第一章 WINDOWS开发环境简介

介绍了在Microsoft Windows 98、Microsoft Windows NT 4.0和Windows NT 5.0下程式写作的方法。这些程式用C语言编写并使用原始的Windows Application Programming Interface（API）。如在本章稍後所讨论的，这不是写作Windows程式的唯一方法。然而，无论最终您使用什么方式写作程式，了解Windows API都是非常重要的。
正如您可能知道的，Windows 98已成为使用Intel 32位元微处理器（例如486和Pentium）的IBM相容型个人电脑环境上最新的图形作业系统之代表。Windows NT是IBM PC相容机种以及一些RISC（精简指令集电脑）工作站上使用的Windows工业增强型版本。

使用本书有三个先决条件。首先，您应该从使用者的角度熟悉Windows 98。不要期望可以在不了解Windows使用者介面的情形下开发其应用程式。因此，我建议您在开发程式（或在进行其他工作）时使用执行Windows的机器来跑Windows应用程式。

第二，您应了解C语言。如果要写Windows程式，一开始却不想了解C语言，那不是一个好主意。我建议您在文字控制台环境中，例如在Windows 98 MS-DOS命令提示视窗下提供的环境中学习C语言。Windows程式设计有时包括一些非文字模式程式设计的C语言部分；在这些情况下，我将针对这些问题提供讨论。但大多数情况下，您应非常熟悉该语言，特别是C语言的结构和指标。了解标准C语言执行期程式库的一些相关知识是有帮助的，但不是必要的。

第三，您应该在机器上安装一个适於进行Windows程式设计的32位元C语言编译器和开发环境。在本书中，假定您正在使用Microsoft Visual C++ 6.0，该套装软体可独立购买，也可作为Visual Studio 6.0套装软体的一部分购买。

到此为止，我将不再假设您具有任何图形使用者介面（如Windows）的程式写作经验。

WINDOWS环境
　

Windows几乎不需要介绍。然而人们很容易忘记Windows给办公室和家庭桌上型电脑所带来的重大改变。Windows在其早期曾经走过一段坎坷的道路，征服桌上型电脑市场的前途一度相当渺茫。

Windows简史
　

在1981年秋天IBM PC推出之後不久，MS-DOS就已经很明显成为PC上的主流作业系统。MS-DOS代表Microsoft Disk Operating System（磁碟作业系统）。MS-DOS是一个小型的作业系统。MS-DOS提供给用户一种命令列介面，提供如DIR和TYPE的命令，也可以将应用程式载入记忆体执行。对於应用程式写作者，它提供了一组函式呼叫，进行档案的输入输出（I/O )。对於其他的周边处理－尤其是将文字或图形写到显示器上－应用程式可以直接存取PC的硬体。

由於记忆体和硬体的限制，成熟的图形环境缓慢地才到来。当苹果电脑公司不幸的Lisa电脑在1983年1月发表时，它提供了不同於文字模式环境的另一种选择，并在1984年1月成为Macintosh上图形环境的一种标准。尽管Macintosh的市场占有率在下降，但是它仍然被认为是衡量所有其他图形环境的标准。包括Macintosh和Windows的所有图形环境，其实都要归功於Xerox Palo Alto Research Center（PARC）在70年代中期所作的开拓性研究工作。

Windows是由微软在1983年11月（在Lisa之後，Macintosh之前）宣布，并在两年後（1985年11月）发行。在此後的两年中，紧随著Microsoft Windows早期版本1.0之後，又推出了几种改进版本，以支援国际商业市场，并提供新型视讯显示器和印表机的驱动程式。

Windows版本2.0是在1987年11月正式在市场上推出的。该版本对使用者介面做了一些改进。这些改进中最有效的是使用了可重叠式视窗，而Windows 1.0中使用的是并排式视窗。Windows 2.0还增强了键盘和滑鼠介面，特别是加入了功能表和对话方块。

至此，Windows还只要求Intel 8086或者8088等级的微处理器，以「实际模式」执行，只能存取位址在1MB以下的记忆体。Windows/386（在Windows 2.0之後不久发行的）使用Intel 386微处理器的「虚拟8086」模式，实现将直接存取硬体的多个MS-DOS程式视窗化和多工化。为了统一起见，Windows版本2.1被更名为Windows/286。

Windows 3.0是在1990年5月22日发表的。它将Windows/286和Windows/386结合到同一种产品中。Windows 3.0有了一个很大的改变，这就是对Intel的286、386和486微处理器保护模式的支援。这能使Windows和Windows应用程式能存取高达16MB的记忆体。Windows用於执行程式和维护档案的「外壳」程式得到了全面的改进。Windows 3.0是第一个在家用和办公室市场上取得立足点的版本。

任何Windows的历史介绍都必须包括一些OS/2的说明，OS/2是对DOS和Windows的另一种选择，最初是由Microsoft和IBM合作开发的。OS/2版本1.0（只有文字模式）在Intel 286（或者後来的）微处理器上运行，在1987年末发布。在1988年10月的OS/2版本1.1中出现了管理图形使用者介面的PM（Presentation Manager）。PM最初的设计构想是成为Windows的一种保护模式版本，但是图形API改变程度太大，致使软体生产厂商很难提供对这两种平台的支援。

到1990年9月，IBM和Microsoft之间的冲突达到了高峰，导致这两个公司最後分道扬镳。IBM接管了OS/2，而Microsoft明确表示Windows将是他们作业系统策略的中心。虽然OS/2仍然拥有一些狂热的崇拜者，但是它远不及Windows这样的普及程度。

Microsoft Windows版本3.1是1992年4月发布的，其中包括的几个重要特性是TrueType字体技术（给Windows带来可缩放的轮廓字体 )、多媒体（声音和音乐 )、物件连结和嵌入（OLE：Object Linking and Embedding）和通用对话方块。跟OS/2一样，Windows 3.1只能在保护模式下运作，并且要求至少配置了1MB记忆体的286或386处理器。

在1993年7月发表的Windows NT是第一个支援Intel 386、486和Pentium微处理器32位元保护模式的Windows版本。Windows NT提供32位元平坦定址，并使用32位元的指令集。（本章後面我会谈到一些定址空间的问题 )。Windows NT还可以移植到非Intel处理器上，并在几种使用RISC晶片的工作站上执行。

Windows 95是在1995年8月发布的。和Windows NT一样，Windows 95也支援Intel 386或更高等级处理器的32位元保护模式。虽然它缺少Windows NT中的某些功能，诸如高安全性和对RISC机器的可携性等，但是Windows 95具有需要较少硬体资源的优点。

Windows 98在1998年6月发布，具有许多加强功能，包括执行效能的提高、更好的硬体支援以及与网际网路和全球资讯网（WWW）更紧密的结合。

Windows方面
　

Windows 98和Windows NT都是支援32位元优先权式多工（preemptive multitasking）及多执行绪的图形作业系统。Windows拥有图形使用者介面（GUI )，这种使用者介面也称作「视觉化介面」或「图形视窗环境」。有关GUI的概念可追溯至70年代中期，在Alto和Star等机器上以及SmallTalk等环境中由Xerox PARC所作的研究工作。该项研究的成果後来被Apple Computer和Microsoft引入主流并流行起来。虽然有一些争议，但现在已非常清楚，GUI是（Microsoft的Charles Simonyi的说法）一个在个人电脑工业史上集各方面技术大成於一体的最重要产物。

所有GUI都在点矩阵对应的视讯显示器上处理图形。图形提供了使用萤幕的最佳方式、传递资讯的视觉化丰富多彩环境，以及能够WYSIWYG（what you see is what you get：所见即所得）的图形视讯显示和为书面文件准备好格式化文字输出内容。

在早期，视讯显示器仅用於回应使用者通过键盘输入的文字。在图形使用者介面中，视讯显示器自身成为使用者输入的一个来源。视讯显示器以图示和输入设备（例如按钮和卷轴）的形式显示多种图形物件。使用者可以使用键盘（或者更直接地使用滑鼠等指向装置）直接在萤幕上操纵这些物件，拖动图形物件、按下滑鼠按钮以及滚动卷轴。

因此，使用者与程式的交流变得更为亲密。这不再是一种从键盘到程式，再到视讯显示器的单向资讯流动，使用者已经能够与显示器上的物件直接交互作用了。

使用者不再需要花费长时间学习如何使用电脑或掌握新程式了。Windows让这一切成真，因为所有应用程式都有相同的基本外观和感觉。程式占据一个视窗－萤幕上的一块矩形区域。每个视窗由一个标题列标识。大多数程式功能由程式的功能表开始。用户可使用卷轴观察那些无法在一个萤幕中装下的资讯。某些功能表项目触发对话方块，用户可在其中输入额外的资讯。几乎在每个大的Windows程式中都有一个用於开启档案的特殊对话方块。该对话方块在所有这些Windows程式中看起来都一样（或接近相同），而且几乎总是从同一功能表选项中启动。

一旦您了解使用一个Windows程式的方法，您就非常容易学习其他的Windows程式。功能表和对话方块允许用户试验一个新程式并探究它的功能。大多数Windows程式同时具有键盘介面和滑鼠介面。虽然Windows程式的大多数功能可通过键盘控制，但使用滑鼠要容易得多。

从程式写作者的角度看，一致的使用者介面来自於Windows建构功能表和对话方块的内置程式。所有功能表都有同样的键盘和滑鼠介面，因为这项工作是由Windows处理，而不是由应用程式处理。

为便於多个程式的使用，以及这些程式间资讯的交换，Windows支援多工。在同一时刻能有多个Windows程式显示并运行。每个程式在萤幕上占据一个视窗。用户可在萤幕上移动视窗，改变它们的大小，在不同程式间切换，并从一个程式向另一个程式传送资料。因为这些视窗看起来有些像桌面上的纸（当然，这是电脑还未占据办公桌之前的年代），Windows有时被称作：一个显示多个程式的「具象化桌面」。

Windows的早期版本使用一种「非优先权式（non-preemptive）」的多工系统。这意味著Windows不使用系统计时器将处理时间分配给系统中运行的多个应用程式，程式必须自愿放弃控制以便其他程式运行。在Windows NT和Windows 98中，多工是优先权式的，而且程式自身可分割成近乎同时执行的多个执行绪。

作业系统不对记忆体进行管理便无法实现多工。当新程式启动、旧程式终止时，记忆体会出现碎裂空间。系统必须能够将闲置的记忆体空间组织在一起，因此系统必须能够移动记忆体中的程式码和资料块。

即使是在8088微处理器上跑的Windows 1.0也能进行这类记忆体管理。在实际模式限制下，这种能力被认为是软体工程一个令人惊讶的成就。在Windows 1.0中，PC硬体结构的640KB记忆体限制，在不要求任何额外记忆体的情况下被有效地扩展了。但Microsoft并未就此停步：Windows 2.0允许Windows应用程式存取延伸记忆体（EMS）；Windows 3.0在保护模式下，允许Windows应用程式存取高达16MB的扩展记忆体。Windows NT和Windows 98通过成熟的32位元作业系统及平坦定址空间，摆脱了这些旧的限制。

Windows上执行的程式可共用在称为「动态连结程式库」的档案中的常式。Windows包括一个机制，能够在执行时连结使用动态连结程式库中常式的程式。Windows自身基本上就是一个动态连结程式库的集合。

Windows是一个图形介面，Windows程式能够在视讯显示器和印表机上充分利用图形和格式化文字。图形介面不仅在外观上更有吸引力，而且还能够让使用者传递高层次的资讯。

Windows应用程式不能直接存取萤幕和印表机等图形显示设备硬体。相反，Windows提供一种图形程式语言（称作图形装置介面，或者GDI），使显示图形和格式化文字更容易。Windows虚拟化了显示硬体，使为Windows编写的程式可使用任何具有Windows装置驱动程式的视频卡或印表机，而程式无需确定系统相连的装置类型。

对Windows开发者来说，将与装置无关的图形介面输出到IBM PC上不是件轻松的事。PC的设计是基於开放式架构的原则，鼓励第三方硬体制造商为PC开发周边设备，而且开发了大量这样的设备。虽然出现了多种标准，PC上的传统MS-DOS程式仍不得不各自支援许多不同的硬体设备。这对MS-DOS文字处理软体来说非常普遍，它们连同1到2张有许多小档案的磁片一同销售，每个档案支援一种特定的印表机。Windows程式不要求每个应用程式都自行开发这些驱动程式，因为这种支援是Windows的一部分。

动态连结
　

Windows运作机制的核心是一个称作「动态连结」的概念。Windows提供了应用程式丰富的可呼叫函式，大多数用於实作其使用者介面和在视讯显示器上显示文字和图形。这些函式采用动态连结程式库（Dynamic Linking Library，DLL）的方式撰写。这些动态连结程式库是些具有.DLL或者有时是.EXE副档名的档案，在Windows 98中通常位於\WINDOWS\SYSTEM子目录中，在Windows NT中通常位於 \WINNT\SYSTEM和\WINNT\SYSTEM32子目录中。

在早期，Windows的主要部分仅通过三个动态连结程式库实作。这代表了Windows的三个主要子系统，它们被称作Kernel、User和GDI。当子系统的数目在Windows最近版本中增多时，大多数典型的Windows程式产生的函式呼叫仍对应到这三个模组之一。Kernel（日前由16位元的KRNL386.EXE和32位元的KERNEL32.DLL实现）处理所有在传统上由作业系统核心处理的事务－记忆体管理、档案I/O和多工管理。User（由16位的USER.EXE和32位的USER32.DLL实作）指使用者介面，实作所有视窗运作机制。GDI（由16位的GDI.EXE和32位的GDI32.DLL实作）是一个图形装置介面，允许程式在萤幕和印表机上显示文字和图形。

Windows 98支援应用程式可使用的上千种函式呼叫。每个函数都有一个描述名称，例如CreateWindow。该函数（如您所猜想的）为程式建立新视窗。所有应用程式可以使用的Windows函式都在表头档案里预先宣告过。

在Windows程式中，使用Windows函式的方式通常与使用如strlen等C语言程式库函式的方式相同。主要的区别在於C语言程式库函式的机械码连结到您的程式码中，而Windows函式的程式码在您程式执行档外的DLL中。

当您执行Windows程式时，它通过一个称作「动态连结」的过程与Windows相接。一个Windows的 .EXE档案中有使用到的不同动态连结程式库的参考资料，所使用的函式即在那些动态连结程式库中。当Windows程式被载入到记忆体中时，程式中的呼叫被指向DLL函式的入口。如果该DLL不在记忆体中，就把它载入到记忆体中。

当您连结Windows程式以产生一个可执行档案时，您必须连结程式开发环境提供的特定「引用程式库（import library）」。这些引用程式库包含了动态连结程式库名称和所有Windows函式呼叫的引用资讯。连结程式使用该资讯在.EXE档案中建立一个表格，在载入程式时，Windows使用它将呼叫转换为Windows函式。