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Learning WTL8.0 Part-1 Win32 vs. ATL Windows Programming

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学习WTL可以有多种方式，当然如果有COM和ATL的知识背景最好不过，如果你有MFC编程背景却最为糟糕，除非你对MFC无所不知、无所不能（如果你不是MFC的ORACLE，那么最好忘却它）

作者：Tao 来源：CSDN 2008年3月23日

关键字： C C++ ATL Win32 Linux

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1.1创建一个Win32 Project
 
当然创建过程相当简单，主要目的是为了了解一下Win32程序的基本结构并为写第一个ATL程序作准备。
 
在WndProc中：
      case WM_PAINT:
            hdc = BeginPaint(hWnd, &ps);
            // TODO: Add any drawing code here...
            EndPaint(hWnd, &ps);
            break;
// TODO:标签下添加TextOut(hdc, 0, 0, _T("Hello world!"), 12);语句。
 
有3点需要注意的，请按图示：
 
1.1.1 选择Win32 Project
Figure-1.1-1
 
1.1.2 应用程序设置
 
Figure-1.1-2
采用默认设置。
1.1.3 编译器选项设置
 
Figure-1.1-3
将C/C++ -> Advanced -> Compile As 设为Compile as C Code(/TC)， 这点很容易被忽视，如果你要写纯血统M$ C而又不想过多的关注C/C++文件扩展名的话；如果，你设置了/TC编译器选项，请将 
UNREFERENCED_PARAMETER(hPrevInstance);
      UNREFERENCED_PARAMETER(lpCmdLine);
2句代码注释（commenting out）掉，关于UNREFERENCED_PARAMETER的使用将在5.1 UNREFERENCED_PARAMETER Macro中谈到。
 
 
1.2 Win32程序的基本结构
VS2005向导产生的Win32 Project的块结构（block）和VS2003已有较大的改进了: -)。
 
以下代码均为了更清楚地说明主要问题而剔除了无关紧要的部分。
int APIENTRY _tWinMain(HINSTANCE hInstance,
                     HINSTANCE hPrevInstance,
                     LPTSTR    lpCmdLine,
                     int       nCmdShow)
{
      // TODO: Place code here.
      MSG msg;
 
      MyRegisterClass(hInstance);
 
      // Perform application initialization:
      if (!InitInstance (hInstance, nCmdShow))
      {
            return FALSE;
      }
     
      // Main message loop:
      while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0))
      {
            TranslateMessage(&msg);
            DispatchMessage(&msg);
      }
 
      return (int) msg.wParam;
}
以上代码结构主要由3个块构成：Register windows class、Initialize application和Main message loop 。
 
1.2.1 Register windows class
ATOM MyRegisterClass(HINSTANCE hInstance)
{
      WNDCLASSEX wcex;
 
      wcex.cbSize = sizeof(WNDCLASSEX);
 
      wcex.style              = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
      wcex.lpfnWndProc = WndProc;
      wcex.cbClsExtra         = 0;
      wcex.cbWndExtra         = 0;
      wcex.hInstance          = hInstance;
      wcex.hIcon              = LoadIcon(hInstance, MAKEINTRESOURCE(IDI_WIN32));
      wcex.hCursor            = LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);
      wcex.hbrBackground      = (HBRUSH)(COLOR_WINDOW+1);
      wcex.lpszMenuName = MAKEINTRESOURCE(IDC_WIN32);
      wcex.lpszClassName      = szWindowClass;
      wcex.hIconSm            = LoadIcon(wcex.hInstance, MAKEINTRESOURCE(IDI_SMALL));
 
      return RegisterClassEx(&wcex);
}
1.2.3 Initialize application
主要为CreateWindow、ShowWindow 。
BOOL InitInstance(HINSTANCE hInstance, int nCmdShow)
{
   HWND hWnd;
 
   hInst = hInstance; // Store instance handle in our global variable
 
   hWnd = CreateWindow(szWindowClass, szTitle, WS_OVERLAPPEDWINDOW,
      CW_USEDEFAULT, 0, CW_USEDEFAULT, 0, NULL, NULL, hInstance, NULL);
 
   if (!hWnd)
   {
      return FALSE;
   }
 
   ShowWindow(hWnd, nCmdShow);
 
   return TRUE;
}
 
在这里，主要为处理WM_PAINT和WM_DESTROY消息
LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
      int wmId, wmEvent;
      PAINTSTRUCT ps;
      HDC hdc;
 
      switch (message)
      {
      case WM_PAINT:
            hdc = BeginPaint(hWnd, &ps);
            // TODO: Add any drawing code here...
                  TextOut(hdc, 0, 0, _T("Hello world!"), 12);
            EndPaint(hWnd, &ps);
            break;
      case WM_DESTROY:
            PostQuitMessage(0);
            break;
      default:
            return DefWindowProc(hWnd, message, wParam, lParam);
      }
      return 0;
}
 
1.3 Build与程序输出
2. “Hello World!” in ATL
为了避免创建ATL COM EXE SERVER的开销和更好地说明Win32与ATL的内在关系，本例程序基于 1.1创建一个Win32 Project的程序创建。 
 
对于ATL Windows编程陌生的，于此处不必过于在意，稍后在3. 对Win32和ATL的初步观察和比较会做一定的讲解。
 
2.1 修改stdafx.h
在1.1创建的Win32代码中移除或注释掉stdafx.h中的：
// Windows Header Files:
#include <windows.h>
 
// C RunTime Header Files
#include <stdlib.h>
#include <malloc.h>
#include <memory.h>
#include <tchar.h>
 
并在stdafx.h中添加如下的include语句：
 
#include <atlbase.h>
extern CComModule _Module;
#include <atlcom.h>
#include <atlwin.h>
#include "CWellcomeWindow.h"
 
2.2 添加CWellcomeWindow.h
#pragma once
#include "stdafx.h"
 
class CWellcomeWindow : public CWindowImpl<CWellcomeWindow,
      CWindow, CFrameWinTraits> {
public:
      DECLARE_WND_CLASS(NULL);
 
      BEGIN_MSG_MAP(CWellcomeWindow)
            MESSAGE_HANDLER(WM_CREATE, OnCreate)
            MESSAGE_HANDLER(WM_PAINT, OnPaint)
            MESSAGE_HANDLER(WM_DESTROY, OnDestroy)
      END_MSG_MAP()
 
      LRESULT OnCreate(UINT /*uMsg*/, WPARAM /*wParam*/, LPARAM /*lParam*/, BOOL& /*bHandled*/)
      {
            HICON appIcon = LoadIcon(_Module.GetResourceInstance(),
                  MAKEINTRESOURCE(IDI_LEARNINGWTLPART1_ATL));
            this->SetIcon(appIcon);
 
            return 0;
      }
 
 
      LRESULT OnPaint(UINT /*uMsg*/, WPARAM /*wParam*/, LPARAM /*lParam*/, BOOL& /*bHandled*/)
      {
            PAINTSTRUCT ps;
            CComBSTR wellcome(_T("Hello World!"));
 
            HDC hdc; // = this->GetDC();
 
            hdc = this->BeginPaint(&ps); // this->BeginPaint(&ps);
                  TextOut(hdc, 0, 0, wellcome, wellcome.Length());
            this->EndPaint(&ps);
            //this->ReleaseDC(hdc);
 
            return 0;
      }
 
      LRESULT OnDestroy(UINT /*uMsg*/, WPARAM /*wParam*/, LPARAM /*lParam*/, BOOL& /*bHandled*/)
      {
            ::PostQuitMessage(0);
 
            return 0;
      }
};
2.3 修改win32.cpp
保留WinMain方法声明和#include "stdafx.h"语句将其余代码删除或注释掉。添加_Module定义，修改WndMain方法体；完成后的代码如下：
#include "stdafx.h"
#include "LearningWTLPart1_ATL.h"
 
CComModule _Module;
 
int APIENTRY _tWinMain(HINSTANCE hInstance,
                     HINSTANCE hPrevInstance,
                     LPTSTR    lpCmdLine,
                     int       nCmdShow)
{
      UNREFERENCED_PARAMETER(hPrevInstance);
      UNREFERENCED_PARAMETER(lpCmdLine);
 
      _Module.Init(NULL, hInstance);
 
      CComBSTR appTitle;
      appTitle.LoadString(_Module.GetResourceInstance(), IDS_APP_TITLE);
 
      CWellcomeWindow wnd;
      wnd.Create(NULL, 0, appTitle);
 
      // Main message loop:
      MSG msg;
      while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0))
      {
            TranslateMessage(&msg);
            DispatchMessage(&msg);
 
      }
 
      _Module.Term();
 
      return (int) msg.wParam;
}
 
2.4 Build与程序输出
如果在1.1创建一个Win32 Project设置了编译器选项的，先将编译器选项设置恢复为默认值即/TP；
 
程序输出如下：
 
以上的程序输出和 1.3 Build与程序输出对比，似乎缺点什么？！在Part-2再作交待。
3. ATL vs. Win32
首先，对Win32编程模型作了一个初步介绍，着重介绍ATL编程模型，这里并不存在对二者有孰优孰劣的假设；由于，对于作为M$ Windows程序员来说，或多或少、或直接或间接得都接触过Win32编程模型，故在本节中轻彼而重此。
 
其次，对Win32程序和ATL程序的Build过程和产生的可执行文件作一个初步的对照。
3.1 编程模型
Win32编程是整个Windows编程的基石，无论是ATL或WTL；因此，即使是ATL也必然包含Win32编程模型的基础构造块，只是ATL提供了轻量的基础构造块的封装（Encapsulation）。
 
Win32编程模型的基础构造块主要由Register windows class、Create window/Show window、Message loop和WndProc 4部分构成。
 
3.1.1 Win32基础构造块和主要流程
 
3.1.2 ATL基础构造块和主要流程
 
 
  • CComModule::Init & CComModule::Term : 是ATL关于COM Server的部分，在这里不必关注，在后续的WTL学习中还会相应地涉及到；
 
  • Main message loop : 在ATL中保留；
3.2 Build过程和程序输出
对Win32版与ATL版的Debug和Release分别作一个初步的对比；为说明一般性问题，在此不考虑编译器优化，因此，无论是Debug抑或Release均采用编译器默认设置。
 
 
Debug
Release
比重
Win32版
100K
68K
 
ATL版
244K
88K
D244% | R129%
 
ATL版的Release，无论是物理文件大小还是运行时空间大小或运行效率都与Win32版的Release接近，且二者除系统库外，基本上不需要其它支持库（可能msvcrt.dll，gdi32.dll等）。
 
4. ATL Windows编程模型
参照3.1.1 Win32基础构造块和主要流程，来初步的了解ATL Windows编程模型（有关ATL Windows编程的文档极为“罕见“， 甚至与WTL相比 : -）） ；ATL Windows编程是WTL的基石，当然有必要在此费一番力气。  
在 1.2.1 Register windows class 中，MyRegisterClass函数要完成的工作：1. 初始化WNDCLASSEX；2. RegisterClassEx 。 而在ATL中，由CWellcomeWindow之由宏定义的成员函数（member function by macro defined）DECLARE_WND_CLASS(NULL)完成，其由wnd.Create(NULL, 0, appTitle) 调用（例如，在win32.cpp中）。
 
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// CWndClassInfo - Manages Windows class information
 
#define DECLARE_WND_CLASS(WndClassName) \
static ATL::CWndClassInfo& GetWndClassInfo() \
{ \
      static ATL::CWndClassInfo wc = \
      { \
            { sizeof(WNDCLASSEX), CS_HREDRAW | CS_VREDRAW | CS_DBLCLKS, StartWindowProc, \
             0, 0, NULL, NULL, NULL, (HBRUSH)(COLOR_WINDOW + 1), NULL, WndClassName, NULL }, \
            NULL, NULL, IDC_ARROW, TRUE, 0, _T("") \
      }; \
      return wc; \
}
CWndClassInfo为ATL内使用WNDCLASSEX结构的结构（C++），看看代码就应该有所了解了，关键在于 4.1.2 CWndClassInfo结构（_ATL_WNDCLASSINFOW）定义 的黑体部分（Bold）。 
 
4.1.2 CWndClassInfo结构（_ATL_WNDCLASSINFOW）定义
struct _ATL_WNDCLASSINFOW
{
      WNDCLASSEXW m_wc;
      LPCWSTR m_lpszOrigName;
      WNDPROC pWndProc;
      LPCWSTR m_lpszCursorID;
      BOOL m_bSystemCursor;
      ATOM m_atom;
      WCHAR m_szAutoName[5+sizeof(void*)*CHAR_BIT];
      ATOM Register(WNDPROC* p)
      {
            return AtlWinModuleRegisterWndClassInfoW(&_AtlWinModule, &_AtlBaseModule, this, p);
      }
};
 
HWND Create(HWND hWndParent, _U_RECT rect = NULL, LPCTSTR szWindowName = NULL,
                  DWORD dwStyle = 0, DWORD dwExStyle = 0,
                  _U_MENUorID MenuOrID = 0U, LPVOID lpCreateParam = NULL)
      {
            if (T::GetWndClassInfo().m_lpszOrigName == NULL)
                  T::GetWndClassInfo().m_lpszOrigName = GetWndClassName();
            ATOM atom = T::GetWndClassInfo().Register(&m_pfnSuperWindowProc);
 
            dwStyle = T::GetWndStyle(dwStyle);
            dwExStyle = T::GetWndExStyle(dwExStyle);
 
            // set caption
            if (szWindowName == NULL)
                  szWindowName = T::GetWndCaption();
 
            return CWindowImplBaseT< TBase, TWinTraits >::Create(hWndParent, rect, szWindowName,
                  dwStyle, dwExStyle, MenuOrID, atom, lpCreateParam);
      }
真正完成CreateWindow。
4.2 WndProc在哪？
Main message loop在ATL予以了保留（例如，在win32.cpp中）。
 
WndProc由宏定义成员函数完成，参看 2.2 添加CWellcomeWindow.h可以看到如下代码：
      BEGIN_MSG_MAP(CWellcomeWindow)
            MESSAGE_HANDLER(WM_CREATE, OnCreate)
            MESSAGE_HANDLER(WM_PAINT, OnPaint)
            MESSAGE_HANDLER(WM_DESTROY, OnDestroy)
      END_MSG_MAP()
 
#define BEGIN_MSG_MAP(theClass) \
public: \
      BOOL ProcessWindowMessage(HWND hWnd, UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam, LRESULT& lResult, DWORD dwMsgMapID = 0) \
      { \
            BOOL bHandled = TRUE; \
            (hWnd); \
            (uMsg); \
            (wParam); \
            (lParam); \
            (lResult); \
            (bHandled); \
            switch(dwMsgMapID) \
            { \
            case 0:
                 
#define END_MSG_MAP() \
                  break; \
            default: \
                  ATLTRACE(ATL::atlTraceWindowing, 0, _T("Invalid message map ID (%i)\n"), dwMsgMapID); \
                  ATLASSERT(FALSE); \
                  break; \
            } \
            return FALSE; \
      }
 
你所定义的特定的消息处理将会置于case 0 和defaul之间，例如 2.2 添加CWellcomeWindow.h将会产生如下代码：
BOOL ProcessWindowMessage(HWND hWnd, UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam, LRESULT& lResult, DWORD dwMsgMapID = 0)
      {
            BOOL bHandled = TRUE;
            (hWnd);
            (uMsg);
            (wParam);
            (lParam);
            (lResult);
            (bHandled);
            switch(dwMsgMapID)
            {
            case 0:
                  if(uMsg == msg)
                  {
                        bHandled = TRUE;
                        lResult = OnCreate(uMsg, wParam, lParam, bHandled);
                        if(bHandled)
                              return TRUE;
                  }
            ……
                  break;
            default:
                  break;
            }
            return FALSE;
      }
 
对于一些技术点和平台作一定的介绍，以便于后续的学习。
5.1 UNREFERENCED_PARAMETER Macro
主要为消除M$ C++编译器在Level 4 (/W4)产生的C4100 :unreferenced formal parameter警告，但在/TC编译器选项下不可用。
 
消除C4100警告的还有另外一种常见的Unamed object的写法，如在 2.2 添加CWellcomeWindow.h中OnPaint(UINT /*uMsg*/...) ；这两种为消除C4100警告的写法，并无明显的优劣之分，且都是平台可移植的；但，从标准C++的编码规范来说，笔者更倾向于。
在M$ C++ Specification下还有其它的写法，但因其是M$ C++所特有，不便于学习标准C++，故在此不予考虑。
此种声明在C++中是合法的，主要为实现编译时多态（Compile-time Polymophism）。
 
可参看如下代码：
//CXxxx declarations
#pragma once
#include "stdafx.h"
 
template <typename T>
class CYyy {
public:
 
      void Wellcome(const char* s)
      {
            T* pT = static_cast<T*>(this);
            pT->sayHello(s);
      }
 
      void sayHello(const char* s)
      {
            std::cout<<"Hi, "<<s<<std::endl;
      }
};
 
class CXxx1 : public CYyy<CXxx1> {
 
};
 
class CXxx2 : public CYyy<CXxx2> {
public:
      void sayHello(const char* s)
      {
            std::cout<<"Wellcome, "<<s<<std::endl;
      }
};
 
// main entry point
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
      CXxx1 x1;
      CXxx2 x2;
 
      x1.Wellcome("Joe");
      x2.Wellcome("JoeM");
 
      return 0;
}
以上代码中Cyyy ::Wellcome相当于一个多态函数的一个包装器（wrapper），而所有的秘密就在T* pT = static_cast<T*>(this) 语句；编译时多态在空间开销上至少比运行时多态节省一个vtable指针的空间开销，且因其在编译时就已决定了函数入口点，故具有更高的执行效率。
C++ 异常规范（Exception Specifications），用于函数声明之后，通知编译器此函数不会抛出异常；但在ATL中主要目的是使M$ C 的SEH （Structured Exception Handling）在ATL中具有可移植性。
 
在ATL中经常可以看到这样的代码，如在atlwin.h中Cwindow的声明中：
class CWindow
{
public:
      static RECT rcDefault;
      HWND m_hWnd;
 
      CWindow(HWND hWnd = NULL) throw() :
            m_hWnd(hWnd)
      {
      }
...
}
 
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