VCL Framework窗口消息機制研究

肖 巍

(長春師范大學(xué)傳媒學(xué)院，吉林長春 130032)

VCL Framework窗口消息機制研究

肖 巍

(長春師范大學(xué)傳媒學(xué)院，吉林長春 130032)

本文介紹了傳統(tǒng)Windows消息機制及處理過程，重點闡述了對VCL Framework消息機制的研究，對VCL Framework窗口消息封裝機制、窗口消息分派機制的實現(xiàn)方法和實現(xiàn)技術(shù)進行了詳細的論述。

VCL Framework；消息機制；消息封裝；消息分派

VCL(Visual Component Library) Framework是一種高效的應(yīng)用程序開發(fā)框架，提供了對大多數(shù)Windows消息的處理機制。程序開發(fā)人員如果想要編寫自己的組件或更加靈活地運用現(xiàn)有的組件，使程序的功能更加強大靈活，就必須對VCL Framework的窗口消息機制有深入的理解。封裝窗口消息，并且結(jié)合VCL的組件模型提供更有效的Windows程序設(shè)計風(fēng)格，正是VCL Framework設(shè)計的主要使命之一。

1 傳統(tǒng)的Windows消息機制

Windows的消息系統(tǒng)由消息隊列、消息循環(huán)和窗口過程三個部分組成。Windows定義了兩種不同的消息隊列，分別是系統(tǒng)消息對列和應(yīng)用程序消息隊列。系統(tǒng)消息隊列用來儲存Windows中系統(tǒng)和硬件觸發(fā)的事件，應(yīng)用程序消息隊列則用來儲存窗口觸發(fā)的一般事件。程序員一般不需要直接處理Windows消息隊列。Windows系統(tǒng)本身會幫助應(yīng)用程序來管理消息隊列，消息隊列是以線程(Thread)來分組的，一般情況下每個線程都有自己的消息隊列。

消息循環(huán)往往是Windows應(yīng)用程序的核心，因為消息循環(huán)使一個應(yīng)用程序能夠響應(yīng)外部的事件，消息循環(huán)的任務(wù)就是從應(yīng)用程序消息隊列中檢索消息，把消息傳遞給適當(dāng)?shù)拇翱冢缓髲南㈥犃兄袡z索下一條消息，再分派給適當(dāng)?shù)拇翱冢来芜M行。一般形式如下：

while GetMessage(msg, 0, 0, 0) do

{

TranslateMessage(msg);

DispatchMessage(msg);

}

每個窗口都有一個窗口過程來接收傳遞來的消息，它的任務(wù)就是獲取消息然后響應(yīng)它。窗體過程實際上是一個回調(diào)函數(shù)。所謂回調(diào)函數(shù)，就是由Windows操作系統(tǒng)或外部程序調(diào)用的函數(shù)。回調(diào)函數(shù)一般都有規(guī)定的參數(shù)格式，以地址方式傳遞給調(diào)用者。窗口過程中是Windows操作系統(tǒng)調(diào)用了，在一個窗口創(chuàng)建的時候，在分配窗體句柄的時候就需要傳入回調(diào)函數(shù)地址。其形式如下：

Function WindowProc(Window:HWnd ; AMsg:UINT; WParam:WPARAM; LParam : LPARAM): LRESULT; stdcall;export;

傳統(tǒng)的窗口回調(diào)程序設(shè)計有諸多缺點：所有的窗口過程結(jié)構(gòu)都非常相似，程序員不斷重復(fù)撰寫類似代碼；不能復(fù)用，生產(chǎn)效率低下；使用Case逐一判斷窗口消息類別的程序代碼編譯出來后執(zhí)行效率低下；需要程序員非常了解窗口消息，增加了開發(fā)難度，降低了生產(chǎn)力等。

2 VCL Framework窗口消息機制

VCL Framework不但實現(xiàn)了窗口消息封裝和窗口消息分派，也使用了VCL類來封裝窗口控件，讓每一個VCL封裝類都能夠在其中實現(xiàn)處理窗口消息的工作，而不需要像傳統(tǒng)Windows程序設(shè)計一樣在一個冗長繁雜的窗口回調(diào)函數(shù)中撰寫所有的程序代碼。

2.1 VCL Framework的窗口消息封裝機制

VCL Framework的消息封裝和處理流程與窗口消息種類、VCL消息種類、方法調(diào)用慣例以及方法種類有著密切的關(guān)系。 VCL Framework中處理的消息種類大體可分為窗口消息和VCL內(nèi)部消息，如表1所示。

表1 VCL Framework中處理消息種類

調(diào)用慣例(Calling Convention)影響執(zhí)行效率、參數(shù)的傳遞方式以及棧清除方式，表2列出了最常使用的調(diào)用慣例對于參數(shù)和棧的處理方式。

表2 調(diào)用慣例對于參數(shù)和棧的處理方式

窗口回調(diào)函數(shù)使用pascal調(diào)用慣例，而VCL組件的事件處理函數(shù)卻使用register調(diào)用慣例。因此，當(dāng)VCL Framework從窗口回調(diào)函數(shù)在分派消息到VCL組件的消息處理函數(shù)時，必須把調(diào)用慣例從pascal轉(zhuǎn)換為register調(diào)用慣例，才能夠讓程序正確執(zhí)行下去。VCL Framework在消息分派時，選擇實現(xiàn)的消息處理函數(shù)大都偏向使用動態(tài)方法，因為可以大幅節(jié)省VCL組件使用的空間。在VCL組件實現(xiàn)類中，可以定義類似下面處理特定窗口消息的處理函數(shù)，其中以WM開頭的方法是直接處理特定窗口消息的函數(shù)：

Procedure WMLButtonUp(var Message:TWMLButtonUp);message WM_LBUTTONUP

而以CM開頭的方法則是處理VCL Framework定義的特定消息處理函數(shù)：

Procedure CMParentFontChanged(var M:TMessage);message CM_PARENTFONTCHANGED

2.2 VCL Framework的窗口消息分派機制

VCL Framework使用虛擬方法來解決分派窗口消息的機制，只要調(diào)用一個標(biāo)準(zhǔn)的虛擬方法，然后不同的VCL封裝類覆寫此虛擬方法，就可以被VCL的分配消息機制調(diào)用并傳遞窗口消息作為此虛擬方法的參數(shù)。

TWinControl是所有VCL Framework中封裝窗口控制的根類，在TWinControl類中定義了虛擬方法WndProc，WndProc接受代表窗口消息的TMessage數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為參數(shù)：

TWinControl=class(TObject)

Procedure WndProc(var Message:TMessage);virtual;

End;

在TWinControl類的派生類中，封裝了窗口按鈕控件的TButton類可以重載WndProc虛擬方法并且在其中處理發(fā)生在按鈕控件中的觸發(fā)事件：

TButton=class(TWinControl)

Procedure WndProc(var Message:TMessage);override;

End;

當(dāng)VCL Framework找到了相應(yīng)的目標(biāo)VCL組件后，就可以正確地分派窗口消息給封裝窗口控件的VCL組件了：

Var

aControl:TWinControl;

Begin

GetWindowMessage(Message);

aControl:=GetTargetControl(Message);

aControl.WndProc(Message);

End;

GetWindowMessage可根據(jù)Windows系統(tǒng)觸發(fā)的事件轉(zhuǎn)換為TMessage對象，最后以GetTargetControl取得的TWinControl組件以多態(tài)的機制調(diào)用到VCL組件覆寫的窗口消息處理函數(shù)。

在傳統(tǒng)的Windows程序設(shè)計中，Windows調(diào)用一般的回調(diào)函數(shù)，指C語言的函數(shù)類型。在面向?qū)ο蟪绦蛘Z言中，當(dāng)調(diào)用對象的方法時，除了目標(biāo)方法接受的參數(shù)之外，調(diào)用者還需要傳遞一個額外的隱藏參數(shù)，即Object Pascal語言的Self。在傳統(tǒng)的Windows回調(diào)函數(shù)中先找到目的VCL對象，主動把Self壓入棧中，再壓入對象方法的參數(shù)，最后調(diào)用對象方法，即可實現(xiàn)調(diào)用回調(diào)函數(shù)改變成調(diào)用對象方法。為了提高執(zhí)行效率，VCL Framework使用Register調(diào)用慣例，實際上是把Self壓入EAX寄存器中。VCL Framework的回調(diào)函數(shù)InitWndProc在執(zhí)行完上述的轉(zhuǎn)換動作后，會調(diào)用StdWndProc函數(shù)，再由StdWndProc分配消息給對象方法。StdWndProc是VCL Framework中分派消息的樞紐，執(zhí)行次數(shù)非常頻繁，需要很高的執(zhí)行速度，它是完全使用匯編語言編寫的，位于InitWndProc和VCL組件之間的提供窗口消息分派和轉(zhuǎn)換的通道。

當(dāng)VCL Framework把窗口消息分派到VCL組件的消息處理函數(shù)WndProc之后，真正讓窗口消息和VCL組件的事件處理函數(shù)串聯(lián)起來的樞紐是TObject的消息分派服務(wù)虛擬方法Dispatch。該虛擬方法使用兩種方式來分派消息，第一種是分派能夠被VCL組件事件處理函數(shù)處理的消息，對于這種消息Dispatch會在目標(biāo)VCL組件的動態(tài)數(shù)據(jù)表中搜尋擁有相同消息ID的動態(tài)方法，找到后就直接調(diào)用相應(yīng)的VCL事件處理函數(shù)來處理觸發(fā)的消息。第二種是如果Dispatch對于觸發(fā)的消息不需要分派，那么Dispatch就會調(diào)用同屬TObject消息分派服務(wù)中的DefaultHandler虛擬方法來處理，程序員可以直接使用此方法，也可以覆寫此虛擬方法，由程序員自己實現(xiàn)處理Dispatch不分派的消息，使VCL組件具有更好的靈活性和可擴展性。

3 結(jié)語

本文介紹了傳統(tǒng)Windows消息機制及處理過程，重點闡述了對VCL Framework消息機制的研究，通過對VCL Framework窗口消息封裝機制和分派機制實現(xiàn)方法和實現(xiàn)技術(shù)的梳理，以及與傳統(tǒng)方式的對比，對VCL Framework在窗口消息處理機制上的先進性和高效性有了更深的了解，對日后應(yīng)用VCL Framework開發(fā)出更加強大、靈活的應(yīng)用程序具有一定的指導(dǎo)意義。

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2014-09-06

肖 巍(1975- )，男，吉林長春人，長春師范大學(xué)傳媒學(xué)院副教授，從事圖像處理與模式識別、自動識別技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)研究。

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