Создание Windows-приложений

Создание консольного приложения Visual Studio

Создание оконного приложения Visual Studio

Введение в создание оконных приложений

Функции API для работы с консолью

Структура оконного приложения

Элементы управления окна

Графика в оконных приложениях

В операционной системе Windows возможны 3 типа структур программ:

• диалоговая (основное окно — диалоговое),
• консольная, или безоконная структура,
• классическая (оконная, каркасная) структура

Диалоговые приложения для Windows имеют минимальный интерфейс связи с пользователем и передают информацию пользователю посредством стандартных диалоговых окон (например, окно сообщения MessageBox() ). Работа программы происходит «вслепую».

Неоконные (консольные) приложения представляет собой программу, работающую в текстовом режиме. Работа консольного приложения напоминает работу программы MS-DOS. Но это лишь внешнее впечатление. Консольное приложение обеспечивается специальными функциями Windows. Консольные приложения представляют собой систему средств взаимодействия пользователя с компьютером, основанную на использовании текстового (буквенно-цифрового) режима дисплея или аналогичных (командная строка MS-DOS, Far). Консольные приложения очень компактны не только в откомпилированном виде, но и в текстовом варианте, и имеют такие же возможности обращаться к ресурсам Windows посредством API-функций, как и оконные приложения.

Оконные (каркасные) приложения строятся на базе специального набора функций API, составляющих графический интерфейс пользователя (GUI, Graphic User Interface). Главным элементом такого приложения является окно. Окно может содержать элементы управления: кнопки, списки, окна редактирования и др. Эти элементы, по сути, также являются окнами, но обладающими особыми свойствами. События, происходящие с этими элементами (и самим окном), приводят к приходу сообщений в процедуру окна.

Разница между оконными и консольными приложениями Windows состоит в том, с каким типом информации они работают.

Введение в создание оконных приложений

Программирование в Windows основывается на использовании функций API (Application Program Interface, т.е. интерфейс программного приложения).

Программа для Windows в значительной степени состоит из таких вызовов. Все взаимодействие с внешними устройствами и ресурсами операционной системы происходит посредством таких функций.

Программный интерфейс приложений

Windows API (Application Programming Interfaces) — общее наименование целого набора базовых функций интерфейсов программирования приложений операционных систем семейств Microsoft Windows.

Windows API в настоящее время поддерживает свыше тысячи вызовов функций, которые можно использовать в приложениях. Каждая функция Windows API имеет развернутое имя, написанное буквами как верхнего, так и нижнего регистров.

Все основные функции Windows объявляются в заголовочных файлах. Главный заголовочный файл называется WINDOWS.H, и в этом файле содержится множество ссылок на другие заголовочные файлы.

Основное отличие функций API от библиотечных функций С: код библиотечных функций связывается с кодом программы пользователя, а код функций API остается вне программы пользователя в динамически подключаемых библиотеках (DLL – Dynamic Link Library), что позволяет создавать более компактный и эффективный код приложений.

При запуске программы Windows она взаимодействует с операционной системой посредством процесса «динамического связывания». Большая часть динамических библиотек DLL расположена в каталоге WINDOWS\SYSTEM.

При компоновке программы для Windows, чтобы сделать ее исполняемой, необходимо связывать ее с «библиотеками импорта», поставляемыми в составе среды программирования (IDE – Integrated Development Environment), которой может являться, в частности, Microsoft Visual Studio. Библиотеки импорта содержат имена всех функций Windows из динамически подключаемых библиотек и ссылки на них. Компоновщик использует эту информацию для создания в исполняемом EXE-файле таблицы, которую Windows использует при загрузке программы для настройки адресов функций API.

Графический интерфейс пользователя

Графический интерфейс пользователя (Graphical User Interface, GUI) еще называют «визуальный интерфейс» или «графическая оконная среда».

GUI делает возможным использование графики на растровом экране. Графика дает лучшее восприятие элементов управления на экране, визуально богатую среду для передачи информации. В GUI экран становится устройством ввода и показывает различные графические объекты в виде картинок и конструкций для ввода информации, таких как кнопки или полосы прокрутки. Используя клавиатуру и манипулятор (мышь, тачпад), пользователь может непосредственно оперировать объектами на экране. Графические объекты можно перетаскивать, кнопки можно нажимать, полосы прокрутки можно прокручивать. Взаимодействие между пользователем и программой становится более тесным.

Пользователям не надо тратить слишком много времени на то, чтобы научиться пользоваться компьютером и составлять новые программы. Система Windows способствует этому, поскольку все программы для Windows выглядят и воспринимаются одинаково.

Любая программа для Windows имеет окно — прямоугольную область на экране, в котором приложение отображает информацию и получает реакцию от пользователя. Окно идентифицируется заголовком. Большинство функций программы запускается посредством меню. Слишком большой для экрана объем информации может быть просмотрен с помощью полос прокрутки. Некоторые пункты меню вызывают появление окон диалога, в которые пользователь вводит дополнительную информацию.

Программирование Windows-приложений тесно связано с понятиями объектно-ориентированного программирования. Главным объектом в операционной системе Windows является окно. Окно может содержать элементы управления: кнопки, списки, окна редактирования и др. Эти элементы, по сути, также являются окнами, но обладающими особыми свойствами.

Активное окно – окно, получающее реакцию от пользователя в данный момент.

Основными элементами окна являются

• 1 — строка заголовка title bar
• 2 — строка меню menu bar
• 3 — системное меню system menu
• 4 — кнопка сворачивания окна minimize box
• 5 — кнопка разворачивания окна maximize box
• 6 — рамка изменения размеров sizing border
• 7 — клиентская область client area
• 8 — горизонтальная и вертикальная полосы прокрутки scroll bars

Многозадачность

Многозадачность ( multitasking ) — свойство операционной системы обеспечивать возможность параллельной (или псевдопараллельной) обработки нескольких процессов.

Операционная система Windows является многозадачной. Если программа DOS после своего запуска должна быть постоянно активной, и если ей что-то требуется (к примеру, получить очередную порцию данных с устройства ввода-вывода), то она сама должна выполнять соответствующие запросы к операционной системе, то в Windows все наоборот. Программа пассивна, после запуска она ждет, когда ей уделит внимание операционная система. Операционная система делает это посылкой специально оформленных групп данных, называемых сообщениями . Сообщения могут быть разного типа, они функционируют в системе достаточно хаотично, и приложение не знает, какого типа сообщение придет следующим.

Логика построения Windows-приложения должна обеспечивать корректную и предсказуемую работу при поступлении сообщений любого типа. Одновременно несколько программ могут выполняться и иметь вывод на экран. Каждая программа занимает на экране прямоугольное окно. Пользователь может перемещать окна по всему экрану, менять их размер, переключаться между разными программами и передавать данные от одной программы к другой.

Операционная система не сможет реализовать многозадачность без управления памятью. Так как одни программы запускаются, а другие завершаются, память фрагментируется. Операционная система Windows имеет средства управления фрагментами памяти.

Процессы и потоки

Процессом ( process ) называется экземпляр программы, загруженной в память. Экземпляр программы может создавать потоки ( thread ), которые представляют собой последовательность инструкций на выполнение.

Выполняются не процессы, а именно потоки. Любой процесс имеет хотя бы один поток. Этот поток называется главным (основным) потоком приложения .

Потоки на самом деле выполняются не одновременно, а по очереди. Распределение процессорного времени происходит между потоками, но переключение между ними происходит так часто, что кажется будто они выполняются параллельно.

Все потоки ранжируются по приоритетам. Приоритет потока обозначается числом от 0 до 31, и определяется исходя из приоритета процесса, породившего поток, и относительного приоритета самого потока. Таким образом, достигается наибольшая гибкость, и каждый поток в идеале получает столько времени, сколько ему необходимо.

Дескрипторы

Дескриптор (описатель) объекта — служебная структура данных, представляющая собой беззнаковое целое число и служащая для идентификации различных объектов. Дескриптор представляет собой указатель на некоторую системную структуру или индекс в некоторой системной таблице.

Примеры дескрипторов, описанных в заголовочном файле windows.h

Контекст устройства

GDI – графический интерфейс устройства. Функции системной библиотеки GDI32.dll используются для вывода графики на экран.

Дескриптор контекста устройства — это паспорт конкретного окна для функций GDI. Контекст устройства фактически является структурой данных, которая внутренне поддерживается GDI. Он связан с конкретным устройством вывода информации (принтер, дисплей). Что касается дисплея, то в данном случае контекст устройства обычно связан с конкретным окном на экране.

Создание приложения Windows Forms на C# в Visual Studio Create a Windows Forms app in Visual Studio with C#

В рамках этого краткого знакомства с возможностями интегрированной среды разработки Visual Studio (IDE) вы создадите простое приложение на C# с пользовательским интерфейсом на основе Windows. In this short introduction to the Visual Studio integrated development environment (IDE), you’ll create a simple C# application that has a Windows-based user interface (UI).

Установите Visual Studio бесплатно со страницы скачиваемых материалов Visual Studio, если еще не сделали этого. If you haven’t already installed Visual Studio, go to the Visual Studio downloads page to install it for free.

Установите Visual Studio бесплатно со страницы скачиваемых материалов Visual Studio, если еще не сделали этого. If you haven’t already installed Visual Studio, go to the Visual Studio downloads page to install it for free.

На некоторых снимках экрана в этом учебнике используется темная тема. Some of the screenshots in this tutorial use the dark theme. Если вы не используете темную тему, но хотите переключиться на нее, см. страницу Персонализация интегрированной среды разработки и редактора Visual Studio. If you aren’t using the dark theme but would like to, see the Personalize the Visual Studio IDE and Editor page to learn how.

Создание проекта Create a project

Сначала вы создадите проект приложения на C#. First, you’ll create a C# application project. Для этого типа проекта уже имеются все нужные файлы шаблонов, что избавляет вас от лишней работы. The project type comes with all the template files you’ll need, before you’ve even added anything.

Откройте Visual Studio 2017. Open Visual Studio 2017.

В верхней строке меню последовательно выберите Файл > Создать > Проект. From the top menu bar, choose File > New > Project.

В левой области диалогового окна Новый проект разверните узел Visual C# и выберите Рабочий стол Windows. In the New Project dialog box in the left pane, expand Visual C#, and then choose Windows Desktop. На средней панели выберите Приложение Windows Forms (.NET Framework) . In the middle pane, choose Windows Forms App (.NET Framework). Назовите файл HelloWorld . Then name the file HelloWorld .

Если шаблон проекта Приложение Windows Forms (.NET Framework) отсутствует, закройте диалоговое окно Новый проект и в верхней строке меню выберите Сервис > Получить средства и компоненты. If you don’t see the Windows Forms App (.NET Framework) project template, cancel out of the New Project dialog box and from the top menu bar, choose Tools > Get Tools and Features. Запускается Visual Studio Installer. The Visual Studio Installer launches. Выберите рабочую нагрузку .Разработка классических приложений .NET и затем элемент Изменить. Choose the .NET desktop development workload, then choose Modify.

Запустите Visual Studio 2019. Open Visual Studio 2019.

На начальном экране выберите Создать проект. On the start window, choose Create a new project.

В окне Создать проект выберите шаблон Приложение Windows Forms (.NET Framework) для C#. On the Create a new project window, choose the Windows Forms App (.NET Framework) template for C#.

(При желании вы можете уточнить условия поиска, чтобы быстро перейти к нужному шаблону. (If you prefer, you can refine your search to quickly get to the template you want. Например, введите Приложение Windows Forms в поле поиска. For example, enter or type Windows Forms App in the search box. Затем выберите C# в списке языков и Windows в списке платформ.) Next, choose C# from the Language list, and then choose Windows from the Platform list.)

Если шаблон Приложение Windows Forms (.NET Framework) отсутствует, его можно установить из окна Создание проекта. If you do not see the Windows Forms App (.NET Framework) template, you can install it from the Create a new project window. В сообщении Не нашли то, что искали? выберите ссылку Установка других средств и компонентов. In the Not finding what you’re looking for? message, choose the Install more tools and features link.

После этого в Visual Studio Installer выберите рабочую нагрузку Разработка классических приложений .NET. Next, in the Visual Studio Installer, choose the Choose the .NET desktop development workload.

Затем нажмите кнопку Изменить в Visual Studio Installer. After that, choose the Modify button in the Visual Studio Installer. Вам может быть предложено сохранить результаты работы; в таком случае сделайте это. You might be prompted to save your work; if so, do so. Выберите Продолжить, чтобы установить рабочую нагрузку. Next, choose Continue to install the workload. После этого вернитесь к шагу 2 в процедуре Создание проекта. Then, return to step 2 in this «Create a project» procedure.

В поле Имя проекта окна Настроить новый проект введите HelloWorld. In the Configure your new project window, type or enter HelloWorld in the Project name box. Затем нажмите Создать. Then, choose Create.

Новый проект открывается в Visual Studio. Visual Studio opens your new project.

Создание приложения Create the application

Когда вы выберете шаблон проекта C# и зададите имя файла, Visual Studio открывает форму. After you select your C# project template and name your file, Visual Studio opens a form for you. Форма является пользовательским интерфейсом Windows. A form is a Windows user interface. Мы создадим приложение Hello World, добавив элементы управления на форму, а затем запустим его. We’ll create a «Hello World» application by adding controls to the form, and then we’ll run the app.

Добавление кнопки на форму Add a button to the form

Щелкните Панель элементов, чтобы открыть всплывающее окно «Панель элементов». Choose Toolbox to open the Toolbox fly-out window.

(Если параметр для всплывающего окна Панель элементов отсутствует, его можно открыть в строке меню. (If you don’t see the Toolbox fly-out option, you can open it from the menu bar. Для этого выберите Вид > Панель элементов. To do so, View > Toolbox. Либо нажмите клавиши CTRL+ALT+X.) Or, press Ctrl+Alt+X.)

Щелкните значок Закрепить, чтобы закрепить окно Панель элементов. Choose the Pin icon to dock the Toolbox window.

Выберите элемент управления Кнопка и перетащите его на форму. Choose the Button control and then drag it onto the form.

В окне Свойства найдите элемент Текст, измените имя с Button1 на Click this , а затем нажмите клавишу ВВОД. In the Properties window, locate Text, change the name from Button1 to Click this , and then press Enter.

(Если окно Свойства не отображается, его можно открыть в строке меню.) (If you don’t see the Properties window, you can open it from the menu bar. Для этого выберите Вид > Окно свойств. To do so, choose View > Properties Window. Или нажмите клавишу F4.) Or, press F4.)

В разделе Проектирование окна Свойства измените имя с Button1 на btnClickThis , а затем нажмите клавишу ВВОД. In the Design section of the Properties window, change the name from Button1 to btnClickThis , and then press Enter.

Если список был упорядочен по алфавиту в окне Свойства, Button1 появится в разделе (DataBindings) . If you’ve alphabetized the list in the Properties window, Button1 appears in the (DataBindings) section, instead.

Добавление метки на форму Add a label to the form

Теперь, когда мы добавили элемент управления »Кнопка» для создания действия, давайте добавим элемент управления «Метка», куда можно отправлять текст. Now that we’ve added a button control to create an action, let’s add a label control to send text to.

Выберите элемент управления Метка в окне Панель элементов, а затем перетащите его на форму и расположите под кнопкой Нажмите это. Select the Label control from the Toolbox window, and then drag it onto the form and drop it beneath the Click this button.

В разделе Проект или (DataBindings) окна Свойства измените имя Label1 на lblHelloWorld и нажмите клавишу ВВОД. In either the Design section or the (DataBindings) section of the Properties window, change the name of Label1 to lblHelloWorld , and then press Enter.

Добавление кода на форму Add code to the form

В окне Form1.cs [Проект] дважды щелкните кнопку Нажмите это, чтобы открыть окно Form1.cs. In the Form1.cs [Design] window, double-click the Click this button to open the Form1.cs window.

(Кроме того, можно развернуть узел Form1.cs в обозревателе решений, а затем выбрать Form1.) (Alternatively, you can expand Form1.cs in Solution Explorer, and then choose Form1.)

В окне Form1.cs после строки private void введите lblHelloWorld.Text = «Hello World!»; , как показано на следующем снимке экрана: In the Form1.cs window, after the private void line, type or enter lblHelloWorld.Text = «Hello World!»; as shown in the following screenshot:

Запуск приложения Run the application

Нажмите кнопку Запустить, чтобы запустить приложение. Choose the Start button to run the application.

Будет выполнено несколько операций. Several things will happen. В интегрированной среде разработки Visual Studio откроются окна Средства диагностики и Вывод. In the Visual Studio IDE, the Diagnostics Tools window will open, and an Output window will open, too. Кроме того, вне этой среды откроется диалоговое окно Form1. But outside of the IDE, a Form1 dialog box appears. Оно будет содержать вашу кнопку Нажмите это и текст Label1. It will include your Click this button and text that says Label1.

Нажмите кнопку Нажмите это в диалоговом окне Form1. Choose the Click this button in the Form1 dialog box. Обратите внимание, что текст Label1 меняется на Hello World! . Notice that the Label1 text changes to Hello World!.

Закройте диалоговое окно Form1, чтобы завершить работу приложения. Close the Form1 dialog box to stop running the app.

Следующие шаги Next steps

Для получения дополнительных сведений перейдите к следующему руководству: To learn more, continue with the following tutorial: