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[分享]深入剖析WTL——如何封装Windows界面程序

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来源:http://developer.ccidnet.com/art/321/20021105/29832_1.html

从上一篇文章中我们了解到WTL是由微软的ATL(Active Template Library)小组成员开发的一个SDK例子。为了便于今天的讨论,我们还学习了有关Win32的线性模型和应用程序模型的相关内容。那么,从今天开始,就和我一起来深入了解WTL。
首先还是让我们来看看WTL是怎样封装应用程序线程的。
和ATL类似,WTL使用一个_Module全局变量来保存全局数据,并通过它来引用应用程序级的代码。在WTL中,该变量是CAppModule或CServerAppModule的实例。后者通常作为COM服务器的应用程序。
每个应用程序都有一个或多个界面线程组成。首先剖析一下WTL是怎样管理只有一个界面线程的(除了Mutli-SDI应用程序)。

单个界面线程的封装

先看应用程序的入口函数。

CAppModule _Module;
int WINAPI _tWinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE /*hPrevInstance*/,
LPTSTR lpstrCmdLine, int nCmdShow)
{
HRESULT hRes = ::CoInitialize(NULL);
// If you are running on NT 4.0 or higher you can use
// the following call instead to
// make the EXE free threaded. This means that calls
// come in on a random RPC thread.
// HRESULT hRes = ::CoInitializeEx(NULL, COINIT_MULTITHREADED);
ATLASSERT(SUCCEEDED(hRes));
// this resolves ATL window thunking problem when Microsoft
//  Layer for Unicode (MSLU) is used
::DefWindowProc(NULL, 0, 0, 0L);
AtlInitCommonControls(ICC_COOL_CLASSES | ICC_BAR_CLASSES);
// add flags to support other controls
    //初始化模块
hRes = _Module.Init(NULL, hInstance);
ATLASSERT(SUCCEEDED(hRes));
    //程序逻辑,调用全局函数Run()
int nRet = Run(lpstrCmdLine, nCmdShow);
     //终止模块
_Module.Term();
::CoUninitialize();
return nRet;
}

在上面的代码中,_Module是一个全局变量,这里是CAppModule的一个实例。而CAppModule类是对应用程序的封装。它封装了诸如初始化模块等功能。一个_Module还维持一个消息循环Map。
入口函数名为_tWinMain()。当使用UNICODE时,编译器会将它替换为wWinMain(),否则,为WinMain()。入口函数其实就是主线程(_Module)的起始点。
在该函数中,最关键的逻辑是调用了全局函数Run(),它是核心程序逻辑所在。
下面来看一下这个函数。
int Run(LPTSTR /*lpstrCmdLine*/ = NULL, int nCmdShow = SW_SHOWDEFAULT)
{
CMessageLoop theLoop;
_Module.AddMessageLoop(&theLoop);
CMainFrame wndMain;
if(wndMain.CreateEx() == NULL)
{
  ATLTRACE(_T("Main window creation failed!\n"));
  return 0;
}
wndMain.ShowWindow(nCmdShow);
int nRet = theLoop.Run();
_Module.RemoveMessageLoop();
return nRet;
}

该函数创建了一个CMessageLoop实例,该实例包含了这个线程的消息循环。这些消息循环都放在模块的全局消息循环中,通过线程的ID来索引。这样,该线程的其它代码就能访问得到。
每一个应用程序维护一个消息循环队列Map,应用程序中的每个线程都通过"_Module.AddMessageLoop(&theLoop);",把该线程的消息循环加入到_Module的消息循环Map中。
消息循环对象包含了消息过滤和空闲处理。每个线程都可以加入空闲处理代码和消息过滤。
我们将在后面更加详细地探讨消息循环。这里仅需要知道,线程是通过创建一个消息循环对象CMessageLoop来包装消息循环的。

多个界面线程的封装

那么再看看,当一个应用程序有多个界面线程时,WTL是怎样对这些线程进行管理的。
通常一个Mutli-SDI应用程序包含多个界面线程。象IE浏览器就是这样的应用程序。每个主窗口都在一个单独的线程中运行,每个这样的线程都有一个消息处理。
WTL App Wizard通过为程序的主线程创建一个Thread Manager类的实例来实现的。

class CThreadManager {
public:
// thread init param
struct _RunData
{
  LPTSTR lpstrCmdLine;
  int nCmdShow;
};
static DWORD WINAPI RunThread(LPVOID lpData);
DWORD m_dwCount;  //count of threads
HANDLE m_arrThreadHandles[MAXIMUM_WAIT_OBJECTS - 1];
CThreadManager() : m_dwCount(0) {}
DWORD AddThread(LPTSTR lpstrCmdLine, int nCmdShow);
void RemoveThread(DWORD dwIndex);
int Run(LPTSTR lpstrCmdLine, int nCmdShow);
};

该类中,m_arrThreadHandles[MAXIMUM_WAIT_OBJECTS-1]是用于存放运行的线程的句柄的数组。而m_dwCount是当前有多少线程的计数值。
AddThread()和RemoveThread()两个函数用于将线程从存放线程句柄的数组中增加或删除线程句柄。
RunThread()是线程的逻辑所在。它的主要工作是创建一个消息队列,并把它加入主线程(_Module)的消息队列Map中。它还创建该线程的主窗口。
该函数的逻辑与前面描述的全局函数Run()相似。其实,应该可以想到的。因为前面的_Module是应用程序的主线程。
下面是该函数的代码:
static DWORD WINAPI RunThread(LPVOID lpData)
{
  CMessageLoop theLoop;
  _Module.AddMessageLoop(&theLoop);
  _RunData* pData = (_RunData*)lpData;
  CMainFrame wndFrame;
  if(wndFrame.CreateEx() == NULL)
  {
   ATLTRACE(_T("Frame window creation failed!\n"));
   return 0;
  }
  wndFrame.ShowWindow(pData->nCmdShow);
  ::SetForegroundWindow(wndFrame); // Win95 needs this
  delete pData;
  int nRet = theLoop.Run();
  _Module.RemoveMessageLoop();
  return nRet;
}

当使用AddThread()函数创建一个线程时,就是创建一个RunThread()的线程。
下面是AddThread()的代码。
DWORD AddThread(LPTSTR lpstrCmdLine, int nCmdShow)
{
  if(m_dwCount == (MAXIMUM_WAIT_OBJECTS - 1))
  {
::MessageBox(NULL, _T("ERROR: Cannot create ANY MORE threads!!!"),
_T("test2"), MB_OK);
  return 0;
  }
  _RunData* pData = new _RunData;
  pData->lpstrCmdLine = lpstrCmdLine;
  pData->nCmdShow = nCmdShow;
  DWORD dwThreadID;
  HANDLE hThread = ::CreateThread(NULL, 0, RunThread, pData, 0,
&dwThreadID);
  if(hThread == NULL)
  {
::MessageBox(NULL, _T("ERROR: Cannot create thread!!!"), _T("Application"), MB_OK);
   return 0;
  }
  m_arrThreadHandles[m_dwCount] = hThread;
  m_dwCount++;
  return dwThreadID;
}

在上述代码的语句:
HANDLE hThread = ::CreateThread(NULL, 0, RunThread, pData, 0, &dwThreadID);

中,RunThread作为参数传递给CreateThread()。
那么应用程序是怎样通过CThreadManager类来管理多个线程的呢?
先看一下现在应用程序的入口函数(主线程)的逻辑:
int WINAPI _tWinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE /*hPrevInstance*/,
LPTSTR lpstrCmdLine, int nCmdShow)
{
HRESULT hRes = ::CoInitialize(NULL);
// If you are running on NT 4.0 or higher you can use the
// following call instead to
// make the EXE free threaded. This means that calls come in on
// a random RPC thread.
// HRESULT hRes = ::CoInitializeEx(NULL, COINIT_MULTITHREADED);
ATLASSERT(SUCCEEDED(hRes));
// this resolves ATL window thunking problem when Microsoft
//  Layer for Unicode (MSLU) is used
::DefWindowProc(NULL, 0, 0, 0L);
AtlInitCommonControls(ICC_COOL_CLASSES | ICC_BAR_CLASSES);
// add flags to support other controls
hRes = _Module.Init(NULL, hInstance);
ATLASSERT(SUCCEEDED(hRes));
int nRet = 0;
// BLOCK: Run application
     // 注意该处和前面应用程序的差别。
     // 这里创建一个CThreadManager类的实例,然后调用该类的Run()函数。
{
  CThreadManager mgr;
  nRet = mgr.Run(lpstrCmdLine, nCmdShow);
}
_Module.Term();
::CoUninitialize();
return nRet;
}

在这个入口函数(主线程),创建了一个CThreadManager类的实例。然后调用该类的Run()函数。
看一下Run()做了什么事情。
int Run(LPTSTR lpstrCmdLine, int nCmdShow)
{
  MSG msg;
  // force message queue to be created
  ::PeekMessage(&msg, NULL, WM_USER, WM_USER, PM_NOREMOVE);
         // 创建一个界面线程。为该应用程序的第一个界面线程。该界面线程的主体
// 逻辑RunThread()是创建主窗口,并创建消息循环对象。
  AddThread(lpstrCmdLine, nCmdShow);
  int nRet = m_dwCount;
  DWORD dwRet;
  while(m_dwCount > 0)
  {
  dwRet = ::MsgWaitForMultipleObjects(m_dwCount,
m_arrThreadHandles, FALSE, INFINITE, QS_ALLINPUT);
   if(dwRet == 0xFFFFFFFF)
    ::MessageBox(NULL,
_T("ERROR: Wait for multiple objects failed!!!"),
_T("test2"), MB_OK);
   else if(dwRet >= WAIT_OBJECT_0 &&
dwRet <= (WAIT_OBJECT_0 + m_dwCount - 1))
    RemoveThread(dwRet - WAIT_OBJECT_0);
   else if(dwRet == (WAIT_OBJECT_0 + m_dwCount))
   {
    ::GetMessage(&msg, NULL, 0, 0);
    if(msg.message == WM_USER)
     AddThread("", SW_SHOWNORMAL);
    else
     ::MessageBeep((UINT)-1);
   }
   else
    ::MessageBeep((UINT)-1);
  }
  return nRet;
}

该函数首先创建一个界面线程,这是这个应用程序的第一个界面线程。通过调用AddThread()创建界面线程,指定RunThread()为线程的主体逻辑。它的主要任务是创建一个框架窗口,然后创建一个消息循环对象,并把该对象加入到主线程_Module的消息循环Map中。
随后,该函数调用MsgWaitForMultipleObjects(),进入等待状态(以INFINITE为时间参数)。有三种情况可以使该函数返回。
· 一种是“Wait for multiple objects failed”,是出错情况。
· 一种是某一个查询的线程结束。此时调用RemoveThread()将该线程句柄删除。
· 最后一种是某一线程接收到WM_USER消息。此时,调用AddThread()创建另一个界面线程。
上面的逻辑一直运行,直到所有的界面线程都结束为止。
本文来自CSDN博客,转载请标明出处:http://blog.csdn.net/yaosan/archive/2008/12/06/3458910.aspx