Разделение аппаратных ресурсов

Программируя для Windows, нельзя забывать о том, что все аппаратные ресурсы являются разделяемыми, и для их правильного использования следует придерживаться определенных правил.

Так, если программа для MS-DOS имеет доступ ко всей свободной оперативной памяти и может обращаться к этой памяти так, как захочется программисту, то в Windows, где одновременно может выполняться несколько программ, память является разделяемым ресурсом.

Другим примером разделяемого ресурса является дисплей. Программируя в MS-DOS, можно в любой момент переключить режим видеоадаптера, изменить цвет или даже напрямую обратится контроллеру и что-то записать в видеопамять. Такая техника полностью исключается при программировании в Windows. Дисплей - разделяемый системный ресурс, и обращаться к нему можно только так, как позволяет Windows.

Одной из основных целей создателей Windows являлось обеспечение визуального доступа к большинству приложениям одновременно. Для этого каждому приложению выделяется часть экрана для взаимодействия с пользователем. В Windows каждое приложение в любой момент времени имеет доступ к определенной части экрана. Таким образом, экран в Windows - разделяемый ресурс, средством разделения которого является окно приложения.

Итак, два важных вывода.

Во-первых, загруженная на выполнение программа не забирает на себя полностью все ресурсы- эти ресурсы выделяются приложению при помощи специальных механизмов.

Во-вторых, в каждый момент времени программа не знает, какая именно область экрана принадлежит окну приложения, поскольку пользователь в любой момент может переместить окно и изменить его размеры (для определения координат окна нужно обратиться к специальной функции Windows).

Основой графического интерфейса Windows являются окна

• Окно всегда принадлежит какому-то потоку; поток может владеть одним или несколькими окнами или вообще ни одним.

Поток, выполняющий какие-либо операции, не имеющий ни окон, ни очереди сообщений, ни цикла сообщений, называется обычно рабочим потоком, в противоположность более совершенному, обрабатывающему очередь сообщений потоку пользовательского интерфейса.

Все окна находятся в иерархической зависимости: некоторые из них являются окнами верхнего уровня, другие подчинены своим родительским окнам.

В Windows существует множество типов окон.

Самыми очевидными типами окон являются большие прямоугольные окна, связанные с приложениями, и диалоговые панели, которые можно переместить, изменить их размеры, максимизировать или минимизировать.

Менее очевидно, что многие элементы, отображаемые внутри главного или диалогового окна, сами по себе являются окнами.

Каждая кнопка, поле ввода, полоса прокрутки, окно списка, пиктограмма, даже фон экрана обрабатывается операционной системой как окно.

Классы окон

Основное поведение окна определяется классом окон. Класс окна (не путать с понятием “класс” языка программирования C++) несет информацию о начальном внешнем виде окна, пиктограмме по умолчанию, курсоре и ресурсе меню, связанном с окном; и, что, возможно, более важно – об адресе функции, называемой оконной процедурой.

Когда приложение обрабатывает сообщения, оно обычно делает это посредством вызова функции DispatchMessage для каждого принятого сообщения - это происходит в так называемом цикле сообщений. В свою очередь, функция DispatchMessage вызывает соответствующую оконную процедуру, проверяя, для какого класса окна предназначено сообщение. Именно эта оконная процедура (функция окна) действительно обрабатывает сообщение, переданное окну.

Функция окна анализирует это сообщение и его параметры, а затем, при необходимости, выполняет некоторые действия.

Можно считать, что единственная для каждого окна функция окна реализует все методы окна как объекта. В языке C++, напротив, каждый метод объекта (класс) реализуется отдельной функцией, называемой обычно функцией-членом. Для реализации методов функция окна анализирует сообщение и однозначно определяет нужный метол.

Рассмотрим, какие типы классов окон существуют.

Существует множество стандартных классов окон, предусмотренных самой операционной системой Windows. Эти системные глобальные классы реализуют функциональные возможности общих элементов управления.

Любое приложение может использовать эти классы в своих окнах; например, реализовать элемент управления – поле ввода, используя класс окна Edit.

Приложение также может определять собственные классы окон с помощью функции RegisterClass. Эта функция позволяет программисту реализовать поведение окна, не являющегося частью ни одного из поддерживаемых системой глобальных классов.

Например, таким образом, типичное приложение реализует функциональные возможности своего главного окна, регистрирует пиктограмму главного окна и ресурса меню.

В Windows предусмотрен механизм наследования. Он реализуется с использованием так называемых классов окна. Перед созданием окна, необходима регистрация класса окна.

Для каждого класса окна определяется функция окна. При создании окна необходимо указать, к какому классу окна оно будет принадлежать и, соответственно, какую функцию окна будет использовать для обработки сообщений. Приложения могут создавать собственные оконные классы окна и свои функции окна (и следовательно свои методы), или использовать стандартные, определенные в Windows классы окна.

Например, можно создать окно изображающее кнопку и для него определить функцию окна, которая будет обрабатывать сообщения от мыши. Эта функция будет обрабатывать сообщения, и рисовать кнопку в нажатом и отжатом состоянии. Но в Windows уже определен класс окна, соответствующий кнопке.

Windows также позволяет разбивать существующие окна на подклассы (субклассы) и суперклассы.

• Разбиение на подклассы замещает оконную процедуру для класса окна на другую процедуру. Это разбиение осуществляется путем изменения адреса процедуры через функцию SetWindowLong (в случае простого разбиения на подклассы) или SetClassLong (в случае глобального разбиения на подклассы). При этом в первом случае изменится только поведение определенного окна, а во втором – поведение всех окон указанного класса, создаваемых данным приложением.
• Операция создания суперкласса создает новый класс на основе существующего, сохраняя его оконную процедуру. Чтобы создать суперкласс из класса окна, приложение извлекает информацию о классе с помощью функции GetClassInfo, изменяет полученную таким образом структуру WNDCLASS и использует измененную структуру при вызове RegisterClass.

Через функцию GetClassInfo приложение также получает адрес оригинальной оконной процедуры, который остается тот же; сообщения, которая не обработала новая оконная функция, должны быть переданы оригинальной процедуре.

Замечание.Несмотря на то, что используемая выше терминология напоминает терминологию объектно-ориентированного программирования, понятие класса окна не следует путать с понятиями C++. Понятие класса окна возникло на несколько лет раньше начала использования в Windows объектно-ориентированных языков.

Типы сообщений

Существует много разновидностей сообщений, представляющих события на разных уровнях. Каждое простое событие, каждое простое действие посылается в виде сообщения окну для обработки.

Приложению приходит множество сообщений, однако приложение не должно заботиться о смысле каждого отдельного сообщения. Вместо обработки всех возможных сообщений приложение имеет свободу выбора; необработанные сообщения передаются в функции обработки сообщений операционной системы по умолчанию.

Приходящее приложению Windows-сообщение состоит из нескольких частей, для его представления используется структура MSG.Приведем описаниеструктуры, применяющейся для представления сообщения, т.е. описывающей тип сообщения:

Элемент структуры hwnd однозначно идентифицирует окно, которому посылается это сообщение. Каждое окно в Windows имеет такой идентификатор. Элемент message идентифицирует само сообщение. Этот элемент может иметь сотни различных значений, означающих одно из многих сотен различных сообщений, которые могут получать приложения Windows.

Для идентификаторов сообщений обычно используются символьные представления (WM_PAINT, WM_TIMER), а не числовые значения. Эти символьные значения определены в стандартных файлах заголовков Windows (приложению необходимо включать в свой исходный текст только файл windows.h – он содержит директивы #include для остальных файлов).

Сообщения можно разделить на несколько групп в зависимости от их функций. Самой насыщенной группой сообщений является группа сообщений управления окнами. Символьные идентификаторы для этих сообщений начинаются с WM_.Эта группа настолько велика, что ее уместно еще раз разбить на категории. Эти категории включают:

• сообщения DDE (dynamic data exchange),
• сообщения буфера обмена (clipboard),
• сообщения мыши,
• сообщения клавиатуры,
• сообщения неклиентской (non-client) области окна,
• сообщения MDI (multiple-document interface),
• и многие другие типы.

Перечисленные категории несколько неточны, не всегда строго определены; они просто служат для удобства программистов, чтобы можно было представить картину множества событий управления окнами. Множество сообщений WM_ также не фиксировано, оно растет по мере добавления новых возможностей операционной системы.

Другие группы сообщений связаны с определенными типами окон. Существуют сообщения, определенные для полей ввода, кнопок, списков, комбинированных списков, полос прокрутки, элементов просмотра списка деревьев и т.д. Эти сообщения за редким исключением обычно обрабатываются оконной процедурой окна элемента управления и редко представляют интерес для программистов приложений.