基于 Linux 和 MiniGUI 的嵌入式系统软件开发指南（二）

基于 Linux 和 MiniGUI 的嵌入式系统软件开发指南（二）
理解消息循环和窗口过程

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自由撰稿人
2001 年 7 月

在利用 MiniGUI 开发应用程序之前，首先要理解的两个概念就是消息循环和窗口过程。消息循环是事件驱动的 GUI 编程之基础。而窗口则是图形用户界面的最基本交互元素。本文描述了 MiniGUI 中与消息相关的几个重要函数，也描述了 MiniGUI-Threads 和 MiniGUI-Lite 在消息循环实现上的几个不同。本文还讲述了在 MiniGUI 中的窗口建立和销毁过程，并解释了窗口过程的概念以及对一些重要消息的处理。

我们知道，流行的 GUI 编程都有一个重要的概念与之相关，即"事件驱动编程"。事件驱动的含义就是，程序的流程不再是只有一个入口和若干个出口的串行执行线路；相反，程序会一直 处于一个循环状态，在这个循环当中，程序从外部输入设备获取某些事件，比如用户的按键或者鼠标的移动，然后根据这些事件作出某种的响应，并完成一定的功 能，这个循环直到程序接受到某个消息为止。"事件驱动"的底层设施，就是常说的"消息队列"和"消息循环"。本文将具体描述 MiniGUI 中用来处理消息的几个重要函数，并描述 MiniGUI-Threads 和 MiniGUI-Lite 在消息循环实现上的一些不同。

窗口是 MiniGUI 当中最基本的 GUI 元素，一旦窗口建立之后，窗口就会从消息队列当中获取属于自己的消息，然后交由它的窗口过程进行处理。这些消息当中，有一些是基本的输入设备事件，而有一 些则是与窗口管理相关的逻辑消息。本文将讲述 MiniGUI 中的窗口建立和销毁过程，并解释了窗口过程的概念以及对一些重要消息的处理。

在 MiniGUI 中，消息被如下定义（include/window.h）：

352 typedef struct _MSG
 353 {
 354     HWND             hwnd;
 355     int              message;
 356     WPARAM           wParam;
 357     LPARAM           lParam;
 358 #ifdef _LITE_VERSION
 359     unsigned int     time;
 360 #else
 361     struct timeval   time;
 362 #endif
 363     POINT            pt;
 364 #ifndef _LITE_VERSION
 365     void*            pAdd;
 366 #endif
 367 }MSG;
 368 typedef MSG* PMSG;

一个消息由该消息所属的窗口（hwnd）、消息编号（message）、消息的 WPARAM 型参数（wParam）以及消息的 LPARAM 型参数（lParam）组成。消息的两个参数中包含了重要的内容。比如，对鼠标消息而言，lParam 中一般包含鼠标的位置信息，而 wParam 参数中则包含发生该消息时，对应的 SHIFT 键的状态信息等。对其他不同的消息类型来讲，wParam 和 lParam 也具有明确的定义。当然，用户也可以自定义消息，并定义消息的 wParam 和 lParam 意义。为了用户能够自定义消息，MiniGUI 定义了 MSG_USER 宏，可如下定义自己的消息：

#define MSG_MYMESSAGE1	(MSG_USER + 1)
#define MSG_MYMESSAGE2	(MSG_USER + 2)

用户可以在自己的程序中使用自定义消息，并利用自定义消息传递数据。

在理解消息之后，我们看消息循环。简而言之，消息循环就是一个循环体，在这个循环体中，程序利用 GetMessage 函数不停地从消息队列中获得消息，然后利用 DispatchMessage 函数将消息发送到指定的窗口，也就是调用指定窗口的窗口过程，并传递消息及其参数。典型的消息循环如下所示：

while (GetMessage (&Msg, hMainWnd)) {
       TranslateMessage (&Msg);
       DispatchMessage (&Msg);
}

如上所示，GetMessage 函数从 hMainWnd 窗口所属的消息队列当中获得消息，然后调用 TranslateMessage 函数将 MSG_KEYDOWN 和 MSG_KEYUP 消息翻译成 MSG_CHAR 消息，最后调用 DispatchMessage 函数将消息发送到指定的窗口。

在 MiniGUI-Threads 版本中，每个建立有窗口的 GUI 线程有自己的消息队列，而且，所有属于同一线程的窗口共享同一个消息队列。因此，GetMessage 函数将获得所有与 hMainWnd 窗口在同一线程中的窗口的消息。

而在 MiniGUI-Lite 版本中，只有一个消息队列，GetMessage 将从该消息队列当中获得所有的消息，而忽略 hMainWnd 参数。

除了上面提到的 GetMessage 和 TranslateMessage、DispatchMessage 函数以外，MiniGUI 支持如下几个消息处理函数。

PostMessage：该函数将消息放到指定窗口的消息队列后立即返回。这种发送方式称为"邮寄"消息。如果消息队列中的邮寄消息 缓冲区已满，则该函数返回错误值。在下一个消息循环中，由 GetMessage 函数获得这个消息之后，窗口才会处理该消息。PostMessage 一般用于发送一些非关键性的消息。比如在 MiniGUI 中，鼠标和键盘消息就是通过 PostMessage 函数发送的。

SendMessage：该函数和 PostMessage 函数不同，它在发送一条消息给指定窗口时，将等待该消息被处理之后才会返回。当需要知道某个消息的处理结果时，使用该函数发送消息，然后根据其返回值进行 处理。在 MiniGUI-Threads 当中，如果发送消息的线程和接收消息的线程不是同一个线程，发送消息的线程将阻塞并等待另一个线程的处理结果，然后继续运行；否则， SendMessage 函数将直接调用接收消息窗口的窗口过程函数。MiniGUI-Lite 则和上面的第二种情况一样，直接调用接收消息窗口的窗口过程函数。

SendNotifyMessage：该函数和 PostMessage 消息类似，也是不等待消息被处理即返回。但和 PostMessage 消息不同，通过该函数发送的消息不会因为缓冲区满而丢失，因为系统采用链表的形式处理这种消息。通过该函数发送的消息一般称为"通知消息"，一般用来从控 件向其父窗口发送通知消息。

PostQuitMessage：该消息在消息队列中设置一个 QS_QUIT 标志。GetMessage 在从指定消息队列中获取消息时，会检查该标志，如果有 QS_QUIT 标志，GetMessage 消息将返回 FALSE，从而可以利用该返回值终止消息循环。

表 1 总结了 MiniGUI-Threads 和 MiniGUI-Lite 在消息处理上的不同

表 1 MiniGUI-Threads 和 MiniGUI-Lite 在消息处理上的不同

	MiniGUI-Threads	MiniGUI-Lite
多消息队列	每个创建窗口的线程拥有独立的消息队列	只有一个消息队列。所有窗口共享一个消息队列。除非嵌套消息循环，否则一个程序中只有一个消息循环。
内建多线程处理	是。可以自动处理跨线程的消息传递	不能。从一个线程向另外一个线程发送或者邮寄消息时，必须通过互斥处理保护消息队列。
其他	可以利用 PostSyncMessage 函数跨线程发送消息，并等待消息的处理结果	不能使用 PostSyncMessage、SendAsynMessage 等消息。

5.1 窗口的建立
我们知道，MiniGUI 的 API 类似 Win32 的 API。因此，窗口的建立过程和 Windows 程序基本类似。不过也有一些差别。首先我们回顾一下 Windows 应用程序的框架：

1. 在 WinMain () 中创建窗口，使用以下步骤：创建窗口类、登记窗口类、创建并显示窗口、启动消息循环。
2. 在 WndProc () 中，负责对发到窗口中的各种消息进行响应。

在 MiniGUI 中也同样要有这两个函数。不过稍微有点不同。程序的入口函数名字叫MiniGUIMain ()，它负责创建程序的主窗口。在建立主窗口之后，程序进入消息循环。

在 Win32 程序中，在建立一个主窗口之前，程序首先要注册一个窗口类，然后创建一个属于该窗口类的主窗口。MiniGUI 却没有在主窗口中使用窗口类的概念。在 MiniGUI 程序中，首先初始化一个 MAINWINCREATE 结构，该结构中元素的含义是：

CreateInfo.dwStyle：	窗口风格
CreateInfo.spCaption：	窗口的标题
CreateInfo.dwExStyle ：	窗口的附加风格
CreateInfo.hMenu：	附加在窗口上的菜单句柄
CreateInfo.hCursor：	在窗口中所使用的鼠标光标句柄
CreateInfo.hIcon：	程序的图标
CreateInfo.MainWindowProc：	该窗口的消息处理函数指针
CreateInfo.lx：	窗口左上角相对屏幕的绝对横坐标，以象素点表示
CreateInfo.ty：	窗口左上角相对屏幕的绝对纵坐标，以象素点表示
CreateInfo.rx：	窗口的长，以象素点表示
CreateInfo.by：	窗口的高，以象素点表示
CreateInfo.iBkColor：	窗口背景颜色
CreateInfo.dwAddData：	附带给窗口的一个 32 位值
CreateInfo.hHosting：	窗口消息队列所属

其中有如下几点要特别说明：

1. CreateInfo.dwAddData：在程序编制过程中，应该尽量减少静态变量，但是如何不使用 静态变量而给窗口传递参数呢？这时可以使用这个域。该域是一个 32 位的值，因此可以把所有需要传递给窗口的参数编制成一个结构，而将结构的指针赋予该域。在窗口过程中，可以使用 GetWindowAdditionalData 函数获取该指针，从而获得所需要传递的参数。
2. CreateInfo.hHosting：该域表示的是将要建立的主窗口使用哪个主窗口的消息队列。使用其他主窗口消息队列的主窗口，我们称为"被托管"的主窗口。当然，这只在 MiniGUI-Threads 版本中有效。
3. MainWinProc 函数负责处理窗口消息。这个函数就是主窗口的"窗口过程"。窗口过程一般有四个入口参数，第一个是窗口句柄，第二个是消息类型，第三个和第四个是消息的两个参数。

在准备好MAINWINCREATE 结构之后，就可以调用 CreateMainWindow 函数建立主窗口了。在建立主窗口之后，典型的程序将进入消息循环。如下所示：

int MiniGUIMain (int args, const char* arg[])
{
    MSG Msg;
    MAINWINCREATE CreateInfo;
    HWND hWnd;

    // 初始化 MAINWINCREATE 结构
    CreateInfo.dwStyle = WS_VISIBLE | WS_VSCROLL | WS_HSCROLL | WS_CAPTION;
    CreateInfo.spCaption= "MiniGUI step three";
    CreateInfo.dwExStyle = WS_EX_NONE;
    CreateInfo.hMenu = createmenu();
    CreateInfo.hCursor = GetSystemCursor(0);
    CreateInfo.hIcon = 0;
    CreateInfo.MainWindowProc = MainWinProc;
    CreateInfo.lx = 0;
    CreateInfo.ty = 0;
    CreateInfo.rx = 640;
    CreateInfo.by = 480;
    CreateInfo.iBkColor = COLOR_lightwhite;
    CreateInfo.dwAddData = 0;
    CreateInfo.hHosting = HWND_DESKTOP;

    // 建立主窗口
    hWnd = CreateMainWindow(&CreateInfo);
    if (hWnd == HWND_INVALID)
        return 0;

    // 显示主窗口
    ShowWindow (hWnd, SW_SHOWNORMAL);

    //  进入消息循环
    while (GetMessage(&Msg, hWnd)) {
        TranslateMessage (&Msg);
        DispatchMessage(&Msg);
    }

    MainWindowThreadCleanup (hWnd);
    return 0;
}

注意，和 Windows 程序不同的是，在退出消息循环之后，还要调用一个函数，即 MainWindowThreadCleaup 函数。该函数的工作是销毁主窗口的消息队列，一般在线程或者进程的最后调用。

5.2 窗口的销毁
要销毁一个主窗口，可以利用 DestroyMainWindow (hWnd) 函数。该函数将销毁主窗口，但不会销毁主窗口所使用的消息队列，而要使用MainWindowThreadCleaup 最终清除主窗口所使用的消息队列。

一般而言，一个主窗口过程在接收到 MSG_CLOSE 消息之后会销毁主窗口，并调用 PostQuitMessage 消息终止消息循环。如下所示：

case MSG_CLOSE:
    // 销毁窗口使用的资源
    DestroyLogFont (logfont1);
    DestroyLogFont (logfont2);
    DestroyLogFont (logfont3);
    
    // 销毁子窗口
    DestroyWindow(hWndButton);
    DestroyWindow(hWndEdit);
    // 销毁主窗口
    DestroyMainWindow (hWnd);
    // 发送 MSG_QUIT 消息
    PostQuitMessage(hWnd);
    return 0;

在窗口（包括主窗口和子窗口在内）的生存周期当中，有几个重要的消息需要仔细处理。下面描述这些消息的概念和典型处理。

6.1 MSG_NCCREATE
该消息在 MiniGUI 建立主窗口的过程中发送到窗口过程。lParam 中包含了由 CreateMainWindow 传递进入的 pCreateInfo 结构指针。您可以在该消息的处理过程中修改 pCreateInfo 结构中的某些值。

6.2 MSG_SIZECHANGING
该消息窗口尺寸发生变化时，或者建立窗口时发送到窗口过程，用来确定窗口大小。wParam 包含预期的窗口尺寸值，而 lParam 用来保存结果值。MiniGUI 的默认处理是，

case MSG_SIZECHANGING:
	memcpy ((PRECT)lParam, (PRECT)wParam, sizeof (RECT));
	return 0;

你可以截获该消息的处理，从而让即将创建的窗口位于指定的位置，或者具有固定的大小，比如在 SPINBOX 控件中，就处理了该消息，使之具有固定的大小：

case MSG_SIZECHANGING:
{
	const RECT* rcExpect = (const RECT*) wParam;
	RECT* rcResult = (RECT*) lPraram;

	rcResult->left = rcExpect->left;
	rcResult->top = rcExpect->top;
	rcResult->right = rcExpect->left +  _WIDTH;
	rcResult->bottom = rcExpect->left +  _HEIGHT;
	return 0;
}

6.3 MSG_CHANGESIZE
在确立窗口大小之后，该消息被发送到窗口过程，用来通知确定之后的窗口大小。wParam 包含了窗口大小 RECT 的指针。注意应用程序应该将该消息传递给 MiniGUI 进行默认处理。

6.4 MSG_SIZECHANGED
该消息用来确定窗口客户区的大小，和 MSG_SIZECHANGING 消息类似。wParam 参数包含窗口大小信息，lParam 参数是用来保存窗口客户区大小的 RECT 指针，并且具有默认值。如果该消息的处理返回非零值，则将采用 lParam 当中包含的大小值作为客户区的大小；否则，将忽略该消息的处理。比如在 SPINBOX 控件中，就处理了该消息，并使客户区占具所有的窗口范围：

case MSG_SIZECHANGED
{
	RECT* rcClient = (RECT*) lPraram;

	rcClient->right = rcClient->left  +  _WIDTH;
	rcClient->bottom = rcClient->top +  _HEIGHT;
	return 0;
}

6.5 MSG_CREATE
该消息在建立好的窗口成功添加到 MiniGUI 的窗口管理器之后发送到窗口过程。这时，应用程序可以在其中创建子窗口。如果该消息返回非零值，则将销毁新建的窗口。注意，在 MSG_NCCREATE 消息被发送时，窗口尚未正常建立，所以不能在 MSG_NCCREATE 消息中建立子窗口。

6.6 MSG_PAINT
该消息在需要进行窗口重绘时发送到窗口过程。MiniGUI 通过判断窗口是否含有无效区域来确定是否需要重绘。当窗口在初始显示、从隐藏状态变化为显示状态、从部分不可见到可见状态，或者应用程序调用 InvalidateRect 函数使某个矩形区域变成无效时，窗口将具有特定的无效区域。这时，MiniGUI 将在处理完所有的邮寄消息、通知消息之后处理无效区域，并向窗口过程发送 MSG_PAINT 消息。该消息的典型处理如下：

case MSG_PAINT:
{
	HDC hdc;

	hdc = BeginPaint (hWnd);

	// 使用 hdc 绘制窗口
	...

	EndPaint (hWnd, hdc);
	break;
}

6.7 MSG_DESTROY
该消息在应用程序调用 DestroyMainWindow 或者 DestroyWindow 时发送到窗口过程当中，用来通知系统即将销毁一个窗口。如果该消息的处理返回非零值，则将取消销毁过程。

在这个小节当中，我们给出一个简单的示例程序，该程序在窗口中打印"Hello, world!"：

#include 
#include 
#include 

#include 
#include 
#include 
#include 

static int HelloWinProc (HWND hWnd, int message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
    HDC hdc;

    switch (message) {
        case MSG_PAINT:
            hdc = BeginPaint (hWnd);
            TextOut (hdc, 0, 0, "Hello, world!");
            EndPaint (hWnd, hdc);
        break;

        case MSG_CLOSE:
            DestroyMainWindow (hWnd);
            PostQuitMessage (hWnd);
        return 0;
    }

    return DefaultMainWinProc(hWnd, message, wParam, lParam);
}

static void InitCreateInfo (PMAINWINCREATE pCreateInfo)
{
    pCreateInfo->dwStyle = WS_CAPTION | WS_VISIBLE;
    pCreateInfo->dwExStyle = 0;
    pCreateInfo->spCaption = "Hello, world!" ;
    pCreateInfo->hMenu = 0;
    pCreateInfo->hCursor = GetSystemCursor (0);
    pCreateInfo->hIcon = 0;
    pCreateInfo->MainWindowProc = HelloWinProc;
    pCreateInfo->lx = 0; 
    pCreateInfo->ty = 0; 
    pCreateInfo->rx = 320;
    pCreateInfo->by = 240;
    pCreateInfo->iBkColor = PIXEL_lightwhite; 
    pCreateInfo->dwAddData = 0;
    pCreateInfo->hHosting = HWND_DESKTOP;
}

int MiniGUIMain (int args, const char* arg[])
{
    MSG Msg;
    MAINWINCREATE CreateInfo;
    HWND hMainWnd;

#ifdef _LITE_VERSION
    SetDesktopRect (0, 0, 800, 600);
#endif

    InitCreateInfo (&CreateInfo);

    hMainWnd = CreateMainWindow (&CreateInfo);
    if (hMainWnd == HWND_INVALID)
        return -1;

    while (GetMessage (&Msg, hMainWnd)) {
        DispatchMessage (&Msg);
    }

    MainWindowThreadCleanup (hMainWnd);
    return 0;
}

很显然，这是一个非常简单的程序。该程序使用了 MiniGUI 的默认过程来处理我们前面提到的许多消息，而仅仅处理了 MSG_PAINT 和 MSG_CLOSE 两条消息。当用户单击标题栏上的关闭按钮时，MiniGUI 将发送 MSG_CLOSE 到窗口过程。这时，应用程序就可以销毁窗口，并终止消息循环，最终退出程序。

本文描述了 MiniGUI 中与消息相关的几个重要函数，并讲述了 MiniGUI-Threads 和 MiniGUI-Lite 在消息机制实现上的几个不同。本文还讲述了在 MiniGUI 中的窗口建立和销毁过程，并解释了窗口过程的概念以及一些重要消息的处理。最后，本文给出了一个简单的 MiniGUI 的示例程序，该程序建立窗口，并在其中打印"Hello, world!"。

魏永明（），男，27 岁，工学硕士。国内最有影响的自由软件项目之一－－MiniGUI 的创始人及主要开发人员。著有《Linux 实用教程》与《学用 Linux 与 Windows NT》，并主持翻译了《Red Hat Linux 奥秘》、《Linux 编程宝典》 等大量优秀的 Linux 技术著作。是清华大学 AKA Linux 编程技术系列讲座的主讲人。