21
Было понятно, что сама операционная система управляет элементами логики изменения размеров окна, и что программа способна реагировать на эту функцию системы. Но как программа узнавала, что размер ее окна изменился? Какой механизм использовала операционная система, чтобы довести эту информацию до окна? Для того чтобы понять, как все это работает, прежнего опыта программирования оказывается недостаточно.
Отсюда следует, что ответ на эти вопросы является центральным в понимании архитектуры, использованной в графическом интерфейсе пользователя. В Windows, когда пользователь меняет размер окна, программе отправляется сообщение с данными о новом размере окна. После этого программа может поменять размеры своего окна на новые.
"Windows посылает программе сообщение". Трудно надеяться, что вы смогли, не моргнув глазом, прочесть это предложение. Что оно могло бы означать? Мы здесь говорим о программе, а не о системе электронной почты. Как может операционная система отправить программе сообщение?
Когда говорится: "Windows посылает программе сообщение," — имеется в виду, что Windows вызывает функцию внутри программы. Параметры этой функции описывают параметры сообщения. Эта функция, находящаяся в вашей программе для Windows, называется оконной процедурой (window procedure).
Оконная процедура
Вы, несомненно, уже привыкли к мысли, что программа делает вызовы операционной системы. Таким образом, например, программа открывает файл на жестком диске. К чему вы, наверное, еще не можете привыкнуть, так это к тому, что операционная система вызывает программу. Тем не менее, это суть объектно-ориентированной архитектуры Windows 95.
У каждого окна, создаваемого программой, имеется соответствующая оконная процедура. Эта процедура является функцией, которая может находиться либо в самой программе, либо в динамически подключаемой библиотеке. Windows посылает сообщение окну путем вызова оконной процедуры, на основе этого сообщения окно совершает какие-то действия и затем возвращает управление Windows.
Более точно, окно всегда создается на основе "класса окна". Класс окна определяет оконную процедуру, обрабатывающую поступающие окну сообщения. Использование класса окна позволяет создавать множество окон на основе одного и того же класса окна и, следовательно, использовать одну и ту же оконную процедуру. Например, все кнопки во всех программах для Windows созданы на основе одного и того же класса окна. Этот класс связан с оконной процедурой (расположенной в динамически подключаемой библиотеке Windows), которая управляет процессом передачи сообщений всем кнопкам всех окон.
В объектно-ориентированном программировании любой "объект" несет в себе сочетание кода и данных. Окно — это объект. Код — это оконная процедура. Данные — это информация, хранимая оконной процедурой, и информация, хранимая системой Windows для каждого окна и каждого класса окна, которые имеются в системе.
Оконная процедура обрабатывает сообщения, поступающие окну. Очень часто эти сообщения передают окну информацию о том, что пользователь осуществил ввод с помощью клавиатуры или мыши. Таким образом, например, кнопки "узнают" о том, что они нажаты. Другие сообщения говорят окну о том, что необходимо изменить размер окна или о том, что поверхность окна необходимо перерисовать.
Когда программа для Windows начинает выполняться, Windows строит для программы очередь сообщений (message queue). В этой очереди хранятся сообщения для любых типов окон, которые могли бы быть созданы программой. Небольшая часть программы, которая называется циклом обработки сообщений (message loop), выбирает эти сообщения из очереди и переправляет их соответствующей оконной процедуре. Другие сообщения отправляются непосредственно оконной процедуре, минуя очередь сообщений.
Если это слишком абстрактное описание архитектуры Windows начало вас утомлять, может быть вам станет понятнее, если вы увидите, как окно, класс окна, оконная процедура, очередь сообщений, цикл обработки сообщений и сами сообщения собраны все вместе в тексте реальной программы.
Начнем.
Ваша первая программа для Windows
В своем первом классическом труде The C Programming Language (2d ed., Prentice Hall, 1988), Брайан Керниган и Деннис Ритчи начали изучение С с этой, важной для нас, программы, которую они назвали "Hello, world":
#include <stdio.h>
main()
{
printf("Hello, world\n");
}
22
В этой главе будет показана аналогичная программа, написанная для Microsoft Windows 95. Программа называется HELLOWIN, она создает окно, в котором выводится строка "Hello, Windows 95!" и воспроизводится звуковой файл с голосом, декламирующим те же слова.
Чтобы вас не хватил удар при виде программы HELLOWIN, предупреждаем заранее, что в тексте программы HELLOWIN.С свыше 80 строк. Большая часть этих 80 строк является надстройкой. Похожая надстройка будет почти в каждой программе для Windows.
Вместо того, чтобы спрашивать, почему программа "Hello, Windows 95!" столь длинная и сложная, давайте зададимся вопросом о том, почему привычная программа "Hello, world" столь короткая и простая.
Что в этой программе неправильно?
Модель вывода строки в программе "Hello, world" и в других традиционных программах С — это устаревший придаток аппарата, известного как телетайп. Телетайп напоминает пишущую машинку с непрерывной подачей бумаги. Прошло не слишком много времени, с тех пор как программисты сидели за телетайпом и набирали команды, которые воспроизводились на бумаге. Компьютер отзывался, печатая свои ответы на той же бумаге.
В начале, после появления терминалов мэйнфрэймов и персональных компьютеров, принцип телетайпа распространился и на экран дисплея. Экран дисплея стал "стеклянным телетайпом", который просто прокручивался, если текст доходил до нижней части экрана.
Как может традиционная программа "Hello, world" выводить свой текст на экран без получения операционной системой информации о конкретном устройстве вывода, на котором этот текст должен появиться? Очевидно, что это дисплей — единственное устройство вывода, используемое таким образом, как будто оно является телетайпом. В том случае, если пользователь хочет вывести информацию куда-нибудь еще, ему необходимо задать это в командной строке.
Как может программа выводить свой текст на экран без получения системой информации о том, где на устройстве вывода этот текст должен появиться? Поскольку текст всегда появляется там, где оказывается курсор, то вероятно, текст после выполнения программы окажется на следующей строке. В том случае, если вы хотите поместить слова "Hello, world" в центр экрана, то вам следует перевести начальную позицию курсора в нужное положение, воспользовавшись несколькими управляющими командами, конкретный вид которых зависит от используемого устройства вывода.
Давайте посмотрим, что появится на экране, если бы вы захотели одновременно выполнить несколько программ "Hello, world". Полная неразбериха! Копии программ стали бы мешать друг другу. В заложенном в основу телетайпа принципе нет ничего, что разделяло бы несколько работающих параллельно программ.
Следует также отметить, что вы видите слова "Hello, world" даже после того, как программа завершилась. Вместо того, чтобы их стереть, программа оставляет на экране пережиток своего существования.
Программа "Hello, world" выглядит так просто потому, что написана в простое время, для простых компьютеров и простых устройств вывода информации. В мире современных компьютеров произошли значительные изменения, и эти изменения диктуют создателям программного обеспечения новые правила игры.
Файлы HELLOWIN
Два из трех файлов, необходимых для создания программы "HELLOWIN", представлены на рис. 2.1. Это makeфайл HELLOWIN.MAK и файл исходного текста HELLOWIN.С.
HELLOWIN.MAK
#------------------------
# HELLOWIN.MAK make file
#------------------------
hellowin.exe : hellowin.obj
$(LINKER) $(GUIFLAGS) -OUT:hellowin.exe hellowin.obj $(GUILIBS)
hellowin.obj : hellowin.c $(CC) $(CFLAGS) hellowin.c
HELLOWIN.C
/*------------------------------------------------------------ |
|
HELLOWIN.C -- |
Displays "Hello, Windows 95!" in client area |
|
(c) Charles Petzold, 1996 |
------------------------------------------------------------ |
*/ |
23
#include <windows.h>
LRESULT CALLBACK WndProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);
int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, PSTR szCmdLine, int iCmdShow)
{
static char |
szAppName[] = "HelloWin"; |
HWND |
hwnd; |
MSG |
msg; |
WNDCLASSEX |
wndclass; |
wndclass.cbSize |
= sizeof(wndclass); |
wndclass.style |
= CS_HREDRAW | CS_VREDRAW; |
wndclass.lpfnWndProc |
= WndProc; |
wndclass.cbClsExtra |
= 0; |
wndclass.cbWndExtra |
= 0; |
wndclass.hInstance |
= hInstance; |
wndclass.hIcon |
= LoadIcon(NULL, IDI_APPLICATION); |
wndclass.hCursor |
= LoadCursor(NULL, IDC_ARROW); |
wndclass.hbrBackground |
=(HBRUSH) GetStockObject(WHITE_BRUSH); |
wndclass.lpszMenuName |
= NULL; |
wndclass.lpszClassName |
= szAppName; |
wndclass.hIconSm |
= LoadIcon(NULL, IDI_APPLICATION); |
RegisterClassEx(&wndclass); |
|
hwnd = CreateWindow( |
|
szAppName, |
// window class name |
"The Hello Program", |
// window caption |
WS_OVERLAPPEDWINDOW, |
// window style |
CW_USEDEFAULT, |
// initial x position |
CW_USEDEFAULT, |
// initial y position |
CW_USEDEFAULT, |
// initial x size |
CW_USEDEFAULT, |
// initial y size |
NULL, |
// parent window handle |
NULL, |
// window menu handle |
hInstance, |
// program instance handle |
NULL |
|
); |
// creation parameters |
ShowWindow(hwnd, iCmdShow);
UpdateWindow(hwnd);
while(GetMessage(&msg, NULL, 0, 0))
{
TranslateMessage(&msg);
DispatchMessage(&msg);
}
return msg.wParam;
}
LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hwnd, UINT iMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
HDC hdc;
PAINTSTRUCT ps;
RECT rect;
switch(iMsg)
{
case WM_CREATE:
PlaySound("hellowin.wav", NULL, SND_FILENAME | SND_ASYNC); return 0;
24
case WM_PAINT:
hdc = BeginPaint(hwnd, &ps);
GetClientRect(hwnd, &rect);
DrawText(hdc, "Hello, Windows 95!", -1, &rect, DT_SINGLELINE | DT_CENTER | DT_VCENTER);
EndPaint(hwnd, &ps); return 0;
case WM_DESTROY: PostQuitMessage(0); return 0;
}
return DefWindowProc(hwnd, iMsg, wParam, lParam);
}
Рис. 2.1 Программа HELLOWIN
В главе 9 вы встретите другой тип файла, широко распространенный в программировании для Windows, который называется файлом описания ресурсов (resource script) и имеет расширение .RC. Но до тех пор для большинства простых программ будут использоваться только make-файл, файл с исходным текстом на языке С, а также, возможно, заголовочный файл.
Как уже упоминалось, большая часть файла HELLOWIN.С является надстройкой, которую можно обнаружить практически в каждой программе для Windows. В действительности никто полностью не запоминает текст этой надстройки; подавляющее большинство программистов, когда пишут программу для Windows, просто копируют существующую программу и делают в ней необходимые изменения. Вы можете, используя прилагаемую дискету, поступать аналогичным образом.
Если на вашем компьютере имеется операционная система Windows 95, инсталлирован пакет Microsoft Visual C++ 4.0, выполнены пакетные (batch) файлы VCVARS32.BAT, входящие в состав Visual C++, и MSC.BAT, описанный в главе 1, то введя из командной строки MS-DOS:
NMAKE HELLOWIN.MAK
вы должны, таким образом, создать файл HELLOWIN.EXE.
Если все идет нормально, вы можете просто запустить программу из командной строки MS-DOS, введя:
HELLOWIN
Программа создает обычное окно приложения, как показано на рис. 2.2. В окне, в центре рабочей области, выводится текст "Hello, Windows 95!". Если у вас установлена звуковая плата, вы также услышите звуковое сообщение. (Если у вас нет звуковой платы, то чего вы собственно ждете?)
Обратите внимание, что это окно предлагает просто потрясающее количество возможностей для своих 80 строк программы. Вы можете захватить указателем мыши заголовок окна и перемещать его по всему экрану. Вы можете захватить рамку окна и изменить размеры. При изменении размеров окна программа будет автоматически перемещать строку текста "Hello, Windows 95!" в новый центр рабочей области окна. Вы можете щелкнуть на кнопке развертывания окна и увеличить HELLOWIN до размеров всего экрана. Вы можете щелкнуть на кнопке свертывания окна и стереть его с экрана. Вы можете вызвать все эти действия из системного меню. Вы также можете, чтобы завершить программу, закрыть тремя разными способами окно: выбрав соответствующую опцию из системного меню, щелкнув на кнопке закрытия окна справа в строке заголовка, или дважды щелкнув на иконке слева в строке заголовка.
Отрадно видеть, что HELLOWIN имеет все возможности обычной программы для Windows, но настроение может резко измениться, когда вы изучите исходный код, необходимый для создания этой программы. Тем не менее не пугайтесь и держите себя в руках, пока не проанализируете всю программу до конца строку за строкой.