Windows程序内部运行原理

Windows 程序内部运行原理

 

为了理解Visual C++应用程序开发过程，先要理解Windows程序的运行机制。因为 Visual C++是 Windows 开发语言，需要明白在 Windows 环境下编程和在其它环境下编程的一些根本性的差别。全面地讨论 Windows 的内部工作机制将需要整整一本书的容量，没有必要深入了解所有的技术细节。但是对于Windows程序运行的一些根本性的概念，是一个Visual C++程序员所必须掌握的知识。

 

2.1 Windows应用程序，操作系统，计算机硬件之间的相互关系

    WINDOWS程序设计是一种完全不同于传统的DOS方式的程序设计方法，它是一种事件驱动方式的程序设计模式，主要是基于消息的。当用户需要完成某种功能时会调用操作系统的某种支持，然后操作系统将用户的需要包装成消息，并投递到消息队列中，最后应用程序从消息队列中取走消息并进行响应。

我们这样解释上面的图例，向下的箭头1表示操作系统能够操纵输出设备，以执行特定的功能，如让声卡发出声音，让显卡画出图形。向上的箭头2表示操作系统能够感知输入设备状态的变化，如鼠标移动，键盘按下，并且能够知道鼠标移动的具体位置，键盘按下的哪个字符。这就是操作系统和计算机硬件之间的交互关系，应用程序开发者通常不需知道其具体实现细节。

 

2.1.1 关于API

向下的箭头3表示应用程序可以通知操作系统执行某个具体的动作，如操作系统能够控制声卡发出声音，但它并不知道何时发出何种声音，得由应用程序告诉操作系统该发出什么样的声音。这个关系好比有个机器人能够完成行走的功能，但是，如果人们不告诉它往哪个方向上走，机器人是不会主动行走的。这里的机器人就是操作系统，人们就是应用程序。

那么，应用程序是如何通知操作系统执行某个功能的呢？有过编程经验的读者都应该知道，在应用程序中要完成某个功能，都是以函数调用的形式实现的，同样，应用程序也是以函数调用的方式来通知操作系统执行相应的功能的。操作系统所能够完成的每一个特殊功能通常都有一个函数与其对应，也就是说，操作系统把它所能够完成的功能以函数的形式提供给应用程序使用，应用程序对这些函数的调用就叫做系统调用，这些函数的集合就是Windows操作系统提供给应用程序编程的接口(Application Programming Interface),简称Windows API。如CreateWindow就是一个API函数，应用程序中调用这个函数，操作系统就会按照该函数提供的参数信息产生一个相应的窗口。大家不妨看看EX02_00中的源程序，体会一下在程序中是如何调用这个CreateWindow API函数的，关于这个函数的详细解释，请参阅MSDN(微软开发编程的开发系统)。

顺便提一下，对于一个真正的程序员来说，不可能死记硬背每一个API函数及其各参数的详细信息。通常都是只记住其英文拼写，有时甚至是凭着语意拼读出来的，如显示窗口用ShowWindow,退出Windows操作系统用ExitWindows等等，API函数的正确拼写格式及各参数的祥尽信息都是在MSDN迅速检索到的，没必要刻意去死记这些信息，等用的次数多了，这些信息也就在不知不觉中掌握了，但一定要具备在需要的时候能够从帮助系统中检索想要的信息的能力，这样就能做到事半功倍。学习VC++,一定要有一套真实的练习环境，学会查阅帮助系统，决不能纸上谈兵，照着书本亦步亦趋,否则就真的是没有一两年的时间，是学不好VC++的了。

注意：请不要将这里的API与java API以及其他API混淆。API正如其语义一样，已成为一种被广泛使用的专业术语。如果某个系统或某个设备提供给某种应用程序对其进行编程操作的函数，类，组件等的集合，就称作该系统的API。曾经有学员问我这样的问题，Java API与windows API有何关系，是不是指java也可以调用windows里的API?读者现在应该明白这个问题了，不需我来回答了吧？

 

2.1.2 关于消息及消息队列

向上的箭头4表示操作系统能够将输入设备的变化上传给应用程序。如用户在某个程序活动时按了一下键盘，操作系统马上能够感知到这一事件，并且能够知道用户按下的是哪一个键，操作系统并不决定对这一事件如何作出反应，而是将这一事件转交给应用程序，由应用程序决定如何对这一事件作出反应。好比有个蚊子叮了我们一口，我们的神经末梢（相当于操作系统）马上感知到这个事件，并传递给了我们的大脑（相当于应用程序），我们的大脑最终决定如何对这一事件作出反应，如将蚊子赶走，或是将蚊子拍死。对事件作出反应的过程就是消息响应，由水平箭头5表示。

操作系统是怎样将感知到的事件传递给应用程序的呢？这是通过消息机制(Message)来实现的。操作系统将每个事件都包装成一个称为消息的结构体MSG来传递给应用程序的,参看MSDN，

MSG结构定义如下：

Code