【教程】Win32 WNDCLASS窗口类中的额外空间cbClsExtra和cbWndExtra的用法

先来讲讲wc.cbWndExtra这个成员，这个成员指定了系统为每个窗口分配多少字节的额外空间。创建窗口后，如果想要使用这段额外空间，可以使用以下六个函数之一：
GetWindowWord(hWnd, n)  // 从第n个字节开始，读取两个字节
GetWindowLong(hWnd, n)  // 从第n个字节开始，读取四个字节
GetWindowLongPtr(hWnd, n) // 从第n个字节开始读取。如果系统是32位，则读取4个字节；如果系统是64位，则读取8个字节。（这个一般用来读取指针变量）
SetWindowWord(hWnd, n, value)
SetWindowLong(hWnd, n, value)
SetWindowLongPtr(hWnd, n, value)
还有另外6个类似的函数，是以GetClass或SetClass开头的，那些函数是用来操作wc.cbClsExtra为窗口类分配的空间的，但是传入的参数仍然是hWnd，而非窗口类的名称或指针，也就是根据hWnd来确定是哪一个窗口类。
 
例如，让wc.cbWndExtra=3，也就是为每个窗口分配3个字节的额外空间。注册窗口类后创建窗口，然后执行：
char str[100];
int a, b;
SetWindowWord(hWnd, 0, 2016); // 语句1
a = GetWindowWord(hWnd, 0); // 语句2
b = GetWindowWord(hWnd, 1); // 语句3
 
sprintf_s(str, "a=%d, b=%d", a,b);
MessageBoxA(hWnd, str, "额外空间",MB_ICONINFORMATION);
运行程序，可以看到a的值为2016，b的值为7。
创建窗口时分配的3个字节，初始值都是0：
[00000000][00000000][00000000]
语句1把第0个字节和第1个字节分别设为了2016的低八位和高八位，因为2016对应的二进制数是[00000111][11100000]，所以这3个字节变成了：
[11100000][00000111][00000000]
语句2的作用是从第0个字节开始，读取两个字节，也就是读取第0和第1个字节，然后赋给变量a，刚好就是2016。
语句3是从第1个字节开始读两个字节赋给b，所以就把第1个字节赋给b的低位，第2个字节赋给b的高位。
b = [00000000][00000111] = 7
 
如果执行GetWindowWord(hWnd, 2)会怎么样呢？这条语句的作用是同时读取第2个字节和第3个字节，但是因为根本就没有第3个字节，所以这个函数会执行失败，返回0。也就是说，只要读取时有一个字节不存在，那么整个函数就会读取失败。
因此，cbClsExtra和cbWndExtra都只能设置为0或者大于等于2的数，如果设置为1，那么即便是分配了空间也无法使用。
 
根据这一点，我们就可以编写在额外空间中读写数据块的函数，然后把字符串或者一个结构体变量放入这段额外空间中。
 

下面的示例程序将一个struct student结构体写入了这段额外空间中。为了确保函数读取最后一个字节时不会出错，设置空间分配大小时使用了EXTRA_BYTES宏将奇数化为偶数。

#include
#include
#include

struct student
{
    char id[13];
    char name[10];
    int age;
};
char *hex = "0123456789ABCDEF";

// 奇数化为偶数
#define EXTRA_BYTES(n) (((n + 1) >> 1) << 1)

// 写入字符串。end为BOOL类型，表示是否写入字符串最后的'\0'
#define extra_puts(hWnd, dest, str, end) extra_write(hWnd, dest, str, strlen(str) + end)

// 获取分配的额外空间大小
#define extra_size(hWnd) GetClassLong(hWnd, GCL_CBWNDEXTRA)

// 读取字符，src为额外空间的第几字节
char extra_getc(HWND hWnd, int src)
{
    WORD word;
    if (src % 2 == 0)
    {
        word = GetWindowWord(hWnd, src);
        return word & 0xff;
    }
    else
    {
        word = GetWindowWord(hWnd, src - 1);
        return word >> 8;
    }
}

// 读取\0结束的字符串
void extra_gets(HWND hWnd, int src, void *buffer)
{
    int i;
    char ch;
    WORD value;
    for (i = -(src % 2); ; i += 2)
    {
        value = GetWindowWord(hWnd, src + i);
        if (i != -1)
        {
            ch = *(((BYTE *)buffer) + i) = value & 0xff;
            if (ch == '\0')
                break;
        }
        ch = *(((BYTE *)buffer) + i + 1) = value >> 8;
        if (ch == '\0')
            break;
    }
}

// 写入一个字符
void extra_putc(HWND hWnd, int src, char ch)
{
    WORD word;
    if (src % 2 == 0)
    {
        word = GetWindowWord(hWnd, src);
        SetWindowWord(hWnd, src, (word & 0xff00) + ch);
    }
    else
    {
        word = GetWindowWord(hWnd, src - 1);
        SetWindowWord(hWnd, src - 1, (word & 0x00ff) + (ch << 8));
    }
}

// 读取数据块（例如结构体）
void extra_read(HWND hWnd, int src, void *buffer, int n)
{
    int i;
    WORD value;
    for (i = -(src % 2); i < n; i += 2)
    {
        // dest+i始终为偶数
        value = GetWindowWord(hWnd, src + i);
        if (i != -1)
            *(((BYTE *)buffer) + i) = value & 0xff;
        if (i + 1 != n)
            *(((BYTE *)buffer) + i + 1) = value >> 8;
    }
}

// 写入数据块
void extra_write(HWND hWnd, int dest, void *data, int n)
{
    int i;
    WORD value;
    for (i = -(dest % 2); i < n; i += 2)
    {
        // dest+i始终为偶数
        if (i == -1)
            value = GetWindowWord(hWnd, dest - 1) & 0xff; // 读取前一个字节
        else
            value = *(((BYTE *)data) + i);
        if (i + 1 == n)
            value += GetWindowWord(hWnd, dest + i) & 0xff00; // 读取后一个字节
        else
            value += *(((BYTE *)data) + i + 1) << 8;
        SetWindowWord(hWnd, dest + i, value);
    }
}




LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
    // 这里的hWnd的值和主函数里的hWnd是完全相同的
    char *str, *pStr;
    char str2[100];
    int size, i, value;

    HDC hdc;
    PAINTSTRUCT ps;
    RECT rect;
    struct student stu;

    switch (uMsg)
    {
    case WM_DESTROY:
        PostQuitMessage(0);
        break;
    case WM_PAINT:
        hdc = BeginPaint(hWnd, &ps);

        // 输出全部额外空间的内存情况
        size = extra_size(hWnd);
        pStr = str = new char[size * 4];
        for (i = 0; i < size; i += 2)
        {
            value = GetWindowWord(hWnd, i);
            *pStr++ = hex[(value >> 4) & 0x0f];
            *pStr++ = hex[value & 0x0f];
            *pStr++ = ' ';
            *pStr++ = hex[(value >> 12) & 0x0f];
            *pStr++ = hex[(value >> 8) & 0x0f];
            *pStr++ = ' ';
        }
        *pStr = '\0';
        GetClientRect(hWnd, &rect);
        DrawTextA(hdc, str, strlen(str), &rect, DT_WORDBREAK);
        delete[] str;

        // 输出结构体的内容
        extra_read(hWnd, 0, &stu, sizeof(struct student));
        sprintf_s(str2, sizeof(str2), "学号: %s    姓名：%s    年龄：%d", stu.id, stu.name, stu.age);
        TextOutA(hdc, 0, 100, str2, strlen(str2));

        EndPaint(hWnd, &ps);
        break;
    default:
        return DefWindowProc(hWnd, uMsg, wParam, lParam);
    }
    return FALSE;
}

int WINAPI _tWinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, LPTSTR lpCmdLine, int nCmdShow)
{
    WNDCLASS wc;
    wc.cbClsExtra = 0;
    wc.cbWndExtra = EXTRA_BYTES(sizeof(struct student)); // 确保分配的空间为偶数
    wc.hbrBackground = (HBRUSH)(COLOR_WINDOW + 1);
    wc.hCursor = LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);
    wc.hIcon = LoadIcon(NULL, IDI_APPLICATION);
    wc.hInstance = hInstance;
    wc.lpfnWndProc = WndProc;
    wc.lpszClassName = TEXT("Example Window");
    wc.lpszMenuName = NULL;
    wc.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
    RegisterClass(&wc);

    RECT rect;
    SetRect(&rect, 0, 0, 640, 480);
    AdjustWindowRect(&rect, WS_OVERLAPPEDWINDOW, FALSE);

    HWND hWnd = CreateWindow(wc.lpszClassName, TEXT("Example"), WS_OVERLAPPEDWINDOW, CW_USEDEFAULT, 0, rect.right - rect.left, rect.bottom - rect.top, NULL, NULL, hInstance, NULL);
    if (!hWnd)
        return 1;
    ShowWindow(hWnd, nCmdShow);

    struct student stu;
    strcpy_s(stu.id, "200000000012");
    strcpy_s(stu.name, "张三");
    stu.age = 15;
    extra_write(hWnd, 0, &stu, sizeof(struct student));

    // 一定要在额外空间写入数据后再刷新窗口，不然窗口显示时只能看到一串0
    // UpdateWindow立即执行WM_PAINT，执行完了函数才返回
    UpdateWindow(hWnd);
    
    MSG msg;
    while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0))
    {
        TranslateMessage(&msg);
        DispatchMessage(&msg);
    }
    return msg.wParam;
}