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2008-10-14 14:57:08

系统理解Win32 API和MFC(上)
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Win32 API是微软的操作系统Windows提供给开发人员的编程接口,它决定了我们开发的Windows应用程序的能力。MFC是微软为开发人员提供的类库,在某种意义上是对Win32 API的封装。本文试图从全局角度对Win32 API和MFC进行理解──给出二者的概念模型。
本文使用UML描述概念模型。Win32 API本不是面向对象的,我用面向对象的观点去理解它,无非是想表达其全局。
本文参考了MSDN、相关书籍和网上的一些资料,在此一并感谢。

一、Win32 API的概念模型

Win32 API的object有3种:user obj,gdi obj,kernel obj。但是,如果一点不考虑OS本身的支持,就会在有些问题上疑惑,因此,我这里把“operation system负责将中断封装成message”加上。

1、user obj、gdi obj、kernel obj、system 4者的关系

由于是kernel obj部分负责将另外3者联系起来,因此我们在下图中直接深入到kernel obj部分内部。

从图中看到,在内存中运行的,除了“负责将中断封装成message”的system支持部分,还有另外3类object:kernel obj、user obj和gdi obj,每个obj都有一个句柄handle与之对应。其中,gdi obj建立了待开发的Windows 应用和外部输出设备的联系,kernel obj中的file建立了内存和永久存储设备的联系。具体说,内存中的file从可以从硬盘上来,如果这个file是可执行文件,它将生成module,module运行起来就是process,process可以包含多条thread,而thread的运行映象最终还是来自于file。thread是kernel obj中最重要的一个,因为消息队列就是thread拥有的,只有thread才能够接受message。对gdi obj、urser obj和file的操作,也是发生在thread中的。所以书都讲,process至少拥有一个thread。

2、展开“system负责将中断封装成message”部分

下面展开“system负责将中断封装成message”部分,尽早解除对“message到底是怎么形成的”的困惑。


3、展开“gdi obj”部分

开发人员可以通过gdi obj将app的信息反馈给User。

从图中看到,gdi obj有8种,其中7种为:bmp,brush,pen,region,font,palette,path。另一种比较特殊的是DC,它可以被理解为一种容器,程序员通过调用SelectPallette()将pallte放入容器,通过调用BeginPath()和EndPath()将path放入容器,其它5种gdi obj,是通过调用SelectObject()放入容器的。DC又具体分为4种,其中DisplayDC就是最常用的用来支持我们“画Window”的DC。 另外,如果觉得不好理解,请参考composite设计模式。

4、展开user obj部分

4.1 第1次迭代

window在Windows应用开发中占有重要地位。

从图中看到,window可分为3种:desktop,top-level window,child window。所有window被OS组织成tree,有专门的数据结构来管理。desktop就是树根,desktop的子节点是top-level window,top-level window的子节点是child window,child window仍然可以有子节点,同样归属于child window。tree数据结构中还记录了4种重要信息,是4种指针:parent指针、child指针、brother指针、owner指针。这样,从任何一个window就能很容易地找到其它window了。

好了,暂且得到 window = desktop + topLevel + child 的结论,看看全局先。毕竟,一步到位有时候并不好。
从图中看到,window确实占有重要地位。从逻辑是讲,thread是window的拥有者;但是,所有window一起决定了屏幕看起来是上面样子,何况点击任何一个window都会使window得相互覆盖关系发生变化,对所用window进行统一管理是必须的,所以OS又不得不统一用window tree来管理window,反映复杂的window关系。每个window都必须有一个且只能有一个客户区,还可能有一个title bar。

再来看看CreateWindow()函数的interface spec透露了哪些信息。


从图中看到,CreateWindow()负责为window建立与窗口类的联系。每个window都有一个窗口类与之对应,而一个窗口类可以对应多个window。窗口类中记录了窗口函数和菜单等资源信息,而由file生成的module正是窗口函数和资源的老家。

4.2 第2次迭代

考察消息种类。

从图中看到,每个message都是发送给某个window的。注意,msg可由SYS代码产生,也可以由API函数产生。

进一步考察window,深入topLevel和child。


从图中看到,OVERLAPPED风格的window是top-level window的一种,而另一种POPUP风格的window从本质上(行为上)是特殊的一种OVERLAPPED风格的window,虽然我们从coding的角度常常不这么认为。

还是不好,因为当我们调用CreateWindow() API函数时,明明感觉CHILD、OVERLAPPED、POPUP是“window style”。我再画一张图。

从图中看到,control必须是CHILD风格的,dialog必须是POPUP风格的,而一般性的window却可以是任意风格的。

4.3 第3次迭代

总结user obj:


CreateDialog()函数示意:

从图中看到,CreateDialog()和CreateWindow()最大的区别就是,它有对话框模板支持方便地定制dialog界面。注意,Dialog是特殊的window,窗口类它一定也是有的。




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