Windows 消息运行机制

1. 引言

Windows
在操作系统平台占有绝对统治地位，基于Windows
的编程和开发越来越广泛。

Dos 是过程驱动的，而Windows
是事件驱动的[6]，这种差别的存在使得很多Dos
程序员不能习惯Windows
的程序开发。而很多Windows
程序开发人员也只是对消息运行机制一知半解，想要掌握Windows
编程的核心，必须深刻理解消息机制。事件驱动围绕着消息的产生与处理展开，事件驱动是靠消息循环机制来实现的。也可以理解为消息是一种报告有关事件发生的通知，消息是Windows
操作系统的灵魂，掌握了消息运行机制就掌握了Windows
编程的神兵利器。本文将首先阐述Windows
的编程原理，继而对Windows
的消息运行机制进行分析，并讲述对消息的处理。MFC
是一个广为使用的编程类库，对Windows
的消息机制进行了良好的封装，所以，在第二部分将着重讨论MFC
的消息映射，最后结合编程实际，通过对MFC
消息映射的分析，非常巧妙的加以应用，以帮助解决实际问题。

2. Windows
消息运行机制

在介绍Windows
消息运行机制之前，首先介绍一下消息的概念。

2.1 消息的概念和表示

消息（Message）指的就是Windows
操作系统发给应用程序的一个通告[5]，它告诉应用程序某个特定的事件发生了。比如，用户单击鼠标或按键都会引发Windows
系统发送相应的消息。最终处理消息的是应用程序的窗口函数，如果程序不负责处理的话系统将会作出默认处理。从数据结构[4]的角度来说，消息是一个结构体，它包含了消息的类型标识符以及其他的一些附加信息。

系统定义的结构体MSG[1]用于表示消息，MSG
具有如下定义形式：

typedef struct tagMSG

{

HWND hwnd;

UINT message;

WPARAM wParam;

LPARAM lParam;

DWORD time;

POINT pt;

}MSG;
其中hwnd
是窗口的句柄，这个参数将决定由哪个窗口过程函数对消息进行处理；message

是一个消息常量，用来表示消息的类型；wParam
和lParam
都是32
位的附加信息，具体表示什么内容，要视消息的类型而定；time
是消息发送的时间；pt
是消息发送时鼠标所在的位置。
（句柄，是整个windows编程的基础。一个句柄是指使用的一个唯一的整数值，即一个四字节长的数值，来标志应用程序中的不同对象和同类对象中的不同的实例，诸如，一个窗口，按钮，图标，滚动条，输出设备，控件或者文件等。应用程序能够通过句柄访问相应的对象的信息，但是句柄不是一个指针，程序不能利用句柄来直接阅读文件中的信息。）
2.2 Windows
编程原理

Windows 是一消息（Message）驱动式系统，Windows
消息提供了应用程序与应用程序之间、应用程序与Windows
系统之间进行通讯的手段。应用程序要实现的功能由消息来触发，并靠对消息的响应和处理来完成。Windows
系统中有两种消息队列，一种是系统消息队列，另一种是应用程序消息队列。计算机的所有输入设备由 Windows
监控，当一个事件发生时，Windows
先将输入的消息放入系统消息队列中，然后再将输入的消息拷贝到相应的应用程序队列中，应用程序中的消息循环从它的消息队列中检索每一个消息并发送给相应的窗口函数中。一个事件的发生，到达处理它的窗口函数必须经历上述过程。所谓消息就是描述事件发生的信息，Windows
程序是事件驱动的，用这一方法编写程序避免了死板的操作模式，因为Windows
程序的执行顺序将取决于事件的发生顺序，具有不可预知性。Windows
操作系统，计算机硬件，应用程序之间具有如图1
所示的关系
箭头1
说明操作系统能够操纵输入输出设备，例如让打印机打印；箭头2
说明操作系统能够感知输入输出设备的状态变化，如鼠标单击，按键按下等，这就是操作系统和计算机硬件之间的交互关系，应用程序开发者并不需要知道他们之间是如何做到的，我们需要了解的操作系统与应用程序之间如何交互。箭头3
是应用程序通知操作系统执行某个具体的操作，这是通过调用操作系统的API
来实现的；操作系统能够感知硬件的状态变化，但是并不决定如何处理，而是把这种变化转交给应用程序，由应用程序决定如何处理，向上的箭头4说明了这种转交情况，操作系统通过把每个事件都包装成一个称为消息结构体MSG
来实现这个过程，也就是消息响应，要理解消息响应，首先需要了解消息的概念和表示。
2.3 Windows
消息循环

消息循环[1]是Windows
应用程序存在的根本，应用程序通过消息循环获取各种消息，并通过相应的窗口过程函数，对消息加以处理；正是这个消息循环使得一个应用程序能够响应外部的各种事件，所以消息循环往往是一个Windows
应用程序的核心部分。

Windows 的消息机制如图2
所示：

Windows
操作系统为每个线程维持一个消息队列，当事件产生时，操作系统感知这一事件的发生，并包装成消息发送到消息队列，应用程序通过GetMessage()函数取得消息并存于一个消息结构体中，然后通过一个TranslateMessage()和DispatchMessage()解释和分发消息，下面的代码描述了Windows
的消息循环。

while(GetMessage (&msg, NULL, 0, 0))

{

TranslateMessage (&msg) ;

DispatchMessage (&msg) ;

}

TranslateMessage(&msg)对于大多数消息而言不起作用，但是有些消息，比如键盘按键按下和弹起（分别对于KeyDown
和KeyUp
消息），却需要通过它解释，产生一个WM_CHAR消息。DispatchMessage(&msg)负责把消息分发到消息结构体中对应的窗口，交由窗口过程函数处理。GetMessage()在取得WM_QUIT
之前的返回值都为TRUE，也就是说只有获取到WM_QUIT
消息才返回FALSE，才能跳出消息循环。
2.4
消息的处理

取得的消息将交由窗口处理函数进行处理，对于每个窗口类Windows
为我们预备了一个默认的窗口过程处理函数DefWindowProc()，这样做的好处是，我们可以着眼于我们感兴趣的消息，把其他不感兴趣的消息传递给默认窗口过程函数进行处理。每一个窗口类都有一个窗口过程函数（应用程序的函数），此函数是一个回调函数，它是由Windows
操作系统负责调用的，而应用程序本身不能调用它。
对回调函数的理解：Windows
系统还包含着另一种更为广泛的回调机制，即消息机制。消息本是 Windows
的基本控制手段，乍看与函数调用无关，其实是一种变相的函数调用。发送消息的目的是通知收方运行一段预先准备好的代码，相当于调用一个函数。消息所附带的 WParam
和 LParam
相当于函数的参数，只不过比普通参数更通用一些。应用程序可以主动发送消息，更多情况下是坐等 Windows
发送消息。一旦消息进入所属消息队列，便检感兴趣的那些，跳转去执行相应的消息处理代码。操作系统本是为应用程序服务，由应用程序来调用。而应用程序一旦启动，却要反过来等待操作系统的调用。这分明也是一种回调，或者说是一种广义回调。其实，应用程序之间也可以形成这种回调。
以switch
语句开始，对于每条感兴趣的消息都以一个case
引出。

LRESULT CALLBACK WndProc

(

HWND hwnd,

UINT message,

WPARAM wParam,

LPARAM lParam

)

{

…

switch(uMsgId)

{
case WM_TIMER：//对WM_TIMER
定时器消息的处理过程（是应用程序自己的函数）

return 0;

case WM_LBUTTONDOWN：//对鼠标左键单击消息的处理过程

reurn 0;

. …

default:

return DefWindowProc(hwnd,uMsgId,wParam,lParam);

}

}

对于每条已经处理过的消息都必须返回0，否则消息将不停的重试下去；对于不感兴趣的消息，交给DefWindowProc()函数进行处理，并需要返回其处理值。

3. MFC
的消息映射

MFC 是Windows
下编程的微软基础类库，封装了大部分Windows API 和Windows
控件，提供了一套消息映射和命令响应机制，方便了应用程序的开发。MFC
只是通过对Windows消息映射的进行封装，使得添加消息响应变得更为简单，但深究起来，与Windows
消息机制有一样的底层实现。

3.1 MFC
消息映射的实现

在MFC
的框架结构下，“消息映射”是通过巧妙的宏定义，形成一张消息映射表格来进行的。这样一旦消息发生，Framework
就可以根据消息映射表格来进行消息映射和命令传递。首先在需要进行消息处理的类的头文件（.H）里，都会含有DECLARE_MESSAGE_MAP()

宏,声明该类拥有消息映射表格。然后在类应用程序文件（.CPP）实现这一表格

BEGIN_MESSAGE_MAP(CInheritClass, CBaseClass)

//{{AFX_MSG_MAP(CInheritClass)

ON_COMMAND(ID_EDIT_COPY,OnEditCopy)

………

//}}AFX_MSG_MAP

END_MESSAGE_MAP()

这里主要进行消息映射的实现，把它和消息处理函数联系在一起。其中出现三个宏，第

一个宏是BEGIN_MESSAGE_MAP
有两个参数，分别是拥有消息表格的类，及其父类。第二个宏是ON_COMMAND
，指定命令消息的处理函数名称。第三个是END_MESSAGE_MAP()作为结尾符号。DECLARE_MESSAGE_MAP
宏定义里包含了MFC
定义的两个新的数据结构；AFX_MSGMAP_ENTRY
和AFX_MSGMAP；其中AFX_MSGMAP_ENTRY
结构包含了一个消息的所有相关信息,而AFX_MSGMAP
主要作用有两个，一是用来得到基类的消息映射入口地址。二是得到本身的消息映射入口地址。

实际上，MFC
把所有的消息一条条填入到AFX_MSGMAP_ENTRY
结构中去，形成一

个数组，该数组存放了所有的消息和与它们相关的参数。同时通过AFX_MSGMAP
能得到

该数组的首地址，同时得到基类的消息映射入口地址。当本身对该消息不响应的时候，就可

以上溯到基类的消息映射表寻找对应的消息响应。

MFC 通过钩子函数_AfxCbtFilterHook()截获消息，并在此函数中把窗口过程函数设置为AfxWindProc,而原来的窗口过程函数被保存在成员变量m_pfnSuper
中。

在MFC
框架下，通过下面的步骤来对消息进行映射[7]。

1 函数AfxWndProc
接收Windows
操作系统发送的消息。

2 函数AfxWndProc
调用函数AfxCallWndProc
进行消息处理，这里一个进步是把对句柄的操作转换成对CWnd
对象的操作。

3 函数AfxCallWndProc
调用CWnd
类的方法WindowProc
进行消息处理。

4 WindowProc 调用OnWndMsg
进行正式的消息处理，即把消息派送到相关的方法中处理。

5 如果OnWndMsg
方法没有对消息进行处理的话，就调用DefWindowProc
对消息进行处理。这就是MFC
对消息调用过程的巧妙封装。
3.2 MFC
消息分类
1
命令消息(WM_COMMAND)

比如菜单项的选择，工具栏按钮点击等发出该消息。所有派生自CCmdTarget
的类都有能力接收WM_COMMAND
消息。
2
标准消息(WM_XXX)

比如窗口创建，窗口销毁等。所有派生自CWnd
的类才有资格接收标准消息。
3
通告消息(WM_NOTIFY)

这是有控件向父窗口发送的消息，标示控件本身状态的变化。比如下拉列表框选项的改

变CBN_SELCHANGE
和树形控件的TVN_SELCHANGED
消息都是通告消息。

Window 9x 版及以后的新控件通告消息不再通过WM_COMMAND
传送，而是通过

WM_NOTIFY 传送，但是老控件的通告消息，比如CBN_SELCHANGE
还是通过

WM_COMMAND 消息发送。

4 自定义消息

利用MFC 编程，可以使用自定义消息。使用自定义消息需要遵循一定的步骤[2]并需要

自己编写消息响应函数

4. MFC
消息的灵活运用

在此，我们给出一个示例程序，演示对MFC
消息的灵活运用，通过此例的剖析，将加

深我们对MFC
消息的理解。
4.1
示例功能描述

本示例程序将演示这样一种效果：

对话框上有一个CTabCtrl
控件，一个CComboBox
控件，两个按钮Button1
和Button2。

CTabCtrl 控件有两个标签页Tab1
和Tab2；CComboxBox
有两个选项：选项1
和选项2；通过按钮（Button1
和Button2）单击，分别发送CTabCtrl
控件的TCN_SELCHANGE
消息和下拉列表框的CBN_SELCHANGE
消息，在各自的消息响应函数中只是简单的对控件选项做切换和给出提示信息。单击Button1
将选中标签页Tab1
和下拉列表框的选项1，并弹出提示信息；单击Button2将选中标签页Tab2
和下拉列表框的选项2，并弹出提示信息。
4.2
程序设计思路

TCN_SELCHANGE 消息和CBN_SELCHANGE
消息都属于通告消息，此消息由子控件发送给父窗口，在MSDN
中查询发现TCN_SELCHANGE
消息是以WM_NOTIFY
消息的形

式发送，在MSDN
中查询WM_NOTIFY
消息：

idCtrl = (int) wParam;

pnmh = (LPNMHDR) lParam;

也就是说，WPARAM
参数传递发送此消息的控件标识，LAPAM
参数一个指向NMHDR

结构体的指针。NMHDR
结构体定义如下：

typedef struct tagNMHDR

{

HWND hwndFrom;

UINT idFrom;

UINT code;

}

NMHDR; 其中hwndFrom
标识发送消息控件的句柄，idFrom
是发送消息控件的ID，code则是消息码，如果要发送TCN_SELCHANGE
消息，则以TCN_SELCHANGE
填充。查询MSDN
发现，由CComboBox
控件发送的CBN_SELCHANGE
消息以WM_COMMAND
消息发送，WPARAM
的高字节传递CComboBox
控件的ID，低字节发送消息码CBN_SELCHANGE，而LPARAM
则传送发送此消息的控件句柄。所以我们可以通过在按钮控件的单击响应函数里分别发送WM_NOTIFY
和WM_COMMAND
消息来引起TCN_SELCHANGE
和CBN_SELCHANGE
消息响应函数的调用，分别在两控件消息响应函数中实现选项改变和消息提示即可，遵照这种思路，我们就可以实现我们想要的功能。
4.3
程序实现步骤

启动VC++6.0，新建基于对话框的应用程序MsgTest.在对话框上添加1
个CTabCtrl
控件，一个CComboBox
控件，2
个按钮Button1
和Button2；给IDC_TAB1
和IDC_COMBO1
分别关联控件成员变量m_tab1
和m_cb1；为两按钮分别添加按钮单击响应函数。

在对话框的OnInitDlg()函数中为CTabCtrl
控件添加两个标签页，Tab1
和Tab2；为

ComboBox 添加选项1
和2；代码如下：

m_tab1.InsertItem(0,"Tab1");

m_tab1.InsertItem(1,"Tab2");

m_cb1.AddString("选项1");

m_cb1.AddString("选项2");

用ClassWizard
为CTabCtrl
添加消息响应TCN_SELCHANGE，为CComboBox
添加消息响应CBN_SELCHANGE。在OnSelchangeTab1()函数中添加代码
int nIndex=m_tab1.GetCurSel();

CString str;

str.Format("%d",nIndex+1);

MessageBox("Tab"+str+" selected!");

在OnSelchangeCombo1()函数中添加代码：

int nIndex=m_cb1.GetCurSel();

CString str;

str.Format("%d",nIndex+1);
MessageBox("ComboBox
选项"+str+" selected!");

在按钮1 的响应函数OnButton1()中添加代码：

m_tab1.SetCurSel(0);

NMHDR nmhdr;

nmhdr.code=TCN_SELCHANGE;

nmhdr.hwndFrom=GetDlgItem(IDC_TAB1)->m_hWnd;

nmhdr.idFrom=IDC_TAB1;

SendMessage(WM_NOTIFY,(WPARAM)IDC_TAB1,(LPARAM)&nmhdr);

m_cb1.SetCurSel(0);

WPARAM wParam=0;

WPARAM lParam=0;

wParam=IDC_COMBO1;

wParam= wParam | (CBN_SELCHANGE<<16);

lParam=(WPARAM)(GetDlgItem(IDC_COMBO1)->m_hWnd);

SendMessage(WM_COMMAND, wParam, lParam);

在按钮2 的响应函数OnButton2()中添加类似代码，只需要把m_tab1.SetCurSel(0)和m_cb1.SetCurSel(0)分别改成m_tab1.SetCurSel(1)和m_cb1.SetCurSel(1)。通过SendMessage()
函数向控件的父窗口也就是对话框窗口发送相应的消息，TCN_SELCHANGE
是以WM_NOTIFY 消息的形式发送，参数WPARAM
标识发送TCN_SELCHANGE 消息的控件ID，LPARAM
是一个NMHDR 结构体的指针，此结构体的成员code
标识发送什么通告消息，此处是TCN_SELCHANGE，hwndFrom
是发送消息的控件句柄，程序中用GetDlgItem()->m_hWdn
获得， idFrom 是发送消息的控件ID
。

CBN_SELCHANGE 以WM_COMMAND
消息的形式发送，同样的，通过查阅MSDN，可以对此消息的两个参数进行赋值，以保证消息的正确发送。通过上面的5
个步骤，我们的程序就编写完成了，单击Button1，可以发现，CTabCtrl切换到了Tab1
标签页，CComboBox 选择了“选项1”，并弹出消息对话框。由此可见确实引起了消息响应函数的调用，完成了预定的功能。

通过查阅MSDN，可以得到其他消息的发送和包装形式，我们可以方便的加以利用，完成更为复杂的功能，可以说，掌握了Windows
的消息机制，就掌握了Windows 编程的核心。

5. 总结

Windows
消息机制是Windows 编程的本质和核心，对Windows
消息机制的理解能提高我们Windows 程序开发的能力。本文首先阐述Windows
的消息机制，然后讲解了MFC 的消息映射，消息分类，最后通过示例程序，讲解如何借助MSDN，灵活运用消息编程，解决实际问题。本文对Windows
下的程序开发具有一定的参考和借鉴意义。