很多做軟件開發的人都有一種對事情刨根問底的精神,例如我們一直在用的MFC,很方便,不用學太多原理性的知識就可以做出各種窗口程序,但喜歡鑽研的朋友肯定想知道,到底微軟幫我們做了些什么,讓我們在它的框架下可以簡單的寫程序。本文開始就跟大家分享一位同行前輩寫的MFC核心機制分析(稍作整理),語言朴實易懂,在讀完此深入淺析的剖析系列后,相信留給大家的是對MFC運行機制的深入理解。
MFC六大核心機制概述
我們選擇了C++,主要是因為它夠藝術、夠自由,使用它我們可以實現各種想法,而MFC將多種可靈活使用的功能封裝起來,我們豈能忍受這種“黑盒”操作?於是研究分析MFC的核心機制成為必然。
首先,列出要講的MFC六大核心機制:
1、MFC程序的初始化。
2、運行時類型識別(RTTI)。
3、動態創建。
4、永久保存。
5、消息映射。
6、消息傳遞。
本文講第一部分,MFC程序的初始化過程。
簡單的MFC窗口程序
設計一個簡單完整MFC程序,產生一個窗口。當然這不能讓AppWizard自動為我們生成。我們可以在Win32 Application工程下面那樣寫:
#include <afxwin.h> class MyApp : public CWinApp { public: BOOL InitInstance() //②程序入點 { CFrameWnd *Frame=new CFrameWnd();//構造框架 m_pMainWnd=Frame; //將m_pMainWnd設定為Frame; Frame->Create(NULL,"最簡單的窗口");//建立框架 Frame->ShowWindow(SW_SHOW); //顯示框架 return true; //返回 } }; MyApp theApp; //①建立應用程序。
設定鏈接MFC庫,運行,即可看見一個窗口。
從上面,大家可以看到建立一個MFC窗口很容易,只用兩步:一是從CWinApp派生一個應用程序類(這里是MyApp),然后建立應用程序對象(theApp),就可以產生一個自己需要的窗口(即需要什么樣就在InitInstance()里創建就行了)。
整個程序,就改寫一個InitInstance()函數,創建那么一個對象(theApp),就是一個完整的窗口程序。這就是“黑盒”操作的魔力!
在我們正想為微軟鼓掌的時候,我們突然覺得心里空盪盪的,我們想知道微軟幫我們做了什么事情,而我們想編自己的程序時又需要做什么事情,哪怕在上面幾行的程序里面,我們還有不清楚的地方,比如,干嘛有一個m_pMainWnd指針變量,它從哪里來,又要到哪里去呢?想一想在DOS下編程是多么美妙的一件事呵,我們需要什么變量,就聲明什么變量,需要什么樣的函數,就編寫什么樣的函數,或者引用函數庫……但是現在我們怎么辦?
我們可以逆向思維一下,MFC要達到這種效果,它是怎么做的呢?首先我們要弄明白,VC++不是一種語言,它就象我們學c語言的時候的一個類似記事本的編輯器(請原諒我的不貼切的比喻),所以,在VC里面我們用的是C++語言編程,C++才是根本(初學者總是以為VC是一門什么新的什么語言,一門比C++先進很多的復雜語言,汗)。說了那么多,我想用一句簡單的話概括“MFC黑箱’,就是為我們的程序加入一些固化的‘C++代碼’的東西”。
既然MFC黑箱幫我們加入了代碼,那么大家想想它會幫我們加入什么樣的代碼呢?他會幫我們加入求解一元二次方程的代碼嗎?當然不會,所以它加入的實際上是每次編寫窗口程序必須的,通用的代碼。
再往下想,什么才是通用的呢?我們每次視窗編程都要寫WinMain()函數,都要有注冊窗口,產生窗口,消息循環,回調函數……即然每次都要的東西,就讓它們從我們眼前消失,讓MFC幫忙寫入!
手動模擬MFC程序的初始化
要知道MFC初始化過程,大家當然可以跟蹤執行程序。但這種跟蹤很麻煩,我相信大家都會跟蹤的暈頭轉向。本人覺得哪怕你理解了MFC代碼,也很容易讓人找不着北,我們完全不懂的時候,在成千上萬行程序的迷宮中如何能找到出口?
我們要換一種方法,不如就來重新編寫個MFC庫吧,嘩!大家不要笑,小心你的大牙,我不是瘋子(雖然瘋子也說自己不瘋)。我們要寫的就是最簡單的MFC類庫,就是把MFC宏觀上的,理論上的東西寫出來。我們要用最簡化的代碼,簡化到剛好能運行。
1、需要“重寫”的MFC庫
既然,我們這一節寫的是MFC程序的初始化過程,上面我們還有了一個可執行的MFC程序。程序中只是用了兩個MFC類,一個是CWinApp,另一個是CFrameWnd。當然,還有很多同樣重要MFC類如視圖類,文檔類等等。但在上面的程序可以不用到,所以暫時省去了它(總之是為了簡單)。
好,現在開始寫MFC類庫吧……唉,面前又有一個大難題,就是讓大家背一下MFC層次結構圖。天,那張魚網怎么記得住,但既然我們要理解他,總得知道它是從那里派生出來的吧。
考慮到大家都很辛苦,那我們看一下上面兩個類的父子關系(箭頭代表派生):
CObject->CCmdTarget->CWinThread->CWinApp->自己的重寫了InitInstance()的應用程序類。
CObject(同上)->CCmdTarget(同上)->CWnd->CFrameWnd
看到層次關系圖之后,終於可以開始寫MFC類庫了。按照上面層次結構,我們可以寫以下六個類(為了直觀,省去了構造函數和析構函數)。
///////////////////////////////////////////////////////// class CObiect{};//MFC類的基類。 class CCmdTarget : public CObject{}; ------------------------------------------------ class CWinThread : public CCmdTarget{}; class CWinApp : public CWinThread{}; ------------------------------------------------ class CWnd : public CCmdTarget{}; class CFrameWnd : public CWnd{}; /////////////////////////////////////////////////////////
大家再想一下,在上面的類里面,應該有什么?大家馬上會想到,CWinApp類或者它的基類CCmdTarget里面應該有一個虛函數virtual BOOL InitInstance(),是的,因為那里是程序的入口點,初始化程序的地方,那自然少不了的。可能有些朋友會說,反正InitInstance()在派生類中一定要重載,我不在CCmdTarget或CWinApp類里定義,留待CWinApp的派生類去增加這個函數可不可以。扯到這個問題可能有點越說越遠,但我想信C++的朋友對虛函數應該是沒有太多的問題的。總的來說,作為程序員如果清楚知道基類的某個函數要被派生類用到,那定義為虛函數要方便很多。
也有很多朋友問,C++為什么不自動把基類的所有函數定義為虛函數呢,這樣可以省了很多麻煩,這樣所有函數都遵照派生類有定義的函數就調用派生類的,沒定義的就調用基類的,不用寫virtual的麻煩多好!其實,很多面向對象的語言都這樣做了。但定義一個虛函數要生成一個虛函數表,要占用系統空間,虛函數越多,表就越大,有時得不償失!這里哆嗦幾句,是因為往后要說明的消息映射中大家更加會體驗到這一點,好了,就此打往。
上面我們自己解決了一個問題,就是在CCmdTarge寫一個virtual BOOL InitInstance()。
2、WinMain()函數和CWinApp類
大家再往下想,我們還要我們MFC“隱藏”更多的東西:WinMain()函數,設計窗口類,窗口注冊,消息循環,回調函數……我們馬上想到封裝想封裝他們。大家似乎隱約地感覺到封裝WinMain()不容易,覺得WinMain()是一個特殊的函數,許多時候它代表了一個程序的起始和終結。所以在以前寫程序的時候,我們寫程序習慣從WinMain()的左大括寫起,到右大括弧返回、結束程序。
我們換一個角度去想,有什么東西可以拿到WinMain()外面去做,許多初學者們,總覺得WinMain()函數是天大的函數,什么函數都好象要在它里面才能真正運行。其實這樣了解很片面,甚至錯誤。我們可以寫一個這樣的C++程序:
#include <iostream.h> class test{ public: test(){cout<<"請改變你對main()函數的看法!"<<endl;} }; test test1; /**************************/ void main(){} ////////////////////////////////////////////////////
在上面的程序里,入口的main()函數表面上什么也不做,但程序執行了(注:實際入口函數做了一些我們可以不了解的事情),並輸出了一句話(注:全局對象比main()首先運行)。現在大家可以知道我們的WinMain()函數可以什么都不做,程序依然可以運行,但沒有這個入口函數程序會報錯。
那么WinMain()函數會放哪個類上面呢,請看下面程序:
#include <afxwin.h> class MyApp : public CWinApp { public: BOOL InitInstance() //②程序入點 { AfxMessageBox("程序依然可以運行!"); return true; } }; MyApp theApp; //①建立應用程序。
大家可以看到,我並沒有構造框架,而程序卻可以運行了——彈出一個對話框(如果沒有WinMain()函數程序會報錯)。上面我這樣寫還是為了直觀起見,其實我們只要寫兩行程序:
#include <afxwin.h>
CWinApp theApp; //整個程序只構造一個CWinApp類對象,程序就可以運行!
所以說,只要我們構造了CWinApp對象,就可以執行WinMain()函數。我們馬上相信WinMain()函數是在CWinApp類或它的基類中,而不是在其他類中。其實這種看法是錯誤的,我們知道編寫C++程序的時候,不可能讓你在一個類中包含入口函數,WinMain()是由系統調用,跟我們的平時程序自身調用的函數有着本質的區別。我們可以暫時簡單想象成,當CWinApp對象構造完的時候,WinMain()跟着執行。
現在大家明白了,大部分的“通用代碼(我們想封裝隱藏的東西)”都可以放到CWinApp類中,那么它又是怎樣運行起來的呢?為什么構造了CWinApp類對象就“自動”執行那么多東西。
大家再仔細想一下,CWinApp類對象構造之后,它會“自動”執行自己的構造函數。那么我們可以把想要“自動”執行的代碼放到CWinApp類的構造函數中。
那么CWinApp類可能打算這樣設計(先不計較正確與否):
class CWinApp : public CWinThead{ public: virtual BOOL InitInstance(); //解釋過的程序的入點 CWinApp ::CWinApp(){ //構造函數 //////////////////////// WinMain(); //這個是大家一眼看出的錯誤 Create(); //設計、創建、更新顯示窗口 Run(); //消息循環 ////////////////////// } };
寫完后,大家又馬上感覺到似乎不對,WinMain()函數在這里好象真的一點用處都沒有,並且能這樣被調用嗎(請允許我把手按在聖經上聲明一下:WinMain()不是普通的函數,它要肩負着初始化應用程序,包括全局變量的初始化,是由系統而不是程序本身調用的,WinMain()返回之后,程序就結束了,進程撤消)。再看Create()函數,它能確定設計什么樣的窗口,創建什么樣的窗口嗎?如果能在CWinApp的構造函數里確定的話,我們以后設計MFC程序時窗口就一個樣,這樣似乎不太合理。
回過頭來,我們可以讓WinMain()函數一條語句都不包含嗎?不可以,我們看一下WinMain() 函數的四個參數:
WinMain(HINSTANCE, HINSTANCE, LPSTR, int)
其中第一個參數指向一個實例句柄,我們在設計WNDCLASS的時候一定要指定實例句柄。我們窗口編程,肯定要設計窗口類。所以,WinMain()再簡單也要這樣寫:
int WinMain(HINSTANCE hinst, HINSTANCE hPrevInstance, LPSTR lpCmdLine, int nCmdShow)
{ hInstance=hinst }
既然實例句柄要等到程序開始執行才能知道,那么我們用於創建窗口的Create()函數也要在WinMain()內部才能執行(因為如果等到WinMain()執行完畢后,程序結束,進程撤消,當然Create()也不可能創建窗口)。
再看Run()(消息循環)函數,它能在WinMain()函數外面運行嗎?眾所周知,消息循環就是相同的那么幾句代碼,但我們也不要企圖把它放在WinMain()函數之外執行。
所以我們的WinMain()函數可以像下面這樣寫:
WinMain(……)
{
……窗口類對象執行創建窗口函數……
……程序類對象執行消息循環函數……
}
對於WinMain()的問題,得總結一下,我們封裝的時候是不可以把它封裝到CWinApp類里面,但由於WinMain()的不變性(或者說有規律可循),MFC完全有能力在我們構造CWinApp類對象的時候,幫我們完成那幾行代碼。
轉了一個大圈,我們仿佛又回到了SDK編程的開始。但現在我們現在能清楚地知道,表面上MFC與SDK編程截然不同,但實質上MFC只是用類的形式封裝了SDK函數,封裝之后,我們在WinMain()函數中只需要幾行代碼,就可以完成一個窗口程序。我們也由此知道了應如何去封裝應用程序類(CWinApp)和主框架窗口類(CFrameWnd)。下面把上開始設計這兩個類。
3、MFC庫的“重寫”
為了簡單起見,我們忽略這兩個類的基類和派生類的編寫,可能大家會認為這是一種很不負責任的做法,但本人覺得這既可減輕負擔,又免了大家在各類之間穿來穿去,更好理解一些(我們在關鍵的地方作注明)。還有,我把全部代碼寫在同一個文件中,讓大家看起來不用那么吃力,但這是最不提倡的寫代碼方法,大家不要學哦!
#include <windows.h> HINSTANCE hInstance; class CFrameWnd { HWND hwnd; public: CFrameWnd(); //也可以在這里調用Create() virtual ~CFrameWnd(); int Create(); //類就留意這一個函數就行了! BOOL ShowWnd(); }; class CWinApp1 { public: CFrameWnd* m_pMainWnd;//在真正的MFC里面 //它是CWnd指針,但這里由於不寫CWnd類 //只要把它寫成CFrameWnd指針 CWinApp1* m_pCurrentWinApp;//指向應用程序對象本身 CWinApp1(); virtual ~CWinApp1(); virtual BOOL InitInstance();//MFC原本是必須重載的函數,最重要的函數!!!! virtual BOOL Run();//消息循環 }; CFrameWnd::CFrameWnd(){} CFrameWnd::~CFrameWnd(){} int CFrameWnd::Create() //封裝創建窗口代碼 { WNDCLASS wndcls; wndcls.style=0; wndcls.cbClsExtra=0; wndcls.cbWndExtra=0; wndcls.hbrBackground=(HBRUSH)GetStockObject(WHITE_BRUSH); wndcls.hCursor=LoadCursor(NULL,IDC_CROSS); wndcls.hIcon=LoadIcon(NULL,IDC_ARROW); wndcls.hInstance=hInstance; wndcls.lpfnWndProc=DefWindowProc;//默認窗口過程函數。 //大家可以想象成MFC通用的窗口過程。 wndcls.lpszClassName="窗口類名"; wndcls.lpszMenuName=NULL; RegisterClass(&wndcls); hwnd=CreateWindow("窗口類名","窗口實例標題名",WS_OVERLAPPEDWINDOW,0,0,600,400,NULL,NULL,hInstance,NULL); return 0; } BOOL CFrameWnd::ShowWnd()//顯示更新窗口 { ShowWindow(hwnd,SW_SHOWNORMAL); UpdateWindow(hwnd); return 0; } ///////////// CWinApp1::CWinApp1() { m_pCurrentWinApp=this; } CWinApp1::~CWinApp1(){} //以下為InitInstance()函數,MFC中要為CWinApp的派生類改寫, //這里為了方便理解,把它放在CWinApp類里面完成! //你只要記住真正的MFC在派生類改寫此函數就行了。 BOOL CWinApp1::InitInstance() { m_pMainWnd=new CFrameWnd; m_pMainWnd->Create(); m_pMainWnd->ShowWnd(); return 0; } BOOL CWinApp1::Run()//////////////////////封裝消息循環 { MSG msg; while(GetMessage(&msg,NULL,0,0)) { TranslateMessage(&msg); DispatchMessage(&msg); } return 0; } //////////////////////////////////////////////////////封裝消息循環 CWinApp1 theApp; //應用程序對象(全局) int WINAPI WinMain( HINSTANCE hinst, HINSTANCE hPrevInstance, LPSTR lpCmdLine, int nCmdShow) { hInstance=hinst; CWinApp1* pApp=theApp.m_pCurrentWinApp; //真正的MFC要寫一個全局函數AfxGetApp,以獲取CWinApp指針。 pApp->InitInstance(); pApp->Run(); return 0; }
代碼那么長,實際上只是寫了三個函數,一是CFrameWnd類的Create(),第二個是CWinApp類的InitInstance()和Run()。在此特別要說明的是InitInstance(),真正的MFC中,那是我們跟據自己構造窗口的需要,自己改寫這個函數。
大家可以看到,封裝了上面兩個類以后,在入口函數WinMain中就寫幾行代碼,就可以產生一個窗口程序。在MFC中,因為WinMain函數就是固定的那么幾行代碼,所以MFC絕對可以幫我們自動完成(MFC的特長就是幫我們完成有規律的代碼),也因此我們創建MFC應用程序的時候,看不到WinMain函數。