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用Windows API实现一个简单的文本输入框

2013-05-01  quasiceo

 

一、 概述

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HOMEEND键来移动光标

3、 可以用鼠标键来移动光标

4、 可以用BACKSPACEDELETE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lefttop为、widthheight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);

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);

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);

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);

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);

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BeginPaintEndPaint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_KEYDOWNWM_KEYUPWM_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HOMEEND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

              _StringPosition = 0;

              break;

 

         case VK_END:  // END

              _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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