windows窗口编程

    windows窗口编程（通常意义上的win32）有几个比较核心的概念：入口函数WinMain、窗口类Window Class、窗口过程、消息处理机制、通用控件。

    本文主要介绍窗口类的相关概念，包括：

窗口类的类型；

窗口类的注册及使用；

窗口类的构成。

窗口类是基于进程的，每个应用程序在创建窗口之前必须注册窗口类（或者使用操作系统定义的窗口类），使用完成之后需要销毁（反注册）。

    介绍窗口类的主要目的在于明确windows窗口编程的相关概念，掌握windows内部对于GUI处理的机制。如果你在用mfc或者其他界面框架，本文是没有必要阅读的。

 一、窗口类的类型

windows下窗口类分为三种：

系统窗口类

应用程序全局窗口类

应用程序局部窗口类

三者主要区别在于作用域、注册销毁的时刻及方式上。

 1. 系统窗口类

    顾名思义，系统窗口类是有操作系统注册的。一些系统窗口类是所有进程都可以访问的，一些系统窗口类是只能被操作系统内部使用的。对于系统窗口类，应用程序是不能销毁的。

    操作系统在应用程序首次调用GUI函数时，为当前进程注册系统窗口类。也就是说每个独立的应用程序都会用于一份同样的系统窗口类注册。下面表格中给出了任意进程都可以使用的系统窗口类名称。

下表是仅由操作系统内部使用的窗口类名称。

2. 应用程序全局窗口类

    应用程序全局窗口类指的是由可执行程序或者DLL注册的，可以被当前进程其他模块使用的窗口类。比如你在某个DLL中注册一个全局窗口类，应用程序可以通过加载该DLL之后就可以使用对应的窗口类。

    全局窗口类在不使用时必须由用户自行销毁（使用 UnregisterClass）。

3. 应用程序局部窗口类

    应用程序局部窗口类指的是由可执行程序或者DLL注册的，仅用于当前模块的窗口类。我们可以注册很多局部窗口类，但推荐的做法是仅注册一个窗口类，用于创建应用程序主窗口。

操作系统在应用程序退出时自动销毁局部窗口类，我们也可通过 UnregisterClass函数手动销毁局部窗口类。

二、窗口类的注册及使用

     窗口类定义了windows下的窗口属性，包括窗口样式、图标、光标、菜单项、窗口过程等。

    要注册窗口类，首先需要填充WNDCLASS 、WNDCLASSEX结构，然后使用设置好的参数调用RegisterClass、RegisterClassEx函数（二者主要区别在于RegisterClass函数不支持小图标设置，在通常使用中可以统一使用RegisterClassEx函数）。

    如果需要注册应用程序全局窗口类，需要设置WNDCLASSEX结构的style属性为 CS_GLOBALCLASS；注册局部窗口类请勿指定 CS_GLOBALCLASS属性。

窗口类主要用于CreateWindow、CreateWindowEx函数的调用（第一个参数lpClassName），原型如下：

复制代码

HWND WINAPI CreateWindow(
  _In_opt_  LPCTSTR lpClassName,
  _In_opt_  LPCTSTR lpWindowName,
  _In_      DWORD dwStyle,
  _In_      int x,
  _In_      int y,
  _In_      int nWidth,
  _In_      int nHeight,
  _In_opt_  HWND hWndParent,
  _In_opt_  HMENU hMenu,
  _In_opt_  HINSTANCE hInstance,
  _In_opt_  LPVOID lpParam
);
HWND WINAPI CreateWindowEx(
  _In_      DWORD dwExStyle,
  _In_opt_  LPCTSTR lpClassName,
  _In_opt_  LPCTSTR lpWindowName,
  _In_      DWORD dwStyle,
  _In_      int x,
  _In_      int y,
  _In_      int nWidth,
  _In_      int nHeight,
  _In_opt_  HWND hWndParent,
  _In_opt_  HMENU hMenu,
  _In_opt_  HINSTANCE hInstance,
  _In_opt_  LPVOID lpParam
);

复制代码

窗口类是按照字符串进行查找匹配的。

1. 系统如何查找窗口类

 操作系统会维护一个按照三种类型分类的窗口类列表，在应用程序需要创建窗口的时候，按照下列顺序搜索定位窗口类：

使用窗口类名称及当前模块实例句柄查找应用程序局部窗口类列表（注意当前模块实例句柄主要为了区分不同模块注册的同名窗口类）；

若局部窗口类列表中未找到，则继续查找应用程序全局窗口类列表；

若全局窗口类列表中未找到，则超找系统窗口类列表。

所有的窗口创建都会遵循上面的查找顺序。因此这样也提供了重写系统窗口类的一种方法，在应用中注册和系统窗口类的同名的局部窗口类，这样即可以修改当前应用程序中替换某些系统窗口，同时不影响其他应用程序的系统窗口类使用。

2. 窗口类的归属

 窗口类通常意义可以认为是属于注册该类的可执行程序或者DLL。操作系统使用调用RegisterClassEx函数的WNDCLASSEX结构的hInstance 判断窗口类的所有权。也就是说DLL在注册窗口类的时候必须使用DLL本身的句柄。

当动态加载的DLL卸载时，使用DLL注册窗口类的窗口可能还会存在。这就需要调用者保证DLL卸载之前，关闭所有引用DLL所注册窗口类的窗口，同时使用 UnregisterClass函数销毁窗口类。否则可能存在访问越界等情况。（因为DLL卸载之后，其过程函数地址是无效的。）

三、窗口类的构成

窗口类给出了使用该类的windows窗口的一些属性。主要参数设置位于WNDCLASSEX结构中。其定义如下：

复制代码

typedef struct tagWNDCLASSEX {
  UINT      cbSize;
  UINT      style;
  WNDPROC   lpfnWndProc;
  int       cbClsExtra;
  int       cbWndExtra;
  HINSTANCE hInstance;
  HICON     hIcon;
  HCURSOR   hCursor;
  HBRUSH    hbrBackground;
  LPCTSTR   lpszMenuName;
  LPCTSTR   lpszClassName;
  HICON     hIconSm;
} WNDCLASSEX, *PWNDCLASSEX;

复制代码

    在实际使用时，系统仅要求提供类名称（lpszClassName）、回调函数地址（lpfnWndProc）、实例句柄（hInstance）三个参数，其他参数用于设置window窗口属性。下面逐一说明窗口类的元素构成：

类名称（字段：lpszClassName）

用于唯一标识窗口类。窗口类是进程相关的，使用时必须保证窗口类的类名称在当前进程中是唯一的。

另外由于类名称占用系统私有元表格（system's private atom table），注册时请保证类名尽可能短。

可以使用 GetClassName函数获取当前窗口的窗口类名称。

窗口过程地址（字段：lpfnWndProc）

系统用该地址回调windows所有的消息。具体看参考Window Procedures。原型必须符合下面定义：

LRESULT CALLBACK WindowProc(

  _In_  HWND hwnd,

  _In_  UINT uMsg,

  _In_  WPARAM wParam,

  _In_  LPARAM lParam

);

实例句柄（字段：hInstance）

窗口类需要使用实例句柄来标识其归属的可执行程序或DLL。系统在启动可执行程序或DLL时都会给其设置实例句柄，用于管理各模块，该实例句柄可在可执行模块的入口函数中获取（比如在WinMain或DllMain中）。

类光标（字段：hCursor）

用于指定鼠标在客户区显示的样式。可使用 LoadCursor函数加载一个光标文件，用于设置该字段。

可使用 SetCursor函数设置光标属性。其他详细信息可参考Cursors。

类图标（字段：hIcon和hIconSm）

 类图标是一张图片，用于标识特殊的窗口类。分为大图标和小图标。大图标用于窗口切换（ALT+Tab）以及大图标视图下的任务栏和桌面浏览器（explorer.exe）。小图标用于显示在标题栏、小图标视图下的任务栏和桌面浏览器。

图标实际大小可通过 GetSystemMetrics函数获取。设置字段SM_CXICON和SM_CYICON可获取大图标的长宽，设置字段 SM_CXSMICON和SM_CYSMICON可获取小图标的长宽。

类背景画刷（字段：hbrBackground）

用于设置窗口客户区重绘的画刷，详细设置可参考WM_ERASEBKGND消息。使用可以创建自定义画刷，也可使用系统画刷（GetSysColorBrush）。

类菜单（字段：hMenu）

用于设置系统默认菜单。可使用菜单名称，也可以使用 MAKEINTRESOURCE 。详细设置建议参考Menus。

窗口类样式（字段：style）

指定窗口类创建的一些默认参数，可参考Window Class Styles。

附加窗口类存储空间（字段：cbClsExtra）

所有窗口共享的唯一的类存储空间，类似于c++中类的静态成员函数，操作系统默认存储在WNDCLASSEX后面，如果不需要，该字段必须设置为0。

附加类存储空间是分配在系统本地堆（local heap）中的，建议字段长度不要太大（不超过40个字节）。可使用 SetClassWord、SetClassLong函数设置对应字段，使用GetClassWord、GetClassLong函数获取相应参数。

很多经典的win32编程数据可能会提到这个字段，目前多数应用是不需要设置这个参数的。也不推荐使用。

附加窗口存储空间（字段：cbWndExtra）

概念跟附件窗口类存储空间类似，只是附件窗口存储空间是按照每个窗口分配的，类似于c++中的成员变量，每个实例有一个。附件窗口存储空间一般用于存储窗口相关数据。

可使用 SetWindowLong和 GetWindowLong函数来获取、设置附件窗口存储空间中的数据。

四、总结

    windows编程的核心在于消息处理机制，而窗口类作为一个独立的抽象单元，为我们提供了注册窗口类并创建的方式，有些内容是值得借鉴和学习的。虽然概念比较老，但是如果想深入了解win32内部的处理方式，还是需要在理解的基础上深化下。

windows窗口类的构成有很多参数，如果有一些默认参数无法确认，建议查看msdn上对应的内容，一般都会有描述的。