Windows程序运行原理

Windows应用程序，操作系统，计算机硬件之间的相互交互关系windows程序是事件驱动方式的程序设计模式，主要是基于消息的。如在窗口画线时，按下鼠标左键，此时，os会感知到这一事件，把这个事件包装成消息，投递到应用程序的消息队列，然后应用程序从消息队列中取出消息并进行响应。操作系统能操纵I/O设备操作系统能感知I/O的变化

应用程序

操作系统

输入输出设备

③

④

①

②

消息队列

关于API向下的箭头③表示应用程序可以通知操作系统执行某个具体的动作，如操作系统能够控制声卡发出声音，但它并不知道应该何时发出何种声音，需要应用程序告诉操作系统该发出什么样的声音。这个关系好比有个机器人能够完成行走的功能，但是，如果人们不告诉它往哪个方向上走，机器人是不会主动行走的。这里的机器人就是操作系统，人们就是应用程序。关于API

那么，应用程序是如何通知操作系统执行某个功能的呢？有过编程经验的读者都应该知道，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。操作系统所能够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，操作系统把它所能够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编程的接口(ApplicationProgrammingInterface),简称WindowsAPI。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。关于句柄句柄（HANDLE），资源的标识。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。深入理解Windows消息机制消息基本概念:

微软的RichardWilton曾经给出一种定义：“消息的概念可以这样说，在Windows环境中，消息是指从Windows调用的函数传递给应用程序出口函数的固定不变的数据集。”

Windows消息分为4类：输入消息、控制消息、系统消息和用户消息。消息可以由系统或应用程序产生。产生消息的来源可以大致分为4类：①用户产生消息；②Windows本身产生消息；③应用程序本身产生消息；④其他应用程序产生消息。Windows的消息机制与工作原理1．Windows消息结构一个消息包含一个消息名称（UINT）和两个参数（WPARAM，LPARAM）。当用户进行了输入或窗口的状态发生改变时，系统都会发送消息到某一个窗口。2．Windows消息标识符的分类和数值范围系统保留消息标识符的值在0x0000～0x03ff（WM_USER-1）范围内，这些值被系统定义消息使用，应用程序不能给自己的消息使用这些值。Windows中的消息虽然很多，但是种类并不繁杂，大体上有3种：窗口消息、命令消息和控件通知消息。①窗口消息。它是指由操作系统和控制其他窗口的窗口所使用的消息②命令消息。这是一种特殊的窗口消息，它用来处理从一个窗口发送到另一个窗口的用户请求，例如，按下一个按钮，它就会向主窗口发送一个命令消息。③控件通知消息。它是指这样一种消息，一个窗口内的子控件发生了一些事情，需要通知父窗口。消息的工作机制（1）消息类型从消息的发送途径来看，消息可以分成两种：队列消息和非队列消息。（2）消息队列

Windows系统有一个存放所有消息的队列，称为系统消息队列。而每个应用程序也有一个属于自己的消息队列。

（3）消息发送一般来讲，系统总是将消息发送（PostMessage）到消息队列的末尾，这样可以保证窗口以先进先出的顺序接收消息。然而，WM_PAINT是一个例外，同一个窗口的多个WM_PAINT被合并成一个WM_PAINT消息，合并WM_PAIN的目的是为了减少刷新窗口的次数。非队列消息将会绕过系统队列和消息队列，直接将消息发送到窗口过程。还可用SendMessage,DispathMessage函数完成消息发送

（4）消息接收消息的接收主要有3个函数：GetMessage、PeekMessage和WaitMessage。1.GetMessage函数的原型如下：BOOLGetMessage(LPMSGlpMsg,HWNDhWnd,UINTwMsgFilterMin,UINTwMsgFilterMax);2.PeekMessage函数的原型如下：BOOLPeekMessage(LPMSGlpMsg,HWNDhWnd,UINTwMsgFilterMin,UINTwMsgFilterMax,UINTwRemoveMsg);3.WaitMessage函数的原型如下：BOOLWaitMessage();（5）消息处理通常每个Windows应用程序至少对应一个窗口，每个窗口都要有一个窗口函数负责处理该窗口内所发生的事件。窗口消息处理过程具有4个参数：

HWND型 窗口句柄

UINT型 消息内容

WPARAM型 附加信息

LPARAM型 附加信息1、消息本身：不同消息代表的用户操作和程序状态2、对于一个特定的消息，要让操作系统要执行特定的功能去响应这个消息,WinMain函数 Windows程序的入口函数intWINAPIWinMain(HINSTANCEhInstance,//当前运行实例句柄

HINSTANCEhPrevInstance,//先前平行实例句柄，若没有则为空NULL。

LPSTRlpCmdLine,//命令行参数argc,argv，在windows应用程序中一般有系统赋值。

intnCmdShow//showstate);窗口的创建

创建一个完整的窗口需要经过下面四个操作步骤：一，设计一个窗口类；如：WNDCLASSwndcls;二，注册窗口类；如：RegisterClass(&wndcls);三，创建窗口；如：CreateWindow(),CreateWindowEX();四，显示及更新窗口。如：ShowWindow(),UpdateWindow();Windows提供的窗口类typedefstruct_WNDCLASS{UINTstyle;//窗口的类型

WNDPROClpfnWndProc;//窗口过程函数指针（回调函数）

intcbClsExtra;//窗口类附加字节,为该类窗口所共享.通常0。

intcbWndExtra;//窗口附加字节。通常设为0。

HANDLEhInstance;//当前应用程序事例句柄。

HICONhIcon;//图标句柄LoadIcon();HCURSORhCursor;//光标句柄LoadCursor();HBRUSHhbrBackground;//画刷句柄(HBRUSH)GetStockObject();LPCTSTRlpszMenuName;//菜单名字

LPCTSTRlpszClassName;//窗口类的名字}WNDCLASS;窗口类的类型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)都对应某一种特性。当该变量的某位为1时，表示有该位对应的那种特性，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，所以我们经常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（bit）为1，其余的bit都为0。我们使用gotodefinition就能发现CS_VREDRAW=0x0001，CS_HREDRAW=0x0002，CS_DBLCLKS=0x0008，CS_NOCLOSE=0x0200。他们的共同点就是只有一位为1，其余位都为0。如果我们希望某一变量的数值既有CS_VREDRAW特性，又有CS_HREDRAW特性，我们只需使用二进制OR“|”操作符将他们进行或运算相组合，如style=CS_VREDRAW|CS_HREDRAW|CS_NOCLOSE。如果我们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，如在刚才的style的基础上去掉CS_NOCLOSE特征，可以用style&~CS_NOCLOSE实现。窗口过程函数第二个成员变量lpfnWndProc指定了这一类型窗口的过程函数，也称回调函数。回调函数的原理是这样的，当应用程序收到给某一窗口的消息时（还记得前面讲过的消息通常与窗口相关的吗？），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，该函数就是通过lpfnWndProc成员指定的。在WinMain中定义WNDCLASS窗口类注册函数原型：ATOMRegisterClass(CONSTWNDCLASS*lpWndClass);函数调用：RegisterClass(&wndcls);创建窗口：HWNDCreateWindow(LPCTSTRlpClassName,//指定窗口类的名称

LPCTSTRlpWindowName,//窗口标题栏显示的窗口名字

DWORDdwStyle,//窗口样式（菜单，按钮、标题等）

intx,//左上角坐标（x,y）

inty,//intnWidth,//窗口大小intnHeight,//HWNDhWndParent,//被创建窗口的父窗口句柄（子窗口）

HMENUhMenu,//窗口菜单句柄

HANDLEhInstance,//窗口所属应用程序实例的句柄

LPVOIDlpParam//附加参数);HWNDhwnd;hwnd=CreateWindow("软件工程","江西农业大学",WS_OVERLAPPEDWINDOW, 0,0,600,400,NULL,NULL,hInstance,NULL);注：WS_OVERLAPPEDWINDOW被用来定义一个窗口样式，即通常我们使用的windows窗口样式。#defineWS_OVERLAPPEDWINDOW(WS_OVERLAPPED|WS_SYSMENU|WS_CAPTION|WS_MINIMIZEBOX|WS_MAXIMIZE|WS_THICKFRAME)WS_THICKFRAME使窗口可以调整大小的窗口框架；WS_SYSMENU使窗口具有系统菜单（关闭、还原、最小化、最大化等，注意这里是菜单，而非按钮）；

WS_OVERLAPPEDWINDOW&~WS_MAXIMIZEBOX//不要最大化按钮显示和更新窗口窗口BOOLShowWindow(HWNDhWnd,//handletowindowintnCmdShow//showstateofwindow);BOOLUpdateWindow(HWNDhWnd//handleofwindow);ShowWindow(hwnd,SW_SHOWNORMAL);UpdateWindow(hwnd);消息循环MSGmsg;while(GetMessage(&msg,...))//从消息队列中取出一条消息{TranslateMessage(&msg);//进行消息（如键盘消息）转换

DispatchMessage(&msg);//分派消息到窗口的回调函数处理,（OS调用窗口回调函数进行处理）。}MSGmsg;while(GetMessage(&msg,NULL,0,0)) { TranslateMessage(&msg); DispatchMessage(&msg); }获取消息函数BOOLGetMessage(LPMSGlpMsg,//addressofstructurewithmessageHWNDhWnd,//handleofwindowUINTwMsgFilterMin,//firstmessageUINTwMsgFilterMax//lastmessage);只有在接受到WM_QUIT消息时才返回0.windows通过消息循环来保证程序始终处在运行状态消息转换和分派BOOLTranslateMessage(CONSTMSG*lpMsg）;用于将虚拟键消息转换成字符消息，再投递到调用线程的消息队列中。当下一次调用GetMessage时被取出。如当我们按键时，产生WM_KEYDOWN和WM_KEYUP消息，这两个消息的附加参数（wParam,lParam）包含了虚拟键代码和扫描码等信息，此函数将这两个消息转换成WM_CHAR消息（wParam包含字符的ASCII）。LONGDispatchMessage(CONSTMSG*lpmsg);分派一个消息到窗口过程，有窗口过程函数对消息进行处理。实际上是把消息回传给os，有os调用窗口过程函数对消息进行响应。窗口过程函数（回调函数）原型LRESULTCALLBACKWindowProc(

//这里WindowProc是个代号名字。

HWNDhwnd,//handletowindowUINTuMsg,//messageidentifierWPARAMwParam,//firstmessageparameterLPARAMlParam//secondmessageparameter);在窗口过程函数中通过一组switch语句来对消息进行处理LRESULTCALLBACKWindowProc(HWNDhwnd,UINTuMsg,WPARAMwParam,LPARAMlParam){switch(uMsg){caseWM_PAINT:...break;case...break; caseWM_CLOSE: //DestroyWindow(hwnd);//销毁窗口，并发送WM_DESTROY消息。

break; caseWM_DESTROY: //PostQuitMessag