浅谈Windows SDK窗口程序的消息机制

Windows系统的消息机制

一个库函数（比如fopen），最终会调用操作系统的API来实现其功能，在Windows中，不仅库函数最终会调用系统函数，系统函数反过来也会调用用户函数，这种机制就是通过消息来实现的。
我们假设程序发生了一项鼠标点击“关闭”按钮的操作，系统会发现这次操作，并将这次操作包装成消息结构体发送到程序的消息列表中，每一个程序都有一个消息列表（后面会讲），消息列表中的消息一般会一个一个的执行，当程序执行到“关闭”的消息时，会调用程序的“关闭”回调函数——这就是上面说的Windows系统也会调用用户函数的底层逻辑。
Windows系统就是基于事件驱动的，消息就是其中比较重要的一种事件。

消息的结构体如下：

typedef struct tagMSG
{
    HWND hwnd;//消息产生的窗口
    UINT message;//消息的类型
    WPARAM wParam;//消息的具体信息
    WPARAM lParam;//消息的具体信息
    DWORD time;//消息发生的时间
    POINT pt;//鼠标的当前位置
}

消息队列

每一个Windows系统中的程序执行以后，系统都会为它分配一个消息队列，消息队列中保存有系统发给它的消息，比如说鼠标左键按下时，就会产生WM_LBUTTONDOWN的事件，系统检测到这个事件后，会把这个事件包装成一个消息发送给目标程序的消息列表中，消息列表中的消息是循环不断的进行处理的。
系统发送消息分为两种，一种是进队消息，还有一种是不进队消息，不进队消息就是系统直接将消息发送给程序，不需要进入队列等待，后面还会详细说。

不进队消息

发送消息可以用SendMessage函数，这个函数直接将消息发送给窗口，当窗口过程回调函数执行完毕后才会返回，这种方式发送的消息就是不进队消息。

进队消息

PostMessage将消息放进目标程序的消息队列后会立即返回。还有一个PostThreadMessage函数，用于向线程发送消息，对于线程消息，hwnd成员总是NULL。

Windows窗口程序的实现

上面介绍了Windows下的消息机制，系统发送消息到程序，程序接收到消息后的处理统称为窗口过程。
要实现窗口过程当然需要先创建一个窗口程序了。窗口程序的创建很简单，主要分为以下几个步骤：

注册窗口类
创建窗口及显示窗口
创建消息循环
编写窗口过程函数
接下来详细说下细节。

注册窗口类

注册窗口要做的事情主要是设定窗口的属性和特征，通过调用RegisterClass(&wndclass)完成注册，wndclass是一个叫作WNDCLASS的结构体，它可以设置窗口的很多属性，在注册之前有若干个字段是必须要赋值的，它的结构体如下：

style:指定窗口的样式

CS_HREDRAW：当窗口的水平宽度发生变化时窗口进行重绘
CS_VREDRAW：代表什么不用说了吧
CS_NOCLOSE：没有关闭按钮
CS_DBLCLKS：可以发送双击消息
去掉某个样式：style = style &～CS_XXXX

lpfnWndProc:窗口过程函数，Windows系统中每个窗口都可以有一个窗口过程函数，它的创建过程如下：

将窗口过程函数赋值给lpfnWndProc
注册窗口类，调用RegisterClass函数进行注册
主循环中调用DispatchMessage进行消息派发
窗口过程函数的声明如下：

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

LRESULT实际上是long类型，CALLBACK实际上是__stdcall，在VC++开发环境中，默认的编译选项是__cdecl，这种调用约定适用参数可变的函数，因为它是在函数外进行栈桢平衡。如果需要使用__stdcall需要指定，Windows API都遵循__stdcall。在Windows NT4.0以后程序中要使用回调函数必须遵循__stdcall。
LoadIcon:这个字段用来指定图标，它的第二个参数用来指定一个资源名，Windows SDK的资源命名规范一般是ID+类型，比如说按钮就是IDB_XXX。
hbrBackground:当窗口发生重绘时，系统使用这个字段指定的背景色作为重绘的颜色
贴上一段参考代码：

WNDCLASSEXW wcex;

    wcex.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
    wcex.cbSize = sizeof(WNDCLASSEXW);
    wcex.lpfnWndProc = (WNDPROC)WndProc;
    wcex.cbClsExtra = 0;
    wcex.cbWndExtra = 0;
    wcex.hInstance = hInst;
    wcex.hCursor = LoadCursor(nullptr, MAKEINTRESOURCE(IDI_ZZPEANALYZER));
    wcex.hIcon = LoadIcon(hInstance, MAKEINTRESOURCE(IDI_ZZPEANALYZER));
    wcex.hbrBackground = (HBRUSH)(COLOR_WINDOW + 1);
    wcex.lpszClassName = szWindowClass;
    wcex.hIconSm = LoadIcon(wcex.hInstance, MAKEINTRESOURCE(IDI_SMALL));
    wcex.lpszMenuName = MAKEINTRESOURCE(IDC_ZZPEANALYZER);
    RegisterClassExW(&wcex);

创建窗口及显示窗口

创建窗口没有什么特别需要讲解的地方，下面将要贴出的代码说明了一切，不过还是有需要注意的地方。

当调用CreateWindows函数时，传递参数hWndParent时，如果指定为WS_CHILD，说明创建的是子窗口，子窗口会被父窗口所影响，具体影响如下：
调用UpdateWindow函数会发送一个WM_PAINT消息来刷新窗口

HWND hWnd = CreateWindowEx(WS_EX_ACCEPTFILES,szWindowClass,szTitle,WS_OVERLAPPEDWINDOW,CW_USEDEFAULT,CW_USEDEFAULT,700,500,NULL,NULL,hInstance,NULL);
    if (!hWnd)
    {
        return FALSE;
    }
    ShowWindow(hWnd, nShowCmd);
    UpdateWindow(hWnd);

创建消息循环

每个程序都有一个消息队列，可以通过GetMessage函数获取队列中的消息。
GetMessage原型如下：

BOOL GetMessage(LPMSG lpMsg,//消息结构体
                HWND hWnd,//接收指定窗口的消息
                UINT wMsgFilterMin,//获取的消息最小值
                UINT wMsgFilterMax);//获取的消息最大值

GetMessage只有在接收到WM_QUIT时才会返回0，如果出现错误会返回-1，主循环一般如下：

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

GetMessage获取到消息队列中的消息以后，会执行TranslateMessage()，这个函数是用来将虚拟按键转换成字符的，比如说用户按下某个按键会产生WM_KEYDOWN和WM_KEYUP两个虚拟键代码，TranslateMessage()会将这两个虚拟键码转为WM_CHAR，并将这个message放到消息队列中，当下次调用GetMessage时这个消息会被调用，TranslateMessage()并不会修改消息，只是会新增一个消息。
DispatchMessage()用来将消息回传给系统，系统会调用窗口过程的回调函数。

PeekMessage
和GetMessage()类似的函数还有PeekMessage，这个函数跟GetMessage()唯一的不同是有一个wRemoveMsg字段，当它是PM_REMOVE的时候在获取到消息后会将消息从消息队列中删除，跟GetMessage一致，当它是PM_NOREMOVE时不会将消息从消息队列中移除。

编写窗口过程函数

还记得在注册窗口时绑定的回调函数吗？它就是窗口过程函数的入口。

wcex.lpfnWndProc = (WNDPROC)WndProc;

这个回调函数的声明如下：

参数在上面的注册窗口部分讲解过，就不赘述了。这个回调函数内部的实现主要是通过switch的方式来分类不同的消息处理函数，下面的图可供参考：

WM_CHAR:当用户按下键盘上的一个字符键，这个分支会被调用
WM_PAINT:当窗口的一部分或全部变为无效时就会调用这个分支，具体有以下几种情况触发：

窗口刚创建时
调用UpdateWindow时
窗口大小变化时（前提需要注册窗口时设置了CS_HREDRAW和CS_VREDRAW标志）
窗口被遮盖再显示时
注意，只有在WM_PAINT分支内部才可以使用BeginPaint（对应EndPaint），在外部只能通过GetDC函数来获取DC(对应ReleaseDC)。

DC全称Device Context，它包含了显示器、图形设备驱动器的一些信息，要在窗口上显示文字或者显示图形都需要用到DC，如果没有DC，我们就需要了解图形设备和它的驱动程序，通过调用驱动程序的接口来完成图形的显示，而图形设备有很多种，每一种都是不一样的，如果真要去了解这些驱动程序再作画，那工作量也太大了，因此微软提供了DC，由它去跟图形设备驱动程序打交道，我们只要使用它就可以直接画图了

WM_CLOSE:当用户单击窗口上的关闭按钮时，系统会发送一条WM_CLOSE消息。
DestroyWindow函数会向窗口过程发送WM_DESTROY消息，DestroyWindow函数执行完窗口就已经被销毁了，但是程序没还没有退出，因此需要在WM_DESTROY分支里面进行最后的处理。
如果程序没有响应WM_CLOSE消息，系统就会调用DefWindowProc函数，这个函数会调用DestroyWindow函数来响应这条WM_CLOSE消息。

WM_DESTROY:在这个分支里调用了PostQuitMessage，它会向消息队列中发送一条WM_QUIT消息，之前我们说过GetMessage在收到WM_QUIT会返回0，当它返回0时，主循环就停止了。传递给PostQuitMessage的参数会作为WM_QUIT消息的wParam参数，这个值通常作为WinMain函数的返回值。

就先介绍到这里。