如何优雅的写UI——（1）MFC六大核心机制-程序初始化

很多做软件开发的人都有一种对事情刨根问底的精神，例如我们一直在用的MFC，很方便，不用学太多原理性的知识就可以做出各种窗口程序，但喜欢钻研的朋友肯定想知道，到底微软帮我们做了些什么，让我们在它的框架下可以简单的写程序。本文开始就跟大家分享一位同行前辈写的MFC核心机制分析（稍作整理），语言朴实易懂，在读完此深入浅析的剖析系列后，相信留给大家的是对MFC运行机制的深入理解。

MFC六大核心机制概述

我们选择了C++，主要是因为它够艺术、够自由，使用它我们可以实现各种想法，而MFC将多种可灵活使用的功能封装起来，我们岂能忍受这种“黑盒”操作？于是研究分析MFC的核心机制成为必然。

首先，列出要讲的MFC六大核心机制：

       1、MFC程序的初始化。
       2、运行时类型识别（RTTI）。
       3、动态创建。
       4、永久保存。
       5、消息映射。
       6、消息传递。

（一）MFC程序的初始化

一般情况下，采用文档/视图结构的应用程序至少应由以下对象组成：应用程序对象（CWinApp类派生的对象），框架窗口对象（CFrameWnd类派生的对象），文档对象（CDocument类派生的对象），视图对象（CView类派生的对象）。另外，还必须有一个负责管理文档和视图的文档模板类（CDocTemplate）。其中的主角是CDocument类（文档类）和 CView类（视图类），这就是文档/视图结构的由来。各类的作用分别介绍如下：

1.CWinApp

CwinApp (应用程序类) 提供了用户与 Windows 应用程序之间进行交流的界面。在实例化该类对象后，这个对象自动地把自身与 Widnows 系统建立联系，接收 Windows 传送的消息，并交给程序中相应的对象去处理，免去了程序员许多的工作，使得开发 Windows 序变得简单方便。
这个类中有一个重要的成员函数：InitInstance(),在 Windows 环境下，可以运行同一程序的多个实例，函数 InitInstance() 的作用是在生成的一个新的实例的时候，完成一些初始化的工作。另外还有一个函数InitApplication()，与前者的区别是它"每一个程序只调用一次"，而 InitInstance() 是"每一个例程调用一次"。

2.CFrameWnd

CFrameWnd (框架窗口类) 是应用程序的框架窗口。所谓框架窗口是指包括菜单、工具栏、状态栏和窗口客户区的整个应用程序的主窗口，相当于简单应用程序框架中所提到的主窗口。在 MFC 程序中，一般并不需要经常对 CFrameWnd 类进行操作，更多的是对视窗类进行操作，达到对程序中的数据进行编辑的目的。

3.CView

CView (视图类) 派生于 Cwnd 类，用于管理文档/视图结构中的窗口客户区，这个窗口在文档/视图结构中称为视图。视图类专门用于对应用程序的数据进行显示，在视图类中有一个很重要的函数 OnDraw(),OnDraw()函数是用于进行应用程序数据显示的函数，一般在派生类中要重写这一个函数。在文档/视图结构中，重写的OnDraw()函数首先清空客户区窗口,然后再在窗口上绘制客户需要的内容，也就是说，OnDraw() 函数将集中管理所有的数据显示工作。

4.CDocument

CDocument (文档类) 虽然视图类负责应用程序数据的显示，但应用程序的数据一般不直接由视图类管理，而是作为文档类（CDocument）的数据成员，由文档类来进行集中管理，而且文档类将直接与磁盘相联系，把文档类中的数据存盘，或从磁盘中取出存盘的数据。视图类用 OnDraw() 函数展示数据，但应用程序的数据却存放在文档类中，视图类的函数 GetDocument() 的返回值就是指向文档类的指针，通过这个指针就可以访问到文档类中的公有数据成员。文档类的数据要存盘或取盘要与磁盘进行数据传递，可以用 CFile 类结合CFileDialog 类实现。在文档/视图结构中，通过文档类中的序列化函数 Serialize() 就可以很简单的完成数据存取任务。文档/视图结构中，数据的传输过程如下图所示:

5.CDocTemplate

CDocTemplate（文档模板类）的作用是连接文档/视图结构中文档类，视图类和框架窗口类之间的关系，文档类，视图类和框架窗口类之间的关系是在文档模板类中建立起来的，同时文档模板类还加载了菜单以及与菜单资源使用的 ID 等资源。具体来说，在 CWinApp 派生类的 InitInstance() 函数中建立了文档模板类 CDocTemplate，并用文档模板类连接资源、框架窗口、文档和视图。

6.类层次结构

继承类图，左边为父类，右边为派生类。实线框中的类只有 CObject 在 "afx.h" 中，其余都在 "afxwin.h" 中，虚线框中全部是用户自己定义的派生类。

　　7.使用控制台程序模拟 MFC 初始化

　　注意!是使用控制台应用程序(Win32 Console Application)模拟而不是 MFC 程序!另外不用急着 copy 代码，我在文章底部附录一给出了代码下载链接和使用方法。

假设新建一个控制台应用程序叫"My"，首先自然是编写上面五个重要类的派生类，其中 CDocTemplate 用于管理其他类的对象，可以被直接使用，这里就暂且不讨论了(它的派生类被声明在"afxwin.h"中)。于是创建四个头文件并声明其他类的派生类。

//My.h
class CMyApp : public CWinApp
{
public:
    CMyApp();
    virtual BOOL InitInstance();    //覆盖
};

//MyDoc.h
 
class CMyDoc : public CDocument
{
public :
    CMyDoc();
};

//MyFrame.h
 
class CMyFrame : public CFrameWnd
{
public:
    CMyFrame();
};

//MyView.h
 
class CMyView : public CView
{
public:
    CMyView();
};

这就是客户需要创建的所有头文件了，当你使用 IDE 创建一个 MFC 程序时，他会自动为你创建上述头文件。另外还需要注意下面这 3 个头文件，它们在 MFC 类库中是真实存在的，并且名称相同。"afx.h" 声明了 CObject 基类，"afxwin.h" 声明了 MFC 中使用的大部分类的基类，"stdafx.h" 是为了减少重复编译设置的，用于建立一个预编译的头文件 .PCH 和一个预定义的类型文件 STDAFX.OBJ。由于MFC体系结构非常大，包含许多头文件，如果每次都编译的话比较费时，因此我们把常用的 MFC头文件都放在 stdafx.h 中，如 afxwin.h、afxext.h、afxdisp.h、afxcmn.h 等，然后让 stdafx.cpp 包含这个 stdafx.h 文件。这样，由于编译器可以识别哪些文件已经编译过，所以stdafx.cpp就只编译一次，并生成所谓的预编译头文件。

//stdfx.h
 
#include "afxwin.h"
 
//其他必要的头文件
//#include <......>
//#include <......>
//#include <......>
 
//链接必要的库
//#pragma comment(......)
//#pragma comment(......)
//#pragma comment(......)

//afxwin.h
 
#pragma once
#include "afx.h"
 
//CCmdTarget类声明
class CCmdTarget : public CObject
{
public:
    CCmdTarget();
};
 
//CDocument类声明
class CDocument : public CCmdTarget
{
public:
    CDocument();
};
 
//CWnd类声明
class CWnd : public CCmdTarget
{
public:
    CWnd();
    virtual BOOL Create();
    BOOL CreateEx();
    virtual BOOL PreCreateWindow();
};
 
//CFrameWnd类声明
class CFrameWnd : public CWnd
{
public:
    CFrameWnd();
};
 
//CView类声明
class CView : public CWnd
{
public:
    CView();
};
 
//CWinThread类声明
class CWinThread : public CCmdTarget
{
public:
    CWnd* m_pMainWnd;
 
    CWinThread();
    virtual BOOL InitInstance();
    virtual int Run();
};
 
//CWinApp类声明
class CWinApp : public CWinThread
{
public:
    CWinApp();
    virtual BOOL InitApplication();
    virtual BOOL InitInstance();    //覆盖
    virtual int Run();    //覆盖
};

说明几点，CWnd 类中有创建窗口的虚函数，Create,CreateEx(前者的扩展版本),PreCreateWindow。因此实际编写其派生类时需要覆盖这些函数。CWinApp 中有重要的 InitApplication() 函数和继承自 CWinThread 的 InitInstance() 和 Run()，编写其派生类通常要覆盖它们。值得一提的是，CWinThread 有一个数据成员 CWnd* m_pMainWnd，它是指向框架窗对象的指针。

//afx.h
 
//演示需要，MFC实际上不包含<iostream>
#include <iostream>
using namespace std;
 
//实际上下面这些重定义写在<WinDef.h>中，MFC编程时通常会自动包含该头文件，为演示方便就写这了
typedef int BOOL;
#define TRUE 1;
 
//CObect类声明
class CObject
{
public:
    CObject();
};

"afx.h" 中声明了祖宗类 CObject。

好了，至此为止，已经完成了所有头文件的创建，接下来只需要编写它们对应的 .cpp 文件即可。处于演示需要，我们在所有类的构造函数中加上一句输出方便运行时查看。

首先是四个客户类的实现:

//MyDoc.cpp
 
#include "stdafx.h"
#include "MyDoc.h"
 
CMyDoc::CMyDoc()
{
    cout<<"CMyDoc Constructor."<<endl;
}

//MyFrame.cpp
 
#include "stdafx.h"
#include "MyFrame.h"
 
//CMyFrame类方法定义
CMyFrame::CMyFrame()
{
    cout<<"CMyFrame Constructor."<<endl;
}

//MyView.cpp
 
#include "stdafx.h"
#include "MyView.h"
 
//CMyView类方法定义
CMyView::CMyView()
{
    cout<<"CMyView Constructor."<<endl;
}

//My.cpp
 
#include "stdafx.h"
#include "My.h"
#include "MyFrame.h"
#include "MyDoc.h"
#include "MyView.h"
 
//CMyWinApp类方法定义
CMyApp::CMyApp()
{
    cout<<"CMyApp Constructor."<<endl;
}
BOOL CMyApp::InitInstance()    //覆盖
{
    cout<<"CMyApp::InitInstance()."<<endl;
    
    //下面的注释为 MFC 源码中的内容，使用RTTI实例化了CMyDoc、
    //CMyFrame、CMyView，并且使用 CDocTemplate 类来连接管理
    /*
    // 注册应用程序的文档模板。文档模板
    // 将用作文档、框架窗口和视图之间的连接
    CSingleDocTemplate* pDocTemplate;
    pDocTemplate = new CSingleDocTemplate(
        IDR_MAINFRAME,
        RUNTIME_CLASS(CMyDoc),
        RUNTIME_CLASS(CMyFrame),       // 主 SDI 框架窗口
        RUNTIME_CLASS(CMyView));
    if (!pDocTemplate)
        return FALSE;
    AddDocTemplate(pDocTemplate);
    */
 
    this->m_pMainWnd = new CMyFrame();
    return TRUE;
}
 
//全局变量
CMyApp theApp;
 
int main()
{
    theApp.InitApplication();
    theApp.InitInstance();
    theApp.Run();
    return 0;
}

说明几点，InitInstance() 中的注释是 MFC 中的源码，我在这里贴出来是为了让大家理解 MFC 是在这个时候实例化了 CMyDoc、CMyFrame 和 CMyView，至于 RUNTIME_CLASS 是什么，下几章博客会详细介绍。

为什么 MFC 没有 WinMain()?

注意！最重要的东西来了！"My.cpp" 中有一个很关键的全局对象 CMyApp theApp，它是整个 MFC 初始化的关键。由于 C++ 中全局对象的构建将比程序进入点(DOS 环境为 main，Windows 为 WinMain)更早，因此 CMyApp 的构造函数最先被执行，完成一系列的初始化。注意到该演示程序里有 main() 函数，但是 MFC 程序中并没有(Window 程序主函数其实是 WinMain())，那么它去哪了呢？MFC 将 WinMain() 封装了起来，在 CMyApp theApp 实例化后会自动调用 WinMain() 函数并获得 theApp 对象的指针对其操作，让使用者看起来 theApp 才是程序的入口点。

然后是剩余的存在于MFC中 .cpp 文件:

//stdfx.cpp
 
#include "stdafx.h"

//afx.cpp
 
#include "afx.h"
 
//CObject类声明
CObject::CObject()
{
    cout<<"CObject Constructor."<<endl;
}

//afxwin.cpp
 
#include "afxwin.h"
 
//这里导入"CMyApp.h"是为了使用 theApp 全局变量以使用改造版的 AfxGetApp()
#include "My.h"
extern CMyApp theApp;
 
//CCmdTarget类方法定义
CCmdTarget::CCmdTarget()
{
    cout<<"CCmdTarget Constructor."<<endl;
}
 
//CDocument类方法定义
CDocument::CDocument()
{
    cout<<"CDocument Constructor."<<endl;
}
 
//CWnd类方法定义
CWnd::CWnd()
{
    cout<<"CWnd Constructor."<<endl;
}
BOOL CWnd::Create()
{
    cout<<"CWnd::Create()."<<endl;
    return TRUE;
}
BOOL CWnd::CreateEx()
{
    cout<<"CWnd::CreateEx()."<<endl;
    return TRUE;
}
BOOL CWnd::PreCreateWindow()
{
    cout<<"CWnd::PreCreateWindow()."<<endl;
    return TRUE;
}
 
//CFrameWnd类方法定义
CFrameWnd::CFrameWnd()
{
    cout<<"CFrameWnd Constructor."<<endl;
}
 
//CView类方法定义
CView::CView()
{
    cout<<"CView Constructor."<<endl;
}
 
//CWinThread类方法定义
CWinThread::CWinThread()
{
    cout<<"CWinThread Constructor."<<endl;
}
BOOL CWinThread::InitInstance()
{
    cout<<"CWinThread::InitInstance()."<<endl;
    return TRUE;
}
int CWinThread::Run()
{
    cout<<"CWinThread::Run()."<<endl;
    return 1;
}
 
//CWinApp类方法定义
CWinApp::CWinApp()
{
    cout<<"CWinApp Constructor."<<endl;
}
BOOL CWinApp::InitInstance()
{
    cout<<"CWinApp::InitInstance()."<<endl;
    return TRUE;
}
BOOL CWinApp::InitApplication()
{
    cout<<"CWinApp::InitApplication()."<<endl;
    return TRUE;
}
int CWinApp::Run()
{
    cout<<"CWinApp::Run()."<<endl;
    return 1;
}

值得注意的是 InitInstance() 虚函数是在 CWinThread 中被声明，InitApplication() 则是在 CWinApp中被声明。

呼！大功告成！运行结果如下,可以从结果看一下 MFC 的初始化流程:

运行结果:

CObject Constructor.
CCmdTarget Constructor.
CWinThread Constructor.
CWinApp Constructor.
CMyApp Constructor.
CWinApp::InitApplication().
CMyApp::InitInstance().
CObject Constructor.
CCmdTarget Constructor.
CWnd Constructor.
CFrameWnd Constructor.
CMyFrame Constructor.
CWinApp::Run().

代码我已经上传，编译一下就可以 MyMFC.zip

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