Windows的消息机制
Windows是一个消息(Message)驱动系统。Windows的消息提供了应用程序之间、应用程序与Windows系统之间进行通信的手段。应用程序想要实现的功能由消息来触发,并且靠对消息的响应和处理来完成。
Windows系统中有两种消息队列:系统消息队列和应用程序消息队列。计算机的所有输入设备由Windows监控。当一个事件发生时,Windows先将输入的消息放入系统消息队列中,再将消息拷贝到相应的应用程序消息队列中。应用程序的消息处理程序将反复检测消息队列,并把检测到的每个消息发送到相应的窗口函数中。这便是一个事件从发生至到达窗口函数必须经历的过程。
必须注意的是,消息并非是抢占性的,无论事件的缓急,总是按照到达的先后派对,依次处理(一些系统消息除外),这样可能使一些实时外部事件得不到及时处理。
Windows中的消息是放在对应的进程的消息队列里的。可以通过GetMessage取得,并且对于一般的消息,此函数返回非零值,但是对于WM_QUIT消息,返回零。可以通过这个特征,结束程序。当取得消息之后,应该先转换消息,再分发消息。所谓转换,就是把键盘码的转换,所谓分发,就是把消息分发给对应的窗口,由对应的窗口处理消息,这样对应窗体的消息处理函数就会被调用。两个函数可以实现这两个功能:TranslateMessage和DispatchMessage。
另外,需要注意,当我们点击窗口的关闭按钮关闭窗口时,程序并没有自动退出,而是向程序发送了一个WM_DESTROY消息(其实过程是这样的,首先向程序发送WM_CLOSE消息,默认的处理程序是调用DestroyWindow销毁窗体,从而引发WM_DESTROY消息),此时在窗体中我们要响应这个消息,如果需要退出程序,那么就要向程序发送WM_QUIT消息(通过PostQuitMessage实现)。
一个窗体如果想要调用自己的消息处理函数,可以使用SendMessage向自己发消息。 如上所述,大部分(注意是大部分)的消息是这样传递的:首先放到进程的消息队列中,之后由GetMessage取出,转换后,分发给对应的窗口。这种消息成为
存储式消息。存储式消息基本上是使用者输入的结果,以击键(如WM_KEYDOWN和WM_KEYUP讯息)、击键产生的字符(WM_CHAR)、鼠标移动(WM_MOUSEMOVE)和鼠标按钮(WM_LBUTTONDOWN)的形式给出。存储式消息还包含时钟消息(WM_TIMER)、更新消息(WM_PAINT)和退出消息(WM_QUIT)。
但是也有的消息是直接发送给窗口的,它们被称为非存储式消息。例如,当WinMain调用CreateWindow时,Windows将建立窗口并在处理中给窗口消息处理函数发送一个WM_CREATE消息。当WinMain调用ShowWindow时,Windows将给窗口消息处理函数发送WM_SIZE和WM_SHOWWINDOW消息。当WinMain调用UpdateWindow时,Windows将给窗口消息处理函数发送WM_PAINT消息。
一、引言
随着Windows操作系统的不断推广,众多软件开发包都提供有开发基于Windows平台应用软件的功能。虽然这些开发包不尽相同,流行的有Visual C++、Visual Basic、Delphi、C++ Builder 等多种,但由这些不同语言开发的软件有一点却是相同的--都是运行于Windows 操作平台,都必须接受Windows 的运行机制。作为Windows 操作系统灵魂的消息机制也就必然为众多用不同语言开发的Windows操作系统下运行的应用程序所接受。因此,要编写深入的Windows程序,就必须对Windows的运行机制有很好的认识和理解。本文下面将对Windows操作系统下的消息运行机制做较为深入的剖析。
二、Windows事件驱动机制
我们当中不少使用VC、Delphi等作为开发语言的程序员是一步步从DOS下的Basic、C++中走过来的,而且大多在刚开始学习编程时也是先从DOS下的编程环境入手的,因此在习惯了DOS下的过程驱动形式的顺序程序设计方法后,往往在向Windows下的开发环境转型的过程中会对Windows所采取的事件驱动方式感到无法适应。因为DOS和Windows这两种操作系统的运行机制是截然不同的,DOS下的任何程序都是使用顺序的、过程驱动的程序设计方法。这种程序都有一个明显的开始、明显的过程以及一个明显的结束,因此通过程序就能直接控制程序事件或过程的全部顺序。即使是在处理异常时,处理过程也仍然是顺序的、过程驱动的结构。而Windows的驱动方式则是事件驱动的,即程序的流程不是由事件的顺序来控制,而是由事件的发生来控制,所有的事件是无序的,所为一个程序员,在编写程序时,并不知道用户会先按下哪个按纽,也就不知道程序先触发哪个消息。因此我们的主要任务就是对正在开发的应用程序要发出的或要接收的消息进行排序和管理。事件驱动程序设计是密切围绕消息的产生与处理而展开的,一条消息是关于发生的事件的消息。
三、Windows的消息循环
Windows操作系统为每一个正在运行的应用程序保持有一个消息队列。当有事件发生后,Windows并不是将这个激发事件直接送给应用程序,而是先将其翻译成一个Windows消息,然后再把这个消息加入到这个应用程序的消息队列中去。应用程序需要通过消息循环来接收这些消息。在MFC中使用了对WinAPI进行了很好封装的类库,虽然可以为编程提供一个面向对象的界面,使Windows程序员能够以面象对象的方式进行编程,把那些进行SDK编程时最繁琐的部分提供给程序员,使之专注于功能的实现,但是由于引入了很好的封装特性,使我们不能直接操纵部分核心代码。对于消息的循环和接收也只是通过类似于下面的消息映射予以很简单的表示:
BEGIN_MESSAGE_MAP(CTEMMSView, CFormView)
//{ { AFX_MSG_MAP(CTEMMSView)
ON_WM_LBUTTONDOWN()
ON_COMMAND(ID_OPENDATA, OnOpenData)
ON_WM_TIMER()
ON_WM_PAINT()
//} } AFX_MSG_MAP
END_MESSAGE_MAP()
虽然上述消息映射在编程过程中处理消息非常简练方便,但显然是难于理解消息是如何参与循环和分发的。因此有必要通过SDK(Software Developers Kit,软件开发工具箱)代码深入到被MFC封装的Windows编程的核心中来研究其具体是如何工作的。在SDK编程中,一般是在Windows应用程序的入口点WinMain函数中添加处理消息循环的代码以检索Windows送来的消息,然后WinMain再把这些消息分配给相应的窗口函数并处理它们:
……
MSG msg; //定义消息名
while (GetMessage (& msg, NULL, 0, 0))
{
TranslateMessage (& msg) ; //翻译消息
DispatchMessage (& msg) ; //撤去消息
}
return msg.wParam ;
上述几句虽然简单但却是所有Windows程序的关键代码,担负着获取、解释和分发消息的任务,下面就重点对其功能和作用进行分析:
MSG结构在头文件中定义如下:
typedef struct tagMSG
{
HWND hwnd;
UINT message;
WPARAM wParam;
LPARAM lParam;
DWORD time;
POINT pt;
} MSG, *PMSG;
其数据成员的具体意义如下:
hwnd:消息将要发送到的那个窗口的句柄,用这个参数可以决定让哪个窗口接收消息。
message:消息号,它唯一标识了一种消息