深入探討MFC消息循環(huán)和消息泵
作者：周焱

首先，應(yīng)該清楚MFC的消息循環(huán)(::GetMessage,::PeekMessage)，消息泵(CWinThread::PumpMessage)和MFC的消息在窗口之間的路由是兩件不同的事情。在MFC的應(yīng)用程序中(應(yīng)用程序類基于CWinThread繼承)，必須要有一個消息循環(huán)，他的作用是從應(yīng)用程序的消息隊列中讀取消息，并把它派送出去(::DispatchMessage)。而消息路由是指消息派送出去之后，系統(tǒng)(USER32.DLL)把消息投遞到哪個窗口，以及以后消息在窗口之間的傳遞是怎樣的。

消息分為隊列消息(進(jìn)入線程的消息隊列)和非隊列消息(不進(jìn)入線程的消息隊列)。對于隊列消息，最常見的是鼠標(biāo)和鍵盤觸發(fā)的消息，例如WM_MOUSERMOVE,WM_CHAR等消息；還有例如：WM_PAINT、WM_TIMER和WM_QUIT。當(dāng)鼠標(biāo)、鍵盤事件被觸發(fā)后，相應(yīng)的鼠標(biāo)或鍵盤驅(qū)動程序就會把這些事件轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的消息，然后輸送到系統(tǒng)消息隊列，由Windows系統(tǒng)負(fù)責(zé)把消息加入到相應(yīng)線程的消息隊列中，于是就有了消息循環(huán)(從消息隊列中讀取并派送消息)。還有一種是非隊列消息，他繞過系統(tǒng)隊列和消息隊列，直接將消息發(fā)送到窗口過程。例如,當(dāng)用戶激活一個窗口系統(tǒng)發(fā)送WM_ACTIVATE, WM_SETFOCUS, and WM_SETCURSOR。創(chuàng)建窗口時發(fā)送WM_CREATE消息。在后面你將看到，MS這么設(shè)計是很有道理的，以及他的整套實(shí)現(xiàn)機(jī)制。

這里講述MFC的消息循環(huán)，消息泵。先看看程序啟動時，怎么進(jìn)入消息循環(huán)的：
_tWinMain ->AfxWinMain ->AfxWinInit ->CWinThread::InitApplication ->CWinThread::InitInstance ->CWinThread::Run

非對話框程序的消息循環(huán)的事情都從這CWinThread的一Run開始...

第一部分：非對話框程序的消息循環(huán)機(jī)制。

//thrdcore.cpp
// main running routine until thread exits
int CWinThread::Run()
{
 ASSERT_VALID(this);

 // for tracking the idle time state
 BOOL bIdle = TRUE;
 LONG lIdleCount = 0;

 // acquire and dispatch messages until a WM_QUIT message is received.
 for (;;)
 {
  // phase1: check to see if we can do idle work
  while (bIdle &&
   !::PeekMessage(&m_msgCur, NULL, NULL, NULL, PM_NOREMOVE))
  {
   // call OnIdle while in bIdle state
   if (!OnIdle(lIdleCount++))
    bIdle = FALSE; // assume "no idle" state
  }

  // phase2: pump messages while available
  do
  {
   // pump message, but quit on WM_QUIT
   if (!PumpMessage())
    return ExitInstance();

   // reset "no idle" state after pumping "normal" message
   if (IsIdleMessage(&m_msgCur))
   {
    bIdle = TRUE;
    lIdleCount = 0;
   }

  } while (::PeekMessage(&m_msgCur, NULL, NULL, NULL, PM_NOREMOVE));
 }    //無限循環(huán)，退出條件是收到WM_QUIT消息。

 ASSERT(FALSE);  // not reachable
}

這是一個無限循環(huán)，他的退出條件是收到WM_QUIT消息：

 if (!PumpMessage())
    return ExitInstance();

在PumpMessage中，如果收到WM_QUIT消息，那么返回FALSE,所以ExitInstance()函數(shù)執(zhí)行，跳出循環(huán)，返回程序的退出代碼。所以，一個程序要退出，只用在代碼中調(diào)用函數(shù)

VOID PostQuitMessage( int nExitCode )。指定退出代碼nExitCode就可以退出程序。

下面討論一下這個函數(shù)Run的流程，分兩步：

1,第一個內(nèi)循環(huán)phase1。bIdle代表程序是否空閑。他的意思就是，如果程序是空閑并且消息隊列中沒有要處理的消息，那么調(diào)用虛函數(shù)OnIdle進(jìn)行空閑處理。在這個處理中將更新UI界面(比如工具欄按鈕的enable和disable狀態(tài))，刪除臨時對象(比如用FromHandle得到的對象指針。由于這個原因，在函數(shù)之間傳遞由FromHandle得到的對象指針是不安全的，因為他沒有持久性)。OnIdle是可以重載的，你可以重載他并返回TRUE使消息循環(huán)繼續(xù)處于空閑狀態(tài)。

NOTE：MS用臨時對象是出于效率上的考慮，使內(nèi)存有效利用，并能夠在空閑時自動撤銷資源。關(guān)于由句柄轉(zhuǎn)換成對象，可以有若干種方法。一般是先申明一個對象obj,然后使用obj.Attatch來和一個句柄綁定。這樣產(chǎn)生的對象是永久的，你必須用obj.Detach來釋放對象。

2，第二個內(nèi)循環(huán)phase2。在這個循環(huán)內(nèi)先啟動消息泵(PumpMessage),如果不是WM_QUIT消息，消息泵將消息發(fā)送出去(::DispatchMessage)。消息的目的地是消息結(jié)構(gòu)中的hwnd字段所對應(yīng)的窗口。
//thrdcore.cpp
BOOL CWinThread::PumpMessage()
{
 ASSERT_VALID(this);
 
 //如果是WM_QUIT就退出函數(shù)(return FALSE)，這將導(dǎo)致程序結(jié)束.
 if (!::GetMessage(&m_msgCur, NULL, NULL, NULL)) {
#ifdef _DEBUG
  if (afxTraceFlags & traceAppMsg)
   TRACE0("CWinThread::PumpMessage - Received WM_QUIT.\n");
  m_nDisablePumpCount++; // application must die
   // Note: prevents calling message loop things in 'ExitInstance'
   // will never be decremented
#endif
  return FALSE;
 }

#ifdef _DEBUG
 if (m_nDisablePumpCount != 0)
 {
  TRACE0("Error: CWinThread::PumpMessage called when not permitted.\n");
  ASSERT(FALSE);
 }
#endif

#ifdef _DEBUG
 if (afxTraceFlags & traceAppMsg)
  _AfxTraceMsg(_T("PumpMessage"), &m_msgCur);
#endif

 // process this message

 if (m_msgCur.message != WM_KICKIDLE && !PreTranslateMessage(&m_msgCur))
 {
  ::TranslateMessage(&m_msgCur); //鍵轉(zhuǎn)換
  ::DispatchMessage(&m_msgCur); //派送消息
 }
 return TRUE;
}

在這一步有一個特別重要的函數(shù)大家一定認(rèn)識：PreTranslateMessage。這個函數(shù)在::DispatchMessage發(fā)送消息到窗口之前，進(jìn)行對消息的預(yù)處理。PreTranslateMessage函數(shù)是CWinThread的成員函數(shù)，大家重載的時候都是在View類或者主窗口類中，那么，它是怎么進(jìn)入別的類的呢？代碼如下：
//thrdcore.cpp
BOOL CWinThread::PreTranslateMessage(MSG* pMsg)
{
 ASSERT_VALID(this);

 // 如果是線程消息，那么將會調(diào)用線程消息的處理函數(shù)
 if (pMsg->hwnd == NULL && DispatchThreadMessageEx(pMsg))
  return TRUE;

 // walk from target to main window
 CWnd* pMainWnd = AfxGetMainWnd();
 if (CWnd::WalkPreTranslateTree(pMainWnd->GetSafeHwnd(), pMsg))
  return TRUE;

 // in case of modeless dialogs, last chance route through main
 //   window's accelerator table
 if (pMainWnd != NULL)
 {
   CWnd* pWnd = CWnd::FromHandle(pMsg->hwnd);
   if (pWnd->GetTopLevelParent() != pMainWnd)
   return pMainWnd->PreTranslateMessage(pMsg);
 }

 return FALSE;   // no special processing
}

由上面這個函數(shù)可以看出：

第一，如果(pMsg->hwnd == NULL),說明這是一個線程消息。調(diào)用CWinThread::DispatchThreadMessageEx到消息映射表找到消息入口，然后調(diào)用消息處理函數(shù)。

NOTE: 一般用PostThreadMessage函數(shù)發(fā)送線程之間的消息，他和窗口消息不同，需要指定線程id,消息激被系統(tǒng)放入到目標(biāo)線程的消息隊列中；用ON_THREAD_MESSAGE( message, memberFxn )宏可以映射線程消息和他的處理函數(shù)。這個宏必須在應(yīng)用程序類(從CWinThread繼承)中，因為只有應(yīng)用程序類才處理線程消息。如果你在別的類(比如視圖類)中用這個宏，線程消息的消息處理函數(shù)將得不到線程消息。

第二，消息的目標(biāo)窗口的PreTranslateMessage函數(shù)首先得到消息處理權(quán)，如果函數(shù)返回FALSE，那么他的父窗口將得到消息的處理權(quán)，直到主窗口；如果函數(shù)返回TRUE(表示消息已經(jīng)被處理了)，那么就不需要調(diào)用父類的PreTranslateMessage函數(shù)。這樣，保證了消息的目標(biāo)窗口以及他的父窗口都可以有機(jī)會調(diào)用PreTranslateMessage--在消息發(fā)送到窗口之前進(jìn)行預(yù)處理(如果自己處理完然后返回FALSE的話 -_-b),如果你想要消息不傳遞給父類進(jìn)行處理的話，返回TRUE就行了。

第三，如果消息的目標(biāo)窗口和主窗口沒有父子關(guān)系，那么再調(diào)用主窗口的PreTranslateMessage函數(shù)。為什么這樣？由第二步知道，一個窗口的父窗口不是主窗口的話，盡管它的PreTranslateMessage返回FALSE，主窗口也沒有機(jī)會調(diào)用PreTranslateMessage函數(shù)。我們知道，加速鍵的轉(zhuǎn)換一般在框架窗口的PreTranslateMessage函數(shù)中。我找遍了MFC中關(guān)于加速鍵轉(zhuǎn)換的處理，只有CFrameWnd,CMDIFrameWnd，CMDIChildWnd等窗口類有。所以，第三步的意思是，如果消息的目標(biāo)窗口(他的父窗口不是主窗口，比如一個這樣的非模式對話框)使消息的預(yù)處理繼續(xù)漫游的話(他的PreTranslateMessage返回FALSE)，那么給一次機(jī)會給主窗口調(diào)用PreTranslateMessage(萬一他是某個加速鍵消息呢？)，這樣能夠保證在有非模式對話框的情況下還能保證主窗口的加速鍵好使。
我做了一個小例子，在對話框類的PreTranslateMessage中，返回FALSE。在主窗口顯示這個非模式對話框，在對話框擁有焦點(diǎn)的時候，仍然能夠激活主窗口的快捷鍵。

總之，整個框架就是讓每個消息的目標(biāo)窗口(包括他的父窗口)都有機(jī)會參與消息到來之前的處理。呵呵~

至此，非對話框的消息循環(huán)和消息泵的機(jī)制就差不多了。這個機(jī)制在一個無限循環(huán)中，不斷地從消息隊列中獲取消息，并且保證了程序的線程消息能夠得到機(jī)會處理，窗口消息在預(yù)處理之后被發(fā)送到相應(yīng)的窗口處理過程。那么，還有一點(diǎn)疑問，為什么要一會兒調(diào)用::PeekMessage,一會兒調(diào)用::GetMessage呢，他們有什么區(qū)別？

NOTE：一般來說，GetMessage被設(shè)計用來高效地從消息隊列獲取消息。如果隊列中沒有消息，那么函數(shù)GetMessage將導(dǎo)致線程休眠(讓出CPU時間)。而PeekMessage是判斷消息隊列中如果沒有消息，它馬上返回0，不會導(dǎo)致線程處于睡眠狀態(tài)。

在上面的phase1第一個內(nèi)循環(huán)中用到了PeekMessage，它的參數(shù)PM_NOREMOVE表示并不從消息隊列中移走消息，而是一個檢測查詢，如果消息隊列中沒有消息他立刻返回0，如果這時線程空閑的話將會引起消息循環(huán)調(diào)用OnIdle處理過程(上面講到了這個函數(shù)的重要性)。如果將::PeekMessage改成::GetMessage(***),那么如果消息隊列中沒有消息，線程將休眠，直到線程下一次獲得CPU時間并且有消息出現(xiàn)才可能繼續(xù)執(zhí)行，這樣，消息循環(huán)的空閑時間沒有得到應(yīng)用，OnIdle也將得不到執(zhí)行。這就是為什么既要用::PeekMessage(查詢),又要用::GetMessage(做實(shí)際的工作)的緣故。

第二部分: 對話框程序的消息循環(huán)機(jī)制

 

基于對話框的MFC工程和上面的消息循環(huán)機(jī)制不一樣。實(shí)際上MFC的對話框工程程序就是模式對話框。他和上面講到的非對話框程序的不同之處，主要在于應(yīng)用程序?qū)ο蟮腎nitInstance()不一樣。

//dlg_5Dlg.cpp
BOOL CDlg_5App::InitInstance()
{
 AfxEnableControlContainer();
#ifdef _AFXDLL
 Enable3dControls();   // Call this when using MFC in a shared DLL
#else
 Enable3dControlsStatic(); // Call this when linking to MFC statically
#endif

 CDlg_5Dlg dlg; //定義一個對話框?qū)ο? m_pMainWnd = &dlg;
 int nResponse = dlg.DoModal(); //對話框的消息循環(huán)在這里面開始
 if (nResponse == IDOK)
 {
  // TODO: Place code here to handle when the dialog is
  //  dismissed with OK
 }
 else if (nResponse == IDCANCEL)
 {
  // TODO: Place code here to handle when the dialog is
  //  dismissed with Cancel
 }

 // Since the dialog has been closed, return FALSE so that we exit the
 //  application, rather than start the application's message pump.
 return FALSE;
}

NOTE: InitInstance函數(shù)返回FALSE，由最上面程序啟動流程可以看出，CWinThread::Run是不會得到執(zhí)行的。也就是說，上面第一部分說的消息循環(huán)在對話框中是不能執(zhí)行的。實(shí)際上，對話框也有消息循環(huán)，她的消息循環(huán)在CDialog::DoModal()虛函數(shù)中的一個RunModalLoop函數(shù)中。

這個函數(shù)的實(shí)現(xiàn)體在CWnd類中：
int CWnd::RunModalLoop(DWORD dwFlags)
{
 ASSERT(::IsWindow(m_hWnd)); // window must be created