Windows程序的内部运行原理

Windows内部运行原理,Windows程序设计是完全不同于Dos环境下的程序设计，是一种事件驱动的程序设计方法。主要是基于消息的。当用户需要完成某种功能时，会调用OS的某种支持，OS将用户的需要包装成某种消息，并投递到消息队列当中。然后利用应用程序从消息队列中取走消息并进行响应。,操作系统,输入输出设备,应用程序,消息队列,操作系统能操纵输入输出设备，以执行特定的功能,操作系统能感知输入输出设备的状态变化,应用程序可以通知操作系统执行某个具体的动作,操作系统能够将输入设备的变化上传给应用程序,在应用程序中要完成某个功能，都是以函数调用的形式实现的，同样，应用程序也是以函数调用的方式来通知操作系统执行相应的功能的。操作系统所能完成的每一个特殊功能通常都有一个函数与其对应。也就是说，操作系统把它能完成的功能以函数的形式提供给应用程序使用，应用程序对这些函数的调用就叫做系统调用。这些函数的集合就是windows操作系统提供给应用程序的编程接口，即API。如CreateWindow就是一个API函数，应用程序中调用这个函数，操作系统就会按照该函数提供的参数信息产生一个相应的窗口。,应用程序如何通知操作系统执行某个功能,比如用户在某个程序活动时按下一个键，操作系统马上能够感知到这一事件，并且能知道用户按下的是哪个键，操作系统并不决定对这个事件如何做出反应，而是将这一事件转交给应用程序，由应用程序决定如何对这一事件做出反应。好比有只蚊子叮了我们一口，我们的神经末梢（相当于操作系统）马上感知到这一事件，并传递给我们的大脑（相当于应用程序）。我们的大脑最终决定如何对这一事件做出反应，如将蚊子赶走，或是将蚊子拍死。对事件做出反应的过程就是消息响应。,操作系统能够将输入设备的变化上传给应用程序,操作系统是怎样将感知到的事件传递给应用程序的呢？这是通过消息机制（Message）来实现的。操作系统将每个事件都包装成一个称为消息的结构体MSG来传递给应用程序。typedefstructtagMSGHWNDhwnd;UINTmessage;WPARAMwParam;LPARAMlParam;DWORDtime;POINTpt;MSG；,关于消息和消息队列,窗口句柄,消息的名字,消息的附加参数,窗口是屏幕上的一个矩形区域，应用程序在该区域中显示数据并等待鼠标点击。Windows应用程序的用户界面可以包含许多窗口，当然要对这些窗口进行标识。,窗口,操作系统要管理和操作这些资源，都是通过句柄来找到对应的资源。按资源的类型，又可将句柄细分成图标句柄（HICON）、光标句柄（HCURSOR），窗口句柄（HWND），应用程序实例句柄（HINSTANCE）等各种类型的句柄。操作系统给每一个窗口指定的一个唯一的标识号即窗口句柄。句柄就是资源的标识，就象指针一样，我们要索引这样一个资源，就需要通过句柄去索引它。,句柄：资源的标识,intx,y;x=30,y=40;/x和y既可以用来表示坐标点，也可以用来表示宽度和高度，还可以用来表示身高和体重。typedefintWIDTH;typedefintHEIGHT;WIDTHx;HEIGHTy;/好处：我们从变量的类型就可以知道x和y是用来表示宽度和高度。,从变量的类型区分变量的用途,操作系统会为每个应用程序建立一个消息队列。这个队列是个先进先出的缓冲区。消息队列中的每个元素都是一条消息。操作系统将生成的消息放在消息队列里。第一条消息放入第一格，第二条消息放入第二格，依次类推。应用程序总是取走消息队列中的第一条消息。第一条消息取走后，第二条消息往前移，成为第一条，剩余的消息依次前移。应用程序取得消息后，便能知道用户的操作以及应用程序的状态的变化。当收到消息的时候，会编写针对这个消息的处理代码，这个过程就叫消息响应。消息响应是通过程序实现的，这就是Windows应用程序的主要代码区。,消息队列,消息队列,PostMessage,SendMessage,在消息响应过程中，我们可能要调用操作系统提供的其他API函数以便完成特定的功能。例如收到窗口关闭的消息，我们就可以调用一个销毁窗口的API函数DestroyWindows去关闭该窗口，或者弹出一个消息框提示用户是否真的要关闭该窗口。,消息队列,Windows程序的入口函数intAPIENTRY_tWinMain(HINSTANCEhInstance,HINSTANCEhPrevInstance,LPSTRlpCmdLine,intnCmdShow)；,WinMain函数,实例句柄:当运行一个程序的时候，这个运行的程序就叫实例。,先前应用程序实例句柄,命令行参数,显示的状态,（1）设计一个窗口类（2）注册窗口类（3）创建窗口（4）显示及更新窗口,窗口的创建,设计窗口类,窗口类的类型,TypedefstructtagWNDCLASSEXWUINTcbSize;UINTstyle;WNDPROClpfnWndProc;intcbClsExtra;intcbWndExtra;HINSTANCEhInstance;HICONhIcon;HCURSORhCursor;HBRUSHhbrBackground;LPCWSTRlpszMenuName;LPCWSTRlpszClassName;HICONhIconSm;WNDCLASSEXW,#ifdefUNICODEtypedefWNDCLASSEXWWNDCLASSEX;,在我们的程序中经常要用到一类变量，这个变量里的每一位(bit)都对应某一特性。当该变量的某位为1时，表示有该位对应的哪种特性，当该位为0时，即没有该位所对应的特性。当变量中的某几位同时为1时，就表示同时具有几种特性的组合。一个变量中的哪一位代表哪种意义，不容易记忆，所以根据特征的英文拼写的大写去定义一些宏，该宏所对应的数值中仅有与该特征相对应的那一位为1，其余的位都为0。CS_VREDRAW=0X0001,CS_HREDRAW=0X0002,CS_DBLCKS=0X0008,CS_NOCLOSE=0X0200。它们的共同点就是只有一位为1，其余位都为0.,窗口类的类型,如果希望某一变量的数值既有CS_VREDRAW特性，又有CS_HREDRAW特性，只需使用二进制OR操作符将它们进行或运算相组合。如style=CS_VREDRAW|CS_HREDRAW|CS_NOCLOSE。如果希望在某一变量原有的几个特征上去掉其中一个特征，用取反之后再进行与运算就能够实现。如stylUINTstyle;WNDPROClpfnWndProc;intcbClsExtra;intcbWndExtra;HINSTANCEhInstance;HICONhIcon;HCURSORhCursor;HBRUSHhbrBackground;LPCWSTRlpszMenuName;LPCWSTRlpszClassName;HICONhIconSm;WNDCLASSEXW,回调函数的原理：当应用程序收到给某一窗口的消息时（消息通常与窗口相关），就应该调用某一函数来处理这条消息。这一调用过程不用应用程序自己来实施，而由操作系统来完成，但是，回调函数本身的代码必须由应用程序自己完成。对于一条消息，操作系统到底调用应用程序中的哪个函数（回调函数）来处理呢？操作系统调用的就是接受消息的窗口所属的类型中的lpfnWndProc成员指定的函数。每一种不同类型的窗口都有自己专用的回调函数，该函数是通过lpfnWndProc成员指定的。,窗口过程函数,汽车厂家生产汽车好比应用程序创建窗口，用户使用汽车好比操作系统管理窗口，某种汽车在销售前就指定好了修理站（类似回调函数），当用户的汽车出现故障后（类似窗口接受到消息），汽车用户（类似操作系统）自己直接找到修理站去修理，不用厂家（类似应用程序）亲自将车送到修理站去修理，但修理站还得由厂家事先建造好。,窗口过程函数,typedefstructtagWNDCLASSEXWUINTcbSize;UINTstyle;WNDPROClpfnWndProc;intcbClsExtra;intcbWndExtra;HINSTANCEhInstance;HICONhIcon;HCURSORhCursor;HBRUSHhbrBackground;LPCWSTRlpszMenuName;LPCWSTRlpszClassName;HICONhIconSm;WNDCLASSEXW,设计窗口类,类的额外参数,窗口的实例句柄,光标的句柄,画刷的句柄,菜单的名字,类的名字,图标的句柄,小图标的句柄,创建窗口,HWNDCreateWindow(LPCTSTRlpClassName,/已注册的窗口类的名字LPCTSTRlpWindowName,/窗口的名字,即标题栏上显示的文字DWORDdwStyle,/窗口的类型intx,/窗口显示时左上角的x坐标inty,/窗口显示时左上角的y坐标intnWidth,/窗口宽度intnHeight,/窗口高度HWNDhWndParent,/父窗口的句柄HMENUhMenu,/菜单的句柄HINSTANCEhInstance,/实例的句柄LPVOIDlpParam/与窗口相关的附加参数);,消息循环,hAccelTable=LoadAccelerators(hInstance，MAKEINTRESOURCE(IDC_WINMAIN2);装载指定的加速键表。（加速键就是比如你按Ctrl+N会新建文档，Ctrl+S会保存文档，这些组合键就是加速键。使用加速键首先要建立加速键的资源，然后在程序初始化的时候LoadAccelerators，然后在WinMain主消息循环中调用TranslateAccelerator）,GetMessage是从消息队列中取消息，操作系统会为每个应用程序建立一个消息队列。BOOLGetMessage(LPMSGlpMsg,/消息HWNDhWnd,/窗口句柄，表明从哪个窗口的消息队列中取消息。UINTwMsgFilterMin,/消息的最小值UINTwMsgFilterMax/消息的最大值);,消息循环,通过指定消息的范围来过滤消息。如果都为0，则没有消息的过滤,消息循环,TranslateAccelerator(msg.hwnd,hAccelTable,/翻译消息就是对取到的消息对进行转换。当我们按下键盘上的某一个按键时，系统会产生WM_KEYDOWN和WM_KEYUP两个消息，并且参数中提供这个键的虚拟扫描码。但用户按下某个键，可能需要知道具体按下的是哪个字符，在消息的附加参数中提供该键的ASCII码。TranslateMessage会将WM_KEYDOWN和WM_KEYUP两个消息转换成WM_CHAR消息，并且将转换好的消息投递到消息队列中。这个转换过程不会影响原来的消息，只会产生一个新消息。如果我们不用这个函数，则收不到WM_CHAR消息。,消息循环,DispatchMessage函数的作用是将收到的消息传给窗口的回调函数，即窗口过程函数去处理。可以这样理解，该函数将消息路由给了操作系统，操作系统通过调用窗口过程函数去处理消息。这个窗口过程函数就是在设计窗口类时指定的。每当从消息队列中取到一条消息时，都会调用窗口过程函数。因此在该函数中我们要判读是哪个消息。用的是SWITCH语句。,消息循环,设计窗口类,窗口过程函数,typedefstructtagWNDCLASSEXWUINTcbSize;UINTstyle;WNDPROClpfnWndProc;intcbClsExtra;intcbWndExtra;HINSTANCEhInstance;HICONhIcon;HCURSORhCursor;HBRUSHhbrBackground;LPCWSTRlpszMenuName;LPCWSTRlpszClassName;HICONhIconSm;WNDCLASSEXW,是调用的约定。vc+中有2种调用约定。一种是标准的调用约定，一种是C语言的调用约定。标准的调用约定就是PASCAL的调用。主要是参数传递的顺序以及堆栈的清除有些差异。除了可变参数的函数外，其余的函数都是STDCALL的调用习惯，但是c+的编译环境，缺省下是cdecl的调用约定。所以在vc+中要调用stdcall这样调用约定的API函数的话，就要在函数原型前说明stdcall，回调函数也应该是。,CALLBACK,操作系统会在多个不同的时机发送WM_PAINT消息：（1）当第一次创建一个窗口时（2）当改变窗口的大小时（3）当把窗口从另一个窗口背后移出时（4）当最大化或最小化窗口时等等这些动作都是由系统管理的，应用只是被动地接收该消息，在消息响应中进行绘制操作；,WM_PAINT消息,Windows程序的生与死（1）程序初始化过程中调用CreateWindow，为程序建立一个窗口。CreateWindow产生窗口之后会发送WM_CREATE消息给窗口函数。（2）在程序运行的过程中，不断用GetMessage函数从消息队列中抓取消息。如果该消息是WM_QUIT，GetMessage会传回0而结束while循环，进而结束整个程序。（3）DispatchMessag把消息派送到窗口函数。消息将在窗口函数中被判读并处理。（4）程序不断进行（2）和（3）的操作。,Windows程序的生与死（5）当按下系统菜单中的Close命令时，系统发送WM_CLOSE消息。一般程序的窗口函数不需要处理该消息，于是DefWindowProc处理它。（6）DefWindowProc收到WM_CLOSE后，调用DestroyWindow把窗口清除。DestroyWindow本身又会发送WM_DESTROY消息。（7）程序对WM_DESTROY消息的反应是调用PostQuitMessage。（8）PostQuitMessage没什么其它操作，只是送出WM_QUIT消息，准备让消息循环中的GetMessage取得，如（2）所示，结束消息循环。,WNDCLASSEXwcex;wcex.cbSize=sizeof(WNDCLASSEX);wcex.style=CS_HREDRAW|CS_VREDRAW;wcex.lpfnWndProc=(WNDPROC)WndProc;wcex.cbClsExtra=0;wcex.cbWndExtra=0;wcex.hInstance=hInstance;wcex.hIcon=Loa