MFC六大核心機制之五、六：消息映射和指令傳遞

作為C++程式員，我們總是希望自己程式的所有代碼都是自己寫出來的，如果使用了其他的一些庫，也總是千方百計想弄清楚其中的類和函數的原理，否則就會感覺不踏實。是以，我們對于在進行MFC視窗程式設計時經常要用到的消息機制也不滿足于會使用，而是希望能了解個中道理。本文就為大家剖析MFC消息映射和指令傳遞的原理。

       了解MFC消息機制的必要性

       說到消息，在MFC中，“最熟悉的神秘”可以說是消息映射了，那是我們剛開始接觸MFC時就要面對的東西。有過SDK程式設計經驗的朋友轉到MFC程式設計的時候，一下子覺得什麼都變了樣。特别是視窗消息及對消息的處理跟以前相比，更是風馬牛不相及的。如文檔不是視窗，是怎樣響應指令消息的呢？

       初次用MFC程式設計，我們隻會用MFC ClassWizard為我們做大量的東西，最主要的是添加消息響應。記憶中，如果是自已添加消息響應，我們應何等的小心翼翼，對BEGIN_MESSAGE_MAP()……END_MESSAGE_MAP()更要奉若神靈。它就是一個魔盒子，把我們的咒語放入恰當的地方，就會發生神奇的力量，放錯了，自己的程式就連“命”都沒有。

       據說，知道得太多未必是好事。我也曾經打算不去了解這神秘的區域，覺得程式設計的時候知道自己想做什麼就行了。MFC外表上給我們提供了東西，直覺地說，不但給了我個一個程式的外殼，更給我們許多友善。微軟的出發點可能是希望達到“傻瓜程式設計”的結果，試想，誰不會用ClassWizard？大家知道，Windows是基于消息的，有了ClassWizard，你又會添加類，又會添加消息，那麼你所學的東西似乎學到頭了。于是許多程式員認為“我們沒有必要走SDK的老路，直接用MFC程式設計，新的東西通常是簡單、直覺、易學……”。

       到你真正想用MFC程式設計的時候，你會發覺光會ClassWizard的你是多麼的愚蠢。MFC不是一個普通的類庫，普通的類庫我們完全可以不了解裡面的細節，隻要知道這些類庫能幹什麼，接口參數如何就萬事大吉。如string類，操作順序是定義一個string對象，然後修改屬性，調用方法。但對于MFC，并不是在你的程式中寫上一句“#include MFC.h”，然後就使用MFC類庫的。

       MFC是一塊包着糖衣的牛骨頭。你很輕松地寫出一個單文檔視窗，在視窗中間列印一句“I love MFC!”，然後，惡夢開始了……想逃避，打算永遠不去了解MFC内幕？門都沒有！在MFC這個黑暗神秘的洞中，即使你打算摸着石頭前行，也注定找不到出口。對着MFC這塊牛骨頭，微軟溫和、民主地告訴你“你當然可以選擇不啃掉它，咳咳……但你必然會是以而餓死！”

       MFC消息機制與SDK的不同

       消息映射與指令傳遞展現了MFC與SDK的不同。在SDK程式設計中，沒有消息映射的概念，它有明确的回調函數，通過一個switch語句去判斷收到了何種消息，然後對這個消息進行處理。是以，在SDK程式設計中，會發送消息和在回調函數中處理消息就差不多可以寫SDK程式了。

       在MFC中，看上去發送消息和處理消息比SDK更簡單、直接，但可惜不直覺。舉個簡單的例子，如果我們想自定義一個消息，SDK是非常簡單直覺的，用一條語句：SendMessage(hwnd,message/*一個大于或等于WM_USER的數字*/,wparam,lparam)，之後就可以在回調函數中處理了。但MFC就不同了，因為你通常不直接去改寫視窗的回調函數，是以隻能亦步亦趨對照原來的MFC代碼，把消息放到恰當的地方。這确實是一樣很痛苦的勞動。

       要了解MFC消息映射原理并不是一件輕松的事情。我們可以逆向思維，想象一下消息映射為我們做了什麼工作。MFC在自動化給我們提供了很大的友善，比如，所有的MFC視窗都使用同一視窗過程，即所有的MFC視窗都有一個預設的視窗過程。不像在SDK程式設計中，要為每個視窗類寫一個視窗過程。

       MFC消息映射原理

       對于消息映射，最直截了當地猜想是：消息映射就是用一個資料結構把“消息”與“響應消息函數名”串聯起來。這樣，當視窗感覺消息發生時，就對結構查找，找到相應的消息響應函數執行。其實這個想法也不能簡單地實作：我們每個不同的MFC視窗類，對同一種消息，有不同的響應方式。即是說，對同一種消息，不同的MFC視窗會有不同的消息響應函數。

       這時，大家又想了一個可行的方法。我們設計視窗基類（CWnd）時，我們讓它對每種不同的消息都來一個消息響應，并把這個消息響應函數定義為虛函數。這樣，從CWnd派生的視窗類對所有消息都有了一個空響應，我們要響應一個特定的消息就重載這個消息響應函數就可以了。但這樣做的結果，一個幾乎什麼也不做的CWnd類要有幾百個“多餘”的函數，哪怕這些消息響應函數都為純虛函數，每個CWnd對象也要背負着一個巨大的虛拟表，這也是得不償失的。

       許多朋友在學習消息映射時苦無突破，其原因是一開始就認為MFC的消息映射的目的是為了替代SDK視窗過程的編寫——這本來沒有了解錯。但他們還有多一層的了解，認為既然是替代“舊”的東西，那麼MFC消息映身應該是更高層次的抽象、更簡單、更容易認識。但結果是，如果我們不通過ClassWizard工具，手動添加消息是相當迷茫的一件事。

       是以，我們在學習MFC消息映射時，首先要弄清楚：消息映射的目的，不是為是更加快捷地向視窗過程添加代碼，而是一種機制的改變。如果不想改變視窗過程函數，那麼應該在哪裡進行消息響應呢？許多朋友一知半解地認為：我們可以用HOOK技術，搶在消息隊列前把消息抓取，把消息響應提到視窗過程的外面。再者，不同的視窗，會有不同的感興趣的消息，是以每個MFC視窗都應該有一個表把感興趣的消息和相應消息響應函數連系起來。然後得出——消息映射機制執行步驟是：當消息發生，我們用HOOK技術把本來要發送到視窗過程的消息抓獲，然後對照一下MFC視窗的消息映射表，如果是表裡面有的消息，就執行其對應的函數。

       當然，用HOOK技術，我們理論上可以在不改變視窗過程函數的情況下，可以完成消息響應。MFC确實是這樣做的，但實際操作起來可能跟你的想象差别很大。

       現在我們來編寫消息映射表，我們先定義一個結構，這個結構至少有兩個項：一是消息ID，二是響應該消息的函數。如下：

C++代碼

struct AFX_MSGMAP_ENTRY   

{   

UINT nMessage;           //感興趣的消息   

AFX_PMSG pfn;          //響應以上消息的函數指針   

}  

       當然，隻有兩個成員的結構連接配接起來的消息映射表是不成熟的。Windows消息分為标準消息、控件消息和指令消息，每類型的消息都是包含數百不同ID、不同意義、不同參數的消息。我們要準确地判别發生了何種消息，必須再增加幾個成員。還有，對于AFX_PMSG pfn，實際上等于作以下聲明：

       void (CCmdTarget::*pfn)();    // 提示：AFX_PMSG為類型辨別，具體聲明是：typedef void (AFX_MSG_CALL CCmdTarget::*AFX_PMSG)(void);

       pfn是一個不帶參數和傳回值的CCmdTarget類型函數指針，隻能指向CCmdTarget類中不帶參數和傳回值的成員函數，這樣pfn更為通用，但我們響應消息的函數許多需要傳入參數的。為了解決這個沖突，我們還要增加一個表示參數類型的成員。當然，還有其它……

       最後，MFC我們消息映射表成員結構如下定義：

UINT nMessage;           //Windows 消息ID   

UINT nCode;                // 控制消息的通知碼   

UINT nID;                   //指令消息ID範圍的起始值   

UINT nLastID;             //指令消息ID範圍的終點   

UINT nSig;                   // 消息的動作辨別   

AFX_PMSG pfn;   

};  

       有了以上消息映射表成員結構，我們就可以定義一個AFX_MSGMAP_ENTRY類型的數組，用來容納消息映射項。定義如下：

       AFX_MSGMAP_ENTRY _messageEntries[];

       但這樣還不夠，每個AFX_MSGMAP_ENTRY數組，隻能儲存着目前類感興趣的消息，而這僅僅是我們想處理的消息中的一部分。對于一個MFC程式，一般有多個視窗類，裡面都應該有一個AFX_MSGMAP_ENTRY數組。

       我們知道，MFC還有一個消息傳遞機制，可以把自己不處理的消息傳送給别的類進行處理。為了能查找各下MFC對象的消息映射表，我們還要增加一個結構，把所有的AFX_MSGMAP_ENTRY數組串聯起來。于是，我們定義了一個新結構體：

struct AFX_MSGMAP   

const AFX_MSGMAP* pBaseMap;                    //指向别的類的AFX_MSGMAP對象   

const AFX_MSGMAP_ENTRY* lpEntries;          //指向自身的消息表   

       之後，在每個打算響應消息的類中聲明這樣一個變量：AFX_MSGMAP messageMap，讓其中的pBaseMap指向基類或另一個類的messageMap，那麼将得到一個AFX_MSGMAP元素的單向連結清單。這樣，所有的消息映射資訊形成了一張消息網。

       當然，僅有消息映射表還不夠，它隻能把各個MFC對象的消息、參數與相應的消息響應函數連成一張網。為了友善查找，MFC在上面的類中插入了兩個函數（其中theClass代表目前類）：

       一個是_GetBaseMessageMap()，用來得到基類消息映射的函數。函數原型如下：

const AFX_MSGMAP* PASCAL theClass::_GetBaseMessageMap() /   

{ return &baseClass::messageMap; } /  

      另一個是GetMessageMap() ，用來得到自身消息映射的函數。函數原型如下：

const AFX_MSGMAP* theClass::GetMessageMap() const /   

{ return &theClass::messageMap; } /  

       有了消息映射表之後，我們得讨論到問題的關鍵，那就是消息發生以後，其對應的響應函數如何被調用。大家知道，所有的MFC視窗，都有一個同樣的視窗過程——AfxWndProc(…)。在這裡順便要提一下的是，看過MFC源代碼的朋友都得，從AfxWndProc函數進去，會遇到一大堆曲折與迷團，因為對于這個龐大的消息映射機制，MFC要做的事情很多，如優化消息，增強相容性等，這一大量的工作，有些甚至用彙編語言來完成，對此，我們很難深究它。是以我們要省略大量代碼，理性地分析它。

       對已定型的AfxWndProc來說，對所有消息，最多隻能提供一種預設的處理方式。這當然不是我們想要的。我們想通過AfxWndProc最終執行消息映射網中對應的函數。那麼，這個執行路線是怎麼樣的呢？

       從AfxWndProc下去，最終會調用到一個函數OnWndMsg。請看代碼：

LRESULT CALLBACK AfxWndProc(HWND hWnd,UINT nMsg,WPARAM wParam, LPARAM lParam)   

{        

……   

       CWnd* pWnd = CWnd::FromHandlePermanent(hWnd); //把對句柄的操作轉換成對CWnd對象。   

       Return AfxCallWndProc(pWnd,hWnd,nMsg,wParam,lParam);   

       把對句柄的操作轉換成對CWnd對象是很重要的一件事，因為AfxWndProc隻是一個全局函數，當然不知怎麼樣去處理各種windows視窗消息，是以它聰明地把處理權交給windows視窗所關聯的MFC視窗對象。

       現在，大家幾乎可以想象得到AfxCallWndProc要做的事情，不錯，它當中有一句：

       pWnd->WindowProc(nMsg,wParam,lParam);

       到此，MFC視窗過程函數變成了自己的一個成員函數。WindowProc是一個虛函數，我們甚至可以通過改寫這個函數去響應不同的消息，當然，這是題外話。

       WindowProc會調用到CWnd對象的另一個成員函數OnWndMsg，下面看看大概的函數原型是怎麼樣的：

BOOL CWnd::OnWndMsg(UINT message,WPARAM wParam,LPARAM lParam,LRESULT* pResult)   

      if(message==WM_COMMAND)   

      {   

            OnCommand(wParam,lParam);   

            ……   

      }   

      if(message==WM_NOTIFY)   

            OnCommand(wParam,lParam,&lResult);   

      const AFX_MSGMAP* pMessageMap; pMessageMap=GetMessageMap();   

      const AFX_MSGMAP_ENTRY* lpEntry;   

      /*以下代碼作用為：用AfxFindMessageEntry函數從消息入口pMessageMap處查找指定消息，如果找到，傳回指定消息映射表成員的指針給lpEntry。然後執行該結構成員的pfn所指向的函數*/     

      if((lpEntry=AfxFindMessageEntry(pMessageMap->lpEntries,message,0,0)!=NULL)   

      {   

           lpEntry->pfn();/*注意：真正MFC代碼中沒有用這一條語句。上面提到，不同的消息參數代表不同的意義和不同的消息響應函數有不同類型的傳回值。而pfn是一個不帶參數的函數指針，是以真正的MFC代碼中，要根據對象lpEntry的消息的動作辨別nSig給消息處理函數傳遞參數類型。這個過程包含很複雜的宏代換，大家在此知道：找到比對消息，執行相應函數就行！*/  

      }   

       MFC指令傳遞

       在上面的代碼中，大家看到了OnWndMsg能根據傳進來的消息參數，查找到比對的消息和執行相應的消息響應。但這還不夠，我們平常響應菜單指令消息的時候，原本屬于架構視窗（CFrameWnd）的WM_COMMAND消息，卻可以放到視對象或文檔對象中去響應。其原理如下：

       我們看上面函數OnWndMsg原型中看到以下代碼：

       if(message==WM_COMMAND)

       {

                 OnCommand(wParam,lParam);

                 ……

       }

       即對于指令消息，實際上是交給OnCommand函數處理。而OnCommand是一個虛函數，即WM_COMMAND消息發生時，最終是發生該消息所對應的MFC對象去執行OnCommand。比如點架構視窗菜單，即向CFrameWnd發送一個WM_COMMAND，将會導緻CFrameWnd::OnCommand(wParam,lParam)的執行。且看該函數原型：

BOOL CFrameWnd::OnCommand(WPARAM wParam,LPARAM lParam)   

       ……   

       return CWnd:: OnCommand(wParam,lParam);   

       可以看出，它最後把該消息交給CWnd:: OnCommand處理。再看：

BOOL CWnd::OnCommand(WPARAM wParam,LPARAM lParam)   

       return OnCmdMsg(nID,nCode,NULL,NULL);   

       這裡包含了一個C++多态性很經典的問題。在這裡，雖然是執行CWnd類的函數，但由于這個函數在CFrameWnd:: OnCmdMsg裡執行，即目前指針是CFrameWnd類指針，再有OnCmdMsg是一個虛函數，是以如果CFrameWnd改寫了OnCommand，程式會執行CFrameWnd::OnCmdMsg(…)。

       對CFrameWnd::OnCmdMsg(…)函數的原理扼要分析如下：

BOOL CFrameWnd:: OnCmdMsg(…)   

       CView pView = GetActiveView();//得到活動視指針。   

       if(pView-> OnCmdMsg(…))   

       return TRUE; //如果CView類對象或其派生類對象已經處理該消息，則傳回。   

       ……//否則，同理向下執行，交給文檔、架構、及應用程式執行自身的OnCmdMsg。   

       到此，CFrameWnd:: OnCmdMsg完成了把WM_COMMAND消息傳遞到視對象、文檔對象及應用程式對象實作消息響應。

       寫了這麼多，我們已經清楚了MFC消息映射與指令傳遞的大緻過程。

       MFC消息映射宏

       現在，我們來看MFC“神秘代碼”，會發覺好看多了。

       先看DECLARE_MESSAGE_MAP()宏，它在MFC中定義如下：

#define DECLARE_MESSAGE_MAP() /   

private: /   

       static const AFX_MSGMAP_ENTRY _messageEntries[]; /           

protected: /   

       static AFX_DATA const AFX_MSGMAP messageMap; /   

       virtual const AFX_MSGMAP* GetMessageMap() const; /  

       可以看出DECLARE_MESSAGE_MAP()定義了我們熟悉的兩個結構和一個函數，顯而易見，這個宏為每個需要實作消息映射的類提供了相關變量和函數。

       現在集中精力來看一下BEGIN_MESSAGE_MAP，END_MESSAGE_MAP和ON_COMMAND三個宏，它們在MFC中定義如下（其中ON_COMMAND與另外兩個宏并沒有定義在同一個檔案中，把它放到一起是為了好看）：

#define BEGIN_MESSAGE_MAP(theClass, baseClass) /   

{ return &theClass::messageMap; } /   

AFX_COMDAT AFX_DATADEF const AFX_MSGMAP theClass::messageMap = /   

{ &baseClass::messageMap, &theClass::_messageEntries[0] }; /   

AFX_COMDAT const AFX_MSGMAP_ENTRY theClass::_messageEntries[] = /   

{ /   

#define ON_COMMAND(id, memberFxn) /   

       { WM_COMMAND, CN_COMMAND, (WORD)id, (WORD)id, AfxSig_vv, (AFX_PMSG)&memberFxn },   

#define END_MESSAGE_MAP() /   

{0, 0, 0, 0, AfxSig_end, (AFX_PMSG)0 } /   

}; /  

      一下子看三個宏覺得有點複雜，但這僅僅是複雜，公式性的文字代換并不是很難。且看下面例子，假設我們架構中有一菜單項為“Test”，即定義了如下宏：

BEGIN_MESSAGE_MAP(CMainFrame, CFrameWnd)   

      ON_COMMAND(ID_TEST, OnTest)   

END_MESSAGE_MAP()  

       那麼宏展開之後得到如下代碼：

const AFX_MSGMAP* CMainFrame::GetMessageMap() const    

{ return &CMainFrame::messageMap; }    

///以下填入消息表映射資訊   

const AFX_MSGMAP CMainFrame::messageMap =             

{ &CFrameWnd::messageMap, &CMainFrame::_messageEntries[0] };    

//下面填入儲存着目前類感興趣的消息，可填入多個AFX_MSGMAP_ENTRY對象   

const AFX_MSGMAP_ENTRY CMainFrame::_messageEntries[] =    

{    

{ WM_COMMAND, CN_COMMAND, (WORD)ID_TEST, (WORD)ID_TEST, AfxSig_vv, (AFX_PMSG)&OnTest },       //       加入的ID_TEST消息參數   

{0, 0, 0, 0, AfxSig_end, (AFX_PMSG)0 } //本類的消息映射的結束項   

       大家知道，要完成ID_TEST消息映射，還要定義和實作OnTest函數。即在頭檔案中寫afx_msg void OnTest()并在源檔案中實作它。根據以上所學的東西，我們知道了當ID為ID_TEST的指令消息發生，最終會執行到我們寫的OnTest函數。

       至此，MFC六大關鍵技術寫完了。其中寫得最難的是消息映射與指令傳遞，除了技術複雜之外，最難的是有許多避不開的代碼。為了大家看得輕松一點，我把那繁雜的宏放在文章最後，希望能給你閱讀帶來友善。