Direct3D 10学习笔记（四）——Windows编程

本篇将简单整理基本的Windows应用程序的实现，并作为创建Direct3D 10应用程序的铺垫。具体内容参照《 Introduction to 3D Game Programming with DirectX 10》（中文版有汤毅翻译的电子书《DirectX 10 3D游戏编程入门》）中的附录A。

1.编写入口函数WinMain

Windows编程中的WinMain函数与普通C++编程的main函数作用相同，指定了程序开始的执行点。其函数原型如下：

 INT WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, LPSTR lpCmdLine, INT nShowCmd)

hInstance：唯一标志当前运行中的实例的句柄，同一Windows应用程序可以有多个实例并行运行，用于引用某个特定实例以作区分。

hPrevInstance：Win32环境下该参数总为NULL，即Win32编程不再使用。

lpCmdLine：程序启动时传入命令行参数的字符串。

nShowCmd：指定程序窗口的显示方式。其可用的值用宏来枚举，如下：

 #define SW_HIDE  0
 #define SW_SHOWNORMAL 1
 #define SW_NORMAL 1
 #define SW_SHOWMINIMIZED 2
 #define SW_SHOWMAXIMIZED 3
 #define SW_MAXIMIZE 3
 #define SW_SHOWNOACTIVATE 4
 #define SW_SHOW 5
 #define SW_MINIMIZE 6
 #define SW_SHOWMINNOACTIVE 7
 #define SW_SHOWNA 8
 #define SW_RESTORE 9
 #define SW_SHOWDEFAULT 10
 #define SW_FORCEMINIMIZE 11
 #define SW_MAX 11

SW_HIDE：隐藏窗口并将其活动状态传递给其他窗口。

SW_NORMAL：激活并显示一个窗口。如果窗口被最小化或最大化，系统将其恢复到原来的尺寸和大小。应用程序在第一次显示窗口的时候应该指定此标志。

SW_SHOWMINIMIZED：激活窗口并将其最小化。
SW_SHOWMAXIMIZED：激活窗口并将其最大化。
SW_MAXIMIZE：最大化指定的窗口。
SW_SHOWNOACTIVATE：以窗口最近一次的大小和状态显示窗口。激活窗口仍然维持激活状态。
SW_SHOW：在窗口原来的位置以原来的尺寸激活和显示窗口。
SW_MINIMIZE：最小化指定的窗口并且激活在Z序中的下一个顶层窗口。
SW_SHOWMINNOACTIVE：将窗口显示为图标。当前激活窗口仍维持激活状态。
SW_SHOWNA：以窗口原来的状态显示窗口。激活窗口仍然维持激活状态。
SW_RESTORE：激活并显示窗口。如果窗口最小化或最大化，则系统将窗口恢复到原来的尺寸和位置。在恢复最小化窗口时，应用程序应该指定这个标志。
SW_SHOWDEFAULT：依据在STARTUPINFO结构中指定的SW_FLAG标志设定显示状态，STARTUPINFO结构是由启动应用程序的程序传递给CreateProcess函数的。
SW_FORCEMINIMIZE：在WindowNT5.0中最小化窗口，即使拥有窗口的线程被挂起也会最小化。在从其他线程最小化窗口时才使用这个参数。

如果WinMain调用成功，将返回WM_QUIT中的wParam成员。如果函数在进入消息循环前就已退出，则返回0。其中标识符WINAPI指定了函数的调用方式，即如何处理堆栈上的函数参数，其定义如下：

 #define WINAPI __stdcall

2.填充并注册WNDCLASS

要初始化一个窗口，首先要填充一个WNDCLASS结构体，以描述窗口的基本属性。WNDCLASS定义如下：

 typedef struct tagWNDCLASS
 {
     UINT style;
     WNDPROC lpfnWndProc;
     INT cbClsExtra;
     INT cbWndExtra;
     HINSTANCE hInstance;
     HICON hIcon;
     HCURSOR hCursor;
     HBRUSH hbrBackground;
     LPCTSTR lpszMenuName;
     LPCTSTR lpszClassName;
 }WNDCLASS, *PWNDCLASS, NEAR *NPWNDCLASS, FAR *LPWNDCLASS;

style：指定窗口样式。其可用枚举如下：

 #define CS_VREDRAW 0x0001
 #define CS_HREDRAW 0x0002
 #define CS_DBLCLKS 0x0008
 #define CS_OWNDC 0x0020
 #define CS_CLASSDC 0x0040
 #define CS_PARENTDC 0x0080
 #define CS_NOCLOSE 0x0200
 #define CS_SAVEBITS 0x0800
 #define CS_BYTEALIGNCLIENT 0x1000
 #define CS_BYTEALIGNWINDOW 0x2000
 #define CS_GLOBALCLASS 0x4000

 #define CS_IME 0x00010000
 #if(_WIN32_WINNT >= 0x0501)
 #define CS_DROPSHADOW 0x00020000
 #endif /* _WIN32_WINNT >= 0x0501 */

lpfnWndProc：指向消息处理函数的指针。

cbClsExtra、cbWndExtra：用于存储附加数据，一般不会用到，设置为NULL。

hInstance：应用程序实例句柄。与WinMain函数的第一个参数相同。

hIcon：指定显示窗口标题栏上的图标。

hCursor：指定鼠标位于窗口客户区上显示的光标。

hbrBackground：指定客户窗口区的背景色。可以使用Win32函数GetStockObject返回一个内置画刷句柄，其用法示例如下：　　

 wc.hbrBackground = static_cast<HBRUSH>(GetStockObject(NULL_BRUSH));

lpszMenuName：指定窗口菜单。

lpszClassName：指定窗口类名称，即为该WNDCLASS实例起名。若需使用相应WNDCLASS实例，可以通过这个名称来引用。

填充完成WNDCLASS后，需要使用RegisterClass函数注册WNDCLASS到系统中，调用失败返回NULL。

 ATOM WINAPI RegisterClass(_In_ CONST WNDCLASS *lpWndClass);

3.创建并显示窗口

创建窗口使用CreateWindow函数，其原型如下：

 HWND WINAPI CreateWindow(
     _In_opt_ LPCTSTR lpClassName,
     _In_opt_ LPCTSTR lpWindowName,
     _In_ DWORD dwStyle,
     _In_ INT X,
     _In_ INT Y,
     _In_ INT nWidth,
     _In_ INT nHeight,
     _In_opt_ HWND hWndParent,
     _In_opt_ HMENU hMenu,
     _In_opt_ HANDLE hInstance,
     _In_opt_ LPVOID lpParam);

lpClassName：已注册的WNDCLASS实例名称。

lpWindowName：窗口名称，即显示在窗口标题栏上的字符串名称。

dwStyle：定义窗口样式。如WS_OVERLAPPEDWINDOW是多个描述窗口特征的标志值的组合：

 #define WS_OVERLAPPEDWINDOW (WS_OVERLAPPED | WS_CAPTION | WS_SYSMENU | WS_THICKFRAME | WS_MINIMIZEBOX | WS_MAXIMIZEBOX)

x：窗口左上角位于屏幕上的x坐标。若指定为CW_USEDEFAULT，系统会为窗口选择一个适当的默认坐标。

y：窗口左上角位于屏幕上的y坐标。若指定为CW_USEDEFAULT，系统会为窗口选择一个适当的默认坐标。

nWidth：窗口宽度，单位为像素。若指定为CW_USEDEFAULT，系统会为窗口选择一个适当的默认宽度。

nHeight：窗口高度，单位为像素。若指定为CW_USEDEFAULT，系统会为窗口选择一个适当的默认高度。

hWndParent：当前窗口的父窗口句柄。若没有父窗口则设置为NULL。

hMenu：菜单句柄。若窗口没有菜单，则设置为NULL。

hInstance：与窗口关联的应用程序实例句柄。

lpParam：传递给WM_CREATE消息处理函数的用户自定义数据指针。当创建窗口时，操作系统会向窗口发送一个WM_CREATE消息。该消息会在CreateWindow方法返回前发出。如果希望创建窗口时执行某些操作，则需要处理WM_CREATE消息。

CreateWindow创建窗口成功后返回该窗口的句柄。创建失败则返回NULL。需要记录下该窗口的句柄，以便将其传入给API函数，明确操作的窗口对象。

控制窗口的显示需要使用ShowWindow函数，其原型如下：

 BOOL WINAPI ShowWindow(_In_ HWND hWnd, _In_ int nCmdShow);

hWnd：指定想要显示的窗口的句柄。

nCmdShow：指定窗口的初始显示状态。该值可以设为WinMain的第四个参数。

初次显示窗口，必须调用UpdateWindow方法，对窗口进行一次手动刷新，其原型如下：

 BOOL WINAPI UpdateWindow(_In_ HWND hWnd);

4.消息循环

完成窗口的初始化工作后，需要编写程序的核心部分——消息循环。

首先声明一个MSG结构体类型的变量来表示Windows消息，其原型如下：

 typedef struct tagMSG
 {
     HWND hwnd;
     UINT message;
     WPARAM wParam;
     LPARAM lParam;
     DWORD time;
     POINT pt;
 #ifdef _MAC
     DWORD lPrivate;
 #endif
 }MSG, *PMSG, NEAR *NPMSG, FAR *LPMSG;

hwnd：指定接收消息的窗口句柄。

message：用于标识特定消息预定义常量。

wParam：与消息相关的附加值，取值依具体消息而定。

lParam：与消息相关的附加值，取值依具体消息而定。

time：消息被送入队列的时间。

Pt：当消息送入队列时，鼠标在屏幕上的坐标。

随后进入消息循环，使用GetMessage函数从队列中检索消息，并使用消息的具体内容填充MSG变量，其原型如下：

 BOOL GetMessage(LPMSG lpMsg, HWND hWnd, UINT wMsgFilterMin, UINT wMsgFilterMax)

lpMsg：指向MSG变量的指针。

hWnd、wMsgFilterMin、wMsgFilterMax：均设置为NULL。

当出错时，GetMessage返回-1；当收到WM_QUIT消息时，GetMessage返回0；当返回其他值时，需要调用TranslateMessage和DispatchMessage函数。这两个函数均接收一个指向MSG变量的指针。TranslateMessage将虚拟键盘码转换为字符信息，而DispatchMessage将消息分发给特定的消息处理函数。

消息循环示例：

 INT run()
 {
     MSG msg = {  };

     BOOL bRet = ;
     while ((bRet = GetMessage(&msg, NULL, NULL, NULL)))
     {
         if (bRet != -)
         {
             TranslateMessage(&msg);
             DispatchMessage(&msg);
         }
     }

     return static_cast<INT>(msg.wParam);
 }

在游戏中由于会主动重绘界面，而不是坐等消息到来。传统消息循环中GetMessage会导致当队列没有消息时让线程进入休眠状态。故在游戏中使用PeekMessage取代GetMessage，该函数能在没有消息时直接返回，不会阻塞线程。

改进后的消息循环示例：

 INT run()
 {
     MSG msg = {  };

     while (msg.message != WM_QUIT)
     {

         if (PeekMessage(&msg, , , , PM_REMOVE))
         {
             TranslateMessage(&msg);
             DispatchMessage(&msg);
         }
     }

     return static_cast<INT>(msg.wParam);
 }            

5.消息处理函数

消息处理函数也称为窗口过程函数。它用来对窗口接收到的消息做出响应，执行对应的指令。

消息处理函数由自己定义，它需是一个回调函数，使用CALLBACK标识符，系统将在程序的代码空间外调用这个函数，即不需要直接调用该函数。当窗口需要处理一个消息时，系统会自动调用该函数。

消息处理函数的声明可以如下：

 LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hwnd, UINT msg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)

hwnd：接收消息的窗口句柄。

msg：标识特定消息的预定义常量。用前缀"WM"表示窗口消息，可取的值有上百个，具体参见MSDN。

wParam：与消息相关的附加值，取值依具体消息而定。

lParam：与消息相关的附加值，取值依具体消息而定。

DefWindowProc函数是默认的消息处理函数，那些未被处理的消息就会以DefWindowProc中定义的默认行为来处理，即不需要亲自处理所有消息。

可以用多分支语句来处理消息，如接收到由窗口销毁函数DestroyWindow发送的WM_DESTROY消息时，调用PostQuitMessage函数再发送一个WM_QUIT消息来告诉程序终止消息循环的运行。

消息处理函数示例：

 LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hwnd, UINT msg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
 {
     switch (msg)
     {
         case WM_DESTROY:
             PostQuitMessage(NULL);
             return ;

         default:
             return DefWindowProc(hwnd, msg, wParam, lParam);
 }