(轉貼) ATL布幔之下的秘密(5) (C/C++) (template)
轉貼自VC知識文庫 ATL布幔之下的秘密(5)
ATL是一个面向对象的开发库，也就是说你可以用类来完成工作。让我们尝试着自己来做一些相同的工作，编写一些微小的类来使我们的工作更加简单吧。好了，那我们来编写一些类来简化工作——但是编写这些类应该遵循一个什么样的标准呢？换句话说就是，需要编写多少类，它们的关系是什么，以及拥有什么样的方法和属性。在这里我并不打算讨论整个的面向对象理论，我们这里只是编写一个高质量的库。为了使我的任务相类似，我将相关的API进行了分组，并将这些相关的API放在了一个类里边。我将所有处理窗口的API放在了一个类里，并且它可以和其它的API相关联，例如字体、文件、菜单等等。所以我编写了一个很小的类，并将所有第一个参数为HWND的API放在了这个类中。也就是说，这个类只是简单地对窗口API进行了一层包装。我的类名称为ZWindow，当然你可以自由地选择你喜欢的名称。这个类是类似这个样子：
呃，到现在为止还没有什么特别的。但是，我们的窗口回调函数怎么办呢？请记住，这个回调函数的第一个参数也是HWND，所以对于我们的标准而言，它也应该是这个类中的成员。所以，我也添加了我们的回调函数。现在，这个类就应该是类似这个样子了：
那么，如果我们想将成员函数作为回调函数的话，应该怎么办呢？如果我们告诉编译器，不传递第一个this指针参数的话，那么我们就可以将成员函数作为回调函数了。在C++中，如果我们将成员函数声明为static的话，那么编译器就不会传递this指针了。这就是static和非static成员函数实质上的不同。
所以，我们可以把ZWindow类中的WndProc声明为static成员函数。这一技术也可以用在多线程的情况下，比如当你想要使用成员函数作为一个线程函数的时候，你就可以将一个static成员函数作为线程函数。
下面就是使用了ZWindow类的更新程序。
程序67.
对于以前，你这样调用函数：
我们来看看在WndProc中如何处理窗口消息。在前一个程序中，我们只处理了一个函数，也就是WM_DESTROY。如果你想要处理更多的消息，那么可以在switch语句中加入更多的case。让我们来修改一下WndProc，处理一下WM_PAINT。就像这个样子：
因为所有这些函数都是非static函数。并且，你不能在static成员函数中调用非static成员函数。为什么呢？因为它们的区别就是this指针，非static成员函数拥有this指针，而static函数没有。如果我们通过某种手段将this指针传递给了static成员函数，那么我们就可以在static成员函数中调用非static成员函数了。让我们看看下面的程序。
程序68.
程序69.
程序70.
程序71.
不管你单击了哪个窗口，你都会获得相同的消息框。这就意味着消息并没有传递给适当的窗口。事实上每个窗口都拥有自己的窗口过程，这些窗口过程处理窗口的所有消息。但是在这里，我们对第一个窗口使用了第二个窗口的回调函数，所以我们就不能对第一个窗口的消息进行处理了。
现在，我们最主要的问题是将窗口的回调函数和相应的窗口关联起来。这就意味着HWND应该和相应的派生类关联起来，所以消息应该发送给正确的窗口。解决这个问题可以有若干种方法，让我们来一个一个看一看。
首先我想出了一个最明显的解决方法，我们可以很容易地实现。方法是创建一个全局的结构，这个结构存储HWND和相应的派生类。但是，这个方法有两个主要的问题。第一，这个结构会在窗口逐渐加入程序的过程中越变越大；第二，在结构变得很大之后，在这个结构中进行搜索肯定也会花费大笔时间。
而ATL的最主要目的就是使程序尽可能地小和快。并且，上述技术对于这两个标准都达不到。这个方法不单单是慢，还会在程序中包含大量窗口的情况下占用大量内存。
另一个可能的解决方案是使用WNDCLASS或WNDCLASSEX结构的cbWndExtra域。还有一个问题是，为什么不用cbClsExtra，而要用cbWndExtra呢？答案很简单，cbClsExtra为每个窗口类存储额外的字节，而cbWndExtra为每个窗口存储额外的字节。并且，你可能会从一个窗口类创建多个窗口，这样，如果你使用了cbClsExtra的话，那么你就不能通过cbClsExtra区别不同的回调函数了，因为对于这些相同窗口类产生的窗口来说这个值是一样的。然后，将相应的派生类地址存储到cbWndExtra中。
这个和方法看起来比第一个要好，但是它仍然有两个问题。第一，如果用户希望使用cbWndExtra，那么他/她就可能会覆盖着一技术所使用的数据，这样客户就需要在使用cbWndExtra的时候十分注意了，以防丢失信息。那么好了，你可以在文档中写明在使用你的库时不要使用cbWndExtra，但是仍然会有一个问题：这个方法并不是很快，又一次违背了ATL的规则——ATL应该尽可能地小和快。
ATL没有使用这两个方法中的任何一个，它使用的方法被称作Thunk。Thunk是一个小系列的代码，并且这一术语被用在不同的地方。你可能曾经听过两种Thunking：
Universal Thunking
Universal Thunking允许在16位代码中调用32位的函数，在Win 9x和Win NT/2000/XP下都可以使用，也被称作Generic Thunking。
General Thunking
General Thunking允许在32位代码中调用16位的函数，它只能用在Win 9x中，因为Win NT/2000/XP是纯32位操作系统，所以在32位代码中调用16位的函数不合乎逻辑。General Thunking也被称作Flat Thunking。
ATL没有使用这两种方法，因为你不会在ATL中将16位和32位的代码混合。事实上，ATL插入了一小段代码来调用正确的窗口过程。
在研究ATL的Thunking之前，让我们先从一些基础概念开始。请看下面的简单程序。
程序72.
程序73.
程序74.
程序75.
现在，如果我们不想浪费那些空间的话应该怎么做呢？有两个选择：或者使用编译器开关/Zp，或者在声明结构之前使用#pragma语句。
程序76.
这就意味着现在已经没有字对齐了。事实上，ATL使用这一技术来制作thunk。ATL使用了一个结构，这个结构没有使用字对齐，并且这个结构中直接储存了微处理器的机器代码。
程序77.
·CallBackFun
·Init（初始化thunk）
·获得thunk地址
·执行thunk
·Thunk代码调用StaticFun
ATL也使用了相同的技术来调用正确的回调函数，但是它在调用函数之前还做了一件事情。现在ZWindow又有了一个虚函数ProcessWindowMessage，它在这个类中什么也不做。但是，ZWindow的每个派生类都需要重写它来处理自己的消息。整个的处理过程和我们将ZWindow的派生类地址存入一个指针并调用派生类的虚函数是相同的，但是现在WindowProc的名字是StartWndProc。在这里，ATL使用了这一技术来将HWND参数替换为了this指针。但是，HWND怎么样了，我们就这么失去它了吗？事实上，我们已经将HWND存入了ZWindow类的成员变量中了。
要达到这一点，ATL使用了一个较前一个程序大一点的结构。
由于代码长度所限，程序的完整代码将随本文配套提供。我希望能在本系列中之后的文章中继续探究ATL的其它秘密。
作者：Zeeshan Amjad
译者：李马 (home.nuc.edu.cn/~titilima )
原文出处： http://www.codeproject.com/atl/atl_underthehood_5.asp
下载本文配套源代码
介绍
很多人认为ATL只是用来编写COM组件的，其实你也可以使用ATL中的窗口类来创建基于窗口的应用程序。虽然你可以将基于MFC的程序转换为ATL，但是ATL中对于UI（译注：用户界面）组件的支持太少了。所以，这就要求你需要自己编写很多代码。例如，在ATL中没有文档/视图，所以在你想使用它的时候就需要自己实现了。在本篇中，我们将要探究一些关于窗口类的秘密，以及ATL技术实现的秘密。WTL（Window Template Library，窗口模板库），虽然到现在（译注：本文于2002年10月27日发表在CodeProject）还不为Microsoft所支持，但是它在制作图形应用程序方面跨出了一大步。WTL就是基于ATL的窗口类的。
在开始讨论基于ATL的程序之前，让我们从一个经典的Hello world程序开始吧。这个程序完全用SDK编写，并且我们中几乎所有人都已经熟悉它了。
程序66.
#include <windows.h>
LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam);
int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance,
LPSTR lpCmdLine, int nCmdShow)
{
char szAppName[] = "Hello world";
HWND hWnd;
MSG msg;
WNDCLASS wnd;
wnd.cbClsExtra = NULL;
wnd.cbWndExtra = NULL;
wnd.hbrBackground = (HBRUSH)GetStockObject(WHITE_BRUSH);
wnd.hCursor = LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);
wnd.hIcon = LoadIcon(NULL, IDI_APPLICATION);
wnd.hInstance = hInstance;
wnd.lpfnWndProc = WndProc;
wnd.lpszClassName = szAppName;
wnd.lpszMenuName = NULL;
wnd.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
if (!RegisterClass(&wnd))
{
MessageBox(NULL, "Can not register window class", "Error",
MB_OK | MB_ICONINFORMATION);
return -1;
}
hWnd = CreateWindow(szAppName, "Hello world", WS_OVERLAPPEDWINDOW, CW_USEDEFAULT,
CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT, NULL, NULL, hInstance, NULL);
ShowWindow(hWnd, nCmdShow);
UpdateWindow(hWnd);
while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0))
{
DispatchMessage(&msg);
}
return msg.wParam;
}
LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
HDC hDC;
PAINTSTRUCT ps;
RECT rect;
switch (uMsg)
{
case WM_PAINT:
hDC = BeginPaint(hWnd, &ps);
GetClientRect(hWnd, &rect);
DrawText(hDC, "Hello world", -1, &rect, DT_SINGLELINE | DT_CENTER | DT_VCENTER);
EndPaint(hWnd, &ps);
break;
case WM_DESTROY:
PostQuitMessage(0);
break;
}
return DefWindowProc(hWnd, uMsg, wParam, lParam);
}这个程序没有什么新鲜的东西，它就是显示了一个窗口，并在窗口中央显示Hello world。 ATL是一个面向对象的开发库，也就是说你可以用类来完成工作。让我们尝试着自己来做一些相同的工作，编写一些微小的类来使我们的工作更加简单吧。好了，那我们来编写一些类来简化工作——但是编写这些类应该遵循一个什么样的标准呢？换句话说就是，需要编写多少类，它们的关系是什么，以及拥有什么样的方法和属性。在这里我并不打算讨论整个的面向对象理论，我们这里只是编写一个高质量的库。为了使我的任务相类似，我将相关的API进行了分组，并将这些相关的API放在了一个类里边。我将所有处理窗口的API放在了一个类里，并且它可以和其它的API相关联，例如字体、文件、菜单等等。所以我编写了一个很小的类，并将所有第一个参数为HWND的API放在了这个类中。也就是说，这个类只是简单地对窗口API进行了一层包装。我的类名称为ZWindow，当然你可以自由地选择你喜欢的名称。这个类是类似这个样子：
class ZWindow
{
public:
HWND m_hWnd;
ZWindow(HWND hWnd = 0) : m_hWnd(hWnd) { }
inline void Attach(HWND hWnd)
{ m_hWnd = hWnd; }
inline BOOL ShowWindow(int nCmdShow)
{ return ::ShowWindow(m_hWnd, nCmdShow); }
inline BOOL UpdateWindow()
{ return ::UpdateWindow(m_hWnd); }
};
在这里，我只封装了目前需要的API。你可以向这个类中添加全部的API。对于这个类来说的唯一优点，就是你不用像API那样传递HWND参数了，这个类本身会传递这个参数。 呃，到现在为止还没有什么特别的。但是，我们的窗口回调函数怎么办呢？请记住，这个回调函数的第一个参数也是HWND，所以对于我们的标准而言，它也应该是这个类中的成员。所以，我也添加了我们的回调函数。现在，这个类就应该是类似这个样子了：
class ZWindow
{
public:
HWND m_hWnd;
ZWindow(HWND hWnd = 0) : m_hWnd(hWnd) { }
inline void Attach(HWND hWnd)
{ m_hWnd = hWnd; }
inline BOOL ShowWindow(int nCmdShow)
{ return ::ShowWindow(m_hWnd, nCmdShow); }
inline BOOL UpdateWindow()
{ return ::UpdateWindow(m_hWnd); }
LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
switch (uMsg)
{
case WM_DESTROY:
PostQuitMessage(0);
break;
}
return ::DefWindowProc(hWnd, uMsg, wParam, lParam);
}
};你需要为WNDCLASS或WNDCLASSEX的一个域提供这个回调函数的地址。并且，你需要在创建ZWindow类对象之后像这样赋值： ZWindow zwnd; WNDCLASS wnd; wnd.lpfnWndProc = wnd.WndProc;但是当你编译程序的时候，编译器会给出类似这样的错误：
cannot convert from ''long (__stdcall ZWindow::*)(struct HWND__ *, unsigned int,unsigned int,long)'' to ''long (__stdcall *)(struct HWND__ *, unsigned int, unsigned int,long)原因是你不能将成员函数作为回调函数来传递。为什么呢？因为在成员函数的情况下，编译器会自动传给成员函数一个参数，这个参数是指向这个类的指针，或者换句话说是this指针。所以这就意味着当你在成员函数中传递了n个参数的话，那么编译器会传递n+1个参数，并且那个附加的参数就是this指针。这条错误消息就表明编译器不能将成员函数转换为全局函数。
那么，如果我们想将成员函数作为回调函数的话，应该怎么办呢？如果我们告诉编译器，不传递第一个this指针参数的话，那么我们就可以将成员函数作为回调函数了。在C++中，如果我们将成员函数声明为static的话，那么编译器就不会传递this指针了。这就是static和非static成员函数实质上的不同。
所以，我们可以把ZWindow类中的WndProc声明为static成员函数。这一技术也可以用在多线程的情况下，比如当你想要使用成员函数作为一个线程函数的时候，你就可以将一个static成员函数作为线程函数。
下面就是使用了ZWindow类的更新程序。
程序67.
#include <windows.h>
class ZWindow
{
public:
HWND m_hWnd;
ZWindow(HWND hWnd = 0) : m_hWnd(hWnd) { }
inline void Attach(HWND hWnd)
{ m_hWnd = hWnd; }
inline BOOL ShowWindow(int nCmdShow)
{ return ::ShowWindow(m_hWnd, nCmdShow); }
inline BOOL UpdateWindow()
{ return ::UpdateWindow(m_hWnd); }
LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
switch (uMsg)
{
case WM_DESTROY:
PostQuitMessage(0);
break;
}
return ::DefWindowProc(hWnd, uMsg, wParam, lParam);
}
};
int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, LPSTR lpCmdLine,
int nCmdShow)
{
char szAppName[] = "Hello world";
HWND hWnd;
MSG msg;
WNDCLASS wnd;
ZWindow zwnd;
wnd.cbClsExtra = NULL;
wnd.cbWndExtra = NULL;
wnd.hbrBackground = (HBRUSH)GetStockObject(WHITE_BRUSH);
wnd.hCursor = LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);
wnd.hIcon = LoadIcon(NULL, IDI_APPLICATION);
wnd.hInstance = hInstance;
wnd.lpfnWndProc = ZWindow::WndProc;
wnd.lpszClassName = szAppName;
wnd.lpszMenuName = NULL;
wnd.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
if (!RegisterClass(&wnd))
{
MessageBox(NULL, "Can not register window class", "Error",
MB_OK | MB_ICONINFORMATION);
return -1;
}
hWnd = CreateWindow(szAppName, "Hello world", WS_OVERLAPPEDWINDOW, CW_USEDEFAULT,
CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT, NULL, NULL, hInstance, NULL);
zwnd.Attach(hWnd);
zwnd.ShowWindow(nCmdShow);
zwnd.UpdateWindow();
while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0))
{
DispatchMessage(&msg);
}
return msg.wParam;
}这个程序只是简单示范了一下ZWindow的用法，说实话，这个类就不会做什么特别的了。它只是对Windows API的一层包装，唯一的优点就是你不需要传递HWND参数了，但是你必须得在调用成员函数的时候输入对象的名称。 对于以前，你这样调用函数：
ShowWindow(hWnd, nCmdShow);现在，你可以这么做：
zwnd.ShowWindow(nCmdShow);到现在为止，这并不是一个明显的优点。
我们来看看在WndProc中如何处理窗口消息。在前一个程序中，我们只处理了一个函数，也就是WM_DESTROY。如果你想要处理更多的消息，那么可以在switch语句中加入更多的case。让我们来修改一下WndProc，处理一下WM_PAINT。就像这个样子：
switch (uMsg)
{
case WM_PAINT:
hDC = ::BeginPaint(hWnd, &ps);
::GetClientRect(hWnd, &rect);
::DrawText(hDC, "Hello world", -1, &rect, DT_CENTER | DT_VCENTER DT_SINGLELINE);
::EndPaint(hWnd, &ps);
break;
case WM_DESTROY:
::PostQuitMessage(0);
break;
}这个代码很正确，它会在窗口的正中显示Hello world。但是，为什么要用BeginPaint、GetClientRect和EndPaint这些API呢？根据我们的标准，这些API都应该作为ZWindow的成员函数来使用的——它们的第一个参数都是HWND。 因为所有这些函数都是非static函数。并且，你不能在static成员函数中调用非static成员函数。为什么呢？因为它们的区别就是this指针，非static成员函数拥有this指针，而static函数没有。如果我们通过某种手段将this指针传递给了static成员函数，那么我们就可以在static成员函数中调用非static成员函数了。让我们看看下面的程序。
程序68.
#include <iostream>
using namespace std;
class C
{
public:
void NonStaticFunc()
{
cout << "NonStaticFun" << endl;
}
static void StaticFun(C* pC)
{
cout << "StaticFun" << endl;
pC->NonStaticFunc();
}
};
int main()
{
C objC;
C::StaticFun(&objC);
return 0;
}程序的输出为： StaticFun NonStaticFun所以，我们就可以使用和这里相同的技术，也就是将ZWindow对象的地址存入一个全局变量，然后利用这个指针调用非static成员函数。下面是前一个程序的更新版本，在其中我们没有直接调用窗口的API。
程序69.
#include <windows.h>
class ZWindow;
ZWindow* g_pWnd = NULL;
class ZWindow
{
public:
HWND m_hWnd;
ZWindow(HWND hWnd = 0) : m_hWnd(hWnd) { }
inline void Attach(HWND hWnd)
{ m_hWnd = hWnd; }
inline BOOL ShowWindow(int nCmdShow)
{ return ::ShowWindow(m_hWnd, nCmdShow); }
inline BOOL UpdateWindow()
{ return ::UpdateWindow(m_hWnd); }
inline HDC BeginPaint(LPPAINTSTRUCT ps)
{ return ::BeginPaint(m_hWnd, ps); }
inline BOOL EndPaint(LPPAINTSTRUCT ps)
{ return ::EndPaint(m_hWnd, ps); }
inline BOOL GetClientRect(LPRECT rect)
{ return ::GetClientRect(m_hWnd, rect); }
BOOL Create(LPCTSTR szClassName, LPCTSTR szTitle, HINSTANCE hInstance,
HWND hWndParent = 0, DWORD dwStyle = WS_OVERLAPPEDWINDOW,
DWORD dwExStyle = 0, HMENU hMenu = 0)
{
m_hWnd = ::CreateWindowEx(dwExStyle, szClassName, szTitle, dwStyle,
CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT,
CW_USEDEFAULT, hWndParent, hMenu, hInstance, NULL);
return m_hWnd != NULL;
}
static LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
ZWindow* pThis = g_pWnd;
HDC hDC;
PAINTSTRUCT ps;
RECT rect;
switch (uMsg)
{
case WM_PAINT:
hDC = pThis->BeginPaint(&ps);
pThis->GetClientRect(&rect);
::DrawText(hDC, "Hello world", -1, &rect,
DT_CENTER | DT_VCENTER | DT_SINGLELINE);
pThis->EndPaint(&ps);
break;
case WM_DESTROY:
::PostQuitMessage(0);
break;
}
return ::DefWindowProc(hWnd, uMsg, wParam, lParam);
}
};
int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance,
LPSTR lpCmdLine, int nCmdShow)
{
char szAppName[] = "Hello world";
MSG msg;
WNDCLASS wnd;
ZWindow zwnd;
wnd.cbClsExtra = NULL;
wnd.cbWndExtra = NULL;
wnd.hbrBackground = (HBRUSH)GetStockObject(WHITE_BRUSH);
wnd.hCursor = LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);
wnd.hIcon = LoadIcon(NULL, IDI_APPLICATION);
wnd.hInstance = hInstance;
wnd.lpfnWndProc = zwnd.WndProc;
wnd.lpszClassName = szAppName;
wnd.lpszMenuName = NULL;
wnd.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
if (!RegisterClass(&wnd))
{
MessageBox(NULL, "Can not register window class", "Error",
MB_OK | MB_ICONINFORMATION);
return -1;
}
g_pWnd = &zwnd;
zwnd.Create(szAppName, "Hell world", hInstance);
zwnd.ShowWindow(nCmdShow);
zwnd.UpdateWindow();
while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0))
{
DispatchMessage(&msg);
}
return msg.wParam;
}那么，我们终于有了这个可以工作的程序。现在，让我们来利用面向对象程序设计。如果我们对于每个消息都调用函数，并且使这些函数都成为虚函数的话，那么我们就可以在继承ZWindow类之后调用这些函数了。所以，我们可以自定义ZWindow的默认行为。现在，WndProc是类似这个样子： static LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT uMsg, WPARAM wParam,
LPARAM lParam)
{
ZWindow* pThis = g_pWnd;
switch (uMsg)
{
case WM_CREATE:
pThis->OnCreate(wParam, lParam);
break;
case WM_PAINT:
pThis->OnPaint(wParam, lParam);
break;
case WM_DESTROY:
::PostQuitMessage(0);
break;
}
return ::DefWindowProc(hWnd, uMsg, wParam, lParam);
}在这里，OnCreate和OnPaint是虚函数。并且，当我们从ZWindow继承一个类的时候，我们就可以重写所有我们想自定义的这些函数。下面是一个完整的程序，它示范了在派生类中WM_PAINT消息的使用。程序70.
#include <windows.h>
class ZWindow;
ZWindow* g_pWnd = NULL;
class ZWindow
{
public:
HWND m_hWnd;
ZWindow(HWND hWnd = 0) : m_hWnd(hWnd) { }
inline void Attach(HWND hWnd)
{ m_hWnd = hWnd; }
inline BOOL ShowWindow(int nCmdShow)
{ return ::ShowWindow(m_hWnd, nCmdShow); }
inline BOOL UpdateWindow()
{ return ::UpdateWindow(m_hWnd); }
inline HDC BeginPaint(LPPAINTSTRUCT ps)
{ return ::BeginPaint(m_hWnd, ps); }
inline BOOL EndPaint(LPPAINTSTRUCT ps)
{ return ::EndPaint(m_hWnd, ps); }
inline BOOL GetClientRect(LPRECT rect)
{ return ::GetClientRect(m_hWnd, rect); }
BOOL Create(LPCTSTR szClassName, LPCTSTR szTitle, HINSTANCE hInstance,
HWND hWndParent = 0, DWORD dwStyle = WS_OVERLAPPEDWINDOW,
DWORD dwExStyle = 0, HMENU hMenu = 0)
{
m_hWnd = ::CreateWindowEx(dwExStyle, szClassName, szTitle, dwStyle,
CW_USEDEFAULT,CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT,
CW_USEDEFAULT, hWndParent, hMenu, hInstance, NULL);
return m_hWnd != NULL;
}
virtual LRESULT OnPaint(WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
HDC hDC;
PAINTSTRUCT ps;
RECT rect;
hDC = BeginPaint(&ps);
GetClientRect(&rect);
::DrawText(hDC, "Hello world", -1, &rect,
DT_CENTER | DT_VCENTER | DT_SINGLELINE);
EndPaint(&ps);
return 0;
}
virtual LRESULT OnCreate(WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
return 0;
}
static LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT uMsg, WPARAM wParam,
LPARAM lParam)
{
ZWindow* pThis = g_pWnd;
switch (uMsg)
{
case WM_CREATE:
pThis->OnCreate(wParam, lParam);
break;
case WM_PAINT:
pThis->OnPaint(wParam, lParam);
break;
case WM_DESTROY:
::PostQuitMessage(0);
break;
}
return ::DefWindowProc(hWnd, uMsg, wParam, lParam);
}
};
class ZDriveWindow : public ZWindow
{
public:
LRESULT OnPaint(WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
HDC hDC;
PAINTSTRUCT ps;
RECT rect;
hDC = BeginPaint(&ps);
GetClientRect(&rect);
SetBkMode(hDC, TRANSPARENT);
DrawText(hDC, "Hello world From Drive", -1, &rect,
DT_CENTER | DT_VCENTER | DT_SINGLELINE);
EndPaint(&ps);
return 0;
}
};
程序的输出是一个窗口中的一条“Hello world from Drive”消息。在我们使用派生类之前，可以说一切都是顺利的。当我们从ZWindow派生出多于一个类的时候，问题就会发生。这样，所有的消息就都会流向ZWindow最后继承的那个派生类。让我们看看以下的程序。 程序71.
#include <windows.h>
class ZWindow;
ZWindow* g_pWnd = NULL;
class ZWindow
{
public:
HWND m_hWnd;
ZWindow(HWND hWnd = 0) : m_hWnd(hWnd) { }
inline void Attach(HWND hWnd)
{ m_hWnd = hWnd; }
inline BOOL ShowWindow(int nCmdShow)
{ return ::ShowWindow(m_hWnd, nCmdShow); }
inline BOOL UpdateWindow()
{ return ::UpdateWindow(m_hWnd); }
inline HDC BeginPaint(LPPAINTSTRUCT ps)
{ return ::BeginPaint(m_hWnd, ps); }
inline BOOL EndPaint(LPPAINTSTRUCT ps)
{ return ::EndPaint(m_hWnd, ps); }
inline BOOL GetClientRect(LPRECT rect)
{ return ::GetClientRect(m_hWnd, rect); }
BOOL Create(LPCTSTR szClassName, LPCTSTR szTitle, HINSTANCE hInstance,
HWND hWndParent = 0, DWORD dwStyle = WS_OVERLAPPEDWINDOW,
DWORD dwExStyle = 0, HMENU hMenu = 0, int x = CW_USEDEFAULT,
int y = CW_USEDEFAULT, int nWidth = CW_USEDEFAULT,
int nHeight = CW_USEDEFAULT)
{
m_hWnd = ::CreateWindowEx(dwExStyle, szClassName, szTitle, dwStyle,
x, y, nWidth, nHeight, hWndParent, hMenu,
hInstance, NULL);
return m_hWnd != NULL;
}
virtual LRESULT OnPaint(WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
HDC hDC;
PAINTSTRUCT ps;
RECT rect;
hDC = BeginPaint(&ps);
GetClientRect(&rect);
::DrawText(hDC, "Hello world", -1, &rect,
DT_CENTER | DT_VCENTER | DT_SINGLELINE);
EndPaint(&ps);
return 0;
}
virtual LRESULT OnLButtonDown(WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
return 0;
}
virtual LRESULT OnCreate(WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
return 0;
}
virtual LRESULT OnKeyDown(WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
return 0;
}
static LRESULT CALLBACK StartWndProc(HWND hWnd, UINT uMsg,
WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
ZWindow* pThis = g_pWnd;
if (uMsg == WM_NCDESTROY)
::PostQuitMessage(0);
switch (uMsg)
{
case WM_CREATE:
pThis->OnCreate(wParam, lParam);
break;
case WM_PAINT:
pThis->OnPaint(wParam, lParam);
break;
case WM_LBUTTONDOWN:
pThis->OnLButtonDown(wParam, lParam);
break;
case WM_KEYDOWN:
pThis->OnKeyDown(wParam, lParam);
break;
case WM_DESTROY:
::PostQuitMessage(0);
break;
}
return ::DefWindowProc(hWnd, uMsg, wParam, lParam);
}
};
class ZDriveWindow1 : public ZWindow
{
public:
LRESULT OnPaint(WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
HDC hDC;
PAINTSTRUCT ps;
RECT rect;
hDC = BeginPaint(&ps);
GetClientRect(&rect);
::SetBkMode(hDC, TRANSPARENT);
::DrawText(hDC, "ZDriveWindow1", -1, &rect,
DT_CENTER | DT_VCENTER | DT_SINGLELINE);
EndPaint(&ps);
return 0;
}
LRESULT OnLButtonDown(WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
::MessageBox(NULL, "ZDriveWindow1::OnLButtonDown", "Msg", MB_OK);
return 0;
}
};
class ZDriveWindow2 : public ZWindow
{
public:
LRESULT OnPaint(WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
HDC hDC;
PAINTSTRUCT ps;
RECT rect;
hDC = BeginPaint(&ps);
GetClientRect(&rect);
::SetBkMode(hDC, TRANSPARENT);
::Rectangle(hDC, rect.left, rect.top, rect.right, rect.bottom);
::DrawText(hDC, "ZDriveWindow2", -1, &rect,
DT_CENTER | DT_VCENTER | DT_SINGLELINE);
EndPaint(&ps);
return 0;
}
LRESULT OnLButtonDown(WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
::MessageBox(NULL, "ZDriveWindow2::OnLButtonDown", "Msg", MB_OK);
return 0;
}
};
int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance,
LPSTR lpCmdLine, int nCmdShow)
{
char szAppName[] = "Hello world";
MSG msg;
WNDCLASS wnd;
ZDriveWindow1 zwnd1;
ZDriveWindow2 zwnd2;
wnd.cbClsExtra = NULL;
wnd.cbWndExtra = NULL;
wnd.hbrBackground = (HBRUSH)GetStockObject(GRAY_BRUSH);
wnd.hCursor = LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);
wnd.hIcon = LoadIcon(NULL, IDI_APPLICATION);
wnd.hInstance = hInstance;
wnd.lpfnWndProc = ZWindow::StartWndProc;
wnd.lpszClassName = szAppName;
wnd.lpszMenuName = NULL;
wnd.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
if (!RegisterClass(&wnd))
{
MessageBox(NULL, "Can not register window class", "Error",
MB_OK | MB_ICONINFORMATION);
return -1;
}
g_pWnd = &zwnd1;
zwnd1.Create(szAppName, "Hell world", hInstance);
zwnd1.ShowWindow(nCmdShow);
zwnd1.UpdateWindow();
g_pWnd = &zwnd2;
zwnd2.Create(szAppName, "Hello world", hInstance, zwnd1.m_hWnd,
WS_VISIBLE | WS_CHILD | ES_MULTILINE, NULL, NULL, 0, 0, 150, 150);
while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0))
{
DispatchMessage(&msg);
}
return msg.wParam;
}
程序的输出表明，不管你单击了哪个窗口，都会弹出相同的MessageBox。不管你单击了哪个窗口，你都会获得相同的消息框。这就意味着消息并没有传递给适当的窗口。事实上每个窗口都拥有自己的窗口过程，这些窗口过程处理窗口的所有消息。但是在这里，我们对第一个窗口使用了第二个窗口的回调函数，所以我们就不能对第一个窗口的消息进行处理了。
现在，我们最主要的问题是将窗口的回调函数和相应的窗口关联起来。这就意味着HWND应该和相应的派生类关联起来，所以消息应该发送给正确的窗口。解决这个问题可以有若干种方法，让我们来一个一个看一看。
首先我想出了一个最明显的解决方法，我们可以很容易地实现。方法是创建一个全局的结构，这个结构存储HWND和相应的派生类。但是，这个方法有两个主要的问题。第一，这个结构会在窗口逐渐加入程序的过程中越变越大；第二，在结构变得很大之后，在这个结构中进行搜索肯定也会花费大笔时间。
而ATL的最主要目的就是使程序尽可能地小和快。并且，上述技术对于这两个标准都达不到。这个方法不单单是慢，还会在程序中包含大量窗口的情况下占用大量内存。
另一个可能的解决方案是使用WNDCLASS或WNDCLASSEX结构的cbWndExtra域。还有一个问题是，为什么不用cbClsExtra，而要用cbWndExtra呢？答案很简单，cbClsExtra为每个窗口类存储额外的字节，而cbWndExtra为每个窗口存储额外的字节。并且，你可能会从一个窗口类创建多个窗口，这样，如果你使用了cbClsExtra的话，那么你就不能通过cbClsExtra区别不同的回调函数了，因为对于这些相同窗口类产生的窗口来说这个值是一样的。然后，将相应的派生类地址存储到cbWndExtra中。
这个和方法看起来比第一个要好，但是它仍然有两个问题。第一，如果用户希望使用cbWndExtra，那么他/她就可能会覆盖着一技术所使用的数据，这样客户就需要在使用cbWndExtra的时候十分注意了，以防丢失信息。那么好了，你可以在文档中写明在使用你的库时不要使用cbWndExtra，但是仍然会有一个问题：这个方法并不是很快，又一次违背了ATL的规则——ATL应该尽可能地小和快。
ATL没有使用这两个方法中的任何一个，它使用的方法被称作Thunk。Thunk是一个小系列的代码，并且这一术语被用在不同的地方。你可能曾经听过两种Thunking：
Universal Thunking
Universal Thunking允许在16位代码中调用32位的函数，在Win 9x和Win NT/2000/XP下都可以使用，也被称作Generic Thunking。
General Thunking
General Thunking允许在32位代码中调用16位的函数，它只能用在Win 9x中，因为Win NT/2000/XP是纯32位操作系统，所以在32位代码中调用16位的函数不合乎逻辑。General Thunking也被称作Flat Thunking。
ATL没有使用这两种方法，因为你不会在ATL中将16位和32位的代码混合。事实上，ATL插入了一小段代码来调用正确的窗口过程。
在研究ATL的Thunking之前，让我们先从一些基础概念开始。请看下面的简单程序。
程序72.
#include <iostream>
using namespace std;
struct S
{
char ch;
int i;
};
int main()
{
cout << "Size of character = " << sizeof(char) << endl;
cout << "Size of integer = " << sizeof(int) << endl;
cout << "Size of structure = " << sizeof(S) << endl;
return 0;
}程序的输出为：Size of character = 1 Size of integer = 4 Size of structure = 8一个整型和一个字符的尺寸之和应该是5而不是8。那么让我们略微修改一下程序，再添加一个成员变量，看看会发生什么。
程序73.
#include <iostream>
using namespace std;
struct S
{
char ch1;
char ch2;
int i;
};
int main()
{
cout << "Size of character = " << sizeof(char) << endl;
cout << "Size of integer = " << sizeof(int) << endl;
cout << "Size of structure = " << sizeof(S) << endl;
return 0;
}程序的输出和前一个一样。那么这里发生了什么？再修改一下程序，看看布幔之下发生了什么吧。程序74.
#include <iostream>
using namespace std;
struct S
{
char ch1;
char ch2;
int i;
}s;
int main()
{
cout << "Address of ch1 = " << (int)&s.ch1 << endl;
cout << "Address of ch2 = " << (int)&s.ch2 << endl;
cout << "Address of int = " << (int)&s.i << endl;
return 0;
}程序的输出为： Address of ch1 = 4683576 Address of ch2 = 4683577 Address of int = 4683580这是由于结构和联合成员的字对齐的缘故。如果你注意观察的话，你就能推断出来这个结构外的每个变量都存储在能被4整除的地址上，这是为了提高处理器的性能。所以，这里的结构分配了4的整数倍的内存空间，也就是4683576，ch1和它有相同的地址。ch2成员存储在这个位置之后，而int i存储在4683580的位置上。这个位置不是4683578的原因是它不能被4整除。现在的问题是，4683578和4683579的位置上是什么呢？答案是如果变量是本地变量，那么这里是垃圾值；如果是static或全局变量，那么是0。让我们看看下面这个程序来更好地理解这一点。
程序75.
#include <iostream>
using namespace std;
struct S
{
char ch1;
char ch2;
int i;
};
int main()
{
S s = { ''A'', ''B'', 10};
void* pVoid = (void*)&s;
char* pChar = (char*)pVoid;
cout << (char)*(pChar + 0) << endl;
cout << (char)*(pChar + 1) << endl;
cout << (char)*(pChar + 2) << endl;
cout << (char)*(pChar + 3) << endl;
cout << (int)*(pChar + 4) << endl;
return 0;
}
程序的输出为：A B … … 10程序的输出清楚地表明，那些空间中是垃圾值，就像下表一样。
现在，如果我们不想浪费那些空间的话应该怎么做呢？有两个选择：或者使用编译器开关/Zp，或者在声明结构之前使用#pragma语句。
程序76.
#include <iostream>
using namespace std;
#pragma pack(push, 1)
struct S
{
char ch;
int i;
};
#pragma pack(pop)
int main()
{
cout << "Size of structure = " << sizeof(S) << endl;
return 0;
}程序的输出为：Size of structure = 5
这就意味着现在已经没有字对齐了。事实上，ATL使用这一技术来制作thunk。ATL使用了一个结构，这个结构没有使用字对齐，并且这个结构中直接储存了微处理器的机器代码。
#pragma pack(push,1)
// 存储机器代码的结构
struct Thunk
{
BYTE m_jmp; // jmp指令的操作码
DWORD m_relproc; // 相对jmp
};
#pragma pack(pop)这种类型的结构保存了thunk代码，它可以在不工作的时候执行。让我们来看看下面这种简单的情况，我们将要使用thunk来执行我们想要执行的函数。 程序77.
#include <iostream>
#include <windows.h>
using namespace std;
class C;
C* g_pC = NULL;
typedef void(*pFUN)();
#pragma pack(push,1)
// 存储机器代码的结构
struct Thunk
{
BYTE m_jmp; // jmp指令的操作码
DWORD m_relproc; // 相对jmp
};
#pragma pack(pop)
class C
{
public:
Thunk m_thunk;
void Init(pFUN pFun, void* pThis)
{
// 跳转指令的操作码
m_thunk.m_jmp = 0xe9;
// 相应函数的地址
m_thunk.m_relproc = (int)pFun - ((int)this+sizeof(Thunk));
FlushInstructionCache(GetCurrentProcess(),
&m_thunk, sizeof(m_thunk));
}
// 这是回调函数
static void CallBackFun()
{
C* pC = g_pC;
// 初始化thunk
pC->Init(StaticFun, pC);
// 获得thunk代码地址
pFUN pFun = (pFUN)&(pC->m_thunk);
// 开始执行thunk代码，调用StaticFun
pFun();
cout << "C::CallBackFun" << endl;
}
static void StaticFun()
{
cout << "C::StaticFun" << endl;
}
};
int main()
{
C objC;
g_pC = &objC;
C::CallBackFun();
return 0;
}程序的输出为： C::StaticFun C::CallBackFun在这里，StaticFun是通过thunk调用的，而thunk是在Init成员函数中初始化的。程序的执行是类似这个样子
·CallBackFun
·Init（初始化thunk）
·获得thunk地址
·执行thunk
·Thunk代码调用StaticFun
ATL也使用了相同的技术来调用正确的回调函数，但是它在调用函数之前还做了一件事情。现在ZWindow又有了一个虚函数ProcessWindowMessage，它在这个类中什么也不做。但是，ZWindow的每个派生类都需要重写它来处理自己的消息。整个的处理过程和我们将ZWindow的派生类地址存入一个指针并调用派生类的虚函数是相同的，但是现在WindowProc的名字是StartWndProc。在这里，ATL使用了这一技术来将HWND参数替换为了this指针。但是，HWND怎么样了，我们就这么失去它了吗？事实上，我们已经将HWND存入了ZWindow类的成员变量中了。
要达到这一点，ATL使用了一个较前一个程序大一点的结构。
#pragma pack(push,1)
struct _WndProcThunk
{
DWORD m_mov; // mov dword ptr [esp+0x4], pThis (esp+0x4 is hWnd)
DWORD m_this;
BYTE m_jmp; // jmp WndProc
DWORD m_relproc; // 相对jmp
};
#pragma pack(pop)
并且，在初始化的时刻，写入操作码“mov dword ptr [esp +4], pThis”。是类似这个样子： void Init(WNDPROC proc, void* pThis)
{
thunk.m_mov = 0x042444C7; //C7 44 24 04
thunk.m_this = (DWORD)pThis;
thunk.m_jmp = 0xe9;
thunk.m_relproc = (int)proc - ((int)this+sizeof(_WndProcThunk));
FlushInstructionCache(GetCurrentProcess(), &thunk, sizeof(thunk));
}
并且，在初始化thunk代码之后，获得thunk的地址并向thunk代码设置新的回调函数。然后，thunk代码会调用WindowProc，但是现在第一个参数就不是HWND了，事实上它是this指针。所以我们可以将它安全的转换为ZWindow*，并调用ProcessWindowMessage函数。 static LRESULT CALLBACK WindowProc(HWND hWnd, UINT uMsg,
WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
ZWindow* pThis = (ZWindow*)hWnd;
if (uMsg == WM_NCDESTROY)
PostQuitMessage(0);
if (!pThis->ProcessWindowMessage(pThis->m_hWnd, uMsg, wParam, lParam))
return ::DefWindowProc(pThis->m_hWnd, uMsg, wParam, lParam);
else
return 0;
}
现在，每个窗口正确的窗口过程就可以被调用了。整个的过程如下图所示： 由于代码长度所限，程序的完整代码将随本文配套提供。我希望能在本系列中之后的文章中继续探究ATL的其它秘密。
