一、 概述
在Windows Form应用中,Windows界面系统通过消息与应用程序进行交互,每个窗口都有相应的消息处理器,处理各自的用户输入及界面重绘等逻辑。窗口都有自己的类名,需要先把该类名及它对应的消息处理器注册到Windows界面系统中,再根据该类名来创建自己的窗口。
Windows也为我们准备了文本输入框,对于简单的文本输入,这个功能已经很完美了,不过如果我们要做一个功能强大的文本编辑器,就像开发环境的IDE那样,那么从头来写它会更好,可以实现我们想要的任何逻辑。
文本框是这样一个窗口,它响应键盘消息,并实时重绘窗口中的文本,还要响应鼠标消息来移动光标位置。
我尝试着用Windows API来实现了一个简单的单行文本框,它仅有以下几个功能:
1、 响应用户的普通字符输入
2、 可以用光标键及HOME、END键来移动光标
3、 可以用鼠标键来移动光标
4、 可以用BACKSPACE及DELETE键来删除输入的内容
另外,它不具有选择文本的功能及剪切、复制、粘贴等功能,这个文本框是用纯C来写的,不具有对象化的特征,也就是说,没有将代码封装成类,不能在界面上放置两个文本框,这是为了简化代码,只说明它的原理,如果要封装成类,可以采用MFC等类库来编写这个文本框。
在本文的最后,附带了本程序的全部代码,为了书写方便,把所有的代码都放在了一个代码文件中了。
本文本框运行界面如下:
二、 技术要点
1、 注册文本框类并创建文本框窗口
可以使用API函数RegisterClassEx来注册文本框类,如下:
WNDCLASSEX wc;
::ZeroMemory(&wc, sizeof(wc));
wc.cbSize = sizeof(wc);
wc.style = CS_VREDRAW | CS_HREDRAW | CS_DBLCLKS; // 指定当窗口尺寸发生变化时重绘窗口,并且响应鼠标双击事件
wc.hInstance = _HInstance;
wc.hbrBackground = (HBRUSH)(COLOR_WINDOW + 1); // 指定窗口背景颜色为系统颜色“窗口背景”
wc.lpszClassName = _T("MySimpleTextBox"); // 指定要注册的窗口类名,创建窗口时要以此类名为标识符
wc.lpfnWndProc = _TextBoxWndProc; // 处理窗口消息的函数
::RegisterClassEx(&wc); // 调用API函数注册文本框窗口
在注册文本框类的时候,需要为其指定消息处理过程,就是那个名为_TextBoxWndProc的函数,函数原型如下:
LRESULT CALLBACK _TextBoxWndProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
使用类名“MySimpleTextBox”来注册了一个文本框类,并且为其指定了消息处理过程,下一步就是要使用这个类名来创建一个文本框了,使用CreateWindow可以创建该窗口:
HWND hWnd = ::CreateWindow(__T("MySimpleTextBox"), NULL, WS_CHILDWINDOW | WS_VISIBLE,
left, top, width, height, hParentWnd, NULL, _HInstance, NULL);
其中的left、top为、width、height为文本框的位置及尺寸,_HInstance为父窗口的句柄。
2、 绘制文本框及文本
在文本框的消息处理过程中,响应消息WM_PAINT,可以实现对文本的绘制,假设使用默认的字体及字号,则代码如下:
static PAINTSTRUCT ps;
static RECT rect;
HDC hDC = ::BeginPaint(hWnd, &ps); // 开始绘制操作
::GetClientRect(hWnd, &rect); // 获取客户区的尺寸
::DrawEdge(hDC, &rect, EDGE_SUNKEN, BF_RECT); // 绘制边框,EDGE_SUNKEN表示绘制样式为内嵌样式,BF_RECT表示绘制矩形边框
int len = ::_tcslen(_String);
::TextOut(hDC, 4, 2, _String, len);
::EndPaint(hWnd, &ps); // 结束绘制操作
其中,_String为定义的一个全局变量:TCHAR _String[TEXTBOX_MAXLENGTH+1];
其中API函数DrawEdge可以绘制文本框的边缘。
3、 光标操作
我们可以自己一绘制闪烁的光标,不过Windows为我们提供了一套和光标有关的API函数,可以省去我们绘制光标的繁琐过程:
CreateCaret(HWND hWnd, HBITMAP hBitmap, int width, int height);
该API函数用于创建一个光标,第一个参数是窗口的句柄,第二个参数是光标的位图,用于定义光标的形状,第三、四个参数为光标的尺寸。
我们通常见到的光标是一个黑色的竖线,在Insert模式下(按了Insert键)为一个黑色的方块,如果是使用这种简单的光标,就把第二个参数设置为NULL就可以了。
ShowCaret(HWND hWnd);
该API函数用于显示光标,其中并没有指定显示哪个光标的参数,这是因为光标是与当前线程有关的资源,一个线程只能创建一个光标,在该线程中创建的光标,可以在该线程中对它执行其它的操作。
SetCaretPos(int x, int y);
该API函数用于设置光标的位置,当输入字符后或响应光标键时,可以调用该函数重新设置光标的位置。
在调用CrateCaret创建了光标时,它是隐藏状态,要显示它需要调用ShowCaret函数。
HideCaret(HWND hWnd);
该API函数用于隐藏光标。如果两次调用了HideCaret来隐藏光标,也需要调用两次ShowCaret才能显示它。
DestroyCaret(HWND hWnd);
该API函数用于销毁光标。
通常来说,我们需要在文本框得到焦点的时候创建并显示光标,而在文本框失去焦点的时候隐藏并销毁光标。
通过处理两个Windows Form消息可以实现上面的逻辑:
处理WM_SETFOCUS消息创建并显示光标:
::CreateCaret(hWnd, (HBITMAP)NULL, 1, TEXTBOX_HEIGHT-5); // 创建光标
::SetCaretPos(x, y); // 设置光标位置
::ShowCaret(hWnd); // 显示光标
处理WM_KILLFOCUS消息隐藏并销毁光标:
::HideCaret(hWnd); // 隐藏光标
::DestroyCaret(); // 销毁光标
在窗口绘制之前,我们需要先隐藏光标,绘制完成之后再显示光标,否则屏幕上将会残留光标的痕迹,但在处理WM_PAINT消息时我们并没有这样做,是因为BeginPaint和EndPaint已经为我们做了这件事情。
4、 响应按键消息
Windows有若干与键盘相关的消息,例如:WM_KEYDOWN、WM_KEYUP、WM_CHAR等,我们需要处理WM_CHAR消息在光标的位置显示所输入的字符,消息处理过程的参数wParam即为所输入的字符,显示出字符之后,需要调用SetCaretPos来重新设置光标位置。
如何将字符立即显示出来呢,首先要指定文本框上的无效区域,按照Windows Form的编程约定,当Windows发现某个窗口上出现无效区域时,会向该窗口发送WM_PAINT消息来通知消息处理过程重绘这个区域。
API函数InvalidateRect可以指定窗口的某个区域无效,最简单的办法是让整个窗口都无效,如下:
RECT rect;
::GetClientRect(hWnd, &rect);
::InvalidateRect(hWnd, &rect, TRUE);
::UpdateWindow(hWnd);
API函数UpdateWindow在执行时会立即重绘窗口,以便让用户的输入会在界面上及时做出响应。
光标键及HOME、END等键不会产生WM_CHAR消息,我们可以响应WM_KEYDOWN消息来移动光标的位置。
5、 响应鼠标消息
我们需要处理鼠标的单击消息WM_LBUTTONDOWN来移动光标,如何知道鼠标点击在哪个字符上呢,也就是如何取得指定位置处的字符呢?Windows API并没有为我们提供现成的功能,好在写一个这样的功能也不复杂,API函数GetTextExtentPoint(HDC hDc, LPCSTR lpString, int count, LPSIZE lpSize)可以获取指定的设置描述表下,指定字符串的尺寸。
基于这样的原理,我们可以逐渐求得每个字符所在的位置,与鼠标单击的位置来对照,便可以计算出鼠标是单击了哪个字符,如下:
int x = LOWORD(lParam);
HDC hDc = ::GetDC(hWnd);
int strLen = ::_tcslen(_String), strPos = 0;
SIZE size;
for (strPos=0; strPos<strLen; strPos++)
{
::GetTextExtentPoint(hDc, _String, strPos, &size);
if(size.cx + 4 >= x)
break;
}
_StringPosition = strPos;
::GetTextExtentPoint(hDc, _String, strPos, &size);
::SetCaretPos(size.cx + 4, 3);
::ReleaseDC(hWnd, hDc);
三、 遗留问题
1、 文本缓冲区问题
本示例中为了简单起见,定义了一个固定大小的文本缓冲区,当输入的字符数量到达固定大小时,将忽略字符消息的处理。显然这种处理方式不实用,当文本较少时会造成内存缓存区的浪费,当文本较多时内存缓冲区不能够满足要求,并且插入和删除字符时,都会移动大量的文本,效率也比较慢。
我们需要用变长的字符串来解决字符缓冲区大小这个问题,变长字符串会有许多逻辑,可以用类来封装这些逻辑,例如MFC中的CString类。
2、 如何用面向对象的思维来写一个文本框
本简单的文本框显示不具有重用特征,字符串缓冲区、光标位置等数据都定义为全局变量,这导致无法在界面上放置两个文本框。如果采用面向对象的逻辑,应该把这些数据封装在一个类中,之所以没有采用面向对象的方式来写,是因为Windows API本身就是面向过程的,从整体架构上来讲,我们需要实现一套面向对象的开发框架,定义各种窗口共有的基类,在这个基类上派出生各种窗口,例如MFC就是这样做的。
3、 文本选择的逻辑
实现这个逻辑的关系在于以下两点:
一是当用户拖拽鼠标或用Shift+光标键等进行选择时,消息处理过程需要对这些鼠标和键盘的消息正确地响应,确定出当前所选择的区域
二是如何向用户呈现所选择的文本区域,通常它们具有指定颜色的底色,这牵涉到界面重绘的问题。可以对这部分文本设置好背景色和前景色进行绘制。
4、 重绘的效率问题
本示例中每次输入和删除都要重绘整个文本区域,实际上,我们可以判断窗口哪个位置无效了,一般是光标后面的文本无效。在绘制时先取得其无效区域,仅对这一小部分进行绘制,可以提高重绘效率。
5、 多行文本的问题
显然,该示例程序只能输入单行文本,如果要输入多行文本,可以响应回车键另起一行,在窗口绘制时,如果遇到回车键,便跳到下一行的最左侧区域进行绘制。
也可以采取每行文本使用一个字符串缓冲区的办法,以防止在大量文本时引起的大量内存移动,这需要定义一个文本管理器的类来处理多个缓冲区的逻辑。
6、 其它问题
围绕文本编辑器可以展开若干问题,例如字体、字号、颜色、行间距等,更高级的,像开发环境的IDE,会自动把关键字突出显示,如果要做这样一个文本编辑器,就是非常复杂的事情了,不过办法总比问题多,这些有激情的问题会带领我们进入一个广阔的思维空间。
7、 最后一个问题
我写文章的水平不咋的,多多见谅。
全部的代码请见《用Windows API实现一个简单的文本输入框(下)》
为了书写方便,把所有的代码都放在了一个代码文件中了。
关于对该代码技术要点的解释,请参见:《用Windows API实现一个简单的文本输入框(上)》
该代码中大部分地方都加了注释,有不妥之处,敬请批评指正:
#include <tchar.h>
#include <windows.h>
HINSTANCE _HInstance; // 应用程序句柄
TCHAR _Title[] = _T("简单文本框"); // 定义窗口的标题
TCHAR _WindowClass[] = _T("MySimpleTextBoxApp");// 主窗口类名
ATOM _RegisterClass(); // 注册主窗口类
HWND _CreateWindow(int nCmdShow); // 创建主窗口
LRESULT CALLBACK _WndProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam); // 主窗口消息处理函数
TCHAR _TextBoxClass[] = _T("MySimpleTextBox"); // 文本框的类名
ATOM _RegisterTextBoxClass(); // 注册文本框的类
HWND _CreateTextBoxWindow(HWND hParentWnd); // 创建文本框
LRESULT CALLBACK _TextBoxWndProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam); // 文本框窗口消息处理函数
void _DrawText(HDC hDC); // 绘制文本
void _SetCaretPos(HWND hWnd); // 设置光标位置
void _UpdateWindow(HWND hWnd); // 更新窗口
// 一些常量定义
#define MAINWINDOW_WIDTH 400 // 主窗口宽度
#define MAINWINDOW_HEIGHT 200 // 主窗口高度
#define TEXTBOX_WIDTH 300 // 文本框宽度
#define TEXTBOX_HEIGHT 20 // 文本框高度
#define TEXTBOX_MAXLENGTH 1024 // 文本框中文本的最大长度
TCHAR _String[TEXTBOX_MAXLENGTH + 1] = _T(""); // 文本
int _StringPosition = ::_tcslen(_String); // 光标插入点所在的位置
int APIENTRY _tWinMain(HINSTANCE hInstance, // 当前的应用程序句柄
HINSTANCE hPrevInstance, // 前一个应用程序实例的句柄(在Win32上,始终为NULL)
LPTSTR lpCmdLine, // 命令行参数
int nCmdShow // 窗口的显示样式
)
{
_HInstance = hInstance;
_RegisterClass(); // 注册窗口类
if(_CreateWindow(nCmdShow) == NULL) // 创建窗口
return FALSE;
MSG msg;
while (::GetMessage(&msg, NULL, 0, 0)) // 从消息队列中获取消息
{
::TranslateMessage(&msg); // 转译一些特殊的消息
::DispatchMessage(&msg); // 执行消息处理
}
return (int)msg.wParam;
}
// 注册应用程序窗口类
ATOM _RegisterClass()
{
WNDCLASSEX wc;
::ZeroMemory(&wc, sizeof(wc)); // 作为一步清空,是为了让未赋值的字段的默认值为(或NULL)
wc.cbSize = sizeof(wc);
wc.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW; // 指定当窗口横向和纵向的尺寸发生变化时都会重绘窗口
wc.hInstance = _HInstance;
wc.hbrBackground = (HBRUSH)( COLOR_APPWORKSPACE + 1); // 指定主窗口背景为“工作区域”系统颜色
wc.lpszClassName = _WindowClass; // 此为要注册的类名,创建窗口时要以此类名为标识符
wc.lpfnWndProc = _WndProc; // 此为处理窗口消息的函数
return ::RegisterClassEx(&wc); // 调用API函数注册窗口类
}
// 创建窗口
HWND _CreateWindow(int nCmdShow)
{
HWND hWnd = ::CreateWindow(_WindowClass, _Title, WS_OVERLAPPEDWINDOW,
CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT, MAINWINDOW_WIDTH, MAINWINDOW_HEIGHT, NULL, NULL, _HInstance, NULL);
if(hWnd == NULL)
return NULL;
::ShowWindow(hWnd, nCmdShow);
::UpdateWindow(hWnd);
return hWnd;
}
// 窗口处理过程
LRESULT CALLBACK _WndProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
static HWND hTextBoxWnd;
switch (message)
{
case WM_CREATE: {
_RegisterTextBoxClass(); // 注册文本框的类
hTextBoxWnd = _CreateTextBoxWindow(hWnd); // 创建文本框
} break;
case WM_ACTIVATE: // 当窗口被激活时,将焦点设置在文本框上
::SetFocus(hTextBoxWnd);
break;
case WM_SETCURSOR: { // 设置光标形状
static HCURSOR hCursor = ::LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);
::SetCursor(hCursor);
} break;
case WM_DESTROY: // 应用程序被关闭
::PostQuitMessage(0);
break;
default:
return ::DefWindowProc(hWnd, message, wParam, lParam);
}
return (LRESULT)0;
}
// 注册文本框的类
ATOM _RegisterTextBoxClass()
{
WNDCLASSEX wc;
::ZeroMemory(&wc, sizeof(wc));
wc.cbSize = sizeof(wc);
wc.style = CS_VREDRAW | CS_HREDRAW | CS_DBLCLKS; // 指定当窗口尺寸发生变化时重绘窗口,并且响应鼠标双击事件
wc.hInstance = _HInstance;
wc.hbrBackground = (HBRUSH)(COLOR_WINDOW + 1); // 指定窗口背景颜色为系统颜色“窗口背景”
wc.lpszClassName = _TextBoxClass; // 指定要注册的窗口类名,创建窗口时要以此类名为标识符
wc.lpfnWndProc = _TextBoxWndProc; // 处理窗口消息的函数
return ::RegisterClassEx(&wc); // 调用API函数注册文本框窗口
}
// 创建文本框
HWND _CreateTextBoxWindow(HWND hParentWnd)
{
// 之下代码是为了让文本框显示在父窗口中央,而计算位置
RECT parentWndRect;
::GetClientRect(hParentWnd, &parentWndRect); // 获取父窗口客户区的位置
int left = (parentWndRect.right - TEXTBOX_WIDTH) / 2, top = (parentWndRect.bottom - TEXTBOX_HEIGHT) / 2;
// 创建文本框
HWND hWnd = ::CreateWindow(_TextBoxClass, NULL, WS_CHILDWINDOW | WS_VISIBLE,
left, top, TEXTBOX_WIDTH, TEXTBOX_HEIGHT,
hParentWnd, NULL, _HInstance, NULL);
return hWnd;
}
// 文本框消息的处理过程
LRESULT CALLBACK _TextBoxWndProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
switch (message)
{
case WM_PAINT: { // 绘制这里之所以加一对大括号,是为了让之下定义的变量局部化
static PAINTSTRUCT ps;
static RECT rect;
HDC hDC = ::BeginPaint(hWnd, &ps); // 开始绘制操作
::GetClientRect(hWnd, &rect); // 获取客户区的尺寸
::DrawEdge(hDC, &rect, EDGE_SUNKEN, BF_RECT); // 绘制边框,EDGE_SUNKEN表示绘制样式为内嵌样式,BF_RECT表示绘制矩形边框
_DrawText(hDC); // 绘制文本
::EndPaint(hWnd, &ps); // 结束绘制操作
} break;
case WM_SETFOCUS: { // 获得焦点
::CreateCaret(hWnd, (HBITMAP)NULL, 1, TEXTBOX_HEIGHT-5); // 创建光标
_SetCaretPos(hWnd); // 设置光标位置
::ShowCaret(hWnd); // 显示光标
} break;
case WM_KILLFOCUS: // 失去焦点
::HideCaret(hWnd); // 隐藏光标
::DestroyCaret(); // 销毁光标
break;
case WM_SETCURSOR: { // 设置光标形状
static HCURSOR hCursor = ::LoadCursor(NULL, IDC_IBEAM);
::SetCursor(hCursor);
} break;
case WM_CHAR: { // 字符消息
TCHAR code = (TCHAR)wParam;
int len = ::_tcslen(_String);
if(code < (TCHAR)' ' || len >= TEXTBOX_MAXLENGTH)
return 0;
::MoveMemory(_String + _StringPosition + 1, _String + _StringPosition, (len - _StringPosition + 1) * sizeof(TCHAR));
_String[_StringPosition ++] = code;
_UpdateWindow(hWnd);
_SetCaretPos(hWnd);
} break;
case WM_KEYDOWN: { // 键按下消息
TCHAR code = (TCHAR)wParam;
switch (code)
{
case VK_LEFT: // 左光标键
if(_StringPosition > 0)
_StringPosition --;
break;
case VK_RIGHT: // 右光标键
if(_StringPosition < (int)::_tcslen(_String))
_StringPosition ++;
break;
case VK_HOME: // HOME 键
_StringPosition = 0;
break;
case VK_END: // END 键
_StringPosition = ::_tcslen(_String);
break;
case VK_BACK: // 退格键
if(_StringPosition > 0)
{
::MoveMemory(_String + _StringPosition - 1, _String + _StringPosition, (::_tcslen(_String)-_StringPosition + 1) * sizeof(TCHAR));
_StringPosition --;
_UpdateWindow(hWnd);
}
break;
case VK_DELETE: { // 删除键
int len = ::_tcslen(_String);
if(_StringPosition < len)
{
::MoveMemory(_String + _StringPosition, _String + _StringPosition + 1, (::_tcslen(_String) - _StringPosition + 1) * sizeof(TCHAR));
_UpdateWindow(hWnd);
}
} break;
}
_SetCaretPos(hWnd);
} break;
case WM_LBUTTONDOWN: { // 鼠标单击,设置光标位置
int x = LOWORD(lParam);
HDC hDc = ::GetDC(hWnd);
int strLen = ::_tcslen(_String), strPos = 0;
SIZE size;
for (strPos=0; strPos<strLen; strPos++)
{
::GetTextExtentPoint(hDc, _String, strPos, &size);
if(size.cx + 4 >= x)
break;
}
_StringPosition = strPos;
::GetTextExtentPoint(hDc, _String, strPos, &size);
::SetCaretPos(size.cx + 4, 3);
::ReleaseDC(hWnd, hDc);
} break;
default:
return ::DefWindowProc(hWnd, message, wParam, lParam);
}
return (LRESULT)0;
}
// 更新窗口
void _UpdateWindow(HWND hWnd)
{
RECT rect;
::GetClientRect(hWnd, &rect);
::InvalidateRect(hWnd, &rect, TRUE);
::UpdateWindow(hWnd);
}
// 绘制文本
void _DrawText(HDC hDC)
{
int len = ::_tcslen(_String);
::TextOut(hDC, 4, 2, _String, len);
}
// 设置光标位置
void _SetCaretPos(HWND hWnd)
{
HDC hDC = ::GetDC(hWnd);
SIZE size;
::GetTextExtentPoint(hDC, _String, _StringPosition, &size);
::SetCaretPos(4 + size.cx, 3);
::ReleaseDC(hWnd, hDC);
}
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