深入剖析WTL—WTL框架窗口分析 （2）
ATL对窗口消息处理函数的封装
在本节开始部分谈到的封装窗口的两个难题，其中第一个问题是怎样解决将窗口函数的消息转发到HWND相对应的类的实例中的相应函数。
下面我们来看一下，ATL采用的是什么办法来实现的。
我们知道每个Windows的窗口类都有一个窗口函数。
LRESULT WndProc(HWND hWnd, UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam);
在类CWindowImplBaseT中，定义了两个类的静态成员函数。
template <class TBase = CWindow, class TWinTraits = CControlWinTraits>
class ATL_NO_VTABLE CWindowImplBaseT : public CWindowImplRoot< TBase >
{
public:
… …
static LRESULT CALLBACK StartWindowProc(HWND hWnd, UINT uMsg, WPARAM wParam,
LPARAM lParam);
static LRESULT CALLBACK WindowProc(HWND hWnd, UINT uMsg, WPARAM wParam,
LPARAM lParam);
… …
}
|
它们都是窗口函数。之所以定义为静态成员函数，是因为每个类必须只有一个窗口函数，而且，窗口函数的申明必须是这样的。
在前面介绍的消息处理逻辑过程中，我们知道怎样通过宏生成虚函数ProcessWindowsMessage(HWND hWnd, UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam, LRESULT& lResult, DWORD dwMsgMapID)。
现在的任务是怎样在窗口函数中把消息传递给某个实例（窗口）的ProcessWindowsMessage()。这是一个难题。窗口函数是类的静态成员函数，因此，它不象类的其它成员函数，参数中没有隐含this指针。
注意，之所以存在这个问题是因为ProcessWindowsMessage()是一个虚函数。而之所以用虚函数是考虑到类的派生及多态性。如果不需要实现窗口类的派生及多态性，是不存在这个问题的。
通常想到的解决办法是根据窗口函数的HWND参数，寻找与其对应的类的实例的指针。然后，通过该指针，调用该实例的消息逻辑处理函数ProcessWindowsMessage()。
这样就要求存储一个全局数组，将HWND和该类的实例的指针一一对应地存放在该数组中。
ATL解决这个问题的方法很巧妙。该方法并不存储这些对应关系，而是使窗口函数接收C++类指针作为参数来替代HWND作为参数。
具体步骤如下：
· 在注册窗口类时，指定一个起始窗口函数。
· 创建窗口类时，将this指针暂时保存在某处。
· Windows在创建该类的窗口时会调用起始窗口函数。它的作用是创建一系列二进制代码（thunk）。这些代码用this指针的物理地址来取代窗口函数的HWND参数，然后跳转到实际的窗口函数中。这是通过改变栈来实现的。
· 然后，用这些代码作为该窗口的窗口函数。这样，每次调用窗口函数时都对参数进行转换。
· 在实际的窗口函数中，只需要将该参数cast为窗口类指针类型。
详细看看ATL的封装代码。
1. 注册窗口类时，指定一个起始窗口函数。
在superclass中，我们分析到窗口注册时，指定的窗口函数是StartWindowProc()。
2. 创建窗口类时，将this指针暂时保存在某处。
template <class TBase, class TWinTraits>
HWND CWindowImplBaseT< TBase, TWinTraits >::Create(HWND hWndParent, RECT& rcPos,
LPCTSTR szWindowName,
DWORD dwStyle, DWORD dwExStyle, UINT nID, ATOM atom, LPVOID lpCreateParam)
{
ATLASSERT(m_hWnd == NULL);
if(atom == 0)
return NULL;
_Module.AddCreateWndData(&m_thunk.cd, this);
if(nID == 0 && (dwStyle & WS_CHILD))
nID = (UINT)this;
HWND hWnd = ::CreateWindowEx(dwExStyle, (LPCTSTR)MAKELONG(atom, 0), szWindowName,
dwStyle, rcPos.left, rcPos.top, rcPos.right - rcPos.left,
rcPos.bottom - rcPos.top, hWndParent, (HMENU)nID,
_Module.GetModuleInstance(), lpCreateParam);
ATLASSERT(m_hWnd == hWnd);
return hWnd;
}
|
该函数用于创建一个窗口。它做了两件事。第一件就是通过_Module.AddCreateWndData(&m_thunk.cd, this);语句把this指针保存在_Module的某个地方。
第二件事就是创建一个Windows窗口。
3. 一段奇妙的二进制代码
下面我们来看一下一段关键的二进制代码。它的作用是将传递给实际窗口函数的HWND参数用类的实例指针来代替。
ATL定义了一个结构来代表这段代码：
#pragma pack(push,1)
struct _WndProcThunk
{
DWORD m_mov; // mov dword ptr [esp+0x4], pThis (esp+0x4 is hWnd)
DWORD m_this; //
BYTE m_jmp; // jmp WndProc
DWORD m_relproc; // relative jmp
};
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#pragma pack(pop)
#pragma pack(push,1)的意思是告诉编译器，该结构在内存中每个字段都紧紧挨着。因为它存放的是机器指令。
这段代码包含两条机器指令：
mov dword ptr [esp+4], pThis
jmp WndProc
|
MOV指令将堆栈中的HWND参数（esp+0x4）变成类的实例指针pThis。JMP指令完成一个相对跳转到实际的窗口函数WndProc的任务。注意，此时堆栈中的HWND参数已经变成了pThis，也就是说，WinProc得到的HWND参数实际上是pThis。
上面最关键的问题是计算出jmp WndProc的相对偏移量。
我们看一下ATL是怎样初始化这个结构的。
class CWndProcThunk
{
public:
union
{
_AtlCreateWndData cd;
_WndProcThunk thunk;
};
void Init(WNDPROC proc, void* pThis)
{
thunk.m_mov = 0x042444C7; //C7 44 24 0C
thunk.m_this = (DWORD)pThis;
thunk.m_jmp = 0xe9;
thunk.m_relproc = (int)proc - ((int)this+sizeof(_WndProcThunk));
// write block from data cache and
// flush from instruction cache
FlushInstructionCache(GetCurrentProcess(), &thunk, sizeof(thunk));
}
};
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ATL包装了一个类并定义了一个Init()成员函数来设置初始值的。在语句thunk.m_relproc = (int)proc - ((int)this+sizeof(_WndProcThunk)); 用于把跳转指令的相对地址设置为(int)proc - ((int)this+sizeof(_WndProcThunk))。
上图是该窗口类的实例（对象）内存映象图，图中描述了各个指针及它们的关系。很容易计算出相对地址是(int)proc - ((int)this+sizeof(_WndProcThunk))。
4. StartWindowProc()的作用
template <class TBase, class TWinTraits>
LRESULT CALLBACK CWindowImplBaseT< TBase, TWinTraits >::StartWindowProc(HWND hWnd,
UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
CWindowImplBaseT< TBase, TWinTraits >* pThis = (CWindowImplBaseT< TBase,
TWinTraits >*)_Module.ExtractCreateWndData();
ATLASSERT(pThis != NULL);
pThis->m_hWnd = hWnd;
pThis->m_thunk.Init(pThis->GetWindowProc(), pThis);
WNDPROC pProc = (WNDPROC)&(pThis->m_thunk.thunk);
WNDPROC pOldProc = (WNDPROC)::SetWindowLong(hWnd, GWL_WNDPROC, (LONG)pProc);
#ifdef _DEBUG
// check if somebody has subclassed us already since we discard it
if(pOldProc != StartWindowProc)
ATLTRACE2(atlTraceWindowing, 0, _T("Subclassing through a hook
discarded.n"));
#else
pOldProc; // avoid unused warning
#endif
return pProc(hWnd, uMsg, wParam, lParam);
}
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该函数做了四件事：
一是调用_Module.ExtractCreateWndData()语句，从保存this指针的地方得到该this指针。
二是调用m_thunk.Init(pThis->GetWindowProc(), pThis)语句初始化thunk代码。
三是将thunk代码设置为该窗口类的窗口函数。
WNDPROC pProc = (WNDPROC)&(pThis->m_thunk.thunk);
WNDPROC pOldProc = (WNDPROC)::SetWindowLong(hWnd, GWL_WNDPROC, (LONG)pProc);
|
这样，以后的消息处理首先调用的是thunk代码。它将HWND参数改为pThis指针，然后跳转到实际的窗口函数WindowProc()。
四是在完成上述工作后，调用上面的窗口函数。
由于StartWindowProc()在创建窗口时被Windows调用。在完成上述任务后它应该继续完成Windows要求完成的任务。因此在这里，就简单地调用实际的窗口函数来处理。
5. WindowProc()窗口函数
下面是该函数的定义：
template <class TBase, class TWinTraits>
LRESULT CALLBACK CWindowImplBaseT< TBase, TWinTraits >::WindowProc(HWND hWnd,
UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
CWindowImplBaseT< TBase, TWinTraits >* pThis = (CWindowImplBaseT< TBase,
TWinTraits >*)hWnd;
// set a ptr to this message and save the old value
MSG msg = { pThis->m_hWnd, uMsg, wParam, lParam, 0, { 0, 0 } };
const MSG* pOldMsg = pThis->m_pCurrentMsg;
pThis->m_pCurrentMsg = &msg;
// pass to the message map to process
LRESULT lRes;
BOOL bRet = pThis->ProcessWindowMessage(pThis->m_hWnd, uMsg, wParam, lParam, lRes,
0);
// restore saved value for the current message
ATLASSERT(pThis->m_pCurrentMsg == &msg);
pThis->m_pCurrentMsg = pOldMsg;
// do the default processing if message was not handled
if(!bRet)
{
if(uMsg != WM_NCDESTROY)
lRes = pThis->DefWindowProc(uMsg, wParam, lParam);
else
{
// unsubclass, if needed
LONG pfnWndProc = ::GetWindowLong(pThis->m_hWnd,
GWL_WNDPROC);
lRes = pThis->DefWindowProc(uMsg, wParam, lParam);
if(pThis->m_pfnSuperWindowProc != ::DefWindowProc &&
::GetWindowLong(pThis->m_hWnd, GWL_WNDPROC) == pfnWndProc)
::SetWindowLong(pThis->m_hWnd, GWL_WNDPROC,
(LONG)pThis->m_pfnSuperWindowProc);
// clear out window handle
HWND hWnd = pThis->m_hWnd;
pThis->m_hWnd = NULL;
// clean up after window is destroyed
pThis->OnFinalMessage(hWnd);
}
}
return lRes;
}
|
首先，该函数把hWnd参数cast到一个类的实例指针pThis。
然后调用pThis->ProcessWindowMessage(pThis->m_hWnd, uMsg, wParam, lParam, lRes, 0);语句，也就是调用消息逻辑处理，将具体的消息处理事务交给ProcessWindowMessage()。
接下来，如果ProcessWindowMessage()没有对任何消息进行处理，就调用缺省的消息处理。
注意这里处理WM_NCDESTROY的方法。这和subclass有关，最后恢复没有subclass以前的窗口函数。
WTL对subclass的封装
前面讲到过subclass的原理，这里看一下是怎么封装的。
template <class TBase, class TWinTraits>
BOOL CWindowImplBaseT< TBase, TWinTraits >::SubclassWindow(HWND hWnd)
{
ATLASSERT(m_hWnd == NULL);
ATLASSERT(::IsWindow(hWnd));
m_thunk.Init(GetWindowProc(), this);
WNDPROC pProc = (WNDPROC)&(m_thunk.thunk);
WNDPROC pfnWndProc = (WNDPROC)::SetWindowLong(hWnd, GWL_WNDPROC,
(LONG)pProc);
if(pfnWndProc == NULL)
return FALSE;
m_pfnSuperWindowProc = pfnWndProc;
m_hWnd = hWnd;
return TRUE;
}
|
没什么好说的，它的工作就是初始化一段thunk代码，然后替换原先的窗口函数。
ATL仅仅是封装了窗口函数和提供了消息映射。实际应用中，需要各种种类的窗口，比如，每个界面线程所对应的框架窗口。WTL正是在ATL基础上，为我们提供了框架窗口和其他各种窗口。
所有的应用程序类型中，每个界面线程都有一个框架窗口(Frame)和一个视(View)。它们的概念和MFC中的一样。
图示是WTL的窗口类的继承图。
WTL框架窗口为我们提供了：
一个应用程序的标题，窗口框架，菜单，工具栏。
视的管理，包括视的大小的改变，以便与框架窗口同步。
提供对菜单，工具栏等的处理代码。
在状态栏显示帮助信息等等。
WTL视通常就是应用程序的客户区。它通常用于呈现内容给客户。
WTL提供的方法是在界面线程的逻辑中创建框架窗口，而视的创建由框架窗口负责。后面会介绍，框架窗口在处理WM_CREATE消息时创建视。
如果要创建一个框架窗口，需要：
从CFrameWindowImpl类派生你的框架窗口。
加入DECLARE_FRAME_WND_CLASS，指定菜单和工具栏的资源ID。
加入消息映射，同时把它与基类的消息映射联系起来。同时，加入消息处理函数。
下面是使用ATL/WTL App Wizard创建一个SDI应用程序的主框架窗口的申明。
class CMainFrame : public CFrameWindowImpl<CMainFrame>,
public CUpdateUI<CMainFrame>,
public CMessageFilter, public CIdleHandler
{
public:
DECLARE_FRAME_WND_CLASS(NULL, IDR_MAINFRAME)
// 该框架窗口的视的实例
CView m_view;
// 该框架窗口的命令工具行
CCommandBarCtrl m_CmdBar;
virtual BOOL PreTranslateMessage(MSG* pMsg);
virtual BOOL OnIdle();
BEGIN_UPDATE_UI_MAP(CMainFrame)
UPDATE_ELEMENT(ID_VIEW_TOOLBAR, UPDUI_MENUPOPUP)
UPDATE_ELEMENT(ID_VIEW_STATUS_BAR, UPDUI_MENUPOPUP)
END_UPDATE_UI_MAP()
BEGIN_MSG_MAP(CMainFrame)
MESSAGE_HANDLER(WM_CREATE, OnCreate)
COMMAND_ID_HANDLER(ID_APP_EXIT, OnFileExit)
COMMAND_ID_HANDLER(ID_FILE_NEW, OnFileNew)
COMMAND_ID_HANDLER(ID_VIEW_TOOLBAR, OnViewToolBar)
COMMAND_ID_HANDLER(ID_VIEW_STATUS_BAR, OnViewStatusBar)
COMMAND_ID_HANDLER(ID_APP_ABOUT, OnAppAbout)
CHAIN_MSG_MAP(CUpdateUI<CMainFrame>)
CHAIN_MSG_MAP(CFrameWindowImpl<CMainFrame>)
END_MSG_MAP()
// Handler prototypes (uncomment arguments if needed):
// LRESULT MessageHandler(UINT /*uMsg*/, WPARAM /*wParam*/, LPARAM /*lParam*/,
BOOL& /*bHandled*/)
// LRESULT CommandHandler(WORD /*wNotifyCode*/, WORD /*wID*/, HWND /*hWndCtl*/,
BOOL& /*bHandled*/)
// LRESULT NotifyHandler(int /*idCtrl*/, LPNMHDR /*pnmh*/, BOOL& /*bHandled*/)
LRESULT OnCreate(UINT /*uMsg*/, WPARAM /*wParam*/, LPARAM /*lParam*/, BOOL&
/*bHandled*/);
LRESULT OnFileExit(WORD /*wNotifyCode*/, WORD /*wID*/, HWND /*hWndCtl*/,
BOOL& /*bHandled*/);
LRESULT OnFileNew(WORD /*wNotifyCode*/, WORD /*wID*/, HWND /*hWndCtl*/,
BOOL& /*bHandled*/);
LRESULT OnViewToolBar(WORD /*wNotifyCode*/, WORD /*wID*/, HWND /*hWndCtl*/,
BOOL& /*bHandled*/);
LRESULT OnViewStatusBar(WORD /*wNotifyCode*/, WORD /*wID*/, HWND
/*hWndCtl*/, BOOL& /*bHandled*/);
LRESULT OnAppAbout(WORD /*wNotifyCode*/, WORD /*wID*/, HWND /*hWndCtl*/,
BOOL& /*bHandled*/);
};
|
DECLARE_FRAME_WND_CLASS()宏是为框架窗口指定一个资源ID，可以通过这个ID和应用程序的资源联系起来，比如框架的图标，字符串表，菜单和工具栏等等。
WTL视
通常应用程序的显示区域分成两个部分。一是包含窗口标题，菜单，工具栏和状态栏的主框架窗口。另一部分就是被称为视的部分。这部分是客户区，用于呈现内容给客户。
视可以是包含HWND的任何东西。通过在框架窗口处理WM_CREATE时，将该HWND句柄赋植给主窗口的m_hWndClien成员来设置主窗口的视。
比如，在用ATL/WTL App Wizard创建了一个应用程序，会创建一个视，代码如下：
class CTestView : public CWindowImpl<CTestView>
{
public:
DECLARE_WND_CLASS(NULL)
BOOL PreTranslateMessage(MSG* pMsg);
BEGIN_MSG_MAP(CTestView)
MESSAGE_HANDLER(WM_PAINT, OnPaint)
END_MSG_MAP()
// Handler prototypes (uncomment arguments if needed):
// LRESULT MessageHandler(UINT /*uMsg*/, WPARAM /*wParam*/, LPARAM /*lParam*/,
BOOL& /*bHandled*/)
// LRESULT CommandHandler(WORD /*wNotifyCode*/, WORD /*wID*/, HWND /*hWndCtl*/,
BOOL& /*bHandled*/)
// LRESULT NotifyHandler(int /*idCtrl*/, LPNMHDR /*pnmh*/, BOOL& /*bHandled*/)
LRESULT OnPaint(UINT /*uMsg*/, WPARAM /*wParam*/, LPARAM /*lParam*/, BOOL&
/*bHandled*/);
};
|
这个视是一个从CWindowImpl派生的窗口。
在主窗口的创建函数中，将该视的HWND设置给主窗口的m_hWndClient成员。
LRESULT CMainFrame::OnCreate(UINT /*uMsg*/, WPARAM /*wParam*/, LPARAM /*lParam*/,
BOOL& /*bHandled*/)
{
… …
m_hWndClient = m_view.Create(m_hWnd, rcDefault, NULL, WS_CHILD | WS_VISIBLE
| WS_CLIPSIBLINGS | WS_CLIPCHILDREN, WS_EX_CLIENTEDGE);
… …
return 0;
}
|
上述代码为主窗口创建了视。
到此为止，我们已经从Win32模型开始，到了解windows界面程序封装以及WTL消息循环机制，详细分析了WTL。通过我们的分析，您是否对WTL有一个深入的理解，并能得心应手的开发出高质量的Windows应用程序？别急，随后，我们还将一起探讨开发WTL应用程序的技巧。
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