原则,鼓励第三方硬件制造商为PC开发接口设备,而且开发了大量这样的设备。虽然出现了多种标准,PC上的传统MS-DOS程序仍不得不各自支持许多不同的硬设备。这对MS-DOS字处理软件来说非常普遍,它们连同1到2张有许多小文件的磁盘一同销售,每个文件支持一种特定的打印机。Windows程序不要求每个应用程序都自行开发这些驱动程序,因为这种支持是Windows的一部分。 动态链接 Windows运作机制的核心是一个称作「动态链接」的概念。Windows提供了应用程序丰富的可呼叫函数,大多数用于实作其使用者接口和在视讯显示器上显示文字和图形。这些函数采用动态链接库(Dynamic Linking Library,DLL)的方式撰写。这些动态链接库是些具有.DLL或者有时是.EXE扩展名的文件,在Windows 98中通常位于\WINDOWS\SYSTEM子目录中,在Windows NT中通常位于\WINNT\SYSTEM和\WINNT\SYSTEM32子目录中。 在早期,Windows的主要部分仅通过三个动态链接库实作。这代表了Windows的三个主要子系统,它们被称作Kernel、User和GDI。当子系统的数目在Windows最近版本中增多时,大多数典型的Windows程序产生的函数呼叫仍对应到这三个模块之一。Kernel(日前由16位的KRNL386.EXE和32位的KERNEL32.DLL实现)处理所有在传统上由操作系统核心处理的事务-内存管理、文件I/O和多任务管理。User(由16位的USER.EXE和32位的USER32.DLL实作)指使用者接口,实作所有窗口运作机制。GDI(由16位的GDI.EXE和32位的GDI32.DLL实作)是一个图形设备接口,允许程序在屏幕和打印机上显示文字和图形。 Windows 98支持应用程序可使用的上千种函数呼叫。每个函数都有一个描述名称,例如CreateWindow。该函数(如您所猜想的)为程序建立新窗口。所有应用程序可以使用的Windows函数都在表头文件里预先声明过。 在Windows程序中,使用Windows函数的方式通常与使用如strlen等C语言链接库函数的方式相同。主要的区别在于C语言链接库函数的机械码连结到您的程序代码中,而Windows函数的程序代码在您程序执行文件外的DLL中。 当您执行Windows程序时,它通过一个称作「动态链接」的过程与Windows相接。一个Windows的.EXE文件中有使用到的不同动态链接库的参考数据,所使用的函数即在那些动态链接库中。当Windows程序被加载到内存中时,程序中的呼叫被指向DLL函数的入口。如果该DLL不在内存中,就把它加载到内存中。 当您连结Windows程序以产生一个可执行文件时,您必须连结程序开发环境提供的特定「引用链接库(import library)」。这些引用链接库包含了动态链接库名称和所有Windows函数呼叫的引用信息。连结程序使用该信息在.EXE文件中建立一个表格,在加载程序时,Windows使用它将呼叫转换为Windows函数。 WINDOWS程序设计选项 为说明Windows程序设计的多种技术,本书提供了许多范例程序。这些程序使用C语言撰写并原原本本的使用Windows API来开发程序。我将这种方法称作「古典」Windows程序设计。这是我们在1985年为Windows 1.0写程序的方法,它今天仍是写作Windows程序的有效方法。 API和内存模式 对于程序写作者来说,操作系统是由本身的API定义的。API包含了所有应用程序能够使用的操作系统函数呼叫,同时包含了相关的数据型态和结构。在Windows中,API还意味着一个特殊的程序架构,我们将在每章的开头进行研究。 一般而言,Windows API自Windows 1.0以来一直保持一致,没什么重大改变。具有Windows 98程序写作经验的Windows程序写作者会对Windows 1.0程序的原始码感觉非常熟悉。API改变的一种方式是进行增强。Windows 1.0支持不到450个函数呼叫,现在已有了上千种函数呼叫。 Windows API和它的语法的最大变化来自于从16位架构向32位架构转化的过程中。Windows从版本1.0到版本3.1使用16位Intel 8086、8088、和286微处理器上所谓的分段内存模式,由于兼容性的原因,从386开始的32位Intel微处理器也支持该模式。在这种模式下,微处理器缓存器的大小为16位,因此C的int数据型态也是16位宽。在分段内存模式下,内存地址由两个部分组成-一个16位段(segment)指针和一个16位偏移量(offset)指标。从程序写作者的角度看,这非常凌乱并带来了long或far指针(包括段地址和偏移量地址)和short或near指标(包括带有假定段地址的偏移量地址)的区别。 从Windows NT和Windows 95开始Windows支持使用Intel 386、486和Pentium处理器32位模式下的32位平坦寻址内存模式。C语言的int数据型态也扩展为32位的值。为32位版本Windows编写的程序使用简单的平坦线性空间寻址的32位指针值。 用于16位版本Windows的API(Windows 1.0Windows 3.1)现在称作Win16。用于32位版本Windows的API(Windows 95、Windows 98和所有版本的Windows NT)现在称作Win32。许多函数呼叫在从Win16到Win32的转变中保持相同,但有些需要增强。例如,图像坐标点由Win16中的16位值变为Win32中的32位值。此外,某些Win16函数呼叫返回一个包含在32位整数值中的二维坐标点。这在Win32中不可能,因此增加的新函数呼叫以不同方式运作。 所有32位版本的Windows都支持Win16 API(以确保和旧有应用程序兼容)和Win32 API(以运行新应用程序)。非常有趣的是,Windows NT与Windows 95及Windows 98的工作方式不同。在Windows NT中,Win16函数呼叫通过一个转换层被转化为Win32函数呼叫,然后被操作系统处理。在Windows 95和Windows 98中,该操作正相反:Win32函数呼叫通过转换层转换为Win16函数呼叫,再由操作系统处理。 在同一时刻有两个不同的Windows API集(至少名称不同)。Win32s (「s」代表「subset(子集)」)是一个API,允许程序写作者编写在Windows 3.1上执行的32位应用程序。该API仅支持已被Win16支持的32位函数版本。此外,Windows 95 API一度被称作Win32c(「c」代表「compatibility(兼容性)」),但该术语已被抛弃了。 现在,Windows NT和Windows 98都被认为能够支持Win32 API。然而,每个操作系统依然都支持某些不被别的操作系统支持的某些功能特性。因为它们的相同之处是相当可观的,所以有可能编写在两个操作系统下都可执行的程序。而且,人们普遍认为这两个产品最终会合而为一。 语言选项 使用C语言和原始的API不是编写Windows 98程序的唯一方法。然而,这种方法却提供给您最佳的性能、最强大的功能和在发掘Windows特性方面最大的灵活性。可执行文件相对较小且运行时不要求外部链接库(自然,Windows DLL自身除外)。最重要的是,不管您最终以什么方式开发Windows应用程序,熟悉API会使您对Windows内部有更深入的了解。 虽然我认为学习古典的Windows程序设计对任何Windows程序写作者都是重要的,我没有必要建议使用C和API编写每个Windows应用程序。许多程序写作者,特别是那些为公司内部开发程序或在家编写娱乐程序的程序写作者喜欢轻松的开发环境,例如Microsoft Visual Basic或者Borland Delphi(它结合了对象导向的Pascal版本)。这些环境使程序写作者将精力集中于应用程序的使用者接口和相关使用者接口对象的程序代码上。要学习Visual Basic,您也许需要参考Microsoft Press的一些其它图书,例如Michael Halvorson1996年着的《Learn Visual Basic Now》。 在专业程序写作者中-特别是那些开发商业应用程序的程序写作者-Microsoft Visual C++和Microsoft Foundation Class Library(MFC)是近年来流行的选择。MFC在一组C++对象类别中封装了许多Windows程序设计中的琐碎细节。Jeff Prosise的《Programming Windows with MFC,第二版》(Microsoft Press,1999年)提供了MFC程序的写作指南。 最近,Internet和World Wide Web的流行大力推广着Sun Microsystems的Java,这是一个受C++启发却与微处理器无关的程序设计语言,而且结合了可在几个操作系统平台上执行的图形应用程序开发工具组。Microsoft Press有一本关于Microsoft J++(Microsoft的Java)开发工具的好书,《Programming Visual J++ 6.0》(1998年),由Stephen R. Davis着。 显然,很难说哪种方法更有利于开发Windows应用程序。更主要的是,也许是应用程序自身的特性决定了所使用的工具。不管您最后实际上使用什么工具写作程序,学习Windows API将使您更深入地了解Windows工作的方式。Windows是一个复杂的系统,在API上增加一个程序写作层并未减少它的复杂性,仅仅是掩盖了它,早晚您会碰到它。了解API会给您更好的补救机会。 在原始的Windows API之上的任何软件层都必定将您限制在全部功能的一个子集内。您也许发现,例如,使用Visual Basic编写应用程序非常理想,然而它不允许您做一个或两个很简单的基本工作。在这种情况下,您将不得不使用原始的API呼叫。API定义了作为Windows程序写作者所需的一切。没有什么方法比直接使用API更万能的了。 MFC尤其问题百出。虽然它大幅简化了某些工作(例如OLE),我却经常发现要让它们按我所想的去工作时,会在其它特性(例如Document/View架构)上碰壁。MFC还不是Windows程序设计者所追求的灵丹妙药,很少有人认为它是一个好的对象导向设计的模型。MFC程序写作者从他们使用的对象类别定义如何工作中受益颇深,并会发现他们经常参考MFC原始码,搞懂这些原始码是学习Windows API的好处之一。 程序开发环境 在本书中,假定您正使用Microsoft Visual C++ 6.0,标准版、专业版和企业版都可以。经济的标准版足以应付本书中的程序设计需求。Visual C++ 还是Visual Studio 6.0中的一部分。 Microsoft Visual C++ 软件包中包括C编译器和其它编译及连结Windows程序所需的文件和工具等。它还包括Visual C++ Developer Studio,一个可编辑原始码、以交谈方式建立资源(如图标和对话框)以及编辑、编译、执行和测试程序的环境。 如果您正使用Visual C++ 5.0,则需要为Windows 98和Windows NT 5.0更新表头文件和引用链接库,这些东西可从Microsoft的网站上得到。在 http://www.microsoft.com/msdn/,选择「Downloads」,然后选择「 Platform SDK」(软件开发套件),您就能在选择的目录中下载和安装更新文件。要让Microsoft Developer Studio浏览这些目录,可以从「Tool」菜单项选择「 Options」然后按下「Directories」标签。 Microsoft网站上的msdn部分代表「Microsoft Developer Network(Microsoft软件开发者网络)」。这是一个向程序写作者提供了经常更新的CD-ROM的计划,这些CD-ROM中包含了程序写作者在Windows开发中所需的最新东西。您也可以订阅MSDN,这样就避免经常得从Microsoft的网站下载文件。 API文件 本书不是Windows API权威的正式文件的替代品。那组文件不再以印刷形式出版,它仅能从CD-ROM或Internet上取得。 当您安装Visual C++ 6.0时,您将得到一个包括API文件的在线求助系统。您可通过订阅MSDN或使用Microsoft网站上的在线求助系统更新该文件。连接到 http://www.microsoft.com/msdn/,并选择「MSDN Library Online」。 在Visual C++ 6.0中,从「Help」菜单项选择「Contents」项目开启MSDN窗口。API文件按树形结构组织,寻找标有「 Platform SDK」的部分,所有在本书中引用的文件都来自于该部分。我将向您介绍如何从「 Platform SDK」开始寻找以斜线分层分门别类的文件的位置。(我知道「Platform SDK」是整个MSDN知识库中较为晦涩的部分,但我敢保证那是Windows程序设计的基本核心。)例如,对于如何在Windows程序中使用鼠标的文件,您可参考/ Platform SDK / User Interface Services / User Input / Mouse Input。 我在前面提到Windows大致分为Kernel、User和GDI子系统。kernel接口在/ Platform SDK / Windows Base Services中,User界面函数在 / Platform SDK / User Interface Services中,GDI位于 / Platform SDK / Graphics and Multimedia Services / GDI中。 编写第一个WINDOWS程序 现在是开始写些程序的时候了。为了便于对比,让我们以一个非常短的Windows程序和一个简短的文字模式程序开始。这会帮助我们找到使用开发环境并感受建立和编译程序机制的正确方向。 文字模式(Character-Mode)模型 程序写作者们喜爱的一本书是《The C Programming Language》(Prentice Hall,1978年和1988年),由Brian W. Kernighan和Dennis M. Ritchie(亲切地称为K&R)编着。该书的第一章以一个显示「hello, world」的C语言程序开始。 这里是在《The C Programming Language》第一版第6页中出现的程序: main () { printf ("hello, world\n") ; } 以前C程序写作者在使用printf等C执行期链接库函数时,无需先声明它们。但这是90年代,我们愿意给编译器一个在我们的程序中标出错误的机会。这里是在K&R第二版中修正的程序: #include <stdio.h> main () { printf ("hello, world\n") ; } 该程序仍然是那么短。但它可通过编译并执行得很好,但当今许多程序写作者更愿意清楚地说明main函数的返回值,在这种情况下ANSI C规定该函数必须返回一个值: #include <stdio.h> int main () { printf ("hello, world\n") ; return 0 ; } 我们还可以包括main的参数,把程序弄得更长一些,但让我们暂且这样就好了-包括一个include声明、程序的进入点、一个对执行期链接库函数的呼叫和一个return语句。 同样效果的Windows程序 Windows关于「hello, world」程序的等价程序有和文字模式版本完全相同的组件。它有一个include声明、一个程序进入点、一个函数呼叫和一个return语句。下面便是该程序: /*------------------------------------------------------------------ HelloMsg.c -- Displays "Hello, Windows 98!" in a message box (c) Charles Petzold, 1998 --------------------------------------------------------------------*/ #include <windows.h> int WINAPI WinMain (HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, PSTR szCmdLine, int iCmdShow) { MessageBox (NULL, TEXT ("Hello, Windows 98!"), TEXT ("HelloMsg"), 0); return 0 ; } 在剖析该程序之前,让我们看一下在Visual C++ Developer Studio中建立新程序的方式。 首先,从File菜单中选New。在 New对话框中,单击Projects页面标签,选择 Win32 Application。在Location栏中,选择一个子目录,在 Project Name栏中,输入该项目的名称,此时该名称是HelloMsg,这便是在 Location栏中显示的目录的子目录。Create New Workspace复选框应该勾起来,Platforms部分应该显示 Win32,选择OK。 将会出现一个标题为Win32 Application - Step 1 Of 1的对话框,指出要建立一个Empty Project,并按下Finish按钮。 从File菜单中再次选择New。在 New对话框中,选择Files页面标签,选择 C++ Source File。Add To Project复选框应被选中,并应显示HelloMsg。在 File Name栏中输入HelloMsg.c,选中OK。 现在您可输入上面所示的HELLOMSG.C文件,您也可以选择Insert菜单和 File As Text选项从本书附带的CD-ROM上复制HELLOMSG.C的内容。 从结构上说,HELLOMSG.C与K&R的「hello,world」程序是相同的。表头文件STDIO.H已被WINDOWS.H所代替,进入点main被WinMain所代替,而且C语言执行时期链接库函数printf被Windows API函数MessageBox所代替。然而,在程序中有许多新东西,包括几个陌生的大写标识符。 让我们从头开始。 表头文件 HELLOMSG.C以一个前置处理器指示命令开始,实际上在每个用C编写的Windows程序的开头都可看到:
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