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Windows 简介

  • Windows: 基于图形界面的多任务操作系统
    • 多任务：同时运行多个应用程序
    • 窗口：应用程序通过窗口与用户交互
    • 输入：鼠标单击/双击/拖放，菜单选择，键盘输入
  • Windows 功能
    • 工具：资源管理器，记事本，画图 …
    • 函数库：作为 Windows 应用程序接口（API）提供 windows.h
  • 应用程序类型
    • 单文档应用
      • 只能对一个文档数据操纵
      • 必须首先结束当前文档的所有操作之后，才能进行下一个文档的操作
    • 多文档应用
      • 同时可以对多个文档的数据进行操作
      • 不必等到一个文档的所有操作结束，就可以对其它文档进行操作，对不同文档的操作是在不同的子窗口中进行的
    • 对话框应用
      • 以对话框的形式操作一个文档数据
      • 对文档数据的操作以各种“控件”（control）来实现
      • 程序以按<确定>或<取消>等按钮来结束

消息驱动程序结构

  • Windows 应用程序的结果属于消息（事件）驱动的结构：程序的任何一个动作都是在接收到一条消息后发生的
Windows 消息
WM_KEYDOWN/WM_KEYUP 键盘按键
WM_CHAR 字符
WM_LBUTTONDOWN/WM_LBUTTONUP/WM_LBUTTONDBLCLK/WM_MOUSEMOVE 鼠标按键
WM_COMMAND 菜单
WM_PAINT 窗口内容刷新
WM_TIMER 定时器消息
  • 消息队列：Windows 系统会把属于各个应用程序的消息放入各自的消息队列
    • 大部分消息关联到某个窗口
    • 每个窗口有一个消息处理函数
  • 消息循环：取消息-处理消息
    • 取到 WM_QUIT，循环结束
  • 可再入：函数的调用者要自带工作区（数据空间）
    • 由于消息处理函数在处理一条消息时可能会主动产生一些新消息，这些消息并不放入消息队列，而是直接调用消息处理函数来处理这些消息，这样就有可能导致消息处理函数的一次执行还未结束，另一次执行就开始的现象，这可能会引起数据的不一致错误。
    • 函数需要的数据要通过参数来传递
    • 函数不能有 static 存储类的局部变量
    • 在函数中访问全局变量也可能导致函数不可再入

Windows API

  • 基于 Windows API 的过程式 Windows 应用程序设计
    • 是一种基于过程抽象的程序设计范式
    • 通过调用 API 函数编写程序的粒度太细、太繁琐，开发效率不高
  • 主函数 WinMain：每个 Windows 应用程序都必须提供
    • 注册窗口类（窗口基本信息）
      • 窗口类的名字、窗口的基本风格、消息处理函数名、图标、光标、背景颜色以及菜单
      • 每类窗口（不是每个窗口）都需要注册
    • 创建应用程序主窗口
    • 进入消息循环
    • 为每类窗口提供一个消息处理函数，用于处理发送到它的消息
#include <windows.h>
int APIENTRY WinMain(HINSTANCE hInstance, //本实例标识，Handle
                     HINSTANCE hPrevInstance, //上一实例标识
                     LPSTR lpCmdLine, //命令行参数
                     int nCmdShow) //主窗口显示方式
{
    //注册窗口类
    RegisterClass(..., WindowProc, "my_window_class");
    //创建并显示主窗口
    HWND hWnd;
    hWnd = CreateWindow("my_window_class", ..., x, y, width, height, ...);
    ShowWindow(hWnd, nCmdShow);
    //消息循环
    while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0)){//从消息队列中取消息
        DispatchMessage(&msg);
    }
    return msg.wParam;
}
//窗口消息处理函数
LRESULT CALLBACK WindowProc(HWND hWnd, //窗口标识
                            UINT message, //消息标识
                            WPARAM wParam, //消息的参数1
                            LPARAM lParam) //消息的参数2
{
    switch (message){
        case WM_KEYDOWN:
            //wParam 为扫描码
        case WM_CHAR: //字符键消息
            //wParam 为按键字符编码
        case WM_COMMAND: //菜单消息
            switch (wParam) {//wParam 菜单项标识
                case ID_FILE_OPEN:
                case ID_START_TIMER:
                    SetItimer(hWnd, 1, 1000, NULL);
            }
        case WM_LBUTTONDOWN:
            //lParam 鼠标在窗口中位置
        case WM_CLOSE:
            DestroyWindow(hWnd);//关闭窗口
            break;
        case WM_DESTORY: //窗口被关闭
            PostQuitMessage(0); //往本应用消息队列中放入 WM_QUIT
            break;
        default: //由系统做默认的消息处理
            return DefWindownProc(hWnd, message, wParam, lParam);
    }
    return 0;
}
  • 消息处理函数中生成新消息
    • PostMessage: 放入消息队列 PostMessage(HWND hwnd, UINT Msg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
    • SendMessage: 直接调用消息处理函数
  • Resource
    • 菜单：菜单 ID、菜单项 ID/显示文字
    • 对话框：对话框 ID 和尺寸；对话框中各个控件的 ID、类型、尺寸与位置
  • 资源文件(.rc)：编译后作为应用程序一部分链接到目标文件中
    • 资源描述有规定的格式
    • 可以用 VC++的资源编辑器来进行可视化编辑

MFC

  • 基于 MFC 和“文档–视”结构的面向对象 Windows 应用程序设计
    • MFC(Microsoft Foundation Class library, 微软基础类库)
    • MFC 提供了一些类来描述应用中对象的基本功能，应用程序可以通过继承这些类来实现各自的特殊功能
    • 文档–视结构
      • 文档：储存和管理程序中的数据
      • 视：显示文档数据以及实现对文档数据进行操作时与用户的交互功能
      • 一个文档对象对应一个或多个视对象
  • MFC 提供的文档视框架主要由以下类构成
    • CView
    • CDocument
    • CFrameWnd
    • CDocTemplate
    • CWinApp
  • 类向导 Class Wizard
    • 为应用程序中从 MFC 派生的类增加/删除成员
    • 为应用程序增加/删除基于 MFC 的类
  • 图形用户接口(GUI)设计
    • 菜单：菜单由菜单项构成，每个菜单项包含标识，显示文字和提示文字，处理函数
    • 对话框
    • 绘图
    • 坐标转换

窗口类

  • 基本窗口类 CWnd

    • 实现窗口的基本功能：一般的消息处理、窗口大小和位置管理、菜单管理、坐标系管理、滚动条管理、剪贴板管理、窗口状态管理、窗口间位置关系管理，等等
    • 其它窗口类的基类

  • 框架窗口类

    • 提供对标题栏、菜单栏、工具栏、状态栏以及属于它的子窗口的管理功能
    • CFrameWnd: 单文档应用主窗口
    • CMDIFramWnd: 多文档应用主窗口
    • CMDIChildWnd: 多文档应用子窗口

  • 视类 CView

    • 视窗口（简称视）位于单文档应用主窗口（CFrameWnd）和多文档应用子窗口（CMDIChildWnd）的客户区（可显示区）
    • 实现程序数据的显示功能以及操作数据时与用户的交互功能
    • CScrollView 带滚动功能
    void CScrollView::SetScrollSizes(
  int nMapMode, //映射方式（坐标的逻辑单位，坐标轴方向）
  SIZE sizeTotal, //文档内容大小
  const SIZE& sizePage = sizeDefault, //文档滚动页大小
  const SIZE& sizeLine = sizeDefault //文档滚动行大小
);
//坐标转换函数
OnPrepareDC(&dc, NULL); //为ScrollView初始化dc
dc.DPtoLP(&point); //从物理坐标转换逻辑坐标
dc.LPtoDP(&point);
    • CEditView 具有编辑功能
    • CFormView 具有表格功能
    • CHtmlView 具有Web浏览功能
//CView 成员
CDocument *m_pDocument; //储存相应文档对象指针
CDocument *GetDocument() const;
virtual void OnDraw(CDC* pDC)=0; //处理窗口（视）刷新信息
virtual void OnInitialUpdate(); //视对象创建时被调用
virtual void OnUpdate(CView* pSender, LPARAM lHint, CObject* pHint); //文档对象的数据发生改变时调用该函数刷新相应的视对象。默认处理：发送WM_PAINT消息
  • 对话框类 CDialog
    • 对话框是一种特殊的窗口，用于获取用户的输入信息
    • CFileDialog: 文件打开/保存对话框
    • CFontDialog: 字体选择对话框
    • CColorDialog: 颜色选择对话框
    • CPrintDialog: 打印对话框
    • CFindReplaceDialog: 查找/替换对话框
CMyDlg dlg;
dlg.m_ = ...;
if (dlg.DoModal()==IDOK){
  ... = dlg.m_;
}

文档类

  • CDocument

    • 对程序要处理的数据进行管理，包括磁盘文件 I/O。
    • 一个 CDocument 类的对象至少要对应一个 CView 类的对象。
    //CDocument 成员
void AddView(CView* pView); //给文档对象增加一个关联的CView类的对象
void RemoveView(CView* pView); //使一个CView对象脱离与文档对象的关联
virtual POSITION GetFirstViewPosition() const; //获取关联的第一个CView对象的位置
virtual CView* GetNextView(POSITION& rPosition) const; //获取指定位置的CView对象，rPosition自动往后移动一个位置
void UpdateAllViews(CView* pSender, LPARAM lHint=0L, CObject* pHint=NULL); //向关联的CView对象发送刷新消息。当pSender为NULL时，向关联的所有CView对象发送刷新消息
void SetModifiedFlag(BOOL bModified=TRUE); //设置文档修改标记
BOOL IsModified(); //判断文档是否被修改
virtual BOOL OnSaveDocument(LPCTSTR lpszPathName); //把文档数据保存到文件名为 lpszPathName 的文件中去
virtual BOOL OnOpenDocument(LPCTSTR lpszPathName);
virtual BOOL OnNewDocument();
virtual BOOL OnCloseDocument();
virtual void Serialize(CArchive& ar); //用于文档数据的序列化（写入磁盘文件或从磁盘文件读出），一般由OnSaveDocument和OnOpenDocument来调用

应用程序类

  • 文档模板类

    • 实现对文档、视窗口和框架窗口所构成的对象组的管理功能。（用于支持基于“文档－视”结构的应用框架）
    • CDocTemplate: 文档模板的基类
    CDocTemplate(UINT nIDResource, CRuntimeClass* pDocClass, CRuntimeClass* pFrameClass, CRuntimeClass* pViewClass); //参数为文档、视以及框架窗口的类信息
    • CSingleDocTemplate: 单文档模板类
    • CMultiDocTemplate: 多文档模板类

  • 应用类 CWinApp

    • 提供了对 Windows 应用程序的各部分进行组合和管理的功能，其中包括对主窗口和文档模板的管理以及实现消息循环等
    virtual BOOL InitInstance(); //应用程序初始化，包括注册窗口类、创建/显示主窗口等。它由WinMain调用
virtual int Run(); //实现消息循环，由WinMain调用
virtual int ExitInstance(); //由Run调用
virtual CWnd *GetMainWnd();
void AddDocTemplate(CDocTemplate* Template); //把一个文档模板加入到CWinApp类的对象中
afx_msg void OnFileNew(); //对 File|New 菜单消息的处理功能
afx_msg void OnFileOpen(); //对 File|Open 处理

其它类

  • 绘图类

    • CDC 绘图环境类：实现 Windows 应用程序中的绘图功能：文本以及几何图形（线、矩形、椭圆等）的输出
      • CClientDC: CDC 派生类，用于在一个窗口的客户区绘图
      • 应用框架调用 CView 的 OnDraw 成员函数时，会自动创建一个 CDC 类的对象，作为参数传给 OnDraw
    //文本输出函数
virtual BOOL TextOut(int x, int y, LPCTSTR lpszString, int nCount);
BOOL TextOut(int x, int y, const CString& str);
virtual int DrawText(LPCTSTR lpszString, int nCount, LPRECT lpRect, UINT nFormat);
int DrawText(const CString& str, LPRECT lpRect, UINT nFormat);
virtual COLORREF SetTextColor(COLORREF crColor ); //设置字符和背景颜色
virtual COLORREF SetBkColor(COLORREF crColor);
//几何图形输出函数
//线段
CPoint MoveTo(int x, int y);//定起点
CPoint MoveTo(POINT point);
BOOL LineTo(POINT point);
BOOL LineTo(int x, int y);
//画矩形
BOOL Rectangle(int x1, int y1, int x2, int y2);
BOOL Rectangle(LPCRECT lpRect);
//画椭圆，参数为外接矩形
BOOL Ellipse(int x1, int y1, int x2, int y2);
BOOL Ellipse(LPCRECT lpRect);
//绘图工具选择函数
virtual CGdiObject* SelectStockObject(int nIndex); //选择系统提供的绘图工具
CPen* SelectObject(CPen* pPen); //选择自定义的笔
CBrush* SelectObject(CBrush* pBrush);
virtual CFont* SelectObject(CFont* pFont);

    • 绘图工具类

      • CPen: 画笔，用于画线
      • CFont: 字体
      • CBrush：刷子，用于填充封闭图形
      Cpen(int nPenStyle, int nWidth, COLORREF crColor);
CBrush(COLORREF crColor);
CFont();
BOOL CFont::CreatePointFont(int nPointSize, LPCTSTR lpszFaceName, CDC* pDC = NULL);

//绘图实例
void CMyView::OnDraw(CDC* pDC){
  COLORREF old_text_color=pDC->SetTextColor(RGB(255,0,0)); //把字符颜色设置成“红”色。
  COLORREF old_bk_color=pDC->SetBkColor(RGB(0,255,0)); //把字符背景颜色设置成“绿”色。
  pDC->TextOut(0,0,”hello”); //在位置(0,0)处显示字符串"hello"
  pDC->SetTextColor(old_text_color); //把原来的字符颜色选回CDC类的对象
  pDC->SetBkColor(old_bk_color); //把原来的字符背景颜色选回CDC类的对象
  CBrush brush(RGB(0,0,255)),*old_brush; //创建一个蓝色的刷子
  old_brush = pDC->SelectObject(&brush); //把新刷子选进CDC类的对象，原来的刷子由old_brush指向
  pDC->Rectangle(0,50,100,150); //画一个内部为蓝色的矩形，左上角：(0,50)；右下角：(100,150)
  pDC->SelectObject(old_brush); //把原来的刷子选回到CDC类的对象中，必须要做！
}

  • 文件输入输出类

    • CFile: 基于字节流的文件 I/O
    • CArchive: 通过重载操作符 « » 实现了对基本数据类型和 MFC 类对象的文件 I/O
    BOOL IsLoading() const;
BOOL IsStoring() const;

  • 常用数据类型类

    • CPoint（点坐标）
    • CRect（矩形信息）
    • CSize（矩形的宽度/高度、点之间的偏移量等）
    • CString