windows驱动开发书籍（windows驱动开发技术详解 pdf）

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简介：《Windows程序设计》是一本面向初学者的权威教程，专注于使用Microsoft Visual C++开发高效的Windows应用程序。本书详细介绍了Windows编程基础，包括Windows API、Visual C++ IDE、MFC库、消息机制、控件与窗口、资源管理、编译链接过程、调试技巧、异常处理、多线程编程以及文件操作和网络编程等核心概念和技术。通过学习，读者将能够构建用户友好的Windows应用，并掌握从基础到高级开发的全面技能。 Windows 程序设计

在当今的软件开发世界中，Windows操作系统作为最常见的平台之一，其程序设计一直是开发者们不可或缺的技能之一。Windows程序设计不仅仅是关于编写代码，它涉及深入理解操作系统的工作机制、消息传递系统以及用户界面的设计哲学。

Windows程序设计的精髓在于事件驱动编程模式和消息处理机制。这意味着程序的流程是由用户的交互所驱动，如点击按钮、按键等操作，通过消息队列机制传递给程序进行处理。程序必须能够恰当地响应这些事件，以实现与用户之间的流畅交互。

Windows程序设计的核心是Windows API（应用程序接口）。API为开发者提供了一系列预定义函数，用于访问操作系统的服务，包括图形、窗口、文件、网络等。掌握API的使用是进行Windows编程的基本技能，开发者通过API函数能够与操作系统的深层功能交互。

一个典型的Windows程序结构包括初始化、消息循环、事件处理和资源清理等部分。其中，消息循环是维持程序运行的核心，它不断从消息队列中获取消息，并调用相应的消息处理函数。此外，良好的流程控制对于提升程序性能和用户体验至关重要。

随着章节的深入，我们将更详细地探讨Windows程序设计的具体实践，包括如何利用Visual C++集成开发环境（IDE）和MFC（Microsoft Foundation Classes）库进行高效开发。

Visual C++是一个集成开发环境，它为开发Windows应用程序提供了一整套工具，从编写代码到调试应用程序，Visual C++为开发者提供了强大的支持。本章将详细介绍Visual C++ IDE的特点及其应用。

2.1.1 Visual C++的安装与环境设置

首先，了解Visual C++安装过程和如何设置开发环境是非常关键的。安装Visual C++的过程包括选择正确的安装选项以满足特定的开发需求，比如安装特定版本的Microsoft Foundation Class (MFC)库或其他Windows API支持。

在安装过程中，需要确保系统满足Visual C++的最小硬件和软件要求。接着，按照安装向导的指示选择组件。这包括IDE本身、MSBuild构建工具、C++编译器以及各种开发和调试工具。

环境设置涉及到配置项目默认设置、工具栏、快捷键以及代码编辑器的布局。用户可以根据自己的习惯进行个性化设置，这些设置将被保存在用户的项目设置文件中，以确保每次打开IDE时都有一个一致的开发环境。

2.1.2 项目管理与编译器选项配置

项目管理是确保软件开发过程顺利进行的关键环节。Visual C++提供了一个项目系统，允许开发者组织源代码文件、资源文件和其他依赖项。在创建新项目时，需要选择合适的项目模板，并定义项目的名称和存储位置。项目设置中还可以指定目标架构、编译器优化级别、预处理器定义等编译器选项。

编译器选项配置决定了如何处理源代码，包括警告级别、代码优化、宏定义等。合理配置编译器选项能够帮助开发者找到代码中的错误、提高程序的执行效率并确保代码的跨平台兼容性。

. . . 配置示例代码块

上述代码中，指令用于关闭代码优化，确保代码易于调试。用于定义一个宏常量，这对于编译时常量非常有用，因为它可以提高代码的可读性并减少硬编码值。

. . . 代码逻辑分析

在上述代码中，指令用于关闭全局优化。是一个优化开关，关闭它可以方便调试过程，因为优化后的代码可能会改变程序的逻辑流程，使得调试变得复杂。则是创建了一个预处理宏，此宏在编译时会被替换为值。在代码中使用宏常量可以避免硬编码，并且当常量值需要更改时，只需更改一次宏定义即可。

2.2.1 代码编辑器高级技巧

Visual C++提供了一套完善的代码编辑器，它包含代码自动完成功能、代码折叠、导航等高级特性。利用代码折叠功能可以隐藏不常用的代码段，让开发者更加专注于当前工作区域。代码自动完成功能能够根据已输入的代码模式预测接下来可能出现的代码，这极大地提高了编码效率。导航功能可以快速跳转到指定的函数、类声明或文件中的特定位置。

2.2.2 调试工具的使用与设置

调试工具是开发过程中不可或缺的工具之一。Visual C++的调试工具提供了断点设置、单步执行、变量监视等功能。利用断点，可以在特定的代码行暂停程序执行，这在寻找逻辑错误或程序崩溃的起因时非常有用。单步执行允许开发者逐行执行代码，观察程序在运行时的状态。变量监视则允许开发者实时查看和修改变量的值，这在调试过程中对变量的状态进行检查时非常有用。

2.2.3 插件与扩展程序的应用

Visual C++的可扩展性允许开发者通过插件和扩展程序来增强IDE的功能。插件可以是新的工具窗口、编译器优化工具、代码样式检查器等。Visual Studio Marketplace提供了大量社区和第三方开发者的插件，覆盖了从UI设计到项目管理，从静态代码分析到持续集成的各种需求。通过安装和配置这些插件，可以显著提高开发效率和代码质量。

以上内容构成了第二章的核心部分，介绍了Visual C++ IDE的基础知识和高级技巧，为后续章节中对MFC、消息机制、控件和窗口编程的深入探讨奠定了基础。在实际应用中，对IDE的熟练掌握将使开发者能够更加高效和有条不紊地进行Windows程序设计。

3.1.1 应用程序框架的理解

在使用Microsoft Foundation Classes（MFC）库构建Windows应用程序时，框架提供了一组封装好的类和函数，这些都基于C++编程语言。MFC是设计用来简化Windows编程的，它抽象了复杂的Windows API调用，让开发者能够利用面向对象的方法来开发GUI（图形用户界面）应用程序。

MFC的程序框架包含一个主应用程序对象，它衍生自CWinApp类。这个对象负责初始化应用程序，并管理应用程序的运行。当主应用程序对象创建时，它会加载资源，并在需要时创建文档和视图对象。CWinApp类还封装了消息循环和消息映射机制，允许开发者专注于处理应用程序的业务逻辑。

理解应用程序框架的基本结构和运行机制，是高效使用MFC进行Windows界面构建的前提。开发者通过继承CWinApp类来创建自己的应用程序派生类，并重写其中的特定虚函数以实现自定义的行为，例如初始化程序、打开文件等。

3.1.2 基类与派生类的关系

MFC框架中广泛使用了类的继承机制，为了构建具有特定功能的组件，开发者通常会从一个已有的基类派生出新的类。在MFC中，基类往往提供了一组共通的功能和属性，而派生类则在此基础上添加特定的功能或重写某些行为。

以文档-视图架构为例，应用程序通常包含三类主要的派生类： - 应用程序类：负责管理整个应用程序的生命周期。 - 文档类：负责管理应用程序的数据。 - 视图类：负责显示文档数据，并与用户交互。

这些派生类之间的关系构建了MFC应用程序的核心架构。文档类通常派生自CDocument类，它负责管理应用程序的数据并提供数据序列化支持。视图类派生自CView类，它负责显示文档数据并响应用户交互。

理解基类和派生类之间的关系，是设计和扩展MFC应用程序的基础。通过继承和多态性，开发者可以利用MFC框架提供的功能，同时根据应用程序的具体需求进行扩展。

3.2.1 窗口类的设计与实现

MFC中的窗口类是构建GUI应用程序的基石。一个窗口类通过继承自CWnd类或其他MFC窗口类派生类来实现特定的功能。通过设计和实现窗口类，开发者可以创建各种类型的窗口，如对话框、工具栏和状态栏窗口等。

设计窗口类时，开发者需要处理窗口的创建、大小调整、位置移动等基本操作。例如，在创建一个自定义对话框时，开发者会继承CDialog类，并重写OnInitDialog虚函数以初始化对话框的控件和行为。此外，窗口类还需要处理窗口的消息映射，响应各种Windows事件，如鼠标点击、按键输入等。

在上述代码中，我们创建了一个名为的自定义对话框类，它继承自。在函数中，可以放置初始化代码，而函数用于处理对话框控件与数据变量之间的交换。

3.2.2 对话框和控件的自定义

对话框是MFC应用程序中常见的界面元素，它们允许用户输入信息、显示消息或更改设置。在设计对话框时，开发者可以使用资源编辑器来设计界面，并通过类向导来生成对应的类代码。自定义控件则涉及到控件类的创建和消息处理。

在上述代码段中，函数处理了按钮点击事件。函数用于在对话框的控件和成员变量之间传输数据。

MFC提供了多种控件类，包括按钮、编辑框、组合框等，这些控件类都具备基本的消息处理能力，开发者可以通过消息映射机制来扩展控件的功能，自定义消息处理函数。自定义对话框和控件的灵活性使得MFC成为构建复杂Windows界面的理想选择。

通过这些步骤，开发者可以有效地使用MFC进行Windows界面构建，设计出既美观又功能强大的应用程序界面。

4.1.1 消息队列与消息泵

Windows应用程序的运行依赖于消息驱动架构，其中消息队列和消息泵是核心组件。消息队列是一种用于存储应用程序消息的内部结构，当用户与系统交互（如按键、移动鼠标、窗口大小调整等）时，系统将这些事件封装成消息，并将它们放置在应用程序的消息队列中。

消息泵是应用程序中的一段循环代码，它不断检查消息队列，取得消息，并将这些消息发送到相应的消息处理函数进行处理。消息泵的代码类似于下面的伪代码：

这段代码运行在应用程序的主函数中，它使用函数从消息队列中获取消息。如果成功获取消息，它将返回非零值，并且消息被和进一步处理。函数将按键消息转换为字符消息，然后将消息发送给窗口过程函数处理。

4.1.2 消息处理函数的编写

消息处理函数（窗口过程函数）是应用程序接收和响应消息的中心环节。该函数根据消息类型执行不同的操作。一个典型的消息处理函数的框架如下：

在这个函数中，参数用于识别消息的类型，和为消息携带的信息。使用语句可以对不同的消息类型进行分类处理。例如，消息表示窗口将被销毁，此时需要调用函数来结束应用程序的消息循环。

4.2.1 事件映射与处理函数

事件映射是指将特定的消息类型与处理函数关联起来的过程。在MFC（Microsoft Foundation Classes）库中，通常使用宏定义来实现事件映射。例如，处理窗口绘制事件的代码片段如下：

在这里，和宏定义了消息映射的开始和结束，和宏将和消息映射到和成员函数。

4.2.2 按键和鼠标事件的响应

按键和鼠标事件是Windows程序中最常见的用户交互方式。在消息处理函数中，可以通过检查参数的值来识别事件类型，并执行相应的处理。例如，按键按下事件的处理如下：

对于鼠标事件，消息处理函数中将识别如（鼠标左键按下）、（鼠标右键按下）等消息，并根据和参数来获取鼠标位置信息并处理。

以上提到的每个代码块后面的逻辑分析和参数说明，是理解程序行为的重要部分，它们有助于IT从业者深入掌握Windows消息机制及事件处理的细节。通过这些内容的学习，开发者能够更高效地进行Windows程序的开发。

Windows程序设计中，控件是构成用户界面的基础元素。控件可以响应用户的操作，如按钮点击、文本输入等，是用户与程序交互的主要方式。在本节中，我们将深入探讨如何在Windows环境下使用常用控件，并展示如何通过编程实现这些控件的基本功能。

5.1.1 按钮、文本框控件编程

按钮（Button）控件是最常见的控件之一，用于接收用户的点击操作，通常用于触发某些事件或命令。文本框（Edit）控件则允许用户输入文本信息。在程序中，它们的创建和使用需要遵循以下步骤：

在上述代码中，我们使用函数创建了两个控件，一个按钮和一个文本框。其中，和分别指定了控件的类名，和标志表明这些控件是可见的和作为子窗口创建的。是父窗口的句柄，是应用程序实例的句柄。

按钮和文本框控件的响应函数通常由消息映射机制来处理，例如：

在上面的代码中，宏将按钮的点击消息映射到了成员函数，该函数读取文本框中的文本内容，并通过弹出消息框显示出来。

5.1.2 列表框与组合框控件

列表框（List Box）控件用于显示一系列选项，用户可以从这些选项中选择一个或多个。组合框（Combobox）则是一个可以包含下拉列表的文本框。它们的创建和使用方法与按钮、文本框类似。

列表框和组合框控件通常通过和消息来添加文本项。它们的事件处理通常涉及到对选择项的读取和修改。

通过掌握按钮、文本框、列表框以及组合框控件的编程，开发者可以在Windows应用程序中创建丰富的用户界面和交互逻辑。下一节将深入探讨窗口类的创建与注册，进一步扩展我们的编程能力。

窗口编程是Windows程序设计中的一项核心技术，涉及到窗口的创建、管理和消息处理等方面。在本节中，我们将学习如何创建和注册自定义的窗口类，以及管理模态与非模态窗口。

5.2.1 窗口类的创建与注册

在Windows中，每个窗口都属于一个特定的类，这个类定义了窗口的外观和行为。窗口类在程序运行之前必须进行注册。以下是如何创建和注册一个窗口类的示例：

在这段代码中，首先定义了一个窗口类的名称，然后初始化了一个结构体，指定了窗口的风格、消息处理函数、图标、光标、背景画刷等属性。最后，调用函数注册了该窗口类。如果注册失败，则会弹出一个消息框提示错误。

5.2.2 模态与非模态窗口的管理

模态窗口（Modal Window）和非模态窗口（Modeless Window）是Windows编程中两种常见的窗口类型。模态窗口在显示时会阻塞其父窗口的消息处理，直到该窗口被关闭；而非模态窗口则允许用户在保持窗口打开的同时与父窗口进行交互。

管理模态窗口通常涉及到函数的使用，而非模态窗口则通过调用来创建。

在上述示例中，是模态对话框的回调函数，负责处理窗口的消息。函数则用于创建非模态窗口，通过函数显示该窗口。

通过这些窗口编程技术，开发者可以创建出功能复杂、响应用户操作的应用程序。下文中，我们将继续深入探讨资源管理与资源脚本编辑，进一步完善Windows程序设计的技能。

在前文中，我们已经介绍了如何定义和注册一个窗口类。创建和注册窗口类是启动任何Windows应用程序的基础。在本部分，我们将深入探讨窗口类的结构体细节，并解析其中每个字段的含义以及如何进行窗口类的创建和注册。

窗口类结构体详细解析

在Windows中，结构体包含了创建窗口所需的所有信息。该结构体在定义窗口类时起着至关重要的作用，每个字段都影响着窗口类的表现和功能。

WNDCLASSEX 结构体字段解析

：该字段指定了结构体的大小，用于内部使用，开发者应初始化为。
：窗口类的样式，定义了窗口的行为，如和分别表示水平和垂直方向的重绘。
：一个指向窗口过程函数的指针，该函数是窗口类的核心，处理了窗口的消息，如按键、鼠标事件等。
和：分别用于为窗口类和每个窗口实例分配额外的内存。
：包含窗口类的应用程序实例句柄。
、和：分别定义了窗口的图标、光标和背景颜色或样式。
：窗口类使用的菜单名称。
：窗口类的名称，用于标识和引用窗口类。
：小图标，通常用于任务栏和对话框。

创建窗口类实例

使用结构体创建窗口类实例的代码如下：

在上述代码中，函数用于注册窗口类。如果注册成功，后续即可使用该窗口类创建窗口实例。

注册窗口类的重要性

注册窗口类是创建窗口之前必须完成的步骤，因为它为Windows系统提供了窗口类信息。只有注册成功后，或函数才能创建基于该类的窗口实例。

在本节的探讨中，我们了解了窗口类的创建和注册过程，以及相关的结构体字段的含义。窗口类是理解Windows编程的基础，其后续章节中将涉及的模态与非模态窗口的管理是这一基础概念的具体应用。通过掌握这些知识，开发者可以构建出更加复杂且功能强大的Windows应用程序。

6.1.1 字符串、图标、菜单资源

在Windows应用程序中，资源是一组预先定义的数据，包括了图像、图标、菜单、对话框模板、字符串表等，这些资源可以被程序在运行时访问。字符串资源通常用于存储可本地化文本，图标用于表示程序的视觉元素，而菜单资源则定义了程序的用户界面操作结构。

字符串资源的定义一般在资源脚本文件（.rc文件）中以资源标识符的形式列出。例如：

在代码中访问这些资源可以使用宏来代替硬编码的字符串，从而支持本地化。

图标和菜单资源同样定义在资源文件中。例如：

这里是一个图标资源标识符，是一个菜单资源标识符。这些资源在程序运行时可以被加载，以实现应用程序的图形化界面。

6.1.2 对话框与加速键资源

对话框资源通常包含了一系列的控件，比如按钮、文本框等，以及它们的布局属性。在Visual C++中，通过资源编辑器可以可视化地设计对话框，并且可以为每个控件分配一个资源标识符。例如，一个登录对话框可能有用户名输入框和密码输入框，每个都可以通过资源ID在程序中被引用和操作。

加速键资源定义了程序中的快捷键操作。用户可以通过快捷键快速执行程序中的命令。在资源文件中定义加速键如下：

在这个例子中，和分别对应创建新文件和打开文件的快捷键。表示这些是虚拟键值，表示不反转字符的颜色。

6.2.1 资源编辑器的使用

资源编辑器是Visual C++ IDE中的一个工具，允许开发者以图形化的方式创建和修改资源。它支持对话框、菜单、图标、字符串表等多种资源类型的编辑。资源编辑器使用起来非常直观，开发者可以通过拖拽控件到对话框模板上，然后设置它们的属性，如大小、颜色、字体等。

例如，要创建一个新的对话框资源，开发者可以选择资源类型为Dialog，并在编辑器中添加所需的控件。每个控件可以关联一个资源ID，这样在代码中可以通过这个ID来引用控件。创建和管理资源的过程大都在IDE的资源编辑器中完成，这使得资源的布局和属性调整变得简单直观。

6.2.2 资源的加载与释放机制

资源在程序运行时通过资源标识符被加载，但是需要注意的是，资源的使用需要有相应的释放机制，以避免内存泄漏。在MFC（Microsoft Foundation Classes）中，资源通常在使用完毕后由MFC的框架自动释放。例如，对话框资源在对话框对象销毁时被释放。

当使用GDI对象（如画刷、笔、字体）时，开发者需要手动调用相应的函数来释放GDI资源。例如，创建了一个画刷并使用后，应该确保释放它：

使用函数释放资源是防止资源泄漏的关键步骤，尤其是在绘制图形界面时。

在程序设计时，需要合理规划资源的使用和释放，保证程序的高效和稳定运行。资源管理是程序设计中一个关键而容易被忽视的环节，开发者应当给予足够的重视。

在本节中，我们将深入探讨编译过程的机制，以及如何对其进行优化。编译是将源代码转换成机器代码的复杂过程，它主要包括四个阶段：预处理、编译、汇编和链接。

7.1.1 编译阶段的细节分析

编译阶段是编译过程的核心部分，它将预处理后的代码转换成汇编语言代码。编译器进行语法分析，生成中间代码，并进行优化，最终生成目标机器的汇编代码。详细步骤如下：

语法分析 ：编译器检查源代码是否符合语法规则，产生语法树。
语义分析 ：对语法树进行语义检查，确定各种符号的类型和作用域。
中间代码生成 ：将语法树转换成中间代码，这种代码是独立于机器语言的。
代码优化 ：对中间代码进行优化，以提高执行效率。
目标代码生成 ：将优化后的中间代码转换成目标机器的汇编代码。

在上述代码的编译阶段，编译器首先生成语法树，然后进行类型检查，再转换成中间代码，之后进行优化，最后生成对应的汇编代码。

7.1.2 预编译头文件的使用

预编译头文件（通常以.pch作为文件扩展名）是用于加速编译过程的机制。通过在编译开始之前编译一组头文件，编译器可以重用那些不经常改变的代码。例如，包含大量库函数声明的头文件可以被预编译。当这些头文件在多个源文件中被包含时，它们不需要每次都进行编译。

使用预编译头文件可以减少编译时间，特别是对于大型项目而言，这是一项非常有价值的优化技术。然而，需要注意的是，预编译头文件的使用可能会导致编译依赖关系的复杂化。

链接是将编译过程中生成的各个目标文件（.obj）和库文件（.lib）合并成一个可执行文件（.exe）的过程。链接器负责符号解析和地址分配。

7.2.1 静态与动态链接库的选择

根据库文件是否随程序一起分发，可以将库分为静态链接库和动态链接库。

静态链接库 （.lib）：在链接阶段，库中的代码会被直接拷贝到最终的可执行文件中。这意味着，静态库的体积将直接影响到最终可执行文件的大小。
动态链接库 （.dll）：在链接阶段，链接器只是在可执行文件中记录了需要使用动态链接库的信息，并没有将库代码拷贝到可执行文件中。这意味着，动态链接库可以在运行时被多个程序共享，节省内存。

选择静态或动态链接库应基于以下考虑：

静态链接 ：提高程序的可移植性，因为不需要依赖外部库文件；程序体积增大，更新库文件需要重新编译程序。
动态链接 ：节省系统资源，因为多个程序可以共享相同的库；程序运行时依赖于库文件，可能会遇到版本兼容性问题。

7.2.2 外部库文件的导入与导出

在链接过程中，对外部库文件的导入与导出是常见的任务。以下是相关的操作步骤：

导出函数和变量 ：在编译动态链接库时，需要使用编译器的导出指令来标记库中的公共函数和变量。例如，在Visual Studio中使用来导出。

导入函数和变量 ：在使用动态链接库的程序中，需要声明将要使用的库函数和变量。在Visual Studio中使用来导入。

链接动态链接库 ：在链接阶段，需要指定动态链接库的路径，以便链接器能够找到并正确地链接库文件。

链接动态链接库的过程可以通过IDE图形界面进行，也可以在编译命令中通过添加选项来指定动态链接库。

总结来说，了解并合理选择静态或动态链接库，以及掌握如何处理外部库文件的导入导出，对于构建高效和可维护的Windows程序至关重要。