Windows编程教案_windows系统编程教案

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Windows编程教案

第一课

最简单的Windows程序（2学时）

Windows编程是一个很大的主题，涉及的方面也非常的多。Windows始于90年代，至今Windows编程的发展已经非常成熟了，而单独直接使用API的开发也是越来越少了。因此，市面上很少有泛泛的简单入门级的Windows程序设计了。一个是系统级的Windows编程介绍，如Windows核心编程。一个是方向级的Windows编程介绍如Windows图形编程，Windows网络编程等等。我们这次课的主要参考用书是Windows核心编程，同时也参考了一些其他内容。鉴于教材的价格较贵，同时也需要考虑我们自身的学习内容不一定很多以及学时的原因，就没有定教材。看我的教案吧。

（1）Win32 API API : Application Program Interface。应用程序接口。API就是在进行Windows编程时使用的函数库。本课就是

Windows编程=API+C语言（或者C++语言）（2）开发环境

我校机器上安装了VC++ 6.0。相信这是大家一直以来学习C,C++使用的开发环境。但VC60离我们实在太远了，它是一款90年代的产品，已经近20年的历史了。我们机器里还有VS2005 或 VS2008，那里面的C环境要比VC60强太多了，强烈建议大家使用更高级的平台。本次授课的开发环境有两个。一个是轻量级的DEV C++,一个是重量级的VS2010.简单程序我们都将用DEV C++来实现。

DEV C++是一个非常小的C环境，但性能要优于VC60，调试环境不如VC60。这个环境在我们的共享资源里有，大家可以下载安装。安装过程非常简单，一直下一步即可。

这是其主界面。

（3）最简单的Windows程序

提到最简单的程序，几乎所有的人都会想起经典的HelloWorld。

这不是Windows程序，如果在以前这叫DOS程序，现在叫Windows控制台应用程序。它不算Windows程序，但它很简单的就把Helloword显示到屏幕上了。而Windows程序要想把HelloWorld显示在屏幕上就确实不容易了。

3.1 访问Helloworld网站，因为把Helloworld显示在屏幕上并不容易，我们可以一点一点来，先让Helloworld以文字形式出现在其他地方，这里我们通过访问网站www.daodoc.comE,HINSTANCE,LPSTR,int nShow)DefWindowProc(HWND,UINT,WPARAM,LPARAM)GetMeage（LPMSG lpMsg，HWND hWnd，UINT wMsgFilterMin，UINT wMsgFilterMax).如果得到WM_QUIT返回0 TranslateMeage(&MSG)DispathMeage(&MSG)BeginPaint(&PAINTSTRUCT)TextOut(HDC,INT,INT,LPSTR,INT)EndPaint(HWND,&PAINTSTRUCT)作业：

自己建立应用，在窗口100,100位置显示HelloWorld 第三课 坐标位置及大小（4学时)

在我们写控制台应用的时候，不能自由的控制输出显示的位置。因此，没有学习过这方面的内容，现在我们创建了窗口，并且在窗口上显示了Hello World。这个过程涉及到很多涉及位置和大小的因素，如窗口的大小，显示的位置，文字显示的位置。说到位置，就涉及定位，说到定位就要说坐标系。在屏幕上显示内容涉及到坐标空间的知识。在Windows应用中坐标空间分如下几部分内容

1、物理坐标空间

物理坐标空间，指的是物理设备上对应的坐标系。如显示器

坐标原点在左上角。如下是一个1024*768的屏幕物理坐标（0,0）（1024,0）

（0,768）

2、设备坐标空间

基于设备上下文指定的坐标空间。如窗口内显示的文本，使用的坐标就是基于窗口内上下文的坐标。

可以看到设备空间是物理空间体系的一个子空间。设备空间可以依赖于一个窗口。换句话可以把设备空间理解为在物理空间上显示的一个对象，其子空间。下面我们通过一个小例子理解物理空间和设备空间

在窗口的标题条，以设备坐标，和物理坐标的形式显示鼠标在窗口内的位置

WndProc处理消息循环

WM_MOUSEMOVE,鼠标移动时消息标识，是个整数。其参数lParam，的第16位代表设备坐标中的X，高16位代表设备坐标的Y。POINT 是结构体。只有x,y两个成员 ClientToScreen，将设备坐标转换为屏幕坐标（物理坐标)sprintf:格式化字符串

SetWindowText:设Window标题

3、页面坐标空间（逻辑坐标空间的一种）

作用，可以任意指定坐标原点，坐标轴方向，比例尺等信息。可以用来与设备无关的大小如厘米，毫米等。

页面坐标叫窗口，其表示有原点（X,Y),宽度，高度组成(WIDTH,HEIGHT)设备坐标叫视口，其表示有原点（x,y),宽度，高度组成(width,height)

页面坐标和设备坐标的变换关系，大写为设备坐标，小写为页面坐标

PX=X+(px-x)*WIDTH/width PY=Y+(py-y)*HEIGHT/height

px=x+(PX-X)*width/WIDTH py=y+(PY-Y)*heigh/HEIGHT

GDI函数使用页面坐标，显示出来时是设备坐标

通过对窗口，是否对应的四个参数的设置，可以实现特殊的变换。页面坐标是逻辑坐标的一种。在这个例子中我们一直使用 MoveToEx(ps.hdc,0,0,NULL);

LineTo(ps.hdc,30,30);划线，MoveToEx是把画笔移动到指定位置（页面坐标),LineTo是从画笔所在位置到目标位置画一条线。

在这个例子中，每次划线前通过设置视口，窗口结果使划线的结果不同。这种形式的坐标转换无法实现旋转

4、世界坐标空间（逻辑坐标空间的另一种）功能：比页面坐标空间方便，可以实现旋转 结构体 XFORM{ FLOAT eM11, FLOAT eM12, FLOAT eM21, FLOAT eM21, FLOAT eDx, FLOAT eDy, } 世界坐标到设备坐标的变换。小写到大写。PX=eM11*px+eM21*py+eDx;PY=eM12*px+eM22*py+eDy;默认为{1,0,0,1,0,0} 和设备坐标相同 {1001dxdy} {mx00my00}缩放 {-100-100}映像

旋转{cos(a),sin(a),-sin(a),cos(a),0,0}顺时针旋转a度 {cos(a),-sin(a),sin(a),cos(a),0,0}逆时针旋转a度

我们下面的例子通过Rectangle(ps.hdc,0,0,50,50);绘制50*50的矩形，用循环配合世界坐标变换绘制特殊的图形

循环20次，每次旋转坐标轴的方向，绘制正方形。总结：

物理坐标指的是屏幕坐标，不能改变坐标轴 设备坐标指的是窗口坐标，不能改变坐标轴

页面坐标和世界坐标均是逻辑坐标，可以改变坐标轴，世界坐标功能更强，可以旋转。理解这些概念的绘图是很重要的。

相关函数

BOOL ClientToScreen(HWND hWnd, LPPOINT lpPoint);设备坐标转屏幕坐标

BOOL ScreenToClient(HWND hWnd,LPPOINT lpPoint);屏幕坐标转设备坐标 int MapWindowPoints(HWND hWndFrom, HWND hWndTo, LPPOINT lpPoints, UINT cPoints);

各个窗口设备坐标之间的转换

BOOL SetWindowOrgEx(HDC hdc, int X,int Y,LPPOINT lpPoint);设置窗口的原点

SetViewportOrgEx(HDC hdc,int X,int Y,LPPOINT lpPoint);设置视口的原点

BOOL SetViewportExtEx(HDC hdc, int nXExtent, int nYExtent,LPSIZE lpSize);设置视口的width，height BOOL SetWindowExtEx(HDC hdc, int nXExtent,int nYExtent, 设置窗口的width，height SetMapMode设置页面坐标的映射模式 SetGraphicsMode设置世界坐标的映射模式 Rectangle绘制矩形，并填充内部 SetWorldTransform设置世界坐标变换 LineTo:换线

MoveToEx:移动画笔

SetWindowText设置窗口标题

LPtoDP(hdc,LPPOINT,int)把逻辑坐标点转换为设备坐标点 作业：

使用movetoex,lineto,LPtoDP及世界坐标变换，绘制正六边形

LPSIZE lpSize);

提示：

画一条水平线后，将坐标原点移动到线的末尾，并将坐标轴旋转60度*n,重复上步 要将坐标移动到线尾需要使用LPtoDP

第四课 色彩及绘制（6学时）

（1）画点

像素：计算机屏幕上的一个点。是计算机屏幕显示的最小单位。点的个数取决于计算机的分辨率。如1024*768，则屏幕由1024*768个点组成。每个点都可以独立的显示一个颜色。计算机能够表示的颜色有256*256*256=16777216种。颜色的表示 COLORREF。定义颜色RGB COLORREF color=RGB(红，绿，蓝)随机绘制颜色点

需要#include srand:随机种子函数，传递的参数不同，可以生成不同的随机数序列

GetTickCount(): API函数，得到系统开机后到现在的滴答数，特点就是每次返回的结果不重复。

两者的配合得到不重复的随机数序列

rand得到函数

SetPixel设置某点的颜色

（2）画线

在以前的例子里我们一直用1个像素宽的黑色实现来画线。现在我们学习创建画笔，用画笔来画线。

步骤

1、创建画笔CreatePen(画笔类型，宽度，颜色)

2、将画笔选入设备上下文SelectObject3、用画笔绘制

4、将画笔选出设备

5、删除创建的画笔对象

SelectObject是将GDI对象画笔选入设备上下文，并将当前的选出返回。因此我们两次使用SelectObject，最后一个将以前的画笔选入，返回我们创建的，并在下一步删除画笔。

虚线只能支持宽度1.画线函数

Polygon(HDC,LPPOINT,INT).连接指定点，画多边形，封闭。如果画4边形则确认3个点即可。

Polyline(HDC,LPPOINT,INT).连接指定点，画多边，不封闭 MoveToEx:移动画笔

LineTo:用当前的画笔划线

Arc：画圆弧 BOOL Arc(HDC hdc, int nLeftRect, int nTopRect, int nRightRect,int nBottomRect, int nXStartArc,int nYStartArc,int nXEndArc,int nYEndArc);前4个是画圆弧的矩形，后四个指定了弧开始和结束的位置 作业：画一条正弦曲线

使用SexPixel,LineTo,MoveToEx实现

（3）画面

画面就是用画刷来填充 步骤

1、创建画刷CreateSolidBrush(颜色)

2、将画刷选入设备上下文SelectObject3、用画刷填充

4、将画刷选出设备

5、删除创建的画刷对象

用蓝色画刷填充矩形，矩形的边框是黑色。CreateSolidBrush:创建颜色画刷

Rectangle:绘制矩形，用当前的Pen绘制边框，用当前的Brush来填充矩形内部 FillRect：画刷填充矩形。FillRect(hdc,&RECT,HBRUSH)

使用FillRect不绘制边框，因为参数中有画笔，也不用SelectObject了。Ellipse:椭圆，圆。画边框，填充 Pie：圆饼（4）位图

将文件系统中的位图显示到窗口中。绘制位图步骤

1、根据现有的设备上下文创建兼容的设备上下文

2、加载位图

3、绘制图像

4、删除加载的位图

5、删除兼容的设备上下文

BitBlt是在设备上下文之间拷贝图像的函数，非常常用

在上一个列子的基础上，得到位图的大小并绘制实际大小的位图 作业：

在一个窗口上显示一副位图文件(*.bmp)。（5）字体和文本

创建逻辑字体并显示文本 步骤

1、创建逻辑字体

2、选入字体

3、输出文本

4、选出字体

5、删除字体

另一个与文本绘制有关的功能更强的函数是DrawText 总结：本课介绍了一些基本的绘图操作，其中涉及了较多的函数，这里只是介绍了基本的使用方式和原理。函数 srand rand GetClientRect SetPixel LineTo MoveToEx CreatePen CreateSolidBrush CreateFontIndirect BitBlt SelectObject DeleteObject CreateCompatibleDC LoadImage Rectangle FillRect DeleteDC 等等。

第五课 常用控件的使用（6学时）

在上面的几节课程中我们学习了如何建立Windows 应用，并在图形环境下绘制图形。这些操作都是控制台应用中没有的。本章我们介绍如何在窗口中加入按钮等常规控件，并且处理它们。

一般控件种类，按钮，列表组合，编辑，列表，滚动条，静态文本。控件是一种特殊的窗口。这些特殊窗口的类已经由Windows系统注册了，不需要我们注册。这些类的名字分别为。

BUTTON,COMBOBOX,EDIT,LISTBOX,SCROLLBAR,STATIC（1）创建

任何时候均可，但通常在WM_CREATE事件中处理

WM_CREATE是在窗口创建时触发 WM_DESTORY是在窗口销毁时触发

控件用CreateWindow创建，返回控件窗体的句柄，窗体的类型一定为WS_CHILDWINDOW。附加的类型以或关系叠加。具体要参见MSDN（2）操控

控制这些控件是通过向这些控件的窗体句柄发送特点消息来实现的 如 SendMeage(控件句柄,消息指,参数1，参数2)具体设置参见MSDN 在上面的例子，我们处理下拉列表的时候使用了SendMeage发送消息（3）反馈

我们操作控件会触发控件的事件得到一些反馈，下面介绍如何得到这些反馈。总体上，我们把这些反馈过程叫通知。通知的过程是将反馈发送给父窗体，一般父窗体有两个事件接收控件的反馈

WM_NOTIFY,WM_COMMAND。WM_COMMAND HIWORD(wParam)通知消息号 LOWORD(wParam)控件标识 WM_NOTIFY wParam ：控件标识 lParam:NHMDR的指针

比如按钮的单机对应的事件是BN_CLICKED。该事件通过WM_COMMAND通知。

我们把上个例子补充完整，并且为每个控件指定ID，指定的方式是在(HMENU)的后面写个整数，原则上应该不同。

HIWORD,得到一个字的高字节。LOWORD得到一个字的低字节。（4）通用控件

我们上面介绍的是基本的控件，除了这些基本控件外还有一些通用控件。这些控件的使用和处理和基本的控件差不多，但功能更强大。ANIMATE_CLASS : 动画控件，播放AVI动画 DATETIMEPICK_CLASS ：日期时间下拉控件 HOTKEY_CLASS ：定义热键的控件 MONTHCAL_CLASS ： 月份选择控件 PROGRESS_CLASS ：进度条控件 REBARCLASSNAME ：rebar控件 STATUSCLASSNAME：状态条控件 TOOLBARCLASSNAME ：工具条 TOOLTIPS_CLASS ：提示控件 TRACKBAR_CLASS ：轨迹条 UPDOWN_CLASS ：上下箭头

WC_COMBOBOXEX ：组合框扩展 WC_HEADER ：头控件

WC_IPADDRESS ：IP地址控件 WC_LISTVIEW ：listview控件

WC_PAGESCROLLER ：页滚动控件 WC_TABCONTROL ：tabControl控件 WC_TREEVIEW ：树视图控件

通用控件在使用前使用InitCommonControlsEx初始化。使用这些通用控件要include 同时在连接时要连接 comctl32.dll

头部

这些控件和IE有关系，根据IE版本不同，控件的外观和功能有区别。

（5）创建菜单

CreateMenu:创建一个菜单

CreatePopupMenu:创建一个子菜单 AppendMenu:向菜单增加项目 SetMenu：将菜单联系到窗口

第六课 进程及线程（2学时）

 进程：是一个正在运行的程序的实例。由两个部分组成1、一个是操作系统用来管理进行的内核对象。内核对象是系统用来存放关于进程信息的地方。

2、地址空间，每个进行都有自己的地址空间

进程本身不执行代码，进程要至少拥有一个线程，由线程来执行代码。每个线程都拥有自己的CPU寄存器和堆栈。当创建一个进程时系统会自动创建一个主线程。

CreateProce创建进程

内部执行细节：1 创建一个小的结构存放进程信息分配地址空间创建一个小的结构存放线程信息执行C/C++启动代码，最终会调用WinMain或main。结束一个进程 TerminateProce

TerminateProce 1 使用ToolHelp遍历系统进程

列举系统全部的进程

需要

#include #include using namespace std;

 线程

线程由两个部分组成 内核对象 线程堆栈，用于维护执行代码时所有的函数参数和局部变量 进程是活波的，进程不执行任何东西，它是线程的容器。线程在进程的地址空间中执行代码。如果一个进程拥有多个线程则这些线程共享进程地址空间内的代码和数据。进程的地址空间要比线程占用更多的系统资源，因此要更多的使用线程。每个线程必须有个入口点函数，主线程是main,WinMain。如果要创建一个线程，则这个线程的函数原型是这样的。DWORD WINAPI ThreadProc(PVOID pvParm){

return value;} 因为线程会共享全局变量，因此多线程应该少使用全局变量 1 线程创建

线程的创建不能直接使用CreateThread API函数。而要使用C编译环境自带的创建进程函数。

#include

unsigned uThreadid=0;uintptr_t hThread=

_beginthreadex(NULL, 0,ThreadProc,NULL,CREATE_SUSPENDED,&uThreadid);第3个参数是线程函数地址，第4个参数是传递到线程的LPVOID，第5个参数为0线程马上运行、CREATE_SUSPENDED需要激活才能运行。最后一个保存线程的ID 进程和线程ID是一个标识。不重复。进程和线程对象是系统对象，关闭这些对象对进程和线程的运行没有影响。

第7课 线程的调度和同步（6学时)线程暂停：

创建时使用CREATE_SUSPENDED创建一个暂停的线程

使用SuspendThread暂停线程

长时间不使用窗体 恢复线程：

ResumeThread

ResumeThread和SuspendThread使用次数要对应。

休眠线程 Sleep(毫秒)线程的同步是比较容易出错的地方，要多多实践和理解。参见线程冲突的例子。

每个线程对变量g累加10000次，创建6个线程，这是其中一次的运行结果。可以看到结果不是60000.对线程冲突问题的解释

一条C的g++对应的汇编指令为3条 mov eax,[g] inc eax mov [g],eax

如果我们创建两个线程，这两个线程将共享上面的代码。如果只有一个CPU的话，那同一时刻只能志执行一条汇编指令。但Windows的调度机制可以保证代码按顺序执行，但不能保证不被打断。举例 g=0 mov eax,[g] //1 eax=0 inc eax

//1 eax=1 mov [g],eax //1 g=1 eax=1 mov eax,[g] //2 eax=1 inc eax

//2 eax=2 mov [g],eax //2 g=2 eax=2 1和2两个线程分别执行上面的3行代码，则g被加了两次，得到2。但实际上这是多线程的特例。真实的情况是CPU下条要执行那个线程的代码是随机的。如下

g=0 mov eax,[g] //1 eax=0 inc eax

//1 eax=1 mov eax,[g] //2 eax=0 inc eax

//2 eax=1 mov [g],eax //2 g=1 eax=1 mov [g],eax //1 g=1 eax=1

线程1在增加后没有及时赋值给g，然后线程2执行。最后g为1。这就是线程没有同步导致的问题，也是我们程序中出现的问题。解决方法（1）原子操作函数

使用InterlockedExchangeAdd,加减

InterlockedExchange 赋值

InterlockedCompareExchange 比较赋值

使用这些函数加减变量，保证只有执行完后其他进程才能进入。

结果是60000了，但是按理应该输出六次“线程运行了结束了”。但只显示两次，其实每次的结果多不会一样。这也是并发带来的问题。

解决方法（2）关键代码段

在使用关键段之前使用该函数

输出了6次，但每次对应的g值不一定以10000递增。如果把进入关键段的位置提前到最前面可以得到常规的理解

这时这6个进程某种意义上没有并发执行。

局限：关键代码段只能在一个进程内使用，没有等待时长的限制容易死锁。解决方法（3）内核对象 具备通知状态的内核对象 进程 线程 作业

文件修改通知 事件

可等待定时器 文件 信标

控制台输入 互斥对象 举个例子

取消注释后，一次显示一个。体现了该函数对线程的控制。

（1）事件控制

尽管WaitForSingleObject可以等待很多对象的反应，但其主要还是用来处理事件等对象。事件是一种内核对象，有两个状态，一个用于表示该事件是自动重置事件还是人工重置事件。人工重置事件等待该事件的线程都会得到通知，自动重置事件只有一个线程会得到通知。另一个是事件的通知状态。一是未通知状态线程等待，一个是已通知状态，线程运行。CreateEvent(NULL,自动（false）还是手工（true），通知（true）未通知（false）。HANDLE CreateEvent(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpEventAttributes，BOOL bManualReset,BOOL bInitialState,LPTSTR lpName);最后一个是为事件起个名字，同名事件不能建立两次。保证同名事件只能建立一次，可以为空。SetEvent:设为已通知状态 ResetEvent:设为未通知状态

OpenEvent：打开一个已经存在的时间，返回Handle

创建自动通知，立即通知事件

对自动通知事件SetEvent有意义，对手工通知事件无意义。手工通知同时显示6个窗口，自动通知一次显示1个（2）信标内核对象

使用信标可以确定让几个线程同时运行

CreateSemaphore(NULL，初始数，最大数，名称)OpenSemaphore

最多同时有3个线程运行。（3）互斥对象

互斥对象和关键代码段的作用相同，效率比关键代码段低。但运行不同进程间使用互斥对象，同时可以设置最大的等待时长。互斥对象和其他内核对象的区别，互斥对象可以记录调用的线程ID，一旦线程得到该对象同线程的其他地方的等待将不会等待。CreateMutex(NULL,初始等待，名称)OpenMutex(0,NULL,名称)ReleaseMutex(HANDLE),只能是否本线程得到的对象

（4）