本文从消息循环是如何驱动程序的这个角度,对 Windows 消息循环进行概览性介绍。
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1 程序是怎么跑起来的?
class Program{ static void Main(string[] args) { Console.WriteLine("Hello Cvte."); Console.ReadLine(); }}
这是一段 C# Main 函数,如果不写 Console.ReadLine();
,则程序会“一闪而过”,写了 Console.ReadLine();
程序会阻塞,可以查看结果。
Console.WriteLine("Starting, Input Something:");while (true){ string input = Console.ReadLine(); if (input == "exit") { break; } else { Console.WriteLine( !string.IsNullOrWhiteSpace(input) ? $"Your Input to lower is:{input.ToLower()}" : "You Inputted Nothing"); }}
这里有一个 while
循环,这样程序就可以一直运行了,我们可以说:这个程序由这个 while 循环驱动。
那,Windows 程序是由什么驱动的,答案呼之欲出:“消息循环”。
2 消息循环的数据结构
typedef struct { HWND hwnd; // 消息的目标窗口句柄 UINT message; // 消息标识 WPARAM wParam; // 16位的参数 LPARAM lParam; // 32位的参数 DWORD time; // 消息发生的时间 POINT pt; // 消息发生时,鼠标的屏幕坐标} MSG, *PMSG;
2.1 消息的分类
消息的取值范围是 0x0000 - 0xFFFF。
从 0x0000 到 0x03FF,为系统定义的消息,常见的 WM_PAINT、WM_CREATE 等均在其中;
从 0x0400 到 0x7FFF,专用于用户自定义的消息,可以使用 WM_USER + x 的形式自行定义,其中WM_USER 的值就是 0x0400,x 取一个整数; 从 0x8000 到 0xBFFF,从 Windows 95 开始,也用作用户自定义的消息范围,可以使用 WM_APP + x 的形式自行定义。 根据微软的建议,WM_APP类消息用于程序之间的消息通信,而 WM_USER 类消息则最好用于某个特定的窗口类。 微软自己遵循这一惯例,所以,公用控件的消息,如 TVM_DELETEITEM,基本都是 WM_USER 类属。 从 0xC000 到 0xFFFF,这个区段的消息值保留给 RegisterWindowMessage 这个 API,此 API 可以接受一个字符串,把它变换成一个唯一的消息值。3 消息的处理流程
消息产生 => 消息队列 => 消息循环 => 消息处理
3.1 消息产生
消息产生的源头
系统
一部分由输入设备(键盘鼠标等)产生,如 WM_MOUSEMOVE 。 一部分由系统User库自己产生,User部分(或者是系统内的其他部分通过User部分)为了实现自身的正常行为或者管理功能而主动生成的。如 WM_WINDOWPOSCHANGED。应用程序自定义的消息
消息产生的方式
这里说主要的两个消息产生函数
SendMessage
等待消息处理完成后,SendMessage才返回。 深入一点的表达式:等待窗口处理函数返回后,SendMessage才返回。PostMessage
不等待消息处理完成,立刻返回。 PostMessage只管发送消息,消息有没有被送到则并不关心,只要发送了消息,便立刻返回。
两个问题:
问:消息产生之后到了哪里? 答:消息队列。问:SendMessage 产生的消息,会进入消息队列吗?
答:在同一个线程内,SendMessage 会直接调用目标窗口的窗口过程函数处理消息,并等待其返回。 跨线程的情况,SendMessage 会将消息发送到目标线程的消息队列(高优先级,排序在前)。然后等待目标线程的返回值。3.2 消息队列
系统消息队列
接收输入设备的消息,分配给线程消息队列。 输入设备(键盘、鼠标或者其他)的驱动程序会把用户的操作输入转化成消息放置于系统队列中,然后系统会把此消息转到目标窗口所在线程的消息队列中等待处理。线程(UI)消息队列
当前UI线程中的消息。 每一个GUI线程都会维护这样一个线程消息队列。(这个队列只有在线程调用 User 或者 GDI 函数时才会创建,默认并不创建)。然后线程消息队列中的消息会被本线程的消息循环(有时也被称为消息泵)派送到相应的窗口过程(也叫窗口回调函数)处理。
两个问题:
问:消息队列属于谁? 答:属于UI线程(不属于窗口)。问:非UI线程有消息队列吗?
没有。3.3 消息循环
while(GetMessage(&msg, NULL,0, 0)) { TranslateMessage(&msg); DispatchMessage (&msg); }
如上,消息循环就是一个 while 循环,与文章最开始提到 while 向呼应。
其中GetMessage
取出消息,TranslateMessage
翻译消息,DispatchMessage
调度消息。 问:消息循环属于谁?
答:每一个UI线程有一个消息循环(不是每一个窗口。)消息循环的另一个样子:
while (!done){ if (PeekMessage(&msg, NULL, 0, 0, PM_REMOVE)) { if (msg.message == WM_QUIT) { done = TRUE; } else { TranslateMessage(&msg); DispatchMessage(&msg); } } else { // 还可以驱动点别的事情,如 openGL 绘图。 }}
分别来看:
- 取出消息
GetMessage
GetMessage会阻塞等待,直到取到一个消息。PeekMessage
PeekMessage则不阻塞,立即返回。 PeekMessage有一个标志参数,这个标志参数指定了如果队列中如果有消息的话,PeekMessage 的行为。 如果该标志中含有 PM_REMOVE,则 PeekMessage 会把新消息返回到 MSG 结构中,正如 GetMessage 的行为那样。 如果标志中指定了 PM_NOREMOVE,则不会从消息队列中移除任何消息。- 翻译消息 望文生义地看,翻译消息是对消息数据结构进行某种转换吗? 不是的,TranslateMessage不修改原有消息,只在特定情况下产生新的消息。
TranslateMessage函数不修改由参数lpMsg指向的消息结构。
仅为那些由键盘驱动器映射为ASCII字符的键产生WM_CHAR消息。 如: 消息WM_KEYDOWN和WM_KEYUP组合产生一个WM_CHAR或WM_DEADCHAR消息。 消息WM_SYSKEYDOWN和WM_SYSKEYUP组合产生一个WM_SYSCHAR或 WM_SYSDEADCHAR 消息。所以,如果程序中没有字符处理的需要,这句是可以不要的。
- 分派消息 将消息分配给 hwnd 指定的窗口函数,让其处理。 如果没有找到对应的窗口,则丢弃。
3.4 消息处理
消息在消息循环中被分配到指定的窗口过程函数,由其处理。
// 有删减的窗口过程函数LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam){ switch (message) { case WM_COMMAND: case WM_PAINT: case WM_CREATE: default: return DefWindowProc(hWnd, message, wParam, lParam); } return 0;}
回顾两个问题:
问:WndProc 函数由谁调用? 答:DispatchMessage or SendMessage。 从上文中可以看到,窗口过程函数不是有程序员自己调用的,而是系统在恰当的时机调用,这个时机就是 DispatchMessage or SendMessage。问:未处理的消息交给谁?
答:DefWindowProc。 DefWindowProc只处理关闭等感兴趣的消息,其它的消息则忽略。回顾
消息队列和消息循环属于UI线程,窗口没有,其它普通线程没有。
窗口有自己的窗口过程函数,消息在这里被处理。 消息循环驱动整个程序跑起来。想一睹消息循环究竟是如何跑起来的?
原始 win32 窗口是如何被创建的?在 VS 中,新建一个win32的窗口程序,即可看到。