Автор: Яковлев Игорь Сергеевич Источник: RSDN Magazine #4-2005
Опубликовано: 30.12.2005 Исправлено: 16.03.2006 Версия текста: 1.0
От редакции
Данная статья является введением в программирование на WinAPI. Важно понимать, что она носит скорее информационный характер, чем служит примером кода для реальных приложений. Дело в том, что WinAPI создавался для языка С, и имеет целый ряд недостатков в применении, как-то: невысокая безопасность, большой объем ручного кодирования для решения простейших задач, С-стиль, плохо выглядящий в C++-приложениях. Практически любое средство разработки на языке C++ для Windows включает те или иные высокоуровневые C++-библиотеки (MFC, ATL/WTL для Visual C++, VCL для C++ Builder), значительно упрощающие разработку Windows-приложений, и делающие ее более безопасной.
Предисловие
Эта статья посвящена описанию программирования приложений на «чистом» Win32 API. Она написана в основном для начинающих программистов, пишущих программы на Visual C++ 6 с использованием библиотеки MFC, но я надеюсь, может пригодиться и более опытным людям.
First Blood
После создания нового проекта Win32 Application, в зависимости от выбранных опций, мастер генерирует стартовый код. Из этого кода программисту впоследствии, и придется писать программу. Создавая новый проект Win32 Application, выберите в окне мастера опцию An empty project и добавьте в раздел Source Files новый файл с расширением .cpp.
В этом файле добавьте функцию WinMain вида:
Вот и готова первая программа на WinAPI. Она выводит сообщение, после чего завершает свою работу. Обратите внимание на параметры функции WinMain :
HINSTANCE hInstance – дескриптор экземпляра приложения. Этот дескриптор содержит адрес начала кода программы в ее адресном пространстве. Дескриптор hInstance чаще всего требуется функциям, работающим с ресурсами программы.
HINSTANCE hPrevInstance – дескриптор предыдущего экземпляра приложения. Этот дескриптор остался от старых версий Windows — скорее всего, вам он никогда не пригодится.
LPSTR lpCmdLine – указатель на начало командной строки, введенной при запуске программы.
int nCmdShow – это значение содержит желаемый вид окна (например, свернутый или развернутый)
Значение, которое возвращается функцией WinMain (тип int ) – код завершения программы. Принято, что если программа завершила свое выполнение без ошибок, возвращается 0.
Функция WinMain – первая функция, которая выполнятся в программе (ее еще называют «точка входа» или «entry point»). С нее все начинается, и ею (желательно) все должно закончиться.
ПРИМЕЧАНИЕ
Функция WinMain – это первая функция, которую вы можете увидеть и заполнить кодом. На самом деле до этой функции выполняется достаточно много кода из библиотеки C++
You have a Message!
Программисты, незнакомые с программированием на WinAPI, спросят: «Что с этим делать?!», — или: «Где создавать CDialog?». В данном случае ответ прост – нигде! В нашем проекте нет класса CDialog или, предположим, CButton – ведь эта статья посвящена тому, как обойтись без них.
В Windows при каждом событии, произошедшем в системе, отсылается «сообщение Windows» («windows message»). Эти сообщения уведомляют программу о событиях в системе, а программа в свою очередь, может на них реагировать. Сообщения может отсылать не только Windows, но и сами приложения. Это является одним из способов организации связи между процессами в системе. Конечно, программа может отсылать сообщения и самой себе.
СОВЕТ
Сообщение можно отослать функцией SendMessage или ее асинхронным аналогом PostMessage.
Для приема сообщений в программе должен находиться «цикл сообщений» («message loop») который обычно выглядит так:
Функция GetMessage принимает следующие параметры:
LPMSG lpMsg – указатель на структуру сообщения, в которую GetMessage вернет результат.
HWND hWnd – описатель окна, от которого GetMessage примет сообщение ( NULL означает, что GetMessage принимает сообщения от всех окон, принадлежащих потоку).
UINT wMsgFilterMin – наименьший идентификатор сообщения, которое примет GetMessage.
UINT wMsgFilterMax – наибольший идентификатор сообщения, которое примет GetMessage (если в значениях параметров wMsgFilterMin и wMsgFilterMax передать 0, функция будет принимать ВСЕ сообщения).
Функция GetMessage не отдает управление программе, пока не придет какое-либо сообщение. Если пришедшее сообщение – WM_QUIT , функция GetMessage вернет 0 . Тогда цикл прервется, и программа завершит свою работу. При любом другом сообщении функция GetMessage возвращает значение больше нуля, и начинатся выполнение тела цикла. При ошибке GetMessage возвращает -1.
СОВЕТ
Сообщение WM_QUIT лучше посылать с помощью специальной функции PostQuitMessage(int iExitCode). Эта функция отошлет сообщение WM_QUIT, а в параметре wParam передаст код завершения программы, указанный в iExitCode.
Функция DispatchMessage должна вызвать «функцию обработки сообщений». В простейшем варианте она выглядит так:
При вызове этой функции ей передаются следующие параметры:
HWND hWnd – описатель окна, от которого пришло сообщение.
UINT message – идентификатор сообщения.
WPARAM wParam и LPARAM lParam – параметры сообщения.
Функция обработки сообщений не обязательно должна иметь имя WndProc . Таких функций в программе может быть несколько, но их прототипы обязательно должны выглядеть так:
При вызове этой функции DispatchMessage передает в параметре message идентификатор сообщения. По этому идентификатору производится выборка и выполняется какое-либо действие ( «реакция на сообщение» ).
В Windows существует очень много сообщений! Писать обработчики для всех сообщений – нереальная задача. Чтобы Windows сама обработала бесполезное для вас сообщение, необходимо вызвать функцию DefWindowProc :
Желательно передавать все необработанные сообщения этой функции, а результат ее выполнения возвращать при выходе из WndProc . Это очень важно, так как от обработки некоторых сообщений Windows ждет возврата конкретных результатов или действий.
Одной функцией обработки сообщений могут пользоваться несколько окон, но для одного окна может существовать только одна функция обработки сообщений! Как же система определяет, какой именно функцией обработки сообщения пользоваться для конкретного окна и где она находится?! За это отвечает «класс окна» («window class»).
CLASSные окна
При создании нового окна ему присваивается «Класс окна» (window class). Класс окна задает оконную функцию, используемую по умолчанию. Кроме этого, класс окна задает другие параметры окна, такие, как стиль, меню окна, цвет рабочей области и т.д. Разные классы окон могут указывать на одну и ту же функцию обработки сообщений. Для создания класса его необходимо зарегистрировать.
Итак, регистрация! За нее отвечает функция RegisterClass . В ее параметре необходимо передать указатель на структуру WNDCLASS . Обычно для заполнения структуры и вызова RegisterClass создают отдельную функцию. Но это — дело вкуса.
Вот простейший пример такой функции:
WNDPROC lpfnWndProc – адрес функции обработки сообщений.
HINSTANCE hInstance – уже знакомая переменная, описывающая экземпляр.
LPCTSTR lpszClassName – имя нового класса.
HICON hCursor – описатель курсора мыши.
HBRUSH hbrBackground – цвет рабочей области окна.
Функция RegisterClass возвращает уникальный «описатель класса окна» типа ATOM . Если при регистрации класса произошла ошибка, это значение будет равно нулю. Чтобы узнать, что произошло, можно вызвать функцию GetLastError() .
Существует также функция RegisterClassEx. Это аналог функции RegisterClass с возможностью присвоения окнам маленькой иконки. При работе с этой функцией необходимо пользоваться структурой WNDCLASSEX.
ПРИМЕЧАНИЕ
Если вы решились работать с GUI Windows вручную, то пользоваться нужно именно RegisterClassEx, поскольку приложение, не имеющее маленькой иконки, сегодня выглядит в Windows как минимум странно. – прим.ред.
СОВЕТ
Следите, чтобы имя вашего класса не совпадало с именами системных классов (например: button или edit).
ПРИМЕЧАНИЕ
Я описал не всю структуру. Все незаполненные поля, которых нет в примере, сейчас равны нулю. Об их значениях можно узнать из MSDN.
Сообщения от окон, созданных на базе класса, зарегистрированного описанной выше функцией RegMyWindowClass, будут обрабатываться функцией с именем WndProc. Чтобы функция WndProc поняла, от какого именно окна пришло сообщение, ей передается уникальный описатель окна HWND .
Our Windows
На вашем месте у меня возникло бы желание увидеть те самые пресловутые окна, из-за которых столько шума. Окно в Windows создается функцией CreateWindow . Вот ее прототип:
Как видите, у функции множество параметров:
LPCTSTR lpClassName – имя класса для создаваемого окна (это имя использовалось при регистрации класса).
LPCTSTR lpWindowName – имя окна.
DWORD dwStyle – стиль окна.
int x – позиция по горизонтали верхнего левого угла окна.
int y – позиция по вертикали.
int nWidth – ширина окна.
int nHeight – высота окна.
HWND hWndParent – используется для создания «дочернего окна» («child window»). Сюда передается описатель «родительского окна» («parent window»).
HMENU hMenu – описатель меню (если hMenu равно нулю, используется меню класса, указанного в lpClassName ).
HINSTANCE hInstance – экземпляр приложения.
LPVOID lpParam – указатель на пользовательский параметр окна. Этот указатель со всеми остальными параметрами функции CreateWindow будет занесен в структуру CREATESTRUCT . В сообщениях WM_CREATE или WM_NCCREATE параметр lParam будет содержать указатель на эту структуру.
Функция CreateWindow возвращает уникальный описатель окна HWND . Если функция вернула ноль, значит, во время создания окна произошла ошибка. Какая именно, можно узнать, вызвав функцию GetLastError .
ПРИМЕЧАНИЕ
Существует также функция CreateWindowEx, в которой дополнительно присутствует параметр dwExStyle. С его помощью можно создать окно с дополнительными стилями.
План полета
Итак, сейчас я упрощенно расскажу, что же произойдет, если щелкнуть по окну левой кнопкой мыши.
Пользователь нажимает левую кнопку мыши в то время когда курсор мыши находится над рабочей областью окна.
Windows помещает сообщение WM_LBUTTONDOWN в очередь потока.
Цикл обработки сообщения должен вынуть сообщение с помощью функции GetMessage и передать его на обработку функции DispatchMessage .
Функция DispatchMessage находит окно, которому предназначено сообщение и помещает сообщение в его очередь.
Функция окна обрабатывает сообщение WM_LBUTTONDOWN и возвращает результат.
Тело цикла заканчивается, и управление снова передается функции GetMessage для ожидания новых сообщений.
Итого
WinMain, регистрация класса, цикл сообщений, функция обработки сообщений, создание окна. Как все это связать?! Вот код, который объединяет все написанное выше в одну программу:
Вот, в принципе, и все! Это полноценное приложение на WinAPI.
Программа регистрирует класс, создает окно этого класса и обслуживает сообщение WM_LBUTTONUP (оно приходит по событию отпускания левой кнопки мыши), показывает окно, и после обработки сообщения снова возвращается в цикл сообщений, находящийся в WinMain .
Признаю, что данная статья и программа опускает очень много деталей! Многие вещи были не раскрыты (например, остальные переменные структуры WNDCLASS ). Все это сделано для того, чтобы максимально упростить статью и уменьшить код программы.
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:
мнемоническое значение – идентификатор должен легко запоминаться;
смысловое значение – роль идентификатора должна быть ясна из его названия;
преемственность – похожие объекты должны иметь похожие идентификаторы;
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:
Создание WinMain(. ) и связанных с ней функций на языке C или C++.
Создание описаний меню и всех дополнительных ресурсов, помещение описаний в файл описания ресурсов.
Создание уникальных курсоров, пиктограмм и битовых образов.
Создание диалоговых окон.
Создание файла проекта.
Компиляция и компоновка всего кода.
Простейшая программа. Создание и вывод Windows-окна на экран
Создадим пустой проект Windows- приложения с помощью мастера:
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:
регистрацию типа класса окон приложения;
выполнение всех инициализирующих действий ;
создание и инициализацию цикла сообщений приложения;
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.).
New 
