Lập Trình Hệ Điều Hành Microsoft Windows

Đặc điểm chung

Windows là hệ điều hành đồ họa trực quan, do dó các tài nguyên của hệ thống cung cấp rất đa dạng đòi hỏi người lập trình phải nghiên cứu rất nhiều để phát hay hết sức mạnh của hệ điều hành.

Theo như những mục đích tiếp cận của các nhà lập trình thì các ứng dụng trên Windows phải hết sức thân thiện với người dùng thông qua giao diện đồ họa sẵn có của Windows. Về lý thuyết thì một người dùng làm việc được với một ứng dụng của Windows thì có thể làm việc được với những ứng dụng khác. Nhưng trong thực tế để sử dụng một ứng dụng cho đạt hiệu quả cao trong Windows thì cần phải có một số huấn luyện trợ giúp hay tối thiểu thì phải cho biết chương trình ứng dụng làm việc như thế nào.

Đa số các ứng dụng trong Windows đều có chung một giao diện tương tác với người dùng giống nhau. Ví dụ như các ứng dụng trong Windows đa số đều có thanh thực đơn chứa các mục như : File, Edit, Tool, Help… Và trong hộp thoại thì thường chứa các phần tử điều khiển chung như : Edit Control, Button Control, Checkbox….

Sự khác biệt với lập trình trên MS-DOS

Khi mới bước vào lập trình trên Windows đa số người học rất lạ lẫm, nhất là những người đã từng làm việc với MS-DOS. Do MS-DOS là hệ điều hành đơn nhiệm và giao tiếp qua giao diện console. Nên khi viết chương trình không phức tạp.

Còn đối với Windows người lập trình sẽ làm việc với bộ công cụ lập trình đồ họa đa dạng cùng với cách xử lý đa nhiệm, đa luồng của Windows. Vì vậy việc lập trình trên Windows sẽ giúp cho người lập trình đỡ nhàm chán với giao diện console của MS-DOS. Việc cố gắng phát huy các sức mạnh tài nguyên của Windows sẽ làm cho những ứng dụng càng mạnh mẽ, đa dạng, thân thiện, và dễ sử dụng.

Một số yêu cầu đối với người lập trình

Điều trước tiên của người học lập trình C trên Windows là phải biết lập trình C, sách này không có tham vọng hướng dẫn người học có thể thông thạo lập trình C trên Windows mà chưa qua một lớp huấn luyện C nào. Tuy nhiên, không nhất thiết phải hoàn toàn thông thạo C mới học được lập trình Windows.

Để có thể lập trình trên nền Windows ngoài yêu cầu về việc sử dụng công cụ lập trình, người học còn cần phải có căn bản về Windows, tối thiểu thì cũng đã dùng qua một số ứng dụng trong Windows. Thật sự yêu cầu này không quá khó khăn đối với người học vì hiện tại hầu như Windows quá quen thuộc với mọi người, những người mà đã sử dụng máy tính.

Ngoài những yêu cầu trên, đôi khi người lập trình trên Windows cũng cần có khiếu thẩm mỹ, vì cách trình bày các hình ảnh, các điều khiển trên các hộp thoại tốt thì sẽ làm cho ứng dụng càng tiện lợi, rõ ràng, và thân thiện với người dùng.

Bộ công cụ giao diện lập trình ứng dụng API

Hệ điều hành Windows cung cấp hàng trăm hàm để cho những ứng dụng có thể sử dụng truy cập các tài nguyên trong hệ thống. Những hàm này được gọi là giao diện lập trình ứng dụng API (Application Programming Interface). Những hàm trên được chứa trong các thư viện liên kết động DLL của hệ thống. Nhờ có cấu trúc động này mọi ứng dụng đều có thể truy cập đến các hàm đó. Khi biên dịch chương trình, đến đoạn mã gọi hàm API thì chương trình dịch không thêm mã hàm này vào mã thực thi mà chỉ thêm tên DLL chứa hàm và tên của chính hàm đó. Do đó mã các hàm API thực tế không được sử dụng khi xây dựng chương trình, và nó chỉ được thêm vào khi chương trình được nạp vào bộ nhớ để thực thi.

Trong API có một số hàm có chức năng duy trì sự độc lập thiết bị đồ họa, và các hàm này gọi là giao diện thiết bị đồ họa GDI(Graphics Device Interface). Do sự độc lập thiết bị nên các hàm GDI cho phép các ứng dụng có thể làm việc tốt với nhiều kiểu thiết bị đồ họa khác nhau.

Cơ chế thông điệp

Không giống như các ứng dụng chạy trên MS-DOS, các ứng dụng Win32® thì xử lý theo các sự kiện (event - driven), theo cơ chế này các ứng dụng khi được viết sẽ liên tục chờ cho hệ điều hành truyền các dữ liệu nhập vào. Hệ thống sẽ đảm nhiệm việc truyền tất cả các dữ liệu nhập của ứng dụng vào các cửa sổ khác nhau của ứng dụng đó. Mỗi một cửa sổ sẽ có riêng một hàm gọi là hàm xử lý cửa sổ thường được đặt tên là WndProc, hệ thống sẽ gọi hàm này khi có bất cứ dữ liệu nhập nào được truyền đến cửa sổ, hàm này sẽ xử lý các dữ liệu nhập đó và trả quyền điều khiển về cho hệ thống.

Hệ thống truyền các dữ liệu nhập vào thủ tục xử lý của cửa sổ thông qua một hình thức gọi là thông điệp (message). Thông điệp này được phát sinh từ ứng dụng và hệ thống. Hệ thống sẽ phát sinh một thông điệp khi có một sự kiện nhập vào (input even), ví dụ như khi người dùng nhấn một phím, di chuyển thiết bị chuột, hay kích vào các điều khiển (control) như thanh cuộn,… Ngoài ra hệ thống cũng phát sinh ra thông điệp để phản ứng lại một sự thay đổi của hệ thống do một ứng dụng mang đến, điều này xảy ra khi ứng dụng làm cạn kiệt tài nguyên hay ứng dụng tự thay đổi kích thước của cửa sổ.

Một ứng dụng có thể phát sinh ra thông điệp khi cần yêu cầu các cửa sổ của nó thực hiện một nhiệm vụ nào đó hay dùng để thông tin giữa các cửa sổ.

Hệ thống gởi thông điệp vào thủ tục xử lý cửa sổ với bốn tham số: định danh của cửa sổ, định danh của thông điệp, và hai tham số còn lại được gọi là tham số của thông điệp (message parameters). Định danh của cửa sổ xác định cửa sổ mà thông điệp được chỉ định. Hệ thống sẽ dùng định danh này để xác định cần phải gởi thông điệp đến thủ tục xử lý của cửa sổ.

Định danh thông điệp là một hằng số thể hiện mục đích của thông điệp. Khi thủ tục xử lý cửa sổ nhận thông điệp thì nó sẽ dùng định danh này để biết hình thức cần thực hiện. Ví dụ, khi một thông điệp được truyền đến thủ tục cửa sổ có định danh là WM_PAINT thì có ý nghĩa rằng cửa sổ vùng làm việc thay đổi và cần phải vẽ lại vùng này.

Tham số thông điệp lưu giá trị hay vị trí của dữ liệu, được dùng bởi thủ tục cửa sổ khi xử lý thông điệp. Tham số này phụ thuộc vào loại thông điệp được truyền đến, nó có thể là số nguyên, một tập các bit dùng làm cờ hiệu, hay một con trỏ đến một cấu trúc dữ liệu nào đó,…

Khi một thông điệp không cần dùng đến tham số thì hệ thống sẽ thiết lập các tham số này có giá trị NULL. Một thủ tục cửa sổ phải kiểm tra xem với loại thông điệp nào cần dùng tham số để quyết định cách sử dụng các tham số này.

Có hai loại thông điệp :

Thông điệp được định nghĩa bởi hệ thống (system-defined messages) :

Dạng thông điệp này được hệ thống định nghĩa cho các cửa sổ, các điều khiển, và các tài nguyên khác trong hệ thống. Thường được bắt đầu với các tiền tố sau : WM_xxx, LB_xxx, CB_xxx,…

Thông điệp được định nghĩa bởi ứng dụng (application-defined message) :

Một ứng dụng có thể tạo riêng các thông điệp để sử dụng bởi những cửa sổ của nó hay truyền thông tin giữa các cửa sổ trong ứng dụng.

Nếu một ứng dụng định nghĩa các thông điệp riêng thì thủ tục cửa sổ nhận được thông điệp này phải cung cấp các hàm xử lý tương ứng.

Đối với thông điệp hệ thống, thì được cung cấp giá trị định danh từ 0x0000 đến 0x03FF, những ứng dụng không được định nghĩa thông điệp có giá trị trong khoảng này.

Thông điệp được ứng dụng định nghĩa có giá trị định danh từ 0x0400 đến 0x7FFF.

Lộ trình của thông điệp từ lúc gởi đi đến lúc xử lý có hai dạng sau:

Thông điệp được gởi vào hàng đợi thông điệp để chờ xử lý (queue message): bao gồm các kiểu thông điệp được phát sinh từ bàn phím, chuột như thông điệp : WM_MOUSEMOVE, WM_LBUTTONDOWN, WM_KEYDOWN, và WM_CHAR.

Thông điệp được gởi trực tiếp đến thủ tục xử lý không qua hàng đợi (nonqueue message), bao gồm các thông điệp thời gian, thông điệp vẽ, và thông điệp thoát như WM_TIMER, WM_PAINT, và WM_QUIT.

Xử lý thông điệp : Một ứng dụng phải xóa và xử lý những thông điệp được gởi tới hàng đợi của ứng dụng đó. Đối với một ứng dụng đơn tiểu trình thì sử dụng một vòng lặp thông điệp (message loop) trong hàm WinMain để nhận thông điệp từ hàng đợi và gởi tới thủ tục xử lý cửa sổ tương ứng. Với những ứng dụng nhiều tiểu trình thì mỗi một tiểu trình có tạo cửa sổ thì sẽ có một vòng lặp thông điệp để xử lý thông điệp của những cửa sổ trong tiểu trình đó.

Posted in: C