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深入探讨MFC消息循环和消息泵
作者：周焱

首先，应该清楚MFC的消息循环(::GetMessage,::PeekMessage)，消息泵(CWinThread::PumpMessage)和MFC的消息在窗口之间的路由是两件不同的事情。在MFC的应用程序中(应用程序类基于CWinThread继承)，必须要有一个消息循环，他的作用是从应用程序的消息队列中读取消息，并把它派送出去(::DispatchMessage)。而消息路由是指消息派送出去之后，系统(USER32.DLL)把消息投递到哪个窗口，以及以后消息在窗口之间的传递是怎样的。

消息分为队列消息(进入线程的消息队列)和非队列消息(不进入线程的消息队列)。对于队列消息，最常见的是鼠标和键盘触发的消息，例如WM_MOUSERMOVE,WM_CHAR等消息；还有例如：WM_PAINT、WM_TIMER和WM_QUIT。当鼠标、键盘事件被触发后，相应的鼠标或键盘驱动程序就会把这些事件转换成相应的消息，然后输送到系统消息队列，由Windows系统负责把消息加入到相应线程的消息队列中，于是就有了消息循环(从消息队列中读取并派送消息)。还有一种是非队列消息，他绕过系统队列和消息队列，直接将消息发送到窗口过程。例如,当用户激活一个窗口系统发送WM_ACTIVATE, WM_SETFOCUS, and WM_SETCURSOR。创建窗口时发送WM_CREATE消息。在后面你将看到，MS这么设计是很有道理的，以及他的整套实现机制。

这里讲述MFC的消息循环，消息泵。先看看程序启动时，怎么进入消息循环的：
_tWinMain ->AfxWinMain ->AfxWinInit ->CWinThread::InitApplication ->CWinThread::InitInstance ->CWinThread::Run

非对话框程序的消息循环的事情都从这CWinThread的一Run开始...

第一部分：非对话框程序的消息循环机制。

//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));
 }    //无限循环，退出条件是收到WM_QUIT消息。

 ASSERT(FALSE);  // not reachable
}

这是一个无限循环，他的退出条件是收到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()函数执行，跳出循环，返回程序的退出代码。所以，一个程序要退出，只用在代码中调用函数

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

下面讨论一下这个函数Run的流程，分两步：

1,第一个内循环phase1。bIdle代表程序是否空闲。他的意思就是，如果程序是空闲并且消息队列中没有要处理的消息，那么调用虚函数OnIdle进行空闲处理。在这个处理中将更新UI界面(比如工具栏按钮的enable和disable状态)，删除临时对象(比如用FromHandle得到的对象指针。由于这个原因，在函数之间传递由FromHandle得到的对象指针是不安全的，因为他没有持久性)。OnIdle是可以重载的，你可以重载他并返回TRUE使消息循环继续处于空闲状态。

NOTE：MS用临时对象是出于效率上的考虑，使内存有效利用，并能够在空闲时自动撤销资源。关于由句柄转换成对象，可以有若干种方法。一般是先申明一个对象obj,然后使用obj.Attatch来和一个句柄绑定。这样产生的对象是永久的，你必须用obj.Detach来释放对象。

2，第二个内循环phase2。在这个循环内先启动消息泵(PumpMessage),如果不是WM_QUIT消息，消息泵将消息发送出去(::DispatchMessage)。消息的目的地是消息结构中的hwnd字段所对应的窗口。
//thrdcore.cpp
BOOL CWinThread::PumpMessage()
{
 ASSERT_VALID(this);
 
 //如果是WM_QUIT就退出函数(return FALSE)，这将导致程序结束.
 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); //键转换
  ::DispatchMessage(&m_msgCur); //派送消息
 }
 return TRUE;
}

在这一步有一个特别重要的函数大家一定认识：PreTranslateMessage。这个函数在::DispatchMessage发送消息到窗口之前，进行对消息的预处理。PreTranslateMessage函数是CWinThread的成员函数，大家重载的时候都是在View类或者主窗口类中，那么，它是怎么进入别的类的呢？代码如下：
//thrdcore.cpp
BOOL CWinThread::PreTranslateMessage(MSG* pMsg)
{
 ASSERT_VALID(this);

 // 如果是线程消息，那么将会调用线程消息的处理函数
 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
}

由上面这个函数可以看出：

第一，如果(pMsg->hwnd == NULL),说明这是一个线程消息。调用CWinThread::DispatchThreadMessageEx到消息映射表找到消息入口，然后调用消息处理函数。

NOTE: 一般用PostThreadMessage函数发送线程之间的消息，他和窗口消息不同，需要指定线程id,消息激被系统放入到目标线程的消息队列中；用ON_THREAD_MESSAGE( message, memberFxn )宏可以映射线程消息和他的处理函数。这个宏必须在应用程序类(从CWinThread继承)中，因为只有应用程序类才处理线程消息。如果你在别的类(比如视图类)中用这个宏，线程消息的消息处理函数将得不到线程消息。

第二，消息的目标窗口的PreTranslateMessage函数首先得到消息处理权，如果函数返回FALSE，那么他的父窗口将得到消息的处理权，直到主窗口；如果函数返回TRUE(表示消息已经被处理了)，那么就不需要调用父类的PreTranslateMessage函数。这样，保证了消息的目标窗口以及他的父窗口都可以有机会调用PreTranslateMessage--在消息发送到窗口之前进行预处理(如果自己处理完然后返回FALSE的话 -_-b),如果你想要消息不传递给父类进行处理的话，返回TRUE就行了。

第三，如果消息的目标窗口和主窗口没有父子关系，那么再调用主窗口的PreTranslateMessage函数。为什么这样？由第二步知道，一个窗口的父窗口不是主窗口的话，尽管它的PreTranslateMessage返回FALSE，主窗口也没有机会调用PreTranslateMessage函数。我们知道，加速键的转换一般在框架窗口的PreTranslateMessage函数中。我找遍了MFC中关于加速键转换的处理，只有CFrameWnd,CMDIFrameWnd，CMDIChildWnd等窗口类有。所以，第三步的意思是，如果消息的目标窗口(他的父窗口不是主窗口，比如一个这样的非模式对话框)使消息的预处理继续漫游的话(他的PreTranslateMessage返回FALSE)，那么给一次机会给主窗口调用PreTranslateMessage(万一他是某个加速键消息呢？)，这样能够保证在有非模式对话框的情况下还能保证主窗口的加速键好使。
我做了一个小例子，在对话框类的PreTranslateMessage中，返回FALSE。在主窗口显示这个非模式对话框，在对话框拥有焦点的时候，仍然能够激活主窗口的快捷键。

总之，整个框架就是让每个消息的目标窗口(包括他的父窗口)都有机会参与消息到来之前的处理。呵呵~

至此，非对话框的消息循环和消息泵的机制就差不多了。这个机制在一个无限循环中，不断地从消息队列中获取消息，并且保证了程序的线程消息能够得到机会处理，窗口消息在预处理之后被发送到相应的窗口处理过程。那么，还有一点疑问，为什么要一会儿调用::PeekMessage,一会儿调用::GetMessage呢，他们有什么区别？

NOTE：一般来说，GetMessage被设计用来高效地从消息队列获取消息。如果队列中没有消息，那么函数GetMessage将导致线程休眠(让出CPU时间)。而PeekMessage是判断消息队列中如果没有消息，它马上返回0，不会导致线程处于睡眠状态。

在上面的phase1第一个内循环中用到了PeekMessage，它的参数PM_NOREMOVE表示并不从消息队列中移走消息，而是一个检测查询，如果消息队列中没有消息他立刻返回0，如果这时线程空闲的话将会引起消息循环调用OnIdle处理过程(上面讲到了这个函数的重要性)。如果将::PeekMessage改成::GetMessage(***),那么如果消息队列中没有消息，线程将休眠，直到线程下一次获得CPU时间并且有消息出现才可能继续执行，这样，消息循环的空闲时间没有得到应用，OnIdle也将得不到执行。这就是为什么既要用::PeekMessage(查询),又要用::GetMessage(做实际的工作)的缘故。

第二部分: 对话框程序的消息循环机制

 

基于对话框的MFC工程和上面的消息循环机制不一样。实际上MFC的对话框工程程序就是模式对话框。他和上面讲到的非对话框程序的不同之处，主要在于应用程序对象的InitInstance()不一样。

//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; //定义一个对话框对象
 m_pMainWnd = &dlg;
 int nResponse = dlg.DoModal(); //对话框的消息循环在这里面开始
 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函数返回FALSE，由最上面程序启动流程可以看出，CWinThread::Run是不会得到执行的。也就是说，上面第一部分说的消息循环在对话框中是不能执行的。实际上，对话框也有消息循环，她的消息循环在CDialog::DoModal()虚函数中的一个RunModalLoop函数中。

这个函数的实现体在CWnd类中：
int CWnd::RunModalLoop(DWORD dwFlags)
{
 ASSERT(::IsWindow(m_hWnd)); // window must be created