Операционная система Microsoft Windows 3.1 для программиста

1.4. Обработка сообщений

Откуда берутся сообщения?

Большинство сообщений создают драйверы устройств ввода/вывода, таких, как клавиатура, мышь или таймер. Драйверы создают сообщения при поступлении аппаратных прерываний. Например, когда вы нажимаете и затем отпускаете клавишу, драйвер обрабатывает прерывания от клавиатуры и создает несколько сообщений. Аналогично сообщения создаются при перемещении мыши или в том случае, когда вы нажимаете кнопки на корпусе мыши. Можно сказать, что драйверы устройств ввода/вывода транслируют аппаратные прерывания в сообщения.

Куда направляются сообщения, созданные драйверами?

Прежде всего сообщения попадают в системную очередь сообщений Windows. Системная очередь сообщений одна. Далее из нее сообщения распределяются в очереди сообщений приложений. Для каждого приложения создается своя очередь сообщений.

Очередь сообщения приложений может пополняться не только из системной очереди. Любое приложение может послать сообщение любому другому сообщению, в том числе и само себе.

Основная работа, которую должно выполнять приложение, заключается в обслуживании собственной очереди сообщений. Обычно приложение в цикле опрашивает свою очередь сообщений. Обнаружив сообщение, приложение с помощью специальной функции из программного интерфейса Windows распределяет его нужной функции окна, которая и выполняет обработку сообщения.

Когда вы посмотрите на исходный текст нашего первого приложения, обрабатывающего сообщения, вас может удивить тот факт, что функция WinMain не выполняет никакой работы, имеющей отношение к поведению приложения. Внутри этой функции находятся инициализирующий фрагмент и цикл обработки сообщений (Message Loop). Вся основная работа выполняется в функции окна, которой передаются.

Грубо говоря, приложения Windows похожи на загружаемые драйверы MS-DOS. Эти драйверы также состоят из инициализирующего фрагмента и функции, обрабатывающей команды, выдаваемые драйверу. Приложение Windows после инициализации переходит в состояние постоянного опроса собственной очереди сообщений. Как только происходит какое-либо событие, имеющее отношение к приложению, в очереди приложения появляется сообщение и приложение начинает его обрабатывать. После обработки приложение вновь возвращается к опросу собственной очереди сообщений. Иногда функция окна может получать сообщения непосредственно, минуя очередь приложения.

Так как Windows - мультизадачная операционная система, ее разработчики должны были предусмотреть механизм совместного использования несколькими параллельно работающими приложениями таких ресурсов, как мышь и клавиатура. Так как все сообщения, создаваемые драйверами мыши и клавиатуры, попадают в системную очередь сообщений, должен существовать способ распределения этих сообщений между различными приложениями.

В Windows существует понятие фокуса ввода (input focus), помогающее в распределении сообщений. Фокус ввода - это атрибут, который в любой момент времени может относиться только к одному окну. Если окно имеет фокус ввода, все сообщения от клавиатуры распределяются сначала в очередь сообщений приложения, создавшего окно, а затем - функции окна, владеющего фокусом ввода. Нажимая определенные клавиши, вы можете перемещать фокус ввода от одного окна к другому. Например, если вы работаете с диалоговой панелью, содержащей несколько окон, предназначенных для ввода текста, с помощью клавиши <Tab> вы можете переключать фокус с одного такого окна на другое и вводить текст в различные окна диалоговой панели. Существуют также комбинации клавиш, с помощью которых вы можете переключиться на другое приложение. При этом фокус ввода будет отдан другому окну, принадлежащему другому приложению.

Сообщения от драйвера мыши всегда передаются функции того окна, над которым находится курсор мыши. При необходимости приложение может выполнить операцию захвата (capturing) мыши. В этом случае все сообщения от мыши будут поступать в очередь приложения, захватившего мышь, вне зависимости от положения курсора мыши.

Простейший цикл обработки сообщений состоит из вызовов двух функций - GetMessage и DispatchMessage.

Функция GetMessage предназначена для выборки сообщения из очереди приложения. Сообщение выбирается из очереди и записывается в область данных, принадлежащую приложению.

Функция DispatchMessage предназначена для распределения выбранного из очереди сообщения нужной функции окна. Так как приложение обычно создает много окон и эти окна используют различные функции окна, необходимо распределить сообщение именно тому окну, для которого оно предназначено. Поэтому приложение должно распределить сообщение после его выборки из очереди приложения, в котором находятся сообщения для всех окон. Windows оказывает приложению существенную помощь в решении этой задачи - для распределения приложению достаточно вызвать функцию DispatchMessage.

Вот как выглядит простейший вариант цикла обработки сообщений:

MSG msg;
while(GetMessage(&msg, 0, 0, 0))
{
  DispatchMessage(&msg);
}

Завершение цикла обработки сообщений происходит при выборке из очереди специального сообщения, в ответ на которое функция GetMessage возвращает нулевое значение. Тип MSG описан в файле windows.h.

Процесс обработки сообщений схематически показан на рис. 1.9.

Рис. 1.9. Процесс обработки сообщений

На этом рисунке слева показаны ресурсы и подсистемы Windows, справа - приложения. Сообщения поступают от драйверов таких устройств, как клавиатура, мышь, таймер, и попадают в системную очередь сообщений. Из системной очереди сообщений Windows выбирает сообщения, предназначенные для приложения, и помещает их в очередь сообщения приложения.

Функция WinMain в цикле обработки сообщений с помощью функции GetMessage выбирает сообщения из очереди сообщений приложения и распределяет их функциям окон, вызывая функцию DispatchMessage.

На нашем рисунке для простоты показано только одно приложение, в котором определена только одна функция окна. Реально же существует много приложений, и каждое приложение имеет несколько функций окна. Каждое приложение вызывает в цикле обработки сообщений функцию GetMessage, выбирая сообщения из своей очереди. Затем каждое приложение распределяет выбранное сообщение одной из своих функций окна, для чего используется функция DispatchMessage.

Функция окна получает сообщения при создании окна, в процессе работы приложения, а также при разрушении окна.

Сообщение с кодом WM_CREATE передается функции окна в момент создания окна. Функция окна при обработке этого сообщения выполняет инициализирующие действия (аналогично конструктору класса в языке C++). Коды сообщений определены в файле windows.h, включаемом в исходные тексты любых приложений Windows.

В процессе работы приложения функция окна может получать сообщения с различными кодами как через очередь сообщений приложения, так и непосредственно, в обход очереди сообщений. Обработчики этих сообщений, определенные в функции окна, являются методами для работы с окном как с объектом.

При разрушении структуры данных окна (при уничтожении окна) функция окна получает сообщение с кодом WM_DESTROY. Обработчик этого сообщения действует как деструктор. Если ваша функция окна во время обработки сообщения WM_CREATE создала какие-либо структуры данных, эти структуры должны быть разрушены (а заказанная для них память возвращена операционной системе) во время обработки сообщения WM_DESTROY.