Создаём компьютерную игру
eng   рус

Первая программа на WinAPI

WinAPI или Windows API (Application Programming Interface) - это библиотека для создания классических приложений Windows. Сама библиотека WinAPI написана на языке C и представляет собой коллекцию функций, структур и констант. Она объявлена в определённых заголовочных файлах и реализована в статических (.lib) и динамических (.dll) библиотеках.

В данном уроке мы создадим нашу первую программу на WinAPI. Для начала создайте проект. Выберите меню File -> New -> Project:

Новое окно VisualStudio WinAPI

В открытом окне в левой панели выберите Other, затем Empty Project (пустой проект). Там же доступен шаблон Windows Desktop Application, но мы напишем программу с нуля, так как шаблон по умолчанию пока слишком сложен для нас. В нижней части выберите имя проекта, его местоположение и хотите ли вы создать решение для него. Местоположение может быть любым, для меня это C:\prog\cpp\

WinAPI Окна

В обозревателе решений щёлкните правой кнопкой мышки и выберите Add -> New Item.

WinAPI Окно

В открывшемся окне выберите C++ File (.cpp) и введите имя файла в нижней части - main.cpp.

WinAPI Привет Мир

Перед тем как мы начнём рассматривать код, давайте поговорим о типах данных в WinAPI и соглашениях вызова (calling conventions).

Типы данных в WinAPI

WinAPI переопределяет множество стандартных типов языка C. Некоторые переопределения зависят от платформы для которой создаётся программа. Например, тип LRESULT, если его скомпилировать для x86, будет типом long. Но если скомпилировать программу для x64, то LRESULT будет типом __int64. Вот так LRESULT определяется на самом деле (он зависит от LONG_PTR, а LONG_PTR может уже быть или __int64, или long):

typedef LONG_PTR LRESULT; #if defined(_WIN64) typedef __int64 LONG_PTR; #else typedef long LONG_PTR; #endif

Соглашения по вызову (Calling Conventions) - __stdcall

В коде ниже перед именами функций вы встретите __stdcall. Это одно из соглашений по вызову функций. Соглашение по вызову функций определяет каким образом аргументы будут добавляться в стек. Для __stdcall аргументы помещаются в стек в обратном порядке - справа налево. Также, __stdcall говорит, что после того как функция завершится, она сама (а не вызывающая функция) удалит свои аргументы из стека. Все функции WinAPI используют __stdcall соглашение.

WinAPI переопределяет __stdcall в WINAPI, CALLBACK или APIENTRY, которые используются в разных ситуациях. Поэтому в примерах из MSDN вы не увидите __stdcall, но нужно помнить что именно оно будет использоваться.

Типы WinAPI пишутся в верхнем регистре.

Описатели/дескрипторы (Handles) в WinAPI

Handle на русский язык сложно перевести однозначно. Наверное, наиболее частое употребление в русском имеет слово дескриптор. По сути это ссылка на ресурс в памяти. Например, вы создаёте окно. Это окно хранится в памяти и оно имеет запись в таблице, которая хранит указатели на все созданные системные ресурсы: окна, шрифты, файлы, картинки... Указатель на ваше окно в данной таблице называется дескриптором окна (handle of the window).

Любой указатель это просто переопределение типа void*. Примеры дескрипторных типов в WinAPI: HWND, HINSTANCE, HBITMAP, HCURSOR, HFILE, HMENU.

Подытожим: дескрипторы используются для получения доступа к каким-либо системным ресурсам.

WinAPI окна

Давайте посмотрим на код самой простой WinAPI программы:

#pragma comment( lib, "user32.lib" ) #include <windows.h> LRESULT __stdcall WindowProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam); int __stdcall WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE, LPSTR, int nCmdShow) { WNDCLASS windowClass = { 0 }; windowClass.lpfnWndProc = WindowProc; windowClass.hInstance = hInstance; windowClass.lpszClassName = "HELLO_WORLD"; RegisterClass(&windowClass); HWND hwnd = CreateWindow( windowClass.lpszClassName, "WinAPI Empty Window - Hello World", WS_OVERLAPPEDWINDOW, 100, 50, 1280, 720, nullptr, nullptr, hInstance, nullptr); ShowWindow(hwnd, nCmdShow); UpdateWindow(hwnd); MSG msg = {}; while (msg.message != WM_QUIT) { if (PeekMessage(&msg, NULL, 0, 0, PM_REMOVE)) { TranslateMessage(&msg); DispatchMessage(&msg); } } return 0; } __int64 __stdcall WindowProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam); { switch (message) { case WM_DESTROY: PostQuitMessage(0); return 0; } return DefWindowProc(hWnd, message, wParam, lParam); }
#pragma comment( lib, "user32.lib" ) #include <windows.h>

Вначале нужно добавить WinAPI: статичную библиотеку, которая содержит определения различных функций и включить заголовочный файл с объявлениями этих функций, структур и констант. user32.lib содержит основные возможности Windows - всё, что касается окон и обработки событий.

На следующей строке мы объявляем функцию обратного вызова (callback), которая будет вызываться, когда наше приложение получает какое-либо сообщение от операционной системы. Мы вернёмся к этому ниже.

Функция WinMain

WinMain - точка входа в программу, а как мы помним такая функция вызывается операционной системой.

Главная функция приложений под Windows отличается от консольной версии. Она возвращает целое число и это всегда ноль. __sdtcall говорит, что аргументы добавляются в стек в обратном порядке и WinMain сама удаляет их из стека по завершении. WinMain принимает 4 аргумента:

int __stdcall WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE, LPSTR, int nCmdShow)

hInstance - дескриптор экземпляра приложения. Можете думать о нём, как о представлении вашего приложения в памяти. Он используется для создания окон.

Второй аргумент - наследие шестнадцатибитных версий Windows. Уже давно не используется.

Третий аргумент представляет аргументы командной строки. Пока мы не будем им пользоваться.

nCmdShow - специальный флаг, который можно использовать при создании окон. Он говорит о состоянии окна: должно ли оно показываться нормально, на полный экран или быть свёрнутым.

Теперь давайте посмотрим как создаются окна.

Классы окон (Window Classes)

Для создания окна нужно определить и зарегистрировать его класс. Windows создаёт свои классы таким же образом. Все стандартные элементы, которые вы видите в Windows являются классами: кнопки, поля редактирования, полосы прокрутки... Windows хранит список всех зарегистрированных классов. Обязательно нужно заполнить только три поля класса: имя класса, дескриптор экземпляра приложения (передаётся в WinAPI в виде параметра) и оконная процедура (адрес функции).

Сначала нужно заполнить структуру WNDCLASS. Пусть вас не смущает название WNDCLASS - это не C++ класс. В данном случае, класс - всего лишь термин используемый в WinAPI:

WNDCLASS windowClass = { 0 }; windowClass.lpfnWndProc = WindowProc; windowClass.hInstance = hInstance; windowClass.lpszClassName = "HELLO_WORLD"; RegisterClass(&windowClass);

Здесь мы инициализируем структуру WNDCLASS нулями, определяем обязательные поля и регистрируем класс.

lpfnWndProc имеет тип WNDPROC. Как говорилось выше, это указатель на функцию WindowProc, которую мы объявили в самом начале. У каждого оконного класса должна быть своя оконная процедура.

hInstance - дескриптор экземпляра приложения. Все оконные классы должны сообщать, какое приложение их зарегистрировало. Мы используем первый параметр функции WinMain.

lpszClassName - имя класса, задаётся пользователем. В Windows все классы называются в верхнем регистре (примеры: BUTTON, EDIT, LISTBOX), мы будем делать также в наших уроках.

WNDCLASS содержит больше полей: стиль, иконка, имя меню, но мы можем пропустить их. Некоторые из них мы рассмотрим в следующих уроках. Вы можете посмотреть полный список в документации к WinAPI на MSDN (официальном сайте Microsoft с документацией).

В конце мы регистрируем наш класс с помощью функции RegisterClass. Мы передаём адрес структуры WNDCLASS. Теперь мы можем создать окно.

Первая WinAPI программа - Пустое окно

В WinAPI есть функция для создания окон - CreateWindow:

HWND hwnd = CreateWindow( windowClass.lpszClassName, "Пустое WinAPI окно - Привет Мир!", WS_OVERLAPPEDWINDOW, 100, 50, 1280, 720, nullptr, nullptr, hInstance, nullptr);

Первый параметр - имя класса. В данном случае он совпадает с именем класса, который мы зарегистрировали. Второй - имя окна, это та строка, которую пользователи программы будут видеть в заголовке. Следующий - стиль. WS_OVERLAPPEDWINDOW говорит, что WinAPI окно имеет заголовок (caption), кнопки сворачивания и разворачивания, системное меню и рамку.

Четыре числа определяют позицию левого верхнего угла окна и ширину/высоту.

Затем идут два указателя nullptr. Первый - дескриптор родительского окна, второй - меню. У нашего окна нет ни того, ни другого.

hInstance - дескриптор на экземпляр приложения, с которым связано окно.

В последний аргумент мы передаём nullptr. Он используется для специальных случаев - MDI (Multiple Document Interface ) - окно в окне.

CreateWindow возвращает дескриптор окна. Мы можем использовать его для обращения к окну в коде. Теперь мы можем показать и обновить окно.:

ShowWindow(hwnd, nCmdShow); UpdateWindow(hwnd);

ShowWindow (показать окно) использует параметр nCmdShow функции WinMain для контроля начального состояния (развёрнуто на весь экран, минимизировано, обычный размер). UpdateWindow (обновить окно) мы обсудим в следующих уроках.

Главный цикл WinAPI

Далее идёт бесконечный цикл. В этом цикле мы будем реагировать на разные события, возникающие при взаимодействии пользователя с нашей программой.

MSG msg = {}; while (msg.message != WM_QUIT) { if (PeekMessage(&msg, NULL, 0, 0, PM_REMOVE)) { TranslateMessage(&msg); DispatchMessage(&msg); } }

Перед циклом мы объявляем переменную типа MSG (от message - сообщение) - в этой структуре Windows кодирует события. Если произошло событие WM_QUIT, то мы завершаем цикл.

Операционная система генерирует множество различных сообщений. Они генерируются, когда происходит какое-то событие: изменился размер окна, нажата клавиша мышки или клавиатуры.

Очередь сообщений (Message Queue) в WinAPI

Все оконные приложения управляются событиями (event-driven). В операционной системе существует очередь сообщений. Когда происходит какое-либо событие в любой программе, в эту очередь посылается сообщение. Также, любая программа имеет свою очередь сообщений. Windows проверяет каждое сообщение в системной очереди и посылает их в программные очереди. В действительности всё немного сложнее, так как очереди сообщений связаны с потоками, но мы обсудим это позже. На данный момент запомните, что каждое приложение имеет свою собственную очередь сообщений.

Сообщение это просто структурная переменная MSG. Давайте посмотрим на определение этой структуры:

typedef struct tagMSG { HWND hwnd; UINT message; WPARAM wParam; LPARAM lParam; DWORD time; POINT pt; DWORD lPrivate; } MSG, *PMSG, *NPMSG, *LPMSG;

hwnd - дескриптор окна, которому принадлежит сообщение.

message - идентификатор сообщения (UINT - unsigned integer).

wParam и lParam содержат дополнительную информацию и зависят от идентификатора сообщения.

time - понятно из названия - время, когда было создано сообщение.

pt - позиция курсора на экране в момент генерации сообщения. POINT - тип WinAPI для описания точек с координатами (x,y).

Приложение в бесконечном цикле проверяет свою очередь сообщений, смотрит на свойство message и решает, что делать с данным сообщением (как его обработать).

if (PeekMessage(&msg, NULL, 0, 0, PM_REMOVE)) { TranslateMessage(&msg); DispatchMessage(&msg); }

Функция PeekMessage проверяет очередь и берёт последнее сообщение. Затем, она берёт информацию о сообщении и помещает её в переменную msg. Последний аргумент заставляет удалить сообщение из очереди.Итак, в условии мы проверяем, содержит ли очередь сообщений приложения какое-либо сообщение. Если содержит, мы заполняем переменную msg и удаляем сообщение из очереди. Затем вызываем две функции.

TranslateMessage - генерирует дополнительное сообщение если произошёл ввод с клавиатуры (клавиша с символом была нажата или отпущена). По умолчанию, клавиатура генерирует так называемые сообщения виртуального ключа (virtual key). TranslateMessage генерирует ещё одно сообщение, которое сообщает информацию о символе. Мы поговорим об этом позже. Пока что: вызов TranslationMessage нужен, чтобы обработать ввод символов с клавиатуры.

Функция DispatchMessage посылает сообщение в функцию WindowProc.

Оконная процедура (Window Procedure) WindowProc

Оконная процедура - это специальная функция в которой мы обрабатываем сообщения. В данный момент нам нужно обработать только одно важное сообщение, а для всех остальных выполнить стандартное действие. Давайте посмотрим на наш вариант WindowProc:

LRESULT __stdcall WindowProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam); { switch (message) { case WM_DESTROY: PostQuitMessage(0); return 0; } return DefWindowProc(hWnd, message, wParam, lParam); }

Обратите внимание, что мы сами нигде не вызываем WindowProc. Оконная процедура привязана к классу окна. И когда мы вызываем DispatchMessage, система сама вызывает оконную процедуру, связанную с окном. Такие функции называются функциями обратного вызова (callback functions) - они не вызываются напрямую. Также обратите внимание, что данная функция получает только часть свойств MSG структуры.

Внутри WindowProc мы проверяем поле message структуры MSG. Оно содержит идентификатор сообщения. В Windows определено много констант для разных сообщений. В данной программе мы проверяем WM_DESTROY. Это сообщение посылается, когда окно уничтожается, в момент, когда оно уже удалено с экрана. В ответ на это сообщение мы вызываем PostQuitMessage - она говорит системе, что приложение будет закрыто и посылает сообщение WM_QUIT в очередь сообщений программы (не в системную).

Если пришло сообщение, которое мы не хотим обрабатывать сами, мы передаём его в DefWindowProc - действие по умолчанию.

Заключение

В данном уроке мы создали пустое но полностью функциональное стандартное окно операционной системы Windows. В следующих уроках мы обсудим разные части WinAPI, а шаблон из данного урока станет основой для наших программ на DirectX и OpenGL.

Комментарии:

No comments yet