用c++11封装win32界面库
0. 前言
你是否也是一个c++玩家，经常用c++写一些带界面的小程序？厌倦了每次在vs里用鼠标拖各种控件，然后copy / paste一大堆win32的api？没用过mfc，wtl，qt，只用sdk？ 本文介绍一种方法把这些api进行封装，弄一个界面库出来，当然前提是对这些api有基本了解。
之前看过些界面库源码，尤其是egui，好多东西都是从它那学来的。它们都用到像boost这种第三方库，因为当时c++版本没有自带shared_ptr，lambda，functional这些工具， c++11之后包含了这大部分东西，也就不需要第三方库了，但需要较新的编译器。下面的源码可以用MinGW编译，或者vs2012+November 2012 CTP 补丁（vs2012不支持xp）。
下载：https://files.cnblogs.com/aj3423/gui.rar
1. 介绍
就称这界面库叫 _gui 吧，整个 _gui 可以分为以下几部分
1. thunk 封装wnd_proc这种回调函数
2. property 类似vb的属性
win->enabled = false;
edit->text = "xxx";
3. event 事件
btn->event.click += []() { cout << "button clicked" << endl; };
4. initor 初始属性
wnd<edit> edt_psw = new_<edit>().text('admin').size(200,30).password_type(true);
5. layout 布局
如下图的垂直分割布局，拖动中间那条分隔条可以改变左右大小
例子：
2. thunk
win32教程上的 wnd_proc 一般都是全局函数，缺点是全局函数无法和类实例一一对应，所以用thunk 把 wnd_proc 封装到类的成员函数，据说ATL就这么搞。
先看一下全局函数和成员函数的区别，调试时从汇编可以看到
push args call global_func //call 全局函数 push args lea ecx, p_this //对象指针放到ecx call member_func //call 成员函数
区别就是成员函数会在ecx 中放入this指针， 所以如果把 WNDCLASS.wnd_proc 指向一段内存，在这段内存里做两件事
1. lea ecx, p_this(窗口实例)
2. call member_func
就ok了， 这段内存就是thunk，用一个结构体来表示:
#pragma pack(push, 1) //取消默认的4字节对齐，pack后char，short固定只占1，2字节
struct thunk_code {
unsigned short stub1; // lea ecx, p_this
unsigned long p_this;
unsigned char stub2; // mov eax,member_func
unsigned long member_func;
unsigned short stub3; // jmp eax
void init() {
stub1 = 0x0D8D; // lea ecx 的机器码
p_this = 0;
stub2 = 0xB8; // mov eax 的机器码
member_func = 0;
stub3 = 0xE0FF; // jmp eax
}
};
#pragma pack(pop)
调试可以看到内存中代码：
（因为这段内存需要被执行，而如果直接 thunk_code code; 这个code是不可执行的，所以这里用 HeapCreate / HeapAlloc 带上 HEAP_CREATE_ENABLE_EXECUTE 来分配内存，参考 thunk.h 和 heap.h）
_gui的所有控件都是用的这种方式处理事件，所以thunk的初始化放在了基类 wnd_base 中（参考 wnd_base.h）
3 property
操作属性的通常做法是对外提供两个接口 getter 和 setter，类似这样
struct listview {
void set_title(string s) { SetWindowText(...); }
string get_title() { GetWindowText(...); }
};
可以把"属性"的概念封装起来
struct listview {
property::rw<string> title;
listview() {
title.绑定(get_title, set_title);
}
void set_title(string s) { SetWindowText(...); }
string get_title() { GetWindowText(...); }
};
wnd<listview> lv;
sting s = lv->title; //会调用 get_title()
lv->title = "new_title"; //会调用 set_title("new_title")
这样对外只要访问属性 title 就好了，按权限分为 property::r property::w property::rw，有没有感觉简洁一些。(详见 property.h)
4 event
btn->event.click += on_btn_click_1;
btn->event.click += []() { cout << "button clicked" << endl; };
btn->event.click += bind(x::func, &x_obj);
有一点 .net 的味道，用起来比较方便。 每个事件都是一个signal (见signal.h):
// event.h
namespace event {
struct base {
signal<void(pos_t&)> move;
signal<void(size&)> size;
signal<void(wnd_msg&)> paint;
signal<void(bool)> enable;
// ...
virtual void process_msg(wnd_msg& msg) {
switch(msg.type) {
case WM_MOVE: move(pos(msg.lp.loword(), msg.lp.hiword())); break;
case WM_SIZE: size(size(msg.lp.loword(), msg.lp.hiword())); break;
case WM_PAINT: paint(msg); break;
case WM_ENABLE: enable(!(msg.wp == 0)); break;
// ...
}
}
};
}
每个类都有一个 event 成员，如果要自定义消息，创建时候提供event_t 就ok
template<typename event_t = event::base>
struct wnd_base : wnd32 {
event_t event;
virtual void process_msg(wnd_msg& msg) {
event.process_msg(msg); // thunk 把消息发送给 wnd_base::process_msg，这里再调用event.process_msg
}
};
5 initor
常见的做法是，给类提供多个构造函数以支持不同的参数
class window {
window() {}
window(string text) { ... }
window(string text, int w, int h) { ... }
window(string text, int w, int h, int x, int y) { ... }
...
};
window w("title", 100, 200, 300, 400);// 很容易记错，到底 100,200是长宽，还是xy坐标?
所以有了 initor， 用来存放创建信息， create() 的时候会去拿 initor 里的各种信息（text, size...）
wnd<window> w = new_<button>().text("...").size(100, 200).pos(300, 400);// 这样就不会错了
wnd<button> b = new_<button>("..."); // 其他创建方法
wnd<label> l("...");
为了支持链式赋值和扩展性，initor的设计稍显复杂，见 initor.h
每种控件对应的initor，用traits来定义（还在想办法去掉这层定义@_@）：
// wnd_traits 定义
template<typename wnd_t>
struct wnd_traits {
typedef initor::wnd initor_t;
};
// 针对按钮的特化
struct button;
template<>
struct wnd_traits<button> {
typedef initor::button initor_t;
};
6 layout
_gui 分为两种控件，基本控件和容器，容器多出了 layout 和 children 两样东西，所以window, tab, panel 这些从 container 继承，而 button，label 等从 wnd_base 继承。
布局这个概念只有容器才有，当容器获大小改变会收到 WM_SIZE 消息，这时候用 layout 进行布局。 参考 container.h
layout 只有一个接口 apply
namespace layout {
struct base {
virtual void apply(wnd_ptr& parent, vector<wnd_ptr>& children) = 0;
};
}
各种layout实现这个apply来布置窗口，比如 fit 是把子窗口填充满整个容器
// fit layout
namespace layout {
struct fit : base {
virtual void apply(wnd_ptr& p, vector<wnd_ptr>& ch) {
rect r = p->client_rect;
for(auto& c : ch) { // 通常只有一个子窗口
c->rect = r;
}
}
};
}
比如本文最开头图中的垂直分割布局 vsplit:
// layout/split.h
namespace layout {
struct vsplit : base {
wnd<vsplitter> sp; // 分隔条
vsplit(int offset) {
sp = 创建vsplitter;
}
virtual void apply(wnd_ptr& p, vector<wnd_ptr>& ch) {
std::call_once(第一次布局时在容器p上画出 sp 分隔条)；
ch[0]->rect = 分隔条左边区域大小;
// splitter
sp->rect = ..;// 拉伸分隔条高度 = 容器高度
ch[1]->rect = 分隔条右边区域大小;
}
};
}
总之在 apply 内可以实现所有布局，比如可以做一套传统的java布局，我没有考虑实现那些，觉得不够通用。以经典 border 为例，支持5个东西以 "东南西北中" 放置，但要多于5个它就不支持了，除非用嵌套 panel 的方法， 既浪费内存，代码也不易读。
需要一个更通用的布局。
我google了老半天，发觉两个还不错
1. PageLayout A Layout Manager for Java Swing/AWT (http://pagelayout.sourceforge.net/)
它的 doc 里说道 PageLayout: The Only Layout Manager You Will Ever Need
2. DesignGridLayout for java (http://designgridlayout.java.net/)
如果装了java，可以直接运行他的demo (http://designgridlayout.java.net/examples.jnlp)
但还是感觉不够通用，还要记一大堆api。
把 layout 问题抽象，其实可以看做一个线性约束问题。比如一个窗口，宽度是W，它包含左右两部分，左边宽度是右边两倍，可以描述成：
w1 == 2 * 2w; // 左边宽度是右边两倍 w1 + w2 == W; // 总宽度是W
或者固定宽度100：
w1 == 100;
或者播放器保持 16:9 比例，最小宽度200
w / h = 16 / 9; w >= 200;
这样一来，布局问题就变成了数学问题，通过解n元一次方程组就能算出每个控件的位置和大小。以后布局就不用记什么 layout api了，直接给几个公式就ok。
Auckland Layout 就是这么做的，看了它的demo后又发觉个问题，太不直观了。。
继续寻找，发现最直观的是这个 Eva Layout，就写了个layout::eva：
可以用各大IDE的列模式编辑eva表格，vim的话还有插件可以格式化竖线： easy_align
最后
如果觉得太素就加个win7 style:
#pragma comment(linker,"/manifestdependency:\"type='win32' name='Microsoft.Windows.Common-Controls' version='6.0.0.0' processorArchitecture='x86' publicKeyToken='6595b64144ccf1df' language='*'\"")
目前的进度也就到这，只有一个大致框架，准备改成mvc的，然后用到什么控件就改进什么。
有建议请联系， 企鹅号 94566062
good luck
