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深入剖析WTL—WTL框架窗口分析（5）

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作者：建新来源：赛迪网 2007年11月6日

关键字： WTL 深入剖析 Linux

ATL对窗口消息处理函数的封装

在本节开始部分谈到的封装窗口的两个难题，其中第一个问题是怎样解决将窗口函数的消息转发到HWND相对应的类的实例中的相应函数。

下面我们来看一下，ATL采用的是什么办法来实现的。

我们知道每个Windows的窗口类都有一个窗口函数。

LRESULT WndProc(HWND hWnd, UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam);

在类CWindowImplBaseT中，定义了两个类的静态成员函数。

template <class TBase = CWindow, class TWinTraits = CControlWinTraits>
class ATL_NO_VTABLE CWindowImplBaseT : public CWindowImplRoot< TBase >
{
public:
  … …
static LRESULT CALLBACK StartWindowProc(HWND hWnd, UINT uMsg, WPARAM wParam, 
LPARAM lParam);
static LRESULT CALLBACK WindowProc(HWND hWnd, UINT uMsg, WPARAM wParam,
LPARAM lParam);
 … …
}

它们都是窗口函数。之所以定义为静态成员函数，是因为每个类必须只有一个窗口函数，而且，窗口函数的申明必须是这样的。

在前面介绍的消息处理逻辑过程中，我们知道怎样通过宏生成虚函数ProcessWindowsMessage(HWND hWnd, UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam, LRESULT& lResult, DWORD dwMsgMapID)。

现在的任务是怎样在窗口函数中把消息传递给某个实例（窗口）的ProcessWindowsMessage()。这是一个难题。窗口函数是类的静态成员函数，因此，它不象类的其它成员函数，参数中没有隐含this指针。

注意，之所以存在这个问题是因为ProcessWindowsMessage()是一个虚函数。而之所以用虚函数是考虑到类的派生及多态性。如果不需要实现窗口类的派生及多态性，是不存在这个问题的。

通常想到的解决办法是根据窗口函数的HWND参数，寻找与其对应的类的实例的指针。然后，通过该指针，调用该实例的消息逻辑处理函数ProcessWindowsMessage()。

这样就要求存储一个全局数组，将HWND和该类的实例的指针一一对应地存放在该数组中。

ATL解决这个问题的方法很巧妙。该方法并不存储这些对应关系，而是使窗口函数接收C++类指针作为参数来替代HWND作为参数。

具体步骤如下：

· 在注册窗口类时，指定一个起始窗口函数。

· 创建窗口类时，将this指针暂时保存在某处。

· Windows在创建该类的窗口时会调用起始窗口函数。它的作用是创建一系列二进制代码（thunk）。这些代码用this指针的物理地址来取代窗口函数的HWND参数，然后跳转到实际的窗口函数中。这是通过改变栈来实现的。

· 然后，用这些代码作为该窗口的窗口函数。这样，每次调用窗口函数时都对参数进行转换。

· 在实际的窗口函数中，只需要将该参数cast为窗口类指针类型。

详细看看ATL的封装代码。

1. 注册窗口类时，指定一个起始窗口函数。

在superclass中，我们分析到窗口注册时，指定的窗口函数是StartWindowProc()。

2. 创建窗口类时，将this指针暂时保存在某处。

template <class TBase, class TWinTraits>
HWND CWindowImplBaseT< TBase, TWinTraits >::Create(HWND hWndParent, RECT& rcPos, 
LPCTSTR szWindowName,
DWORD dwStyle, DWORD dwExStyle, UINT nID, ATOM atom, LPVOID lpCreateParam)
{
ATLASSERT(m_hWnd == NULL);
if(atom == 0)
return NULL;
_Module.AddCreateWndData(&m_thunk.cd, this);
if(nID == 0 && (dwStyle & WS_CHILD))
nID = (UINT)this;
HWND hWnd = ::CreateWindowEx(dwExStyle, (LPCTSTR)MAKELONG(atom, 0), szWindowName,
dwStyle, rcPos.left, rcPos.top, rcPos.right - rcPos.left,
rcPos.bottom - rcPos.top, hWndParent, (HMENU)nID,
_Module.GetModuleInstance(), lpCreateParam);
ATLASSERT(m_hWnd == hWnd);
return hWnd;
}

该函数用于创建一个窗口。它做了两件事。第一件就是通过_Module.AddCreateWndData(&m_thunk.cd, this);语句把this指针保存在_Module的某个地方。

第二件事就是创建一个Windows窗口。

3. 一段奇妙的二进制代码

下面我们来看一下一段关键的二进制代码。它的作用是将传递给实际窗口函数的HWND参数用类的实例指针来代替。

ATL定义了一个结构来代表这段代码：

#pragma pack(push,1)
struct _WndProcThunk
{
	DWORD   m_mov;      // mov dword ptr [esp+0x4], pThis (esp+0x4 is hWnd)
	DWORD   m_this;     //
	BYTE    m_jmp;      // jmp WndProc
	DWORD   m_relproc;   // relative jmp
};

#pragma pack(pop)

#pragma pack(push,1)的意思是告诉编译器，该结构在内存中每个字段都紧紧挨着。因为它存放的是机器指令。

这段代码包含两条机器指令：

mov dword ptr [esp+4], pThis
jmp WndProc

MOV指令将堆栈中的HWND参数（esp+0x4）变成类的实例指针pThis。JMP指令完成一个相对跳转到实际的窗口函数WndProc的任务。注意，此时堆栈中的HWND参数已经变成了pThis，也就是说，WinProc得到的HWND参数实际上是pThis。

上面最关键的问题是计算出jmp WndProc的相对偏移量。

我们看一下ATL是怎样初始化这个结构的。

class CWndProcThunk
{
public:
	union
	{
		_AtlCreateWndData cd;
		_WndProcThunk thunk;
	};
	void Init(WNDPROC proc, void* pThis)
	{
		thunk.m_mov = 0x042444C7;  //C7 44 24 0C
		thunk.m_this = (DWORD)pThis;
		thunk.m_jmp = 0xe9;
		thunk.m_relproc = (int)proc - ((int)this+sizeof(_WndProcThunk));
		// write block from data cache and
		//  flush from instruction cache
		FlushInstructionCache(GetCurrentProcess(), &thunk, sizeof(thunk));
	}
};

ATL包装了一个类并定义了一个Init()成员函数来设置初始值的。在语句thunk.m_relproc = (int)proc - ((int)this+sizeof(_WndProcThunk)); 用于把跳转指令的相对地址设置为(int)proc - ((int)this+sizeof(_WndProcThunk))。

上图是该窗口类的实例（对象）内存映象图，图中描述了各个指针及它们的关系。很容易计算出相对地址是(int)proc - ((int)this+sizeof(_WndProcThunk))。

4. StartWindowProc()的作用

template <class TBase, class TWinTraits>
LRESULT CALLBACK CWindowImplBaseT< TBase, TWinTraits >::StartWindowProc(HWND hWnd, 
UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
CWindowImplBaseT< TBase, TWinTraits >* pThis = (CWindowImplBaseT< TBase, 
TWinTraits >*)_Module.ExtractCreateWndData();
	ATLASSERT(pThis != NULL);
	pThis->m_hWnd = hWnd;
	pThis->m_thunk.Init(pThis->GetWindowProc(), pThis);
	WNDPROC pProc = (WNDPROC)&(pThis->m_thunk.thunk);
	WNDPROC pOldProc = (WNDPROC)::SetWindowLong(hWnd, GWL_WNDPROC, (LONG)pProc);
#ifdef _DEBUG
	// check if somebody has subclassed us already since we discard it
	if(pOldProc != StartWindowProc)
		ATLTRACE2(atlTraceWindowing, 0, _T("Subclassing through a hook 
discarded.\n"));
#else
	pOldProc;	// avoid unused warning
#endif
	return pProc(hWnd, uMsg, wParam, lParam);
}

该函数做了四件事：

一是调用_Module.ExtractCreateWndData()语句，从保存this指针的地方得到该this指针。

二是调用m_thunk.Init(pThis->GetWindowProc(), pThis)语句初始化thunk代码。

三是将thunk代码设置为该窗口类的窗口函数。

WNDPROC pProc = (WNDPROC)&(pThis->m_thunk.thunk);
	WNDPROC pOldProc = (WNDPROC)::SetWindowLong(hWnd, GWL_WNDPROC, (LONG)pProc);

这样，以后的消息处理首先调用的是thunk代码。它将HWND参数改为pThis指针，然后跳转到实际的窗口函数WindowProc()。

四是在完成上述工作后，调用上面的窗口函数。

由于StartWindowProc()在创建窗口时被Windows调用。在完成上述任务后它应该继续完成Windows要求完成的任务。因此在这里，就简单地调用实际的窗口函数来处理。

5. WindowProc()窗口函数

下面是该函数的定义：

template <class TBase, class TWinTraits>
LRESULT CALLBACK CWindowImplBaseT< TBase, TWinTraits >::WindowProc(HWND hWnd, 
UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
CWindowImplBaseT< TBase, TWinTraits >* pThis = (CWindowImplBaseT< TBase,
TWinTraits >*)hWnd;
// set a ptr to this message and save the old value
MSG msg = { pThis->m_hWnd, uMsg, wParam, lParam, 0, { 0, 0 } };
const MSG* pOldMsg = pThis->m_pCurrentMsg;
pThis->m_pCurrentMsg = &msg;
// pass to the message map to process
LRESULT lRes;
BOOL bRet = pThis->ProcessWindowMessage(pThis->m_hWnd, uMsg, wParam, lParam, lRes, 
0);
// restore saved value for the current message
ATLASSERT(pThis->m_pCurrentMsg == &msg);
pThis->m_pCurrentMsg = pOldMsg;
// do the default processing if message was not handled
if(!bRet)
{
	if(uMsg != WM_NCDESTROY)
		lRes = pThis->DefWindowProc(uMsg, wParam, lParam);
		else
		{
			// unsubclass, if needed
			LONG pfnWndProc = ::GetWindowLong(pThis->m_hWnd, 
GWL_WNDPROC);
			lRes = pThis->DefWindowProc(uMsg, wParam, lParam);
			if(pThis->m_pfnSuperWindowProc != ::DefWindowProc && 
::GetWindowLong(pThis->m_hWnd, GWL_WNDPROC) == pfnWndProc)
				::SetWindowLong(pThis->m_hWnd, GWL_WNDPROC, 
(LONG)pThis->m_pfnSuperWindowProc);
			// clear out window handle
			HWND hWnd = pThis->m_hWnd;
			pThis->m_hWnd = NULL;
			// clean up after window is destroyed
			pThis->OnFinalMessage(hWnd);
		}
	}
	return lRes;
}

首先，该函数把hWnd参数cast到一个类的实例指针pThis。

然后调用pThis->ProcessWindowMessage(pThis->m_hWnd, uMsg, wParam, lParam, lRes, 0);语句，也就是调用消息逻辑处理，将具体的消息处理事务交给ProcessWindowMessage()。

接下来，如果ProcessWindowMessage()没有对任何消息进行处理，就调用缺省的消息处理。

注意这里处理WM_NCDESTROY的方法。这和subclass有关，最后恢复没有subclass以前的窗口函数。

WTL对subclass的封装

前面讲到过subclass的原理，这里看一下是怎么封装的。

template <class TBase, class TWinTraits>
BOOL CWindowImplBaseT< TBase, TWinTraits >::SubclassWindow(HWND hWnd)
{
	ATLASSERT(m_hWnd == NULL);
	ATLASSERT(::IsWindow(hWnd));
	m_thunk.Init(GetWindowProc(), this);
	WNDPROC pProc = (WNDPROC)&(m_thunk.thunk);
	WNDPROC pfnWndProc = (WNDPROC)::SetWindowLong(hWnd, GWL_WNDPROC, 
(LONG)pProc);
	if(pfnWndProc == NULL)
		return FALSE;
	m_pfnSuperWindowProc = pfnWndProc;
	m_hWnd = hWnd;
	return TRUE;
}

没什么好说的，它的工作就是初始化一段thunk代码，然后替换原先的窗口函数

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