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VC++编程之第一课笔记――Windows程序内部运行原理

2014-11-20 21:50 549 查看

第一课 Windows程序内部运行原理

API

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（Application Programming Interface），简称Windows API。如

Create Window

就是一个API函数，应用程序调用这个函数，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。

MSG（消息结构体）

结构体定义如下：

typedef struct tagMSG {
HWND        hwnd;
UINT        message;
WPARAM      wParam;
LPARAM      lParam;
DWORD       time;
POINT       pt;
#ifdef _MAC
DWORD       lPrivate;
#endif
} MSG, *PMSG, NEAR *NPMSG, FAR *LPMSG;

传递的消息，宏以"WM_"开头

hwnd，资源的标识

细分：图标句柄（HICON）

光标句柄（HCURSOR）

窗口句柄（HWND）

应用程序实例句柄（HINSTANCE）

message

比如说，敲击'A'键，它只传递了WM_KEYDOWN的消息，具体参数在下面的参数内：wParam：包含了敲下的键的信息，WM_CHAR（ASCII值）

lParam

time：消息传递过去的时间

pt：消息传递时鼠标所处坐标

WINMAIN函数

Windows程序的入口函数：

int WINAPI WinMain(
HINSTANCE hInstance,
HINSTANCE hPrevInstance,
PSTR szCmdLine,
int iCmdShow
)

hPrevInstance

同一程序执行的实例，指向前一个实例的句柄，现已几乎不用

szCmdLine

类似于C程序main函数的命令行参数argc与argv，sz表示以零结束的字符串

nCmdShow

指定程序运行时的显示状态，是最大化还是最小化亦或是正常注释：此函数由操作系统调用，因此以上的参数都是由操作系统赋值

窗口

窗口类的结构体：

typedef struct tagWNDCLASSA {
UINT        style;
WNDPROC     lpfnWndProc;
int         cbClsExtra;
int         cbWndExtra;
HINSTANCE   hInstance;
HICON       hIcon;
HCURSOR     hCursor;
HBRUSH      hbrBackground;
LPCSTR      lpszMenuName;
LPCSTR      lpszClassName;
} WNDCLASSA, *PWNDCLASSA, NEAR *NPWNDCLASSA, FAR *LPWNDCLASSA;

style（窗口类的类型）

CLASS STYLE，宏以"CS_"开头。一般赋值"CS_HREDRAW | CS_VREDRAW"，使窗口在水平或垂直坐标发生改变时重画。

lpfnWndProc（窗口过程函数，回调函数）

此为函数指针。当应用程序收到某一窗口的消息时，就调用所指向的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，而有操作系统去调用这个函数。但是，回调函数本身的代码必须由我们自己写上去。

cbClsExtra

为整个窗口类申请额外的内存空间，被属于这个窗口类的所有窗口共享。一般设为零。

cbWndExtra

指定一定的内存分配给这个窗口，称为窗口附加内存。通常也设为零。

hInstance

实例号，代表了当前应用程序的实例号。一般将

WinMain

函数中的hInstance赋给它。

hIcon（图标句柄）

使用

LoadIcon

函数：

WINUSERAPI HICON WINAPI LoadIconA(
HINSTANCE hInstance,
LPCSTR lpIconName
);

使用微软给我们提供的标准图标时，将hInstance设为NULL。微软给我们提供的图标名称是以"IDI_"开头的，比如说IDI_APPLICATION，IDI_QUESTION。

hCursor（光标句柄）

与图标类似，也使用

LoadCursor

函数获取光标，只是名称以"IDC_"开头。

hbrBackground（画刷的句柄）

使用

GetStockObject

函数，获得的句柄需要强制转换。其所用的宏一般以"_BRUSH"结尾，代表各种颜色的画刷。例子：

wndclass.hbrBackground = (HBRUSH) GetStockObject (WHITE_BRUSH) ;

lpszMenuName（菜单的名字）

lpszClassName（窗口类的名字）

窗口创建步骤：

1. 设计一个窗口类

将上面的参数赋值

2. 注册窗口类

使用

RegisterClass

函数对设计的窗口进行创建，一般都会创建成功。

WINUSERAPI ATOM WINAPI RegisterClassA(
CONST WNDCLASSA *lpWndClass
);

例子：

RegisterClass(&wndclass);

3. 创建窗口

使用

CreateWindow

函数进行窗口的创建。创建成功后会返回一个HWND类型的句柄，用以显示及更新窗口。函数定义如下：

WINUSERAPI HWND WINAPI CreateWindowExA(
DWORD dwExStyle,
LPCSTR lpClassName,
LPCSTR lpWindowName,
DWORD dwStyle,
int X,
int Y,
int nWidth,
int nHeight,
HWND hWndParent ,
HMENU hMenu,
HINSTANCE hInstance,
LPVOID lpParam
);
#define CreateWindowA(lpClassName, lpWindowName, dwStyle, x, y,\
nWidth, nHeight, hWndParent, hMenu, hInstance, lpParam)\
CreateWindowExA(0L, lpClassName, lpWindowName, dwStyle, x, y,\
nWidth, nHeight, hWndParent, hMenu, hInstance, lpParam)

#ifdef UNICODE
#define CreateWindow  CreateWindowW
#else
#define CreateWindow  CreateWindowA
#endif // !UNICODE

其中：lpClassName（窗口的名字）使用上面赋值好的即可lpWindowName（标题）即窗口左上角的标题名dwStyle（窗口的类型）要与上面的窗口类的类型区分开，这个所取的宏值是以"WS_"开头的。一般使用WS_OVERLAPPEDWINDOW。

#define WS_OVERLAPPEDWINDOW (
WS_OVERLAPPED     | \
WS_CAPTION        | \
WS_SYSMENU        | \
WS_THICKFRAME     | \
WS_MINIMIZEBOX    | \
WS_MAXIMIZEBOX
)

上面的宏定义依次为：可层叠、具有标题栏、具有系统菜单、可调边框、具有最小化按钮、具有最大化按钮。x,y（窗口左上角的坐标）这两个值一般使用CW_DEFAULT宏，表示系统给它的缺省值。nWidth,nHeigth（窗口的宽度和高度）也可使用缺省的CW_DEFAULT值。hWndParent（父窗口句柄）hMenu（菜单句柄）hInstance（当前实例句柄）将

WinMain

函数中的hInstance参数赋给它即可lpParam（附加参数）作为一个窗口创建时WM_CREATE消息中的lParam参数的指针。在创建多文档接口（MDI）客户窗口的时候，此指针必须指向CLIENTCREATESTRUCT结构体。用不上的时候设置为NULL即可。

4. 显示及更新窗口

使用

ShowWindow

函数显示窗口，

UpdateWindow

函数刷新窗口。

ShowWindow

函数定义如下：

WINUSERAPI BOOL WINAPI ShowWindow(
HWND hWnd,
int nCmdShow
);

其中：HWND（显示的窗口的句柄）赋值上一步骤中得到的句柄即可nCmdShow（窗口的显示状态）使用的宏定义是以"SW_"开头的，正常显示为SW_SHOWNORMAL。

消息循环

使用

GetMessage

函数从消息队列中取消息。函数定义如下：

WINUSERAPI BOOL WINAPI GetMessageA(
LPMSG lpMsg,
HWND hWnd ,
UINT wMsgFilterMin,
UINT wMsgFilterMax
);

其中：

lpMsg

指向MSG结构体的指针。它有out的标识，说明在进行传参的时候不需要对这个结构体的内部成员进行初始化，只需要定义一个结构体变量并将其地址放在这里就可以了。通过函数调用，会自动填充结构体内部的成员变量。

hWnd

表示获得哪个窗口的消息。设为NULL表示获得调用线程的属于任何窗口的消息。

wMsgFilterMin

设定消息队列中获得的消息的最小值。可以使用WM_KEYFIRST指定第一个键盘的消息，WM_MOUSEFIRST指定第一个鼠标的消息。

wMsgFilterMax

与上一参数相反。可以使用WM_KEYLAST指定最大的键盘的消息。由于函数返回BOOl值，当从消息队列中取得消息时返回的值为真，当满足为假的条件时，程序就会退出了。因此可以用如下代码得到消息循环：

while (GetMessage (&msg, NULL, 0, 0))
{
TranslateMessage (&msg);
DispatchMessage (&msg);
}

其中：

TranslateMessage

函数

用户按下按键时会产生WM_KEYDOWN和WM_KEYUP消息，同时所按按键的字母会在附加参数wParam中。这个函数会将这两个消息转换为一个WM_CHAR消息，并投入到消息队列中。整个过程中不会影响原来的消息，只会产生一个新的消息。

DispatchMessage

函数

它会将收到的消息传到窗口的回调函数中去处理。它先将其分发给操作系统，然后操作系统会利用回调函数来处理这个消息。

消息处理函数（回调函数）

它返回的是long型。它的参数与消息结构提的前四个参数一样。函数定义：

typedef LRESULT (CALLBACK* WNDPROC)(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);

其中：

HWND hWnd;
UINT uMsg;
WPARAM wParam;
LPARAM lParam;

MessageBox

函数

这个比较熟悉，其返回值是点击的BUTTON的值，其他的就不多介绍了。函数原型：

WINUSERAPI int WINAPI MessageBoxA(
HWND hWnd ,
LPCSTR lpText,
LPCSTR lpCaption,
UINT uType
);

其中：

hWnd

所属窗口的句柄

lpText

要显示的内容

lpCation

消息框的标题

uType

消息框包含的BUTTON的类型，其定义的宏是以"MB_"开头的，比如MB_OK、MB_OKCANCEL等

窗口的重绘

窗口在改变后进行刷新重绘的时候会发送一个WM_PAINT消息，消息处理函数收到这个消息时会调用

BeginPaint

和

EndPaint

函数对窗口进行重绘。且这两个函数只能在响应WM_PAINT消息时使用。

case WM_PAINT:
hDC = BeginPaint(hWnd, &ps);
・・・
EndPaint(hWnd, &ps);

DC（Device Context）设备描述表是一个用来确定任何设备的GDI输出的位置和形象的属性的集合。下面是

BeginPaint

函数的原型：

WINUSERAPI HDC WINAPI BeginPaint(
HWND hWnd,
LPPAINTSTRUCT lpPaint
);

其中lpPaint是一个指向PAINTSTRUCT结构的指针，它也是out标识的，即此结构体系统会自动填充的，不用我们去关心。

在窗口中显示文字

1. 获得设备环境句柄（HDC）

先使用

GetDC

函数获得设备环境句柄（HDC）。

2. 再使用

TextOut

函数在窗口输出文字

函数原型如下：

WINGDIAPI BOOL  WINAPI TextOutA(
HDC hdc,
int nXStart,
int nYStart,
LPCSTR lpString,
int cbString
);

其中：

hdc

即第一步得到的设备环境句柄

nXStart,nYStart

文本开始的坐标,此坐标相对于窗口左上角（原点）

lpString

输出的字符串

cbString

输出的字符串的位数

3. 使用

Release

函数释放HDC句柄

例子：

HDC hDC = GetDC(hWnd);
TextOut(hDC, 0, 50, TEXT("title"), TEXT("one words"));
ReleaseDC(hWnd, hDC);

窗口的关闭

示例代码：

case WM_CLOSE:
if (IDYES == MessageBox(hWnd, TEXT("Quit this program?"), TEXT("QUESTION"), MB_YESNO))
{
DestroyWindow(hWnd);
}
break;
case WM_DESTROY:
PostQuitMessage(0);
break;
default:
return DefWindowProc(hWnd, uMsg, wParam, lParam);

当窗口即将关闭，即你想要退出程序，点击右上角的"x"时，会发送WM_CLOSE消息，继而调用

DestroyWindow

函数。

DestroyWindow

函数会把窗口销毁，再发送WM_DESTROY、WM_NCDESTROY消息使窗口无效并移除其键盘焦点。这个函数还销毁窗口的菜单，清空线程的消息队列，销毁与窗口过程相关的定时器，解除窗口对剪贴板的拥有权，打断剪贴板器的查看链。而

PostQuitMessage

函数功能：该函数向系统表明有个线程有终止请求，发送WM_QUIT消息到线程的消息队列中。其参数为退出代码，会作为WM\QUIT消息的附加参数放入wParam中。而上面的消息循环中的

GetMessage

函数收到WM_QUIT消息会返回零值，从而终止消息循环。循环终止时，

WinMain

函数就会退出了。在上面的额示例代码中我们还看到了

DefWindowProc

函数，它是缺省的消息处理函数，也是必不可少的。注意：
DestroyWindow
函数会将窗口销毁，但是还并没有退出程序。

两种调用约定

1. _stdll调用

_stdcall是Pascal程序的缺省调用方式，参数采用从右到左的压栈方式，被调函数自身在返回前清空堆栈。WIN32 API都采用_stdcall调用方式，这样的宏定义说明了问题：

#define CALLBACK    __stdcall
#define WINAPI      __stdcall
#define WINAPIV     __cdecl
#define APIENTRY    WINAPI
#define APIPRIVATE  __stdcall
#define PASCAL      __stdcall

按C编译方式，_stdcall调用约定在输出函数名前面加下划线，后面加“@”符号和参数的字节数。

2. _cdecl调用

_cdecl是C/C++的缺省调用方式，参数采用从右到左的压栈方式，传送参数的内存栈由调用者维护。_cedcl约定的函数只能被C/C++调用，每一个调用它的函数都包含清空堆栈的代码，所以产生的可执行文件大小会比调用_stdcall函数的大。由于_cdecl调用方式的参数内存栈由调用者维护，所以变长参数的函数能（也只能）使用这种调用约定。由于Visual C++默认采用_cdecl调用方式，所以VC中中调用DLL时，用户应使用_stdcall调用约定。按C编译方式，_cdecl调用约定仅在输出函数名前面加下划线，形如_functionname。

3. _fastcall调用

_fastcall调用较快，它通过CPU内部寄存器传递参数。按C编译方式，_fastcall调用约定在输出函数名前面加“@”符号，后面加“@”符号和参数的字节数，形如@functionname@number。

4. _stdcall与_cdecl的区别

WINDOWS的函数调用时需要用到栈（STACK，一种先入后出的存储结构）。当函数调用完成后，栈需要清除，这里就是问题的关键，如何清除？？如果我们的函数使用了_cdecl，那么栈的清除工作是由调用者，用COM的术语来讲就是客户来完成的。这样带来了一个棘手的问题，不同的编译器产生栈的方式不尽相同，那么调用者能否正常的完成清除工作呢？答案是不能。如果使用_stdcall，上面的问题就解决了，函数自己解决清除工作。所以，在跨（开发）平台的调用中，我们都使用_stdcall（虽然有时是以WINAPI的样子出现）。那么为什么还需要_cdecl呢？当我们遇到这样的函数如

fprintf()

它的参数是可变的，不定长的，被调用者事先无法知道参数的长度，事后的清除工作也无法正常的进行，因此，这种情况我们只能使用_cdecl。到这里我们有一个结论，如果你的程序中没有涉及可变参数，最好使用_stdcall关键字。

本文出自 “zero4eva” 博客，请务必保留此出处http://zero4eva.blog.51cto.com/7558298/1580296

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MSG（消息结构体）

hwnd，资源的标识

message

WINMAIN函数

hPrevInstance

szCmdLine

nCmdShow

窗口

style（窗口类的类型）

lpfnWndProc（窗口过程函数，回调函数）

cbClsExtra

cbWndExtra

hInstance

hIcon（图标句柄）

hCursor（光标句柄）

hbrBackground（画刷的句柄）

lpszMenuName（菜单的名字）

lpszClassName（窗口类的名字）

窗口创建步骤：

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

消息循环

lpMsg

hWnd

wMsgFilterMin

wMsgFilterMax

TranslateMessage函数

DispatchMessage函数

消息处理函数（回调函数）

MessageBox函数

hWnd

lpText

lpCation

uType

窗口的重绘

在窗口中显示文字

1. 获得设备环境句柄（HDC）

2. 再使用TextOut函数在窗口输出文字

hdc

nXStart,nYStart

lpString

cbString

3. 使用Release函数释放HDC句柄

窗口的关闭

两种调用约定

1. _stdll调用

2. _cdecl调用

3. _fastcall调用

4. _stdcall与_cdecl的区别

TranslateMessage
函数

DispatchMessage
函数

MessageBox
函数

2. 再使用
TextOut
函数在窗口输出文字

3. 使用
Release
函数释放HDC句柄