第4讲Windows编程基础.ppt

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1、第4讲 Windows编程基础,主讲：谢昕,编程的基本概念,与Windows系统密切相关的八个基本概念： 窗口、程序 进程、线程 消息、事件 句柄、API与SDK。,1、窗口,窗口是Windows本身以及Windows 环境下的应用程序的基本界面单位，但是很多人都误以为只有具有标题栏、状态栏、最大化、最小化按钮这样标准的方框才叫窗口。 其实窗口的概念很广，例如按钮和对话框等也是窗口，只不过是一种特殊的窗口罢了。,2、程序,通常说的程序都是指一个能让计算机识别的文件。 接触最多的是以exe或者com作为扩展名的文件。 注意：程序是静态的，进程是动态的。,3、进程,进程就是应用程序的执行实例（或称

2、一个执行程序），进程是程序动态的描述。 一个exe文件，在没有被执行的时候称之为应用程序，当被执行以后，就被操作系统作为一个进程执行了。 当关机或退出，进程便消亡彻底结束了生命。,进程经历了由“创建”到“消亡”的生命期，而程序自始至终存在于你的硬盘上，不管计算机是否启动。,4、线程,线程是进程的一个执行单元，同一个进程中的各个线程对应于一组CPU指令、一组CPU寄存器以及一个堆栈。 进程的动态性，是通过线程来体现的。,5、消息,消息是应用程序和计算机交互的途径，在计算机上几乎做每一个动作都会产生一个消息 鼠标被移动会产生WM_MOUSEMOVE消息，鼠标左键被按下会产生WM_LBUTTONDO

3、WN的消息，鼠标右键按下便产生WM_RBUTTONDOWN消息等等。,关于消息及消息队列,操作系统能够将输入设备的变化上传给应用程序。如用户在某个程序活动时按了一下键盘，操作系统马上能够感知到这一事件，并且能够知道用户按下的是哪一个键，操作系统并不决定对这一事件如何作出反应，而是将这一事件转交给应用程序，由应用程序决定如何对这一事件作出反应。 （好比有个蚊子叮了我们一口，我们的神经末梢（相当于操作系统）马上感知到这一事件，并传递给了我们的大脑（相当于应用程序），我们的大脑最终决定如何对这一事件作出反应，如将蚊子赶走，或是将蚊子拍死。） 对事件作出反应的过程就是消息响应。,6、事件,事件是程序对

4、外界动作的反应。 在程序运行的过程中改变窗口的大小或者移动窗口等，都会触发相应的“事件”，从而调用相关的事件处理函数。,7 、句柄,句柄是一个指针，通过句柄就可以控制该句柄指向的对象。 句柄是系统用来标识不同对象类型的工具。 如窗口、菜单等，这些东西在系统中被视为不同类型的对象，用不同的句柄将他们区分开来。,关于句柄,句柄（HANDLE），资源的标识。操作系统要管理和操作这些资源，都是通过句柄来找到对应的资源。 按资源的类型，又可将句柄细分成图标句柄（HICON）、光标句柄（HCURSOR）、窗口句柄（HWND）、应用程序实例句柄（HINSTANCE）等。 操作系统给每一个窗口指定的一个唯一的

5、标识号即窗口句柄。,8、API与SDK,API是英文Application Programming Interface 的缩写，意思是“应用程序接口”，泛指系统为应用程序提供的一系列函数接口。 在编程的时候可以直接调用，而不必知道其内部实现的过程，只知道它的原型和返回值就可以了。 SDK是英文Software Development Kit的缩写，意思是“软件开发工具包”，微软提供了许多专门的SDK开发包，比如DirectX开发包和语音识别开发包等等。,网络安全编程概述,从理论上说，任何一门语言可以在任何一个操作系统上编程，C语言可以在Windows下编程，同样也可以在Linux下编程。 编程

6、是一项比较综合的工作，除了熟练使用编程工具以外，还要了解系统本身的内部工作机理和编程语言。,学习Windows下编程,学习语言，选择语言和工具是第一步，而且是非常重要的一步工作，目前的编程语言那么多，有C、C+、C#、Java和汇编语言等等。 虽然有很多语言，只要精通一门就够了。从实用的角度来讲，C/C+是最好的选择，而微软公司的Visual C+和Insprise公司（原Borland公司）的C+ Builder是其相应开发工具的两大主流。,比较流行的是VC+6.0英文企业版,学习编程需要经历三大步,1、读程序 语言基础知识、查相关的资料，补充基础知识 2、写程序 编程贵在动手！要规范、循序

7、渐进。 3、积累功能代码 分类保存、代码库、效率及正确率。,C语言发展的四个阶段,1、面向过程的C语言 2、面向对象的C+语言 3、SDK编程 4、MFC编程,面向过程的C语言,C和C+的最主要区别是：C语言中没有类的概念，C+在C的语法基础上引入了类，所以C+和C的语法是基本相同的。,#include void main() printf(“Hello DOSn“); ,读取命令行参数,main函数可以带参数，第一个参数是int型的，表示参数个数，第二个参数是字符指针数组，放命令行参数的内容。 #include int main(int argc, char *argv ) int i; f

8、or (i = 1; i argc; i+) printf(“%sn“, argvi); return 0; ,面向对象的C+语言,面向对象程序设计语言可以将一些变量和函数封装到类中，当变量被类封装后，称之为属性或者数据成员，当函数被类封装后，称之为方法或者成员函数。 定义好的一个类，然后定义一个类的实例，这个实例就叫做对象，在C+中可以用类定义对象.,在C+中使用类,#include class person public: int heart; char *name; int run() heart=heart+20; return heart; ; void main() int iRu

9、nStop; person ZhangSan;,ZhangSan.name = “张三“; ZhangSan.heart = 72; cout“姓名:“ZhangSan.name endl; cout“跑步前心跳“ ZhangSan.heartendl; iRunStop = ZhangSan.run(); cout“跑步后心跳“iRunStopendl; ,SDK编程,C库提供了许多函数，可以直接使用。如DeleteFile函数来删除一个文件。 #include #include int main() DeleteFile(“C:test.txt“); printf(“删除成功n“); re

10、turn 0; ,Windows内部机制,Windows是一个“基于事件的，消息驱动的”操作系统。在Windows下执行一个程序，只要用户进行了影响窗口的动作（如改变窗口大小或移动、单击鼠标等）该动作就会触发一个相应的“事件”。 系统每次检测到一个事件时，就会给程序发送一个“消息”，从而使程序可以处理该事件。 每次检测到一个用户事件，程序就对该事件做出响应，处理完以后，再等待下一个事件的发生。,Windows应用程序、操作系统、计算机硬件之间的相互关系,Windows程序内部运行原理,关于消息及消息队列,操作系统是怎样将感知到的事件传递给应用程序的呢？这是通过消息机制(Message)来实现的

11、。操作系统将每个事件都包装成消息的结构体MSG来传递给应用程序，MSG结构定义如下：,typedef struct tagMSG HWND hWnd; / 目标窗口句柄 UINT message; / 消息标识 WPARAM wParam; / 消息参数1（附加信息，16位） LPARAM lParam; / 消息参数2（附加信息，32位） DWORD time; / 消息发送时间 POINT pt; / 消息发送时鼠标的屏幕坐标 MSG;,从变量类型区分变量用途,int x,y; x=30; y=30; /x和y既可以用来表示坐标点，也可以用来表示宽度和高度，还可以用来表示身高和体重。 ty

12、pedef int WIDTH typedef int HEIGHT WIDTH x; HEIGHT y; /好处：我们从变量的类型上就可以知道x和y是用来表示宽度和高度。,编写窗口应用程序,#include int WINAPI WinMain ( HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, PSTR szCmdLine, int iCmdShow) MessageBox (NULL, “Hello, Windows!“, “HelloMsg“, MB_OK) ; return 0 ; ,在project中选Win32 Application,

13、示例1,WinMain函数,Windows程序的入口函数 int WINAPI WinMain( HINSTANCE hInstance, / handle to current instance HINSTANCE hPrevInstance, / handle to previous instance LPSTR lpCmdLine, / command line int nCmdShow / window show state );,编写窗口应用程序,hInstance ：是当前实例的句柄 这里表示应用程序本身； hPrevInstance：总是为NULL。 在Windows早期版本中，

14、当多次同时运行同一个程序时，系统会创建该程序的多个“实例”，同一程序的所有实例共享代码和内存。程序需要检查hPrevInstance来判断自身的其他实例是否正在运行，以便从已经存在的实例中获取数据。在32位版本中，统一程序运行方式改变了，不再需要了！,编写窗口应用程序,lpCmdLine：是运行程序的命令行 用于接受并存放程序运行时所需的参数 nCmdShow：用于指定程序窗口最初的显示模式 可以正常显示，也可以在初始化就最大化或者最小化。,窗口的创建,创建一个完整的窗口需要经过下面四个操作步骤： 设计一个窗口类； 注册窗口类； 创建窗口； 显示及更新窗口。,1、设计窗口类,typedef s

15、truct _WNDCLASS UINT style; /窗口样式 WNDPROC lpfnWndProc; /指向窗口过程函数 int cbClsExtra; /窗口类的附加内存空间(0) int cbWndExtra; /窗口的附加内存空间(0) HANDLE hInstance; /指向程序的实例句柄 HICON hIcon; /指向图标的句柄 HCURSOR hCursor; /指向光标的句柄 HBRUSH hbrBackground; /背景画刷句柄 LPCTSTR lpszMenuName; /菜单资源名 LPCTSTR lpszClassName; /指定窗口类的名称 WNDCL

16、ASS;,窗口类的类型,补充知识： 在程序中经常要用到一类变量，这个变量里的每一位(bit)都对应某一种特性。当该变量的某位为1时，表示有该位对应的那种特性，当该位为0时，即没有该位所对应的特性。当变量中的某几位同时为1时，就表示同时具有几种特性的组合。一个变量中的哪一位代表哪种意义，不容易记忆，所以我们经常根据特征的英文拼写的大写去定义一些宏，该宏所对应的数值中仅有与该特征相对应的那一位（bit）为1，其余的bit都为0。,窗口类的类型,使用goto definition，发现CS_VREDRAW=0x0001，CS_HREDRAW=0x0002，CS_DBLCLKS =0x0008，CS_

17、NOCLOSE=0x0200。共同点就是只有一位为1，其余位都为0。 如果希望某一变量的值既有CS_VREDRAW又有CS_HREDRAW特性，可使用或运算，如：style=CS_VREDRAW | CS_HREDRAW ； 如果希望在某一变量原有的几个特征上去掉其中一个特征，用取反（）之后再进行与（&）运算。如在刚才的style的基础上去掉CS_NOCLOSE特征，可以用： style=style& CS_NOCLOSE；,窗口过程函数,lpfnWndProc：指定了这一类型窗口的过程函数，也称回调函数。 回调函数的原理：当应用程序收到给某一窗口的消息时，就应该调用某一函数来处理这条消息。这

18、一调用过程不用应用程序自己来实施，而由操作系统来完成，但是，回调函数本身的代码必须由应用程序自己完成。对于一条消息，操作系统到底调用应用程序中的哪个函数（回调函数）来处理呢？操作系统调用的就是接受消息的窗口所属的类型中的lpfnWndProc成员指定的函数。每一种不同类型的窗口都有自己专用的回调函数，该函数就是通过lpfnWndProc成员指定的。,窗口过程函数,举例：汽车厂家生产汽车好比应用程序创建窗口，用户使用汽车好比操作系统管理窗口，某种汽车在销售前就指定好了修理站（类似回调函数），当用户的汽车出现故障后（类似窗口收到消息），汽车用户（类似操作系统）自己直接找到修理站去修理，不用厂家（类

19、似应用程序）亲自将车送到修理站去修理，但修理站还得由厂家事先建造好。,设计窗口类的示例代码,WNDCLASS wndcls; wndcls.style=CS_HREDRAW | CS_VREDRAW; wndcls.cbClsExtra=0; wndcls.cbWndExtra=0; wndcls.hbrBackground=(HBRUSH)GetStockObject(BLACK_BRUSH); wndcls.hCursor=LoadCursor(NULL,IDC_CROSS); wndcls.hIcon=LoadIcon(NULL,IDI_ERROR); wndcls.hInstance=

20、hInstance; wndcls.lpfnWndProc=WindowProc; wndcls.lpszClassName=“xiexin2006“; wndcls.lpszMenuName=NULL;,2、注册窗口类,刚才有： WNDCLASS wndcls; 所以： RegisterClass(,ATOM RegisterClass( CONST WNDCLASS *lpWndClass); 参数lpWndClass：设计窗口类的对象指针,3、创建窗口,HWND CreateWindow( LPCTSTR lpClassName, / 1.pointer to registered cl

21、ass name LPCTSTR lpWindowName, /2. pointer to window name DWORD dwStyle, / 3.window style int x, / 4.horizontal position of window int y, /5. vertical position of window int nWidth, /6. window width int nHeight, / 7.window height HWND hWndParent, /8. handle to parent or owner window HMENU hMenu, / 9

22、.handle to menu or child-window identifier HANDLE hInstance, / 10.handle to application instance LPVOID lpParam /11. pointer to window-creation data );,创建窗口的示例代码,HWND hwnd; hwnd=CreateWindow(“xiexin2006“,“My window“, WS_OVERLAPPEDWINDOW, 0,0,600,400,NULL,NULL,hInstance,NULL); 注：创建成功后，返回系统分配给窗口句柄，否则返

23、回NULL。因此要用一个句柄变量（如hwnd）来保存,WS_OVERLAPPEDWINDOW类型的窗口具有： Creates an overlapped window with the WS_OVERLAPPED, WS_CAPTION, WS_SYSMENU, WS_THICKFRAME, WS_MINIMIZEBOX, and WS_MAXIMIZEBOX styles.,4、显示及更新窗口,BOOL ShowWindow( HWND hWnd, /窗口创建成功后的句柄 int nCmdShow / 窗口显示状态 ); BOOL UpdateWindow( HWND hWnd / 窗口创建

24、成功后的句柄 );,ShowWindow(hwnd ,SW_SHOWNORMAL); UpdateWindow(hwnd);,还有：SW_MAXIMIZE , SW_SHOWMAXIMIZED SW_SHOWMINIMIZED SW_SHOWDEFAULT 等,创建窗口的示例代码,HWND hwnd; hwnd=CreateWindow(“xiexin2006“,“My window“, WS_OVERLAPPEDWINDOW, 0,0,600,400,NULL,NULL,hInstance,NULL);,WS_OVERLAPPEDWINDOW类型的窗口具有： Creates an overl

25、apped window with the WS_OVERLAPPED, WS_CAPTION, WS_SYSMENU, WS_THICKFRAME, WS_MINIMIZEBOX, and WS_MAXIMIZEBOX styles.,Windows消息循环,消息队列和在应用程序中的轮询处理,Windows消息循环,BOOL GetMessage( LPMSG lpMsg, / 指向消息结构体的地址 HWND hWnd, / 接收消息的窗口句柄 UINT wMsgFilterMin, / 消息的最小值(一般取0) UINT wMsgFilterMax /消息的最大值(一般取0) );,后两个

26、参数若都设为0，则接收所有消息； 接收到除WM_QUIT 外的消息均返回非0值； 对于WM_QUIT返回0，出现错误返回1。,Windows消息循环,MSG msg; while(GetMessage(,TranslateMessage(&msg)：将虚拟键消息转换为字符消息 DispatchMessage(&msg )：把消息投递到窗口过程,窗口过程函数,LRESULT CALLBACK WindowProc( HWND hwnd, / 消息的窗口句柄 UINT uMsg, / 消息代码 WPARAM wParam, / 消息的附加参数1 LPARAM lParam /消息的附加参数2 );

27、,该函数内部主要通过switch-case来确定窗口接收的是什么消息，以及如何处理这些消息。,窗口过程函数示例代码,LRESULT CALLBACK WindowProc(HWND hwnd,UINT uMsg, WPARAM wParam,LPARAM lParam) switch(uMsg) case WM_LBUTTONDOWN: MessageBox(hwnd,“mouse clicked“,“message“,0); break; case WM_CLOSE: DestroyWindow(hwnd); break; case WM_DESTROY: PostQuitMessage(0

28、); break; default: return DefWindowProc(hwnd,uMsg,wParam,lParam); return 0; ,总结:SDK开发程序的步骤,1、包含相关头文件，如window.h及stdio.h等 2、写WinMain()入口函数 A、设计一个窗口类(WNDCLASS) B、注册窗口类(RegisterClass) C、创建窗口(CreateWindow) D、显示及更新窗口(ShowWindow UpdateWindow) E、消息循环(获取、转换、投递消息函数) 3、写窗口过程函数 用switch来接收各类消息并作相应处理,示例2,利用SDK函数创

29、建窗口,#include #include WNDCLASS wc; HWND h_wnd; MSG msg; /* 消息处理函数wndProc的声明*/ long WINAPI WindowProc(HWND,UINT,WPARAM,LPARAM); /* winMain 函数*/ int PASCAL WinMain(HINSTANCE h_CurInstance,HINSTANCE h_PrevInstance,LPSTR p_CmdLine,int m_Show) wc.lpfnWndProc =WindowProc; wc.hInstance =h_CurInstance; wc.h

30、brBackground =(HBRUSH)GetStockObject(WHITE_BRUSH); wc.lpszClassName =“ECJTU“;,利用SDK函数创建窗口,RegisterClass( ,利用SDK函数创建窗口,LRESULT CALLBACK WindowProc(HWND hwnd,UINT uMsg, WPARAM wParam,LPARAM lParam) switch(uMsg) case WM_LBUTTONDOWN: MessageBox(hwnd,“mouse clicked“,“message“,0); break; case WM_CLOSE: De

31、stroyWindow(hwnd); break; case WM_DESTROY: PostQuitMessage(0); break; default: return DefWindowProc(hwnd,uMsg,wParam,lParam); return 0; ,示例3,MFC编程,SDK的功能非常强大，需要记很多的函数，当面向对象编程成为主流的时候，微软将SDK的函数分类进行封装，这就是MFC(Microsoft Foundation Class) MFC中，函数名及其用法与SDK中基本一致。可多参考MSDN。,MFC编程基础,#include class sample:publi

32、c CFrameWnd public: sample() /构造函数 Create(NULL,“My Window“); MessageBox(“My Window“,“CFrame constructor“); ; class App:public CWinApp public: BOOL InitInstance(); BOOL ExitInstance(); ; BOOL App :InitInstance() /InitInstance函数的定义/ MessageBox(0,“My Window“,“InitInstance“, MB_OK|MB_ICONASTERISK);,MFC编

33、程基础,sample *obj; obj=new sample; m_pMainWnd=obj; obj-ShowWindow(SW_SHOWMAXIMIZED); return TRUE; BOOL App:ExitInstance() /ExitInstance函数定义 MessageBox(0,“My Window“,“ExitInstance“, MB_OK|MB_ICONHAND); return TRUE; /创建应用程序对象 App appobject;,示例4,MFC编程基础,MFC事件处理机制,#include class sample:public CFrameWnd pu

34、blic: sample() /构造函数 Create(NULL, “My Window“); void OnLButtonDown(UINT,CPoint) MessageBox(“Left Button“, “Hello“,0); DECLARE_MESSAGE_MAP() ; BEGIN_MESSAGE_MAP(sample,CFrameWnd) ON_WM_LBUTTONDOWN( ) END_MESSAGE_MAP( ) /消息映射,示例5,网络安全编程,网络安全基础编程技术主要包括： Socket编程 注册表编程 文件系统编程 定时器编程 驻留程序编程 多线程编程。,Socket编

35、程,网络安全编程离不开网络编程，凡基于网络应用的程序都离不开Socket。 Socket的意思是套接字，是计算机与计算机之间通信的接口。它的出现，使程序员可以很方便地访问TCP/IP，从而开发各种网络应用的程序。 使用Winsock提供的API函数是最基本的网络编程技术。,基本概念,套接字：描述的是主机间的进程通信机制。提供了进程通信的入口点。 套接字用一个半相关描述： （协议，本地主机地址，本地端口） 一个套接字半相关包含本地主机地址、端口号、使用协议类型。 一个完整的套接字连接则用一个相关描述： （协议，本地主机地址，本地端口，远地主机地址，远地端口） 一个套接字相关则包含本地主机地址、本

36、地端口号、远地主机地址、远地端口号以及使用的协议类型。,套接字(socket)的引入,随着Unix的应用推广，套接字在编写网络软件中得到了极大的普及。后来，套接字又被引进了Windows等操作系统，成为开发网络应用程序的非常有效快捷的工具。 套接字存在于通信区域中。通信区域也叫地址族，它是一个抽象的概念，主要用于将通过套接字通信的进程的共有特性综合在一起。套接字通常只与同一区域的套接字交换数据。Windows Sockets只支持一个通信区域：网际域( AF_INET)，这个域被使用网际协议簇通信的进程使用。,网络字节顺序,不同的计算机存放多字节值的顺序不同，有的机器在起始地址存放低位字节(低

37、位先存)，有的机器在起始地址存放高位字节(高位先存)。 基于Intel的CPU（即PC机）采用的是低位先存。而网络中的TCP/IP协议使用16位整数和32位整数的高位先存格式。 为保证数据的正确性，在网络协议中需要指定网络字节顺序。,客户机服务器模式,在TCP/IP网络应用中，通信的两个进程间相互作用的主要模式是客户机/服务器模式(client/server)，即客户向服务器提出请求，服务器接收到请求后，提供相应的服务。 客户机/服务器模式的建立基于两个原因： 1、网络中软硬件资源、运算能力和信息不均等 2、网间进程通信完全是异步的。,C/S模式在操作过程中采取的是主动请求方式。,客户机服务器

38、模式,首先服务器方要先启动，并根据请求提供相应的服务： 打开一个通信通道并告知本地主机，它愿意在某一地址和端口上接收客户请求。 等待客户请求到达该端口。 接收到重复服务请求，处理该请求并发送应答信号。接收到并发服务请求，要激活一个新的进程(或线程)来处理这个客户请求。新进程(或线程) 处理此客户请求，并不需要对其它请求作出应答。服务完成后，关闭此新进程与客户的通信链路，并终止。 返回第二步，等待另一客户请求。 关闭服务器。,客户机服务器模式,客户方： 打开一个通信通道，并连接到服务器所在主机的特定端口。 向服务器发服务请求报文，等待并接收应答；继续提出请求。 请求结束后关闭通信通道并终止。,W

39、indows Sockets的实现,Windows Sockets是 Windows的网络程序设计接口，它是从Berkeley Sockets扩展而来的，以动态链接库的形式提供。在继承了Berkeley Sockets主要特征的基础上，又对它进行了重要扩充，如一些异步函数及符合Windows消息驱动特性的网络事件异步选择机制。 Windows Sockets 1.1和Berkeley Sockets都是基于TCP/IP协议的； Sockets 2从Sockets 1.1发展而来，与协议无关并向下兼容，可以使用任何底层传输协议提供的通信能力，来为上层应用程序完成网络数据通讯，而不关心底层网络链路的通讯情况，真正实现了底层网络通讯对应用程序的透明。,套接字的类型,1、流式套接字（SOCK_STREAM） 提供面向连接、可靠的数据传输服务，数据无差错、无重复的发送，且按发送顺序接收。 2、数据报式套接字（SOCK_DGRAM） 提供无连接服务。数据包以独立包形式发送，不提供无错保证，数据可能丢失或重复，并且接收顺序混乱。 3、原始套接字（SOCK_RAW）,