系統理解Win32 API和MFC(上)
作者: 溫昱
作者主頁: lcspace.diy.163.com

Win32 API是微軟的操作系統Windows提供給開發人員的編程接口，它決定了我們開發的Windows應用程序的能力。MFC是微軟為開發人員提供的類庫，在某種意義上是對Win32 API的封裝。本文試圖從全局角度對Win32 API和MFC進行理解──給出二者的概念模型。
本文使用UML描述概念模型。Win32 API本不是面向對象的，我用面向對象的觀點去理解它，無非是想表達其全局。
本文參考了MSDN、相關書籍和網上的一些資料，在此一并感謝。

一、Win32 API的概念模型

Win32 API的object有3種：user obj，gdi obj，kernel obj。但是，如果一點不考慮OS本身的支持，就會在有些問題上疑惑，因此，我這里把“operation system負責將中斷封裝成message”加上。

1、user obj、gdi obj、kernel obj、system 4者的關系

由于是kernel obj部分負責將另外3者聯系起來，因此我們在下圖中直接深入到kernel obj部分內部。

從圖中看到，在內存中運行的，除了“負責將中斷封裝成message”的system支持部分，還有另外3類object：kernel obj、user obj和gdi obj，每個obj都有一個句柄handle與之對應。其中，gdi obj建立了待開發的Windows 應用和外部輸出設備的聯系，kernel obj中的file建立了內存和永久存儲設備的聯系。具體說，內存中的file從可以從硬盤上來，如果這個file是可執行文件，它將生成module，module運行起來就是process，process可以包含多條thread，而thread的運行映象最終還是來自于file。thread是kernel obj中最重要的一個，因為消息隊列就是thread擁有的，只有thread才能夠接受message。對gdi obj、urser obj和file的操作，也是發生在thread中的。所以書都講，process至少擁有一個thread。

2、展開“system負責將中斷封裝成message”部分

下面展開“system負責將中斷封裝成message”部分，盡早解除對“message到底是怎么形成的”的困惑。


3、展開“gdi obj”部分

開發人員可以通過gdi obj將app的信息反饋給User。

從圖中看到，gdi obj有8種，其中7種為：bmp，brush，pen，region，font，palette，path。另一種比較特殊的是DC，它可以被理解為一種容器，程序員通過調用SelectPallette()將pallte放入容器，通過調用BeginPath()和EndPath()將path放入容器，其它5種gdi obj，是通過調用SelectObject()放入容器的。DC又具體分為4種，其中DisplayDC就是最常用的用來支持我們“畫Window”的DC。 另外，如果覺得不好理解，請參考composite設計模式。

4、展開user obj部分

4.1 第1次迭代

window在Windows應用開發中占有重要地位。

從圖中看到，window可分為3種：desktop，top-level window，child window。所有window被OS組織成tree，有專門的數據結構來管理。desktop就是樹根，desktop的子節點是top-level window，top-level window的子節點是child window，child window仍然可以有子節點，同樣歸屬于child window。tree數據結構中還記錄了4種重要信息，是4種指針：parent指針、child指針、brother指針、owner指針。這樣，從任何一個window就能很容易地找到其它window了。

好了，暫且得到 window = desktop + topLevel + child 的結論，看看全局先。畢竟，一步到位有時候并不好。
從圖中看到，window確實占有重要地位。從邏輯是講，thread是window的擁有者；但是，所有window一起決定了屏幕看起來是上面樣子，何況點擊任何一個window都會使window得相互覆蓋關系發生變化，對所用window進行統一管理是必須的，所以OS又不得不統一用window tree來管理window，反映復雜的window關系。每個window都必須有一個且只能有一個客戶區，還可能有一個title bar。

 

再來看看CreateWindow()函數的interface spec透露了哪些信息。

 

從圖中看到，CreateWindow()負責為window建立與窗口類的聯系。每個window都有一個窗口類與之對應，而一個窗口類可以對應多個window。窗口類中記錄了窗口函數和菜單等資源信息，而由file生成的module正是窗口函數和資源的老家。

 

4.2 第2次迭代

考察消息種類。

從圖中看到，每個message都是發送給某個window的。注意，msg可由SYS代碼產生，也可以由API函數產生。

進一步考察window，深入topLevel和child。

從圖中看到，OVERLAPPED風格的window是top-level window的一種，而另一種POPUP風格的window從本質上(行為上)是特殊的一種OVERLAPPED風格的window，雖然我們從coding的角度常常不這么認為。

還是不好，因為當我們調用CreateWindow() API函數時，明明感覺CHILD、OVERLAPPED、POPUP是“window style”。我再畫一張圖。

從圖中看到，control必須是CHILD風格的，dialog必須是POPUP風格的，而一般性的window卻可以是任意風格的。

4.3 第3次迭代

總結user obj:


CreateDialog()函數示意:

從圖中看到，CreateDialog()和CreateWindow()最大的區別就是，它有對話框模板支持方便地定制dialog界面。注意，Dialog是特殊的window，窗口類它一定也是有的。