消息机制
消息机制是Windows应用程序的核心。在Windows中发生的一切都可以用消息来表示,消息用于告诉操作系统发生了什么,所有的Windows应用程序都是消息驱动的,
在Windows中,不同的消息由应用程序的不同部分进行处理。MFC库将很多底层的消息都屏蔽了,使用户更加方便、简易地处理消息。例如,用户接收到诸如移动鼠标键(WM_MOUSEMOVE)消息或单击鼠标键(WM_LRBUTTONDOWN)消息时不必处理窗口和鼠标的重画工作,MFC及应用程序框架会替用户做这些工作。在使用MFC进行编程时,用户只需处理一些高层的消息,例如,“用户在单击窗口中的OK按扭”,“用户现在选中了下拉列表框中的第五项”等等,这样就大大减轻了程序员的负担。
一个消息是由消息的名称(UINT)和两个参数(WPARAM, LPARAM)组成。消息的参数中包含有重要的信息。例如对鼠标消息而言,LPARAM中一般包含鼠标的位置信息,而WPARAM参数中包含了发生该消息时,SHIFT、CTRL等键的状态信息,对于不同的消息类型来说,两个参数也都相应地具有明确意义。
消息与输入焦点
Windows是一个以消息为导向的系统,应用程序只能被动地等待用户按键的消息,不能主动地去读键盘的状态,也就是说,每当键盘上有个键被按下,系统就会发出一个按键消息给窗口,告诉它某个键被按下去了,只要鼠标移动一下,系统也会发出相应的消息,并把鼠标的坐标信息传给窗口。
Windows可以同时执行许多程序,但键盘只有一个,怎么判断由哪个窗口接收键盘及鼠标的消息呢?采用“输入焦点”(inpuut focus)技术可以解决这个问题。只要某个窗口取得输入焦点,它不但会被提升到屏幕的最前面,颜色也会有所不同,所有的键盘消息就会导向该窗口,该窗口也成为“活动窗口”。
窗口如何取得输入焦点?通常被鼠标单击的窗口会得到输入焦点,除此之外,程序本身也可以利用SetFocus()来指定哪个窗口拥有输入焦点。
CWnd* CWnd::SetFocus();
如果调用某窗口的SetFocus()成员函数,该窗口就可以取得输入焦点,该函数返回前一个拥有输入焦点的窗口。
如果某个窗口的输入焦点被抢走,Windows系统就会发出WM_KILLFOCUS消息给这个失去输入焦点的窗口,同时还会告诉该窗口下一个取得输入焦点的窗口的指针。而获得输入焦点的窗口则会收到WM_SETFOCUS消息。
消息响应函数分别为:
afx_msg void OnKillFocus(CWnd* pNewWnd);
其中的参数为得到输入焦点的窗口的指针。
Afx_msg void OnSetFocus(CWnd* pOldWnd);
其中的参数为失去输入焦点的窗口的指针。
消息的分类
Windows系统预定义了许多消息,每个消息都拥有一个宏定义,即用形象的字符串来标识消息,一系列#define 语句将消息与特定数值联系起来,可以在头文件WinUser.h中找到这些宏定义,例如
#define WM_PAINT 120
可以在程序中通过消息名“WM_PAINT”来访问它。其他消息如:
#define WM_MOUSEMOVE 0x0200
#define WM_LBUTTONDOWN 0x0201
#define WM_LBUTTONUP 0x0202
#define WM_LBUTTONDBLCLK 0x0203
#define WM_RBUTTONDOWN 0x0204
#define WM_RBUTTONUP 0x0205
#define WM_RBUTTONDBLCLK 0x0206
#define WM_MBUTTONDOWN 0x0207
#define WM_MBUTTONUP 0x0208
#define WM_MBUTTONDBLCLK 0x0209
系统定义的消息有不同的前缀,不同的前缀有不同的含义。
1. 标准的Windows消息
除了WM_COMMAND消息,所有以WM_为前缀的消息都是标准的Windows消息,如窗口、鼠标移动、窗口大小改变等,程序启动或退出甚至每一段固定的时间都会产生标准Windows消息。如
1) 键盘消息
对于窗口而言,来自用户的按键输入可分为两类,一类是系统键(system key),另一类则是非系统键。凡是ALT和其它键一同按下的组合称为“系统键”,窗口收到系统键之后,会自动地将它解释成系统事件,或者查阅键盘加速表,将系统键翻译成加速表指定的信息。如:ALT+F4的组合会迫使窗口关闭,“ALT+字母”的组合可能会拉下某个菜单。
当用户按下某个键时,Windows系统会先发出WM_KEYDOWN消息给窗口,这个消息的意思是“按键被压下去”。接着Windows系统会发出WM_CHAR给同一个窗口,这个消息代表的意义是“系统送来某个字符”,如果用户放开此键,Windows系统会发出WM_KEYUP消息,表示“按键被放开”。如果用户一直按住某个键不放,经过一段时间之后会产生“连发”的效果,造成Windows系统不停地发出WM_KEYDOWN与WM_CHAR消息。
计算机内部以ASCII码的规则来记录所有的英文字母和数字符号。不过不是键盘上每个按键都可以对应成ASCII码中的字符,如大小写键、CTRL键、F1到F12键等。
每个按键都有对应的扫描码,PC BIOS收到键盘的中断消息后,会自动将扫描码翻译成ASCII码,但有些控制键无法译成ASCII码,如Page UP、Page Down等。Windows定义了一套与硬件无关的“虚拟键码”来表示键盘上所有的按键,如A键就是VK_A、ESC键就是VK_ESC、F1键是VK_F1、ALT键是VK_MENU等。因为“虚拟键码”定义的规则与硬件无关,所以有些虚拟键在通常的键盘上根本就找不着。
#define VK_LBUTTON 0x01
#define VK_RBUTTON 0x02
#define VK_CANCEL 0x03
#define VK_MBUTTON 0x04 /* NOT contiguous with L & RBUTTON */
#define VK_BACK 0x08
#define VK_TAB 0x09
#define VK_CLEAR 0x0C
#define VK_RETURN 0x0D
#define VK_SHIFT 0x10
#define VK_CONTROL 0x11
#define VK_MENU 0x12
#define VK_PAUSE 0x13
#define VK_CAPITAL 0x14
#define VK_F1 0x70
#define VK_F2 0x71
#define VK_F3 0x72
#define VK_F4 0x73
#define VK_F5 0x74
#define VK_F6 0x75
#define VK_F7 0x76
#define VK_F8 0x77
#define VK_F9 0x78
#define VK_F10 0x79
#
#define WM_CHAR 0x0102 //字符消息
WM_CHAR也称为键盘消息,如果某窗口拥有输入焦点,当用户在应用程序运行时按下一个键时,系统就会产生一个键盘消息WM_CHAR,告诉此窗口键盘上哪个键被按下了。该消息的处理函数为OnChar()。具体形式为:
afx_msg void OnChar(UINT nChar, UINT nRepCnt, UINT nFlags)
各参数含义为:
nChar: 键盘所输入的ASCII码。
nRepCnt: 按键的重复次数,当用户按下某个键不放时,该参数将持续增加。
nFlag: 用于传递按键的其它一些信息,如扫描码,上一次按键状态等。具体如下:
字节 说明
0-7 键盘扫描码
8 此按键为扩充按键,如F1,F12等功能键,此字节等于1时为真
9-12 保留
13 此字节为1表示按下键的同时,ALT键也被按住了
14 前一个按键状态。此字节为1代表信息在按键被按下之前就送出来了
15 此字节为1表示这个按键已经被放开了,反之就表示还被按着
此外还有两个常用的键盘消息:WM_KEYDOWN和WM_KEYUP.
WM_KEYDOWN消息是当用户按下一个非系统键时产生的,非系统键就是不按下ALT键时的按键。
WM_KEYUP 消息是当用户释放一个非系统键时产生的。
2) 鼠标消息
① #define WM_MOUSEMOVE 0x0200 //鼠标移动消息
当鼠标在某个窗口内移动时,Windows会不断地发出鼠标移动消息WM_MOUSEMOVE,并把鼠标的最新位置传给该窗口。如果在窗口的范围内按下鼠标左键,系统就会发出“按下左键”的WM_LBUTTONDOWN消息给该窗口,等到用户放开按键后,再发出“放开左键”的WM_LBUTTONUP消息给该窗口。
鼠标移动消息的消息响应函数为:
afx_msg void OnMouseMove(UINT nFlags, CPoint point)
其中的参数含义如下:
UINT nFlag:此事件发生时,鼠标按键、键盘控制键的状态,可以是以下值的任意组合:
当用户按下CTRL键时,nFlags设置为MK_CONTROL。
当用户按下鼠标左键时,nFlags设置为MK_LBUTTON。
当用户按下鼠标中键时,nFlags设置为MK_MBUTTON
Windows窗体是怎样展现在屏幕上的呢?众所周知,是通过API绘制实现的。Windows操作系统提供了一系列的API函数来实现界面的绘制功能,例如:
DrawText 绘制文字
DrawEdge 绘制边框
DrawIcon 绘制图标
BitBlt 绘制位图
Rectangle 绘制矩形
…
再复杂的程序界面都是通过这个函数来实现的。
那什么时候调用这些函数呢?显然我们需要一个控制中心,用来进行“发号施令”,我们还需要一个命令传达机制,将命令即时的传达到目的地。这个控制中心,就是一个动力源,就像一颗心脏,源源不断地将血液送往各处。这个命令传达机制就是Windows消息机制,Windows消息就好比是身体中的血液,它是命令传达的使者。
Windows消息控制中心一般是三层结构,其顶端就是Windows内核。Windows内核维护着一个消息队列,第二级控制中心从这个消息队列中获取属于自己管辖的消息,后做出处理,有些消息直接处理掉,有些还要发送给下一级窗体(Window)或控件(Control)。第二级控制中心一般是各Windows应用程序的Application对象。第三级控制中心就是Windows窗体对象,每一个窗体都有一个默认的窗体过程,这个过程负责处理各种接收到的消息。
消息是以固定的结构传送给应用程序的,结构如下:
Public Type MSG
hwnd As Long
message As Long
wParam As Long
lParam As Long
time As Long
pt As POINTAPI
End Type
其中hwnd是窗体的句柄,message是一个消息常量,用来表示消息的类型,wParam和lParam都是32位的附加信息,具体表示什么内容,要视消息的类型而定,time是消息发送的时间,pt是消息发送时鼠标所在的位置。
Windows操作系统中包括以下几种消息:
1、标准Windows消息:
这种消息以WM_打头。
2、通知消息
通知消息是针对标准Windows控件的消息。这些控个包括:按钮(Button)、组合框(ComboBox)、编辑框(TextBox)、列表框(ListBox)、ListView控件、Treeview控件、工具条(Toolbar)、菜单(Menu)等。每种消息以不同的字符串打头。
3、自定义消息
编程人员还可以自定义消息。
不是每个控件都能接收消息,转发消息和绘制自身,只有具有句柄(handle)的控件才能做到。有句柄的控件本质上都是一个窗体(window),它们可以独立存在,可以作为其它控件的容器,而没有句柄的控件,如Label,是不能独立存在的,只能作为窗口控件的子控件,它不能绘制自身,只能依靠父窗体将它绘制来。
句柄的本质是一个系统自动维护的32位的数值,在整个操作系统的任一时刻,这个数值是唯一的。但该句柄代表的窗体释放后,句柄也会被释放,这个数值又可能被其它窗体使用。也就是说,句柄的数值是动态的,它本身只是一个唯一性标识,操作系统通过句柄来识别和查找它所代表的对象。
然而,并非所有的句柄都是窗体的句柄,Windows系统中还中很多其它类型的句柄,如画布(hdc)句柄,画笔句柄,画刷句柄,应用程序句柄(hInstance)等。这种句柄是不能接收消息的。但不管是哪种句柄,都是系统中对象的唯一标识。本文只讨论窗体句柄。
那为什么句柄使窗口具有了如此独特的特性呢?实际是都是由于消息的原因。由于有了句柄,窗体能够接收消息,也就知道了该什么时候绘制自己,绘制子控件,知道了鼠标在什么时候点击了窗口的哪个部分,从而作出相应的处理。句柄就好像是一个人的身份证,有了它,你就可以从事各种社会活动;否则的话,你要么是一个社会看不到的黑户,要么跟在别人后面,通过别人来证明你的存在。
1、从消息队列获取消息:
可以通过PeekMessage或GetMessage函数从Windows消息队列中获取消息。Windows保存的消息队列是以线程(Thread)来分组的,也就是说每个线程都有自己的消息队列。
2、发送消息
发送消息到指定窗体一般通过以下两个函数完成:SendMessage和PostMessage。两个函数的区别在于:PostMessage函数只是向线程消息队列中添加消息,如果添加成功,则返回True,否则返回False,消息是否被处理,或处理的结果,就不知道了。而SendMessage则有些不同,它并不是把消息加入到队列里,而是直接翻译消息和调用消息处理,直到消息处理完成后才返回。所以,如果我们希望发送的消息立即被执行,就应该调用SendMessage。
还有一点,就是SendMessage发送的消息由于不会被加入到消息队列中,所以通过PeekMessage或GetMessage是不能获取到由SendMessage发送的消息。
另外,有些消息用PostMessage不会成功,比如wm_settext。所以不是所有的消息都能够用PostMessage的。
还有一些其它的发送消息API函数,如PostThreadMessage,SendMessageCallback,SendMessageTimeout,SendNotifyMessage等。
消息循环是应用程序能够持续存在的根本原因。如果循环退出,则应用程序就结束了。
我们来看一看Delphi中封装的消息循环是怎样的:
第一步:程序开始运行(Run)
Application.Initialize; //初始化
Application.CreateForm(TForm1, Form1); //创建主窗体
Application.Run; //开始运行,准备进行消息循环
如果不创建主窗体,应用程序同样可以存在和运行。
第二步:开始调用消息循环(HandleMessage)
procedure TApplication.Run;
begin
FRunning := True;
try
AddExitProc(DoneApplication);
if FMainForm <> nil then
begin
case CmdShow of
SW_SHOWMINNOACTIVE: FMainForm.FWindowState := wsMinimized;
SW_SHOWMAXIMIZED: MainForm.WindowState := wsMaximized;
end;
if FShowMainForm then
if FMainForm.FWindowState = wsMinimized then
Minimize else
FMainForm.Visible := True;
Repeat //注:循环开始
try
HandleMessage;
except
HandleException(Self);
end;
until Terminated; //循环结束条件
end;
finally
FRunning := False;
end;
end;
第三步:消息循环中对消息的处理。
procedure TApplication.HandleMessage;
var
Msg: TMsg;
begin
if not ProcessMessage(Msg) then Idle(Msg);
end;
function TApplication.ProcessMessage(var Msg: TMsg): Boolean;
var
Handled: Boolean;
begin
Result := False;
if PeekMessage(Msg, 0, 0, 0, PM_REMOVE) then
begin
Result := True;
if Msg.Message <> WM_QUIT then
begin
Handled := False;
if Assigned(FOnMessage) then FOnMessage(Msg, Handled);
if not IsHintMsg(Msg) and not Handled and not IsMDIMsg(Msg) and
not IsKeyMsg(Msg) and not IsDlgMsg(Msg) then
begin
TranslateMessage(Msg);
DispatchMessage(Msg);
end;
end
else
FTerminate := True;
end;
end;
窗体过程实际上是一个回调函数。所谓的回调函数,实际上就是由Windows操作系统或外部程序调用的函数。回调函数一般都有规定的参数格式,以地址方式传递给调用者。窗口过程中是Windows操作系统调用了,在一个窗口创建的时候,在分配窗体句柄的时候就需要传入回调函数地址。那为什么我们平时编程看不到这个回调函数呢?这是由于我们的编程工具已经为我们生成了默认的窗体过程,这个过程的要做的事情就是判断不同的消息类型,然后做出不同的处理。例如可以为键盘或鼠标输入生成事件等。
事件本质上是对消息的封装,是IDE编程环境为了简化编程而提供的有用的工具。这个封装是在窗体过程中实现的。每种IDE封装了许多Windows的消息,例如:
事件 |
消息 |
OnActivate |
WM_ACTIVATE |
OnClick |
WM_XBUTTONDOWN |
OnCreate |
WM_CREATE |
OnDblClick |
WM_XBUTTONDBLCLICK |
OnKeyDown |
WM_KEYDOWN |
OnKeyPress |
WM_CHAR |
OnKeyUp |
WIN_KEYUP |
OnPaint |
WM_PAINT |
OnResize |
WM_SIZE |
OnTimer |
WM_TIMER |
了解了这一点后,我们完成可以封装自己的事件。
通过上面的介绍,相信各位已经对Windows消息机制有了一定的理解了。通过Windows消息编程,我们不但可以实现很多常规功能,而且可以实现很多IDE类库没有提供的功能;另外,我们还可以通过消息钩子,对消息进行截获,改变其默认的处理函数,从而突破平台或软件功能的限制,极大的扩展程序的功能;我们还可以修改默认的窗体过程,按自己的要求来响应消息;或者自定义消息,实现程序之间的即时通讯等等。通过更加深入的学习,我们还会接触到更多与Windows消息机制相关其它Windows相对比较底层的知识,如果能够这样,蓦然回首,你会发现自己原来离“高手”不远了。