ОСНОВЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ ПОД WINDOWS

Поскольку архитектура Windows-программ основана на принципе сообщений, все эти программы содержат некоторые общие компоненты. Обычно их приходится в явном виде включать в исходный код. Но, к счастью, при использовании библиотеки MFC это происходит автоматически; нет необходимости тратить время и усилия на их написание. Тем не менее, чтобы до конца разобраться, как работает Windowsпрограмма, написанная с использованием MFC, и почему она работает именно так, необходимо в общих чертах понять назначение этих компонентов.

Функция WinMain()

Все Windows-программы начинают выполнение с вызова функции WinMain(). При традиционном методе программирования это нужно делать явно. С использованием библиотеки MFC такая необходимость отпадает, но функция все-таки существует.

Функция окна

Все Windows-программы должны содержать специальную функцию, которая не используется в самой программе, но вызывается самой операционной системой. Эту функцию обычно называют функцией окна , или процедурой окна . Она вызывается Windows, когда системе необходимо передать сообщение в программу. Именно через нее осуществляется взаимодействие между программой и системой. Функция окна передает сообщение в своих аргументах. Согласно терминологии Windows, функции, вызываемые системой, называются функциями обратного вызова . Таким образом, функция окна является функцией обратного вызова.

Помимо принятия сообщения от Windows, функция окна должна вызывать выполнение действия, указанного в сообщении. Конечно, программа не обязана отвечать на все сообщения, посылаемые Windows. Поскольку их могут быть сотни, то большинство сообщений обычно обрабатывается самой системой, а программе достаточно поручить Windows выполнить действия, предусмотренные по умолчанию.

В большинстве Windows-программ задача создания функции окна лежит на программисте. При использовании библиотеки MFC такая функция создается автоматически. В этом заключается одно из преимуществ библиотеки. Но в любом случае, если сообщение получено, то программа должна выполнить некоторое действие. Хотя она может вызывать для этого одну или несколько API-функций, само действие было инициировано Windows. Поэтому именно способ взаимодействия с операционной системой через сообщения диктует общий принцип построения всех программ для Windows, написанных как с использованием MFC, так и без нее.

Цикл сообщений

Как объяснялось выше, Windows взаимодействует с программой, посылая ей сообщения. Все приложения Windows должны организовать так называемый цикл сообщений (обычно внутри функции WinMain()). В этом цикле каждое необработанное сообщение должно быть извлечено из очереди сообщений данного приложения и передано назад в Windows, которая затем вызывает функцию окна программы с данным сообщением в качестве аргумента. В традиционных Windows-программах необходимо самостоятельно создавать и активизировать такой цикл. При использовании MFC это также выполняется автоматически. Однако важно помнить, что цикл сообщений все же существует. Он является неотъемлемой частью любого приложения Windows.

Процесс получения и обработки сообщений может показаться чересчур сложным, но, тем не менее, ему должны следовать все Windows-программы. К счастью, при использовании библиотеки MFC большинство частных деталей скрыты от программиста, хотя и продолжают неявно присутствовать в программе.

Класс окна

Как будет показано дальше, каждое окно в Windows-приложении характеризуется определенными атрибутами, называемыми классом окна . (Здесь понятие “класс” не идентично используемому в С++. Оно, скорее, означает стиль или тип.) В традиционной программе класс окна должен быть определен и зарегистрирован прежде, чем будет создано окно. При регистрации необходимо сообщить Windows, какой вид должно иметь окно и какую функцию оно выполняет. В то же время регистрация класса окна еще не означает создание самого окна. Для этого требуется выполнить дополнительные действия. При использовании библиотеки MFC создавать собственный класс окна нет необходимости. Вместо этого можно работать с одним из заранее определенных классов, описанных в библиотеке. В этом еще одно ее преимущество.

Специфика программ для Windows

Структура Windows-программ отличается от структуры программ других типов. Это вызвано двумя обстоятельствами: во-первых, способом взаимодействия между программой и Windows, описанным выше;

во-вторых, правилами, которым следует подчиняться для создания стандартного интерфейса Windowsприложения (т.е. чтобы сделать программу “похожей “ на Windows-приложение).

Цель Windows – дать человеку, который хотя бы немного знаком с системой, возможность сесть за компьютер и запустить любое приложение без предварительной подготовки. Для этого Windows предоставляет дружественный интерфейс пользователя. Теоретически, если пользователь сумел запустить одно Windows-приложение, то он сумеет запустить и любое другое. Конечно, на практике придется немного потренироваться, чтобы научиться использовать большинство программ с максимальной эффективностью. Однако это связано исключительно с тем, что программа делает, а не с тем, как ею пользоваться. Ведь, фактически, значительная часть кода Windows-приложения предназначена именно для организации интерфейса с пользователем.

Хотя создание удобного интерфейса “под Windows” является основной задачей при написании любой Windows-программы, такой интерфейс не создается автоматически. То есть вполне можно написать программу, в которой элементы интерфейса используются неэффективно. Чтобы этого избежать, необходимо целенаправленно применять методику, описанную в данной книге. Только программы, написанные таким способом, будут выглядеть, и работать действительно так, как надлежит Windows-программам.

Чтобы отойти от философии создания традиционного Windows-интерфейса, должны быть достаточно веские основания. Иначе пользователи этой программы будут разочарованы. В общем, если программист собирается писать приложения для Windows, то он должен дать пользователям возможность работать с обычным интерфейсом и руководствоваться стандартной методикой разработки.

Типы данных в Windows

В Windows-программах вообще (и в использующих библиотеку MFC в частности) не слишком широко применяются стандартные типы данных из С или С++, такие как int или char*. Вместо них используются типы данных, определенные в различных библиотечных (header) файлах. Наиболее часто используемыми типами являются HANDLE , HWND , BYTE , WORD , DWORD , UNIT , LONG , BOOL , LPSTR и LPCSTR .

Тип HANDLE обозначает 32-разрядное целое, используемое в качестве дескриптора. Есть несколько похожих типов данных, но все они имеют ту же длину, что и HANDLE , и начинаются с литеры Н. Дескриптор – это просто число, определяющее некоторый ресурс. Например, тип HWND обозначает 32разрядное целое – дескриптор окна. В программах, использующих библиотеку MFC, дескрипторы применяются не столь широко, как это имеет место в традиционных программах. Тип BYTE обозначает 8- разрядное беззнаковое символьное значение, тип WORD – 16-разрядное беззнаковое короткое целое, тип DWORD – беззнаковое длинное целое, тип UNIT — беззнаковое 32-разрядное целое. Тип LONG эквивалентен типу long . Тип BOOL обозначает целое и используется, когда значение может быть либо истинным, либо ложным. Тип LPSTR определяет указатель на строку, а LPCSTR – константный (const) указатель на строку.

Преимущества использования MFC

Как уже упоминалось, MFC – это базовый набор (библиотека) классов, написанных на языке С++ и предназначенных для упрощения и ускорения процесса программирования для Windows. Библиотека содержит многоуровневую иерархию классов, насчитывающую около 200 членов. Они дают возможность создавать Windows-приложения на базе объектно-ориентированного подхода. С точки зрения программиста, MFC представляет собой каркас, на основе которого можно писать программы для Windows.

Библиотека MFC разрабатывалась для упрощения задач, стоящих перед программистом. Как известно, традиционный метод программирования под Windows требует написания достаточно длинных и сложных программ, имеющих ряд специфических особенностей. В частности, для создания только каркаса программы таким методом понадобится около 75 строк кода. По мере же увеличения сложности программы ее код может достигать поистине невероятных размеров. Однако та же самая программа, написанная с использованием MFC, будет примерно в три раза меньше, поскольку большинство частных деталей скрыто от программиста.

Одним из основных преимуществ работы с MFC является возможность многократного использования одного и того же кода. Так как библиотека содержит много элементов, общих для всех Windowsприложений, нет необходимости каждый раз писать их заново. Вместо этого их можно просто наследовать (говоря языком объектно-ориентированного программирования). Кроме того, интерфейс, обеспечиваемый библиотекой, практически независим от конкретных деталей, его реализующих. Поэтому программы, написанные на основе MFC, могут быть легко адаптированы к новым версиям Windows (в отличие от большинства программ, написанных обычными методами).

Еще одним существенным преимуществом MFC является упрощение взаимодействия с прикладным программным интерфейсом (API) Windows. Любое приложение взаимодействует с Windows через API, который содержит несколько сот функций. Внушительный размер API затрудняет попытки понять и изучить его целиком. Зачастую, даже сложно проследить, как отдельные части API связанны друг с другом! Но по-

Программирование под Windows с использованием Win API

Основные понятия и термины, используемые при разработке Windows приложений

• USER (16, 32) .dll – функции ввода с клавиатуры мыши, ввод через интерфейс и т.д. (взаимодействие приложений с пользователями и средой Windows).
• KERNEL (16, 32) .dll – функции операционной системы (память, распределение системных ресурсов, загрузка).
• GDI (16, 32) .dll – графический интерфейс (функции создания и отображения графических объектов).

GUI (Graphics User Interface) – стандартный графический интерфейс пользователя. Это та часть Windows , которая обеспечивает поддержку аппаратно-независимой графики.

API (Application Program Interface) — интерфейс прикладных программ (набор функций, сосредоточенных в ядре Windows и дополнительных библиотеках).

DLL (Dynamic Link Libraries) — библиотека динамической компоновки. Функции API содержатся в библиотеках динамической загрузки.

DDE – динамический обмен данными .

Нотация Windows («венгерская нотация Чарльза Симони»)

При программировании под Windows принято использовать префиксы перед именами переменных, указывающие на принадлежность к типу данных. Рекомендуется давать имена собственным переменным и идентификаторам, придерживаясь следующих принципов:

1. мнемоническое значение – идентификатор должен легко запоминаться;
2. смысловое значение – роль идентификатора должна быть ясна из его названия;
3. преемственность – похожие объекты должны иметь похожие идентификаторы;
4. быстрота принятия решения – придумывание, ввод и редактирование идентификатора не должны занимать много времени.

Некоторые префиксы венгерской нотации:

Префикс	Значение
A	массив
B	логический тип (int)
By	беззнаковый символьный тип (byte)
C	символьный тип (1 байт)
Cb	счетчик байтов
Cr	цвет
cx,cy	короткий тип (short)
Dbl	double (с плавающей точкой)
Dw	беззнаковое длинное целое число (dword)
Flt	float (вещественная с плавающей точкой)
Fn	функция
g_	префикс для глобальной переменной (глобальная переменная)
H	handle (беззнаковое целое число)
hDC	handle (указатель на контекст устройства)
I	целое (integer)
Id	интегральное значение идентификатора
L	длинный тип (long)
Lp	длинный указатель
Lpsz	дальний указатель на строку, заканчивающуюся нулевым байтом
m_	переменная класса
N	short или int
Np	ближний указатель
P	указатель
Pfn	указатель на функцию
Pst	указатель на структуру
Psz	указатель на строку, заканчивающуюся нулевым байтом
Pv	указатель на тип void
S	строка
Sz	строка, заканчивающая нуль-символом
U	беззнаковый символ
Tm	текстовая метрика
V	тип void
W	беззнаковое целое (word, 16-бит)
x, y	короткое целое число (координата x или y)

Часто используемые типы данных Windows:

Тип данных	Описание
HANDLE	определяет идентификатор; 32-разрядное целое, используемое в качестве дескриптора – числа, определяющего некоторый ресурс
HWND	определяет идентификатор окна
HDC	определяет идентификатор контекста устройства
LONG	32-битовое целое со знаком
LPSTR	определяет линейный указатель
NULL	0
UINT	тип данных Win32 (32 бита для Win32)
WCHAR	16-битовый символ UNICODE. Используется для представления символов языков мира

Создание простейшего Windows-приложения с использованием Win API

Элементы Windows-приложения

Построение приложения Windows включает выполнение следующих этапов:

1. Создание WinMain(. ) и связанных с ней функций на языке C или C++.
2. Создание описаний меню и всех дополнительных ресурсов, помещение описаний в файл описания ресурсов.
3. Создание уникальных курсоров, пиктограмм и битовых образов.
4. Создание диалоговых окон.
5. Создание файла проекта.
6. Компиляция и компоновка всего кода.

Простейшая программа. Создание и вывод Windows-окна на экран

Создадим пустой проект Windows- приложения с помощью мастера:

1. File New Project.
2. Project types: Win32 Templates: Win32 Project.
3. Ok.
4. Установить галочку Empty project.
5. Добавить в проект файл *.cpp.
6. Project Properties. Вкладка Configuration Properties General.
7. Значение поля Character Set устанавливаем Use Multi-Byte Character Set.

Добавим следующий код:

Скомпилируем и запустим программу. На экране появится Windows-окно.

Комментарии к программе

Все приложения Windows должны содержать два основных элемента: функцию WinMain(. ) и функцию окна WndProc .

Функция WinMain(. ) служит точкой входа в приложение. Эта функция отвечает за следующие действия:

1. регистрацию типа класса окон приложения;
2. выполнение всех инициализирующих действий ;
3. создание и инициализацию цикла сообщений приложения;
4. завершение программы (обычно при получении сообщения WM_QUIT ).

Функция WndProc отвечает за обработку сообщений Windows. Эта часть программы является наиболее содержательной с точки зрения выполнения поставленных перед программой задач. Если мы хотим, чтобы программа обращала на наши действия внимание, то необходимо добавить ветки case для оператора switch в оконную процедуру WndProc . Например, если мы хотим, чтобы наше приложение обращало внимание на щелчок левой кнопкой мыши – добавляем ветку case WM_LBUTTONDOWN . В настоящий момент в оконной процедуре происходит только обработка сообщения WM_DESTROY . Больше Windows-окно пока ничего делать не умеет.

Заголовочный файл windows.h нужен для любой традиционной Windows программы на C. Именно в нем содержатся разные определения констант ( WM_DESTROY и т. д.).