Windows程序运行原理

时间:2022-12-23 21:39:46

Windows应用程序,操作系统,计算机硬件之间的相互关系

Windows程序运行原理

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,但它并不知道应该何时发出何种声音,需要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。 

1.API

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。

2.消息和消息队列

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)马上感知到这一事件,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。 

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,参看MSDN。

MSG结构定义如下:

typedefstructtagMSG{      

      HWND   hwnd;     

      UINT   message;

      WPARAM wParam;

      LPARAM lParam;

      DWORD  time;

      POINT  pt;

}MSG; 

3.句柄

句柄(HANDLE),资源的标识。操作系统要管理和操作这些资源,都是通过句柄来找到对应的资源。按资源的类型,又可将句柄细分成图标句柄(HICON),光标句柄(HCURSOR),窗口句柄(HWND),应用程序实例句柄(HINSTANCE)等等各种类型的句柄。操作系统给每一个窗口指定的一个唯一的标识号即窗口句柄。 
4.从变量类型区分变量用途

intx,y;

x=30; 

y=30; 

//x和y既可以用来表示坐标点,也可以用来表示宽度和高度,还可以用来表示身高和体重。


typedefint WIDTH

typedefint HEIGHT

WIDTHx;

HEIGHTy;

//好处:我们从变量的类型上就可以知道x和y是用来表示宽度和高度。

5.WinMain函数

Windows程序的入口函数

intWINAPI WinMain(

  HINSTANCEhInstance,      // handle to current instance

  HINSTANCEhPrevInstance,  // handle to previous instance

  LPSTRlpCmdLine,          // command line

  intnCmdShow              // show state

);

6.窗口的创建

创建一个完整的窗口需要经过下面四个操作步骤:

设计一个窗口类;
注册窗口类;
创建窗口;
显示及更新窗口。
6.1 设计一个窗口类

typedefstruct_WNDCLASS {

   UINT     style;

   WNDPROC  lpfnWndProc;

   int      cbClsExtra;

   int      cbWndExtra;

   HANDLE   hInstance;

   HICON    hIcon;

   HCURSOR   hCursor;

   HBRUSH   hbrBackground;

   LPCTSTR   lpszMenuName;

   LPCTSTR   lpszClassName; 

}WNDCLASS; 

在我们的程序中经常要用到一类变量,这个变量里的每一位(bit)都对应某一种特性。当该变量的某位为1时,表示有该位对应的那种特性,当该位为0时,即没有该位所对应的特性。当变量中的某几位同时为1时,就表示同时具有几种特性的组合。一个变量中的哪一位代表哪种意义,不容易记忆,所以我们经常根据特征的英文拼写的大写去定义一些宏,该宏所对应的数值中仅有与该特征相对应的那一位(bit)为1,其余的bit都为0。我们使用gotodefinition就能发现CS_VREDRAW=0x0001,CS_HREDRAW=0x0002,CS_DBLCLKS=0x0008,CS_NOCLOSE=0x0200。他们的共同点就是只有一位为1,其余位都为0。如果我们希望某一变量的数值既有CS_VREDRAW特性,又有CS_HREDRAW特性,我们只需使用二进制OR(|)操作符将他们进行或运算相组合,如style=CS_VREDRAW| CS_HREDRAW | CS_NOCLOSE。如果我们希望在某一变量原有的几个特征上去掉其中一个特征,用取反(~)之后再进行与(&)运算,就能够实现,如在刚才的style的基础上去掉CS_NOCLOSE特征,可以用style& ~CS_NOCLOSE实现。 

第二个成员变量lpfnWndProc指定了这一类型窗口的过程函数,也称回调函数。回调函数的原理是这样的,当应用程序收到给某一窗口的消息时(还记得前面讲过的消息通常与窗口相关的吗?),就应该调用某一函数来处理这条消息。这一调用过程不用应用程序自己来实施,而由操作系统来完成,但是,回调函数本身的代码必须由应用程序自己完成。对于一条消息,操作系统到底调用应用程序中的哪个函数(回调函数)来处理呢?操作系统调用的就是接受消息的窗口所属的类型中的lpfnWndProc成员指定的函数。每一种不同类型的窗口都有自己专用的回调函数,该函数就是通过lpfnWndProc成员指定的。 

举例:汽车厂家生产汽车好比应用程序创建窗口,用户使用汽车好比操作系统管理窗口,某种汽车在销售前就指定好了修理站(类似回调函数),当用户的汽车出现故障后(类似窗口收到消息),汽车用户(类似操作系统)自己直接找到修理站去修理,不用厂家(类似应用程序)亲自将车送到修理站去修理,但修理站还得由厂家事先建造好。