全面探索Visual C++ MFC编程：入门到实践

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简介：《Visual C++ MFC入门教程》旨在为初学者提供Microsoft Foundation Classes (MFC) 的全面介绍，包括MFC框架概述、VC++开发基础知识、项目创建流程以及Windows API简化使用等。本书详细讲解了MFC架构原理，文档/视图结构，图形界面设计，窗口控件应用，对话框创建和网络编程等关键概念。通过本书的学习，读者能够深入理解C++和Windows编程，并能够独立开发出丰富的桌面应用程序。

1. MFC框架入门介绍

什么是MFC？

MFC（Microsoft Foundation Classes）是微软公司提供的一套用于Visual C++开发的类库，它封装了Win32 API，并提供了一套面向对象的框架，用于简化Windows应用程序的开发。MFC通过提供大量预定义的类和函数，极大地降低了Windows编程的复杂度。

MFC的历史和作用

MFC的历史可以追溯到Windows 3.1时代。当时，为了便于开发者利用面向对象的方法来编写Windows应用程序，微软推出了MFC。随着时间的推移，MFC逐渐成为了Windows应用开发的重要工具，尤其是在较早的Visual C++版本中，MFC几乎成为了开发Windows程序的代名词。

MFC的作用不仅仅限于创建窗口应用程序，它还包括了文档/视图架构、消息映射、图形设备接口（GDI）、网络编程和进程间通信等多种功能。因此，掌握MFC可以帮助开发者在Windows平台上构建功能丰富的应用程序。

入门MFC的准备

为了顺利入门MFC，开发者需要具备一定的基础，包括对C++语言的熟练掌握和对Windows编程的基本理解。此外，还需要熟悉Visual Studio开发环境，因为MFC应用程序的创建和开发大部分依赖于这个工具。熟悉MFC框架的结构和核心类库，以及了解基本的Win32 API知识，将是学习MFC的良好起点。

2. VC++基础与项目创建

2.1 VC++开发环境的搭建

在进行VC++项目开发之前，构建一个合适的开发环境是必不可少的步骤。本小节将带你了解如何安装Visual Studio并配置开发环境，以及如何创建新的MFC项目。

2.1.1 安装Visual Studio和配置开发环境

在安装Visual Studio时，首先需要访问[Visual Studio官网](***下载安装包。选择适合你的版本，这里推荐安装Visual Studio Community，因为它为个人和小团队提供了免费的支持。

安装过程中，根据向导的提示选择“C++桌面开发”工作负载，确保安装了所有与MFC相关的组件。安装完成后，打开Visual Studio，进入“工具”->“选项”->“项目和解决方案”->“VC++目录”，根据你的系统配置，添加包含MFC库的路径到“包含目录”和“库目录”中。这些配置确保了编译器在编译项目时能找到必要的头文件和库文件。

2.1.2 创建新的MFC项目

启动Visual Studio后，选择“创建新项目”，在项目类型中选择“MFC应用程序”。填写项目名称和位置，然后点击“创建”。此时，Visual Studio的“MFC应用程序向导”将会引导你完成项目的初始配置。

向导让你选择应用程序的类型，例如单文档(SDI)、多文档(MDI)或对话框基础等。选择完毕后，向导还会询问是否要使用Unicode或多字节字符集进行字符编码，一般来说，Unicode提供更好的国际化支持。

完成上述步骤后，你将获得一个全新的MFC项目骨架，已经配置好了基本的文件和目录结构，以及必要的MFC头文件和库文件。现在，你就可以开始项目的具体开发工作了。

2.2 MFC项目结构解析

MFC项目结构相对复杂，包含了多种文件类型，每个文件都有其独特的角色。了解这些文件类型及项目结构对高效开发至关重要。

2.2.1 项目中包含的文件类型和作用

一个典型的MFC项目通常包含以下几种文件类型：

• .cpp 和 .h 文件：分别是C++源代码文件和头文件。在MFC项目中，通常至少包含一个应用程序类的实现文件和头文件，例如 main.cpp 和 Appname.h 。
• resource.h ：资源头文件，定义了资源的ID。
• .rc 和 .ico 文件：资源文件，用于定义UI界面元素，如菜单、对话框以及应用程序图标。
• .aps 文件：MFC项目特定的资源脚本文件，用于存储资源的名称和ID。
• .clw 文件：类向导信息文件，保存有关从类向导创建的类的信息。

2.2.2 标准MFC项目目录结构

一个MFC项目通常包含以下目录结构：

• Debug/Release ：包含编译后生成的可执行文件和相关文件。
• Doc ：存放文档模板相关的类文件。
• HtmlHelp ：如果使用帮助系统，HTML帮助文件将被放置在此目录下。
• Lib ：包含项目需要的静态库文件。
• Res ：存放所有资源文件，如对话框、菜单、位图等。
• Source ：源代码文件夹，按照类型或功能组织源代码和头文件。

理解MFC项目结构，对于维护和开发工作能够提供方向性的帮助，使开发人员能够快速定位相关文件，提高开发效率。

2.3 MFC项目的基本配置

MFC项目创建后，可能需要进行一些基本的配置，以满足项目特定的需求，例如选择应用程序向导的使用和配置编译选项。

2.3.1 应用程序向导使用

应用程序向导是一个向导程序，用来引导你创建基于MFC的应用程序。在Visual Studio中，当新建MFC项目时，向导会自动打开，你可以在其中选择应用程序类型、指定项目特性等。

在创建过程中，向导会询问是否要自动创建消息映射宏、是否添加Unicode支持、是否使用共享的MFC库等选项。根据项目需求选择相应的选项，可以减少后续的手动配置工作。

2.3.2 配置项目属性和编译选项

项目创建后，根据项目需求，可能需要进行进一步的配置。这包括修改项目的编译属性，如设置优化级别、编译器警告级别以及定义特定的宏。

在Visual Studio中，右键点击项目，选择“属性”。在“配置属性”下，可以选择“常规”设置项目的输出目录和目标扩展名。在“C/C++”和“链接器”下，可以设置附加的编译选项和链接器选项。

通过上述配置，你可以根据项目需求调整编译和链接过程，以满足特定的开发环境和功能需求。

3. MFC架构和原理

3.1 MFC框架的基本概念

3.1.1 MFC与Win32 API的关系

MFC（Microsoft Foundation Classes）是微软公司开发的一套C++类库，它封装了Windows API，简化了Windows程序的开发。从架构的角度来看，MFC可以被视作是Win32 API的面向对象封装，它将底层的Win32 API调用转换为更易于理解和使用的C++对象操作。这种封装不仅提供了更为直观的编程接口，还通过预设的类和方法来管理资源，如内存、图形设备上下文（GDI）、窗口句柄等。

MFC与Win32 API之间的关系可以从以下几个层面进行解析：

• 封装与抽象 ：MFC类将Win32 API的复杂调用进行了封装，提供了一系列的对象和方法，这些对象和方法反映了Windows编程的基本概念，例如窗口（CFrameWnd）、文档（CDocument）和视图（CView）等。
• 内存管理和资源管理 ：在Win32 API中，开发者需要手动进行内存分配和释放，以及管理各种资源的生命周期。MFC通过构造函数和析构函数自动管理对象的生命周期，以及通过引用计数等机制来管理资源。
• 事件驱动模型 ：MFC简化了消息循环和事件处理机制。在MFC中，消息处理是通过消息映射机制实现的，开发者可以将特定的消息与相应的处理函数关联起来，从而简化了事件的响应和处理。

3.1.2 MFC程序的运行流程

MFC程序的运行流程，本质上是Windows消息处理模型的封装。一个典型的MFC程序启动后，会经历以下几个主要阶段：

1. 初始化和启动 ：MFC程序启动时，会进行全局初始化，包括创建应用程序对象（CWinApp派生类的实例），并启动消息循环。
2. 消息循环 ：在消息循环中，MFC程序会等待并分发Windows消息。每个Windows消息都会被转换为一个或多个MFC消息，并通过消息映射机制传递给相应的消息处理函数。
3. 消息映射和处理 ：MFC程序通过消息映射将特定的消息与消息处理函数关联起来。当消息到达时，MFC自动查找消息映射表，并调用相应的消息处理函数，如 OnPaint 、 OnClose 等。
4. 程序终止 ：当应用程序关闭时，会触发消息处理函数（如 OnExit ），完成资源的清理工作，并执行全局清理函数。

graph LR
    A[开始运行] --> B[创建应用程序对象]
    B --> C[进入消息循环]
    C --> D[等待消息]
    D --> E[消息映射]
    E --> F[处理消息]
    F --> G[是否关闭?]
    G -->|是| H[执行清理工作]
    H --> I[结束程序]
    G -->|否| D

3.2 MFC类库结构分析

3.2.1 核心MFC类的层次关系

MFC类库的核心层次关系较为复杂，主要可以分为几个层次：应用程序框架层、文档/视图层、基础类层和Windows对象层。以下是MFC类库的高层次概述：

• 应用程序框架层 ：这层包含了 CWinApp 类，它代表了一个MFC应用程序。 CWinApp 类负责应用程序的启动和关闭，以及消息循环的管理。
• 文档/视图层 ：该层包括 CDocument 类和 CView 类，用于处理程序的数据和可视化。 CDocument 管理应用程序的数据，而 CView 则提供数据的可视化和用户交互。
• 基础类层 ：这一层提供了许多常用功能的封装，比如字符串操作的 CString 类、文件操作的 CFile 类和网络操作的 CInternetSession 类。
• Windows对象层 ：这是最底层，直接与Windows API接口，包括了窗口（ CWnd ）、设备上下文（ CDC ）、画刷（ CBrush ）等类，直接映射到相应的Win32对象。

3.2.2 模块与类的划分

在MFC中，为了实现功能的模块化，类库被划分为多个模块，每个模块由一组相关的类组成。模块划分有助于理解和使用MFC的类库。以下是几个主要模块的划分：

• 应用框架模块 ： CWinApp 类及其派生类，以及与应用程序生命周期相关的类。
• 用户界面（UI）模块 ：包括 CWnd 、 CFrameWnd （窗口框架）、 CButton （按钮）、 CEdit （编辑框）等用于创建和管理用户界面的类。
• 文档/视图模块 ： CDocument 、 CView 以及相关派生类，用于管理程序数据和视图。
• 图形和打印模块 ： CDC 类及其派生类，用于图形设备上下文的操作，包括绘图和打印。
• 通用控件模块 ：提供了一些通用的控件类，例如列表框（CListBox）、树视图（CTreeView）等。
• 集合和映射模块 ： CMap 和 CList 等类用于处理集合和映射关系。

3.3 MFC的消息映射机制

3.3.1 消息映射的工作原理

MFC的消息映射机制是MFC架构中一个非常核心的组件。它允许开发者通过声明式编程来处理窗口消息，而不是直接通过函数指针的方式。消息映射的工作原理可以简述如下：

1. 消息预处理 ：当一个窗口消息发生时，MFC首先对消息进行预处理，判断是否需要发送到MFC的消息映射中。
2. 查找映射表 ：如果消息需要进一步处理，MFC会在映射表中查找相应的消息映射条目。消息映射条目将消息的ID与处理函数相关联。
3. 函数调用 ：找到对应的映射条目后，MFC调用相应的函数来处理消息。这个函数通常是在派生类中定义的，并且使用 BEGIN_MESSAGE_MAP 和 END_MESSAGE_MAP 宏进行界定。
4. 消息处理 ：在消息处理函数中，开发者可以根据需要进行各种逻辑处理，比如响应键盘和鼠标事件、窗口大小调整事件等。

一个典型的MFC消息映射条目示例：

BEGIN_MESSAGE_MAP(MyDialog, CDialog)
    ON_WM_PAINT()
    ON_WM_CLOSE()
    ON_WM_LBUTTONDOWN()
END_MESSAGE_MAP()

在这个例子中， ON_WM_PAINT 、 ON_WM_CLOSE 和 ON_WM_LBUTTONDOWN 是宏定义，它们将特定的消息ID映射到成员函数 OnPaint 、 OnClose 和 OnLButtonDown 。

3.3.2 消息处理函数的实现和映射

消息处理函数是MFC中响应窗口消息的核心机制，其具体的实现和映射流程如下：

1. 声明消息处理函数 ：在派生类中声明消息处理函数，该函数的命名有一定的规则，一般以 On 作为前缀，后面跟随消息的名称。例如，处理键盘消息的函数可能是 OnKeyDown 。
2. 实现函数逻辑 ：在类的实现文件中编写函数的具体实现。这些函数会包含处理特定消息所需的逻辑，比如响应用户点击按钮或者调整窗口大小等。
3. 映射到消息 ：通过宏将消息映射到特定的消息处理函数。在消息映射宏的帮助下，MFC能够知道当一个特定的消息发生时，应该调用哪个函数来处理。

// MyDialog类中声明消息处理函数
class MyDialog : public CDialog {
public:
    // ... 其他成员函数和变量 ...

protected:
    // 消息处理函数的声明
    afx_msg void OnPaint();
    afx_msg void OnClose();
    afx_msg void OnLButtonDown(UINT nFlags, CPoint point);
};

// 消息处理函数的实现
void MyDialog::OnPaint() {
    CPaintDC dc(this); // 设备上下文对象
    // 在这里添加绘图代码
}

void MyDialog::OnClose() {
    // 关闭窗口前的清理工作
    CDialog::OnClose();
}

void MyDialog::OnLButtonDown(UINT nFlags, CPoint point) {
    // 处理鼠标左键点击事件
    CDialog::OnLButtonDown(nFlags, point);
}

// 消息映射宏的使用
BEGIN_MESSAGE_MAP(MyDialog, CDialog)
    ON_WM_PAINT()
    ON_WM_CLOSE()
    ON_WM_LBUTTONDOWN()
END_MESSAGE_MAP()

通过上述流程，MFC的消息处理机制为开发者提供了一种结构化和面向对象的方式来处理Windows消息，大大简化了Windows程序的开发。

4. 文档/视图编程模型

文档/视图（Doc/View）是MFC（Microsoft Foundation Classes）架构中用于分离数据处理和数据表现的一种设计模式。通过这种方式，开发者可以将应用程序的数据内容（文档）与显示方式（视图）分开管理，使得代码更加模块化，易于维护和扩展。

4.1 文档/视图结构的理解

4.1.1 文档、视图和框架的关系

在MFC中，文档是存储数据的容器，视图是显示文档数据的界面，而框架（CFrameWnd）则是提供应用程序界面布局和管理的一个窗口。文档/视图架构的关键在于，视图类和文档类通过一个关联指针相互引用，这样视图可以请求文档来获取需要显示的数据。

• 文档类（CDocument派生类）负责数据的加载、保存、更新等。
• 视图类（CView派生类）负责响应用户的交互操作，如绘图、键盘输入等。
• 框架窗口（CFrameWnd或其派生类，如CMDIFrameWnd）负责协调应用程序的整体布局和窗口管理。

4.1.2 文档的保存与加载机制

MFC提供了统一的机制来处理文档的保存和加载。这个过程主要涉及 OnSaveDocument 和 OnOpenDocument 成员函数。

• 当文档需要被保存时，系统会调用 OnSaveDocument 函数。开发者在该函数中编写将文档内容写入文件的代码。
• 当需要加载文档时，系统会调用 OnOpenDocument 函数。在这个函数中，需要编写从文件读取数据到文档对象中的代码。

该机制通过虚函数实现，因此开发者可以根据需要在派生类中重写这些函数。

4.2 文档/视图交互实现

4.2.1 视图的更新策略

当文档中的数据发生变化时，视图需要相应地更新显示。MFC通过实现一个观察者模式来实现这一需求。当文档数据变更时，通过调用 UpdateAllViews 函数来通知所有关联的视图进行更新。

更新策略通常有以下两种： - 每次用户操作都立即更新视图。这种方法响应快速，但会消耗较多系统资源。 - 使用定时器，在一定时间间隔后批量更新视图。这种方法节省资源，但更新会有所延迟。

4.2.2 文档数据与视图显示的同步

同步更新的机制依赖于 UpdateAllViews 函数，它会遍历所有视图，并调用 OnUpdate 函数。 OnUpdate 函数由视图类实现，开发者需在其中编写更新视图的具体代码。通常 OnUpdate 会调用视图类中的绘制函数，如 OnDraw ，来重绘视图。

void CMyView::OnUpdate(CView* pSender, LPARAM lHint, CObject* pHint)
{
    // 更新逻辑
    Invalidate(); // 使视图失效，产生重绘消息
}

4.3 增强文档/视图功能

4.3.1 多视图支持和切换

MFC支持一个文档关联多个视图，允许不同的视图展示同一数据的不同方面。开发者可以使用 AddView 或 InsertView 函数将视图添加到文档中。用户可以通过菜单选项或工具栏按钮来切换视图。

切换视图时，需要在视图中重新绘制或显示文档数据。在文档类中，可以使用 UpdateAllViews 来通知所有视图数据已经变更，需要重新渲染。

4.3.2 文档序列化与定制处理

序列化是指将对象状态保存到流中（如文件）以及从流中恢复对象状态的过程。在MFC中，文档的序列化通过重写 Serialize 函数来实现。序列化通常用于文档的保存和加载。

开发者可以在 Serialize 函数中根据需要实现对文档数据的自定义处理。例如，除了保存文档的基本内容外，还可以保存用户的界面设置等附加信息。

void CMyDocument::Serialize(CArchive& ar)
{
    if (ar.IsStoring())
    {
        // 存储文档数据
    }
    else
    {
        // 加载文档数据
    }
}

代码块解释和参数说明

• OnUpdate 函数在视图类中被调用，它将视图和数据同步，确保当数据更新时，视图也得到更新。
• Invalidate 函数会标记视图区域为无效，这将导致视图重新绘制。
• Serialize 函数在文档类中重写，用于保存和加载文档的数据。 CArchive 对象通过其 IsStoring 方法判断当前是在保存还是加载文档，从而执行不同的处理逻辑。

通过上述各节内容的阐述，我们理解了MFC文档/视图架构的深层原理和实践操作，接下来将继续深入到GDI图形输出应用的相关知识点。

5. GDI图形输出应用

图形设备接口（GDI）是Windows操作系统中用于绘图的核心API，它使得开发者能够编写程序来输出图形和处理图形设备。MFC应用程序广泛使用GDI来实现用户界面和图形输出功能。本章将探讨GDI的基础知识，常用图形操作以及一些高级GDI图形技术。

5.1 GDI基础和图形设备接口

5.1.1 GDI的概念及其功能

GDI代表图形设备接口（Graphics Device Interface），是Windows提供的一组用于图形输出的API函数集合。它负责管理在屏幕、打印机或其他图形输出设备上的图形和文本绘制。GDI允许程序员通过抽象的方法来绘制图形，而不必关心目标设备的硬件特性。

GDI为应用程序提供以下功能：

• 创建和管理图形对象，如画刷（Brushes）、画笔（Pens）、字体（Fonts）和位图（Bitmaps）。
• 提供多种绘图函数来绘制线条、矩形、椭圆、多边形等基本图形和文本。
• 提供颜色管理和调色板操作。
• 支持图像的缩放、旋转和剪切等变换操作。
• 处理打印机和其他图形输出设备的特殊需求。

5.1.2 设备上下文（DC）的角色

设备上下文（Device Context，DC）是GDI中非常核心的一个概念。它是一个包含绘图属性和状态信息的数据结构，代表了一个图形输出设备的一个绘图表面。在MFC中，一个DC可以关联到屏幕、打印机、位图或者内存设备。

DC的主要作用如下：

• 存储当前绘图状态，包括当前选中的图形对象（如画刷、画笔、字体）和绘图模式（如颜色、透明度）。
• 提供一个抽象层，使得绘图代码不依赖于具体设备的物理特性。
• 执行图形和文本的绘制任务。

5.2 常用GDI图形操作

5.2.1 绘制基本图形和文本

在MFC应用程序中，使用GDI绘制基本图形和文本通常涉及以下步骤：

1. 获取一个指向设备上下文（DC）的指针。
2. 创建并选择图形对象到DC中。
3. 使用GDI函数进行绘制。
4. 清理并释放图形对象资源。

例如，使用MFC绘制一个矩形的代码示例：

CDC* pDC = GetDC(); // 获取当前窗口的DC
CRect rect(10, 10, 100, 100); // 设置矩形区域
pDC->Rectangle(&rect); // 绘制矩形
ReleaseDC(pDC); // 释放DC

5.2.2 颜色和图形属性设置

GDI提供了多种函数来设置绘图的颜色和属性。例如，可以使用 SetTextColor() 和 SetBkColor() 函数来分别设置文本颜色和背景颜色。在MFC中，还可以使用 CBrush 、 CPen 等类来创建和管理画刷和画笔等图形对象。

下面是一个设置画刷颜色并绘制一个填充矩形的例子：

CDC* pDC = GetDC(); // 获取当前窗口的DC
COLORREF color = RGB(0, 255, 0); // 定义绿色
CBrush myBrush(color); // 创建绿色画刷
CRect rect(10, 10, 100, 100); // 设置矩形区域
pDC->SelectObject(&myBrush); // 将画刷选入DC中
pDC->Rectangle(&rect); // 绘制矩形
pDC->SelectObject(pDC->GetStockObject(NULL_BRUSH)); // 重置DC的画刷
ReleaseDC(pDC); // 释放DC

5.3 高级GDI图形技术

5.3.1 使用位图和图元文件

在GDI中，位图是用于处理和存储图像数据的格式。MFC提供了 CBitmap 类来操作位图。位图可以在内存中创建，也可以从文件中加载。使用位图可以实现更复杂的图形输出，如图像处理、图像编辑等。

图元文件（WMF，Enhanced Metafile，EMF）是Windows中另一种用于存储图形和文本的文件格式。MFC通过 CGdiObject 类族，包括 CBitmap 、 CPictureHolder 等来操作图元文件。EMF文件特别适合在不同的设备上进行精确的图形输出，如矢量图形。

5.3.2 打印和打印预览功能

打印是GDI提供的另一项重要功能。在MFC中，可以通过对话框类 CPrintDialog 来显示打印对话框，允许用户选择打印机和打印选项。GDI提供的 CDC 类中的 StartDoc() , StartPage() , EndPage() , EndDoc() 等函数可以帮助开发者管理打印作业。

打印预览功能在某些应用程序中也是很有用的，允许用户在发送实际打印任务之前查看文档的外观。MFC提供 CPrintPreviewDC 类和 CPrintPreviewView 类来帮助实现打印预览功能。

5.3.3 实现GDI图形技术的示例代码和逻辑分析

在实现GDI图形技术时，关键步骤通常包括设备上下文的获取、图形对象的创建与选择、以及在设备上下文中进行绘制操作。接下来的示例将演示如何在MFC中实现打印预览功能。

void CYourView::OnFilePrintPreview()
{
    // 获取打印对话框
    CPrintDialog printDlg(FALSE);
    printDlg.DoModal();

    // 创建并初始化CPreviewView对象
    CPreviewView* pPreviewView = new CPreviewView(&printDlg);
    pPreviewView->Create(NULL, CRect(0, 0, 640, 480), AfxGetMainWnd(), AFX_IDW_PREEVIEW);

    // 设置打印预览状态和设备模式
    pPreviewView->OnInitialUpdate();
}

逻辑分析：

• 首先通过 CPrintDialog 对话框让用户选择打印机和打印设置。
• 创建一个 CPreviewView 对象，这通常是一个派生自 CView 的类，用于管理打印预览。
• 通过 Create 函数初始化视图，并指定预览窗口的位置和大小。
• 调用 OnInitialUpdate 函数设置打印预览状态，并初始化设备模式，这一步通常会触发 OnPrepareDC 和 OnPrint 函数来准备DC和进行预览绘制。

5.3.4 GDI技术在现代Windows应用中的应用

随着Windows API的不断演进，GDI技术虽然在某些新场景中被Direct2D等新技术替代，但在很多现存的MFC应用程序中仍广泛使用。GDI提供了大量用于2D图形绘制的工具，易于集成且性能可靠，尤其适用于开发企业级的桌面应用和工具。

此外，GDI技术也被广泛应用于Windows控制台应用程序，以增强输出内容的可读性，例如，通过使用自定义字体和颜色改善控制台输出的效果。虽然这些技术在新的应用程序开发中可能不如Direct2D等技术热门，但对于维护已有项目和实现特定功能来说，仍然是非常有价值的。

graph LR
    A[开始绘制] --> B[获取DC]
    B --> C[创建图形对象]
    C --> D[选择图形对象到DC]
    D --> E[绘制图形]
    E --> F[清理资源]
    F --> G[结束绘制]

在上图中，用Mermaid流程图表示了GDI绘图过程的逻辑步骤，从开始绘制到结束绘制，整个流程的清晰性体现了GDI的编程模式。

总结起来，GDI为Windows应用程序提供了强大的图形输出能力，尽管面临着新技术的挑战，但在许多关键应用中，GDI依然是不可或缺的技术之一。通过使用MFC中的GDI功能，开发者可以创建出功能丰富、视觉效果良好的应用程序。

6. 设备上下文（DC）概念

设备上下文（DC）是GDI（图形设备接口）中一个非常核心的概念，它是一个抽象的类，代表了一个设备环境，可以用于图形和文本的绘制。理解DC的工作原理及如何在程序中正确使用它，对于开发出高效且功能丰富的图形界面至关重要。

6.1 DC的类型和选择机制

6.1.1 不同类型的DC及其用途

在Windows系统中，根据不同的硬件设备，DC主要分为以下几类：

• 屏幕DC ：代表显示屏幕，用于绘制显示在屏幕上的内容。
• 打印DC ：代表打印机设备，用于绘制打印输出的页面。
• 内存DC ：在内存中创建，可以进行绘制操作，然后将结果输出到屏幕上或打印设备上。

此外，DC还有不同的格式，比如：矢量DC（矢量图绘制）和位图DC（位图绘制）。每种DC对应不同的绘制方式和性能特点，开发人员根据应用需求选择合适的DC类型。

6.1.2 选择DC到设备的流程

要将DC用于绘制操作，首先需要选择DC到一个目标设备。这一过程主要通过 CDC 类的 SelectObject 方法来实现。例如，在MFC程序中，通常会有如下代码段：

CDC dc; // 创建设备上下文对象
dc.CreateCompatibleDC(pDC); // 创建兼容的DC，pDC为已存在的DC对象
CBitmap bitmap; // 创建位图对象
bitmap.CreateCompatibleBitmap(pDC, width, height); // 创建与DC兼容的位图
CBitmap* pOldBitmap = dc.SelectObject(&bitmap); // 将位图选入DC中
// 在这里进行绘制
dc.SelectObject(pOldBitmap); // 完成绘制后，将旧对象选回DC中

这里的 SelectObject 方法不仅完成了DC选择对象的操作，还返回了之前在DC中选择的对象。当绘制完成后，应将该对象重新选入DC中，以恢复到绘制前的状态。

6.2 DC中的绘图对象管理

6.2.1 画刷、画笔和字体的使用

在DC中绘制图形时，经常需要使用到画笔（Pen）、画刷（Brush）和字体（Font）等绘图对象。以下是使用这些对象的基本步骤：

1. 创建对象实例，并设置相应属性。
2. 使用 SelectObject 方法将对象选入DC。
3. 执行绘制操作。
4. 绘制完成后，使用 SelectObject 方法将对象选出。

例如，绘制一个矩形：

CPen pen(PS_SOLID, 1, RGB(0,0,0)); // 创建黑色实线画笔
CBrush brush(RGB(255,0,0)); // 创建红色画刷
CFont font; // 创建字体对象
font.CreatePointFont(100, _T("Arial")); // 创建字体
CFont* pOldFont = dc.SelectObject(&font); // 选择字体到DC

dc.SelectObject(&pen); // 选择画笔到DC
dc.SelectObject(&brush); // 选择画刷到DC
dc.Rectangle(10, 10, 100, 100); // 绘制矩形

dc.SelectObject(pOldFont); // 选择回旧字体

6.2.2 管理DC中的资源

由于Windows是一个基于消息的系统，因此需要注意资源的管理。绘图对象在使用完之后，要确保被正确释放。通常，我们会采用RAII（Resource Acquisition Is Initialization）的模式来管理这些资源。利用MFC的智能指针类，例如 CPtrArray ，可以方便地管理这些绘图对象的生命周期。

CPen pen(PS_SOLID, 1, RGB(0,0,0));
CBrush brush(RGB(255,0,0));
CFont font;
font.CreatePointFont(100, _T("Arial"));

CPtrArray arr; // 创建指针数组
arr.Add(&pen); // 添加到数组，自动管理指针的释放
arr.Add(&brush);
arr.Add(&font);

dc.SelectObject(&pen);
dc.SelectObject(&brush);
dc.SelectObject(&font);

// 在DC中进行绘制操作...

// 清理资源
arr.RemoveAll(); // 释放并清除所有资源

6.3 DC的高级应用技巧

6.3.1 跨多个视图共享DC资源

在多视图应用程序中，可能会出现多个视图共享相同DC资源的情况。此时，可以利用内存DC来实现。内存DC允许你首先在一个内存DC中完成所有的绘图操作，然后一次性将结果绘制到屏幕上，这样可以避免在多个视图间重复绘制相同的图形，提高效率。

CDC memDC; // 创建内存DC
memDC.CreateCompatibleDC(&dc); // 与屏幕DC兼容
CBitmap bitmap; // 创建位图对象
bitmap.CreateCompatibleBitmap(&dc, width, height); // 创建与屏幕DC兼容的位图
CBitmap* pOldBitmap = memDC.SelectObject(&bitmap); // 将位图选入DC中
// 进行绘制操作...

dc.BitBlt(0, 0, width, height, &memDC, 0, 0, SRCCOPY); // 将内存DC中的内容绘制到屏幕上

memDC.SelectObject(pOldBitmap); // 将位图恢复到内存DC中

6.3.2 自定义DC和渲染优化

系统提供的DC类型可能无法完全满足所有应用需求，此时可以自定义DC。例如，创建一个包含额外状态信息的DC子类，在其中存储额外的状态或者实现特定的绘制逻辑，可以更好地控制渲染行为。

class MyDC : public CDC
{
public:
    // 自定义构造函数和绘图方法等
};

MyDC myDC; // 创建自定义DC实例
// 进行绘制操作...

通过继承并扩展 CDC 类，可以自定义绘图行为，例如加入性能优化、特定渲染逻辑等。这种自定义DC需要在应用开发阶段根据特定需求进行详细设计和实现。

通过本章的介绍，我们详细探讨了DC的类型与选择机制、绘图对象管理以及DC在高级应用场景下的使用技巧。DC作为MFC与GDI编程中不可分割的一部分，掌握DC的使用技巧对于开发出高效的图形界面至关重要。理解并合理运用DC，可以显著提高程序的渲染性能和用户体验。

7. 对话框设计与控件处理

7.1 对话框的设计与实现

7.1.1 对话框的创建和布局设计

对话框是用户与应用程序交互的常见界面元素，它能够收集用户输入的数据或提供程序的配置选项。在MFC中，对话框可以通过对话框编辑器进行设计，也可以通过代码直接创建。

使用对话框编辑器是一种可视化的方法，开发者可以通过拖拽控件到对话框模板上，然后为控件分配控件变量和控件ID，设置控件属性，例如字体大小、颜色等。

另一种方法是完全通过代码创建对话框，这在需要动态生成对话框时非常有用。下面的代码展示了如何通过代码创建一个简单的对话框，并显示它：

// 假设有一个CDialog派生类MyDialog
MyDialog dlg;
dlg.DoModal();

7.1.2 对话框中控件的添加和属性设置

对话框中的控件，如按钮、编辑框、列表框等，都需要在对话框创建后手动添加和配置。在对话框编辑器中，开发者可以通过属性表来设置控件属性，如控件的ID、位置、大小等。

在代码中，可以使用 CWnd::Create 或 CWnd::SubclassWindow 等函数来创建和附加控件。例如，创建一个按钮并设置属性的代码如下：

// 创建一个按钮，其ID为IDC_MY_BUTTON
CButton* pButton = new CButton;
pButton->Create(_T("Click Me!"), WS_VISIBLE | WS_CHILD | BS_PUSHBUTTON,
                CRect(100, 100, 200, 150), this, IDC_MY_BUTTON);

7.2 对话框的事件处理

7.2.1 常见控件事件的响应方法

对话框中的控件通常会响应用户交互事件，比如按钮点击、编辑框输入等。在MFC中，可以通过映射消息处理函数来响应这些事件。

在对话框类中，使用 ON_BN_CLICKED 宏来映射按钮点击事件，如下所示：

BEGIN_MESSAGE_MAP(CMyDialog, CDialogEx)
    // ...
    ON_BN_CLICKED(IDC_MY_BUTTON, &CMyDialog::OnBnClickedMyButton)
    // ...
END_MESSAGE_MAP()

void CMyDialog::OnBnClickedMyButton()
{
    // 处理按钮点击事件
    AfxMessageBox(_T("Button clicked!"));
}

7.2.2 对话框数据交换和验证

对话框通常需要将数据从界面元素转移到程序的变量中，这称为数据交换。MFC提供了一套数据交换机制，能够简化这一过程。

要实现数据交换，可以在对话框类中重写 DoDataExchange 函数，并使用 DDX/DDV 宏，如下所示：

void CMyDialog::DoDataExchange(CDataExchange* pDX)
{
    CDialogEx::DoDataExchange(pDX);
    // 使用DDX/DDV宏交换数据
    DDX_Text(pDX, IDC_MY_EDIT, m_strMyData);
    DDVMinMaxText(pDX, m_strMyData, _T("0"), _T("100"));
}

// 当对话框关闭之前，可以调用UpdateData函数来同步控件数据和程序变量
UpdateData(TRUE);

7.3 对话框的高级应用

7.3.1 模态与非模态对话框的使用

模态对话框会阻塞调用它的窗口，直到模态对话框关闭后，才能继续与应用程序的其他部分交互。非模态对话框则允许用户在保持对话框打开的同时，与应用程序的其他部分交互。

创建模态对话框通常使用 DoModal 函数，而非模态对话框则可以使用 Create 函数，代码示例如下：

// 模态对话框示例
CMyModalDialog dlg;
if(dlg.DoModal() == IDOK)
{
    // 用户点击了OK按钮
}

// 非模态对话框示例
CMyModelessDialog dlg;
dlg.Create(CMyModelessDialog::IDD);

7.3.2 对话框与应用程序的数据交互

对话框可以与应用程序的数据进行交互，可以通过指针、引用或者共享内存等方式。数据交换通常是通过对话框的数据交换机制完成的。

如果要共享应用程序的数据，可以通过设置成员变量或使用全局变量等方式。下面是通过成员变量共享数据的一个例子：

// 在对话框类中添加成员变量
class CMyDialog : public CDialogEx
{
public:
    CString m_strSharedData;
    // ...
};

// 在应用程序的其他部分设置和获取数据
CMyDialog dlg;
dlg.m_strSharedData = _T("Shared data");
dlg.DoModal();
// 获取数据
CString strData = dlg.m_strSharedData;

在以上章节中，我们逐步深入了对话框设计与控件处理的基本概念、事件处理方法、以及如何实现模态与非模态对话框和数据交互。理解这些内容对于开发复杂的MFC应用程序至关重要，特别是在用户界面的定制和功能实现方面。接下来，我们将继续探讨如何在MFC应用程序中实现更高级的图形输出应用。

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