消息機制與事件處理

時間 2019-11-18

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1. 前言

1.1 什麼是消息？

要更好地使用C++進行Windows編程，就須要進一步瞭解其消息機制。在Windows應用程序中，事件驅動是圍繞着消息的產生和處理展開的，消息是對發生的事件的描述信息。消息通知程序有關事件的發生。一條消息包含有消息的名字、標識、消息發生時的一些參數，以及處理這條消息的函數入口指針。每當用戶進行某種操做，好比鼠標單擊或鍵盤按鍵，就會觸發相應的事件。而事件是以消息的方式通知Windows應用程序的。一旦應用程序得到某條消息，就根據消息映射表查找相應消息的響應函數的入口地址，調用該函數處理消息，完成用戶預期的功能。linux

1.2 在哪裏產生消息？在哪裏對消息進行響應？

在Windows操做系統中，應用程序主要以窗口的形式存在。窗口是一個可視的人機交互界面，用來接收各類事件，如用戶鍵盤/鼠標事件、外設的請求事件、定時器的請求事件、信號量的請求事件等。所以，它也就成爲應用程序控制消息的發送端和接收端。即Windows應用程序是圍繞窗口進行的，窗口不只提供了可視化的應用程序的界面，也是Windows消息的產生和響應的地方。算法

1.3 Windows系統如何實現消息機制？

消息的產生是因爲相應的事件被觸發；消息的發送以隊列形式進行；消息響應遵循必定的順序。MFC類庫爲這種消息響應機制提供了完整的處理功能。MFC類庫中的不少類都具備處理相應消息的功能。在面向過程的程序設計方式中，對外設，好比鼠標、鍵盤等的控制是經過輪詢方式進行，即分別定時查詢這些設備的輸入請求來完成的。而在Windows環境中，這些控制是經過消息機制完成的。所以，Windows也被稱爲「基於事件驅動的、消息機制的」操做系統。消息機制是Windows能進行多任務併發處理的基礎，它保證了Windows下同時運行的程序可以協同做業。編程

在Windows中，應用程序都包含一個消息循環。該消息循環持續反覆檢測消息隊列，查看是否有用戶事件消息，這些用戶事件消息包括鼠標移動、單擊、雙擊、鍵盤操做和計時器到達等。事實上，這些事件首先被Windows系統接收到。當Windows接收到這些事件後，會產生一些相應的描述事件的消息，而且將這些消息分發到相應的應用程序。應用程序接到這些消息後，根據不一樣的消息查詢消息映射，調用其相應的消息響應函數，完成必定的功能與過程。這一系列動做稱之爲消息響應。windows

2. Calling機制

調用(calling)機制從彙編時代起已經大量使用：準備一段現成的代碼，調用者能夠隨時跳轉至此段代碼的起始地址，執行完後再返回跳轉時的後續地址。CPU爲此準備了現成的調用指令，調用時能夠壓棧保護現場，調用結束後從堆棧中彈出現場地址，以便自動返回。借堆棧保護現場真是一項絕妙的發明，它使調用者和被調者能夠互不相識，因而纔有了後來的函數和組件，使吾輩編程者如此輕鬆愉快。安全

3. Callback機制

調用機制並不是完美。回調函數就是一例。函數之類本是爲調用者準備的美餐，其烹製者應對食客瞭如指掌，但實情並不是如此。例如，寫一個快速排序函數供他人調用，其中必包含比較大小。麻煩來了：此時並不知要比較的是何類數據--整數、浮點數、字符串？因而只好爲每類數據製做一個不一樣的排序函數。更通行的辦法是在函數參數中列一個回調函數地址，並通知調用者：君需本身準備一個比較函數，其中包含兩個指針類參數，函數要比較此二指針所指數據之大小，並由函數返回值說明比較結果。排序函數借此調用者提供的函數來比較大小，借指針傳遞參數，能夠全然無論所比較的數據類型。被調用者回頭調用調用者的函數（夠咬嘴的），故稱其爲回調（callback）。服務器

回調函數使程序結構亂了許多。Windows API函數集中有很多回調函數，儘管有詳盡說明，仍使初學者一頭霧水。恐怕這也是無奈之舉。不管何種事物，能以樹形結構單向描述畢竟讓人舒服些。若是某家族中孫輩又是某祖輩的祖輩，恐怕無人能理清其中的頭緒。但數據處理之複雜每每須要構成網狀結構，非簡單的客戶/服務器關係能窮盡。多線程

4. 操做系統與應用程序的關係——廣義回調/消息機制

Windows系統還包含着另外一種更爲普遍的回調機制，即消息機制。消息本是Windows的基本控制手段，乍看與函數調用無關，實際上是一種變相的函數調用。發送消息的目的是通知收方運行一段預先準備好的代碼，至關於調用一個函數。消息所附帶的WParam和LParam至關於函數的參數，只不過比普通參數更通用一些。應用程序能夠主動發送消息，更多狀況下是坐等Windows發送消息。一旦消息進入所屬消息隊列，便檢感興趣的那些，跳轉去執行相應的消息處理代碼。操做系統本是爲應用程序服務，由應用程序來調用。而應用程序一旦啓動，卻要反過來等待操做系統的調用。這分明也是一種回調，或者說是一種廣義回調。併發

其實，應用程序之間也能夠造成這種回調。假如進程B收到進程A發來的消息，啓動了一段代碼，其中又向進程A發送消息，這就造成了回調。 這種回調比較隱蔽，弄很差會搞成遞歸調用，若缺乏終止條件，將會循環不已，直至把程序搞垮。如果故意編寫成此遞歸調用，並設好終止條件，卻是頗有意思。但這種程序結構太隱蔽，除非十分必要，仍是不用爲好。異步

5. 同步調用與異步調用

利用消息也能夠構成狹義回調。上面所舉排序函數一例，能夠把回調函數地址換成窗口handle。如此，當須要比較數據大小時，不是去調用回調函數，而是借API函數SendMessage向指定窗口發送消息。收到消息方負責比較數據大小，把比較結果經過消息自己的返回值傳給消息發送方。所實現的功能與回調函數並沒有不一樣。固然，此例中改成消息純屬畫蛇添腳，反倒把程序搞得很慢。但其餘狀況下並不是老是如此，特別是須要異步調用時，發送消息是一種不錯的選擇。假如回調函數中包含文件處理之類的低速處理，調用方等不得，須要把同步調用改成異步調用，去啓動一個單獨的線程，而後立刻執行後續代碼，其他的事讓線程慢慢去作。一個替代辦法是借API函數PostMessage發送一個異步消息，而後當即執行後續代碼。這要比本身搞個線程省事許多，並且更安全。函數

6. 事件與對象

現在咱們是活在一個object時代。只要與編程有關，不管何事都離不開object。但object並未消除回調，反而把它發揚光大，弄獲得處都是，只不過大都以事件（event）的身份出現，鑲嵌在某個結構之中，顯得更正統，更容易被人接受。應用程序要使用某個構件，總要先弄清構件的屬性、方法和事件，而後給構件屬性賦值，在適當的時候調用適當的構件方法，還要給事件編寫*處理例程，以備構件代碼來調用。何謂事件？它不過是一個指向事件例程的地址，與回調函數地址沒什麼區別。

不過，此種回調方式比傳統回調函數要高明許多。首先，它把讓人不太舒服的回調函數變成一種天然而然的處理例程，使編程者頓覺氣順。再者，地址是一個危險的東西，用好了可以使程序加速，用很差到處是陷阱，程序隨時都會崩潰。現代編程方式老是想法把地址隱藏起來（隱藏比較完全的如 VB 和 Java），其代價是下降了程序效率。事件例程使編程者無需直接操做地址，但並不會使程序減速。更妙的是，此一改變，本是有損程序結構之奇技怪巧變成一種嶄新設計理念，不只免去被人抨擊，並且逼得吾等凡人淨手更衣，細細研讀，仰慕至今。

7. 消息與事件的區別

事件是一個動做——用戶觸發的動做。
消息是一個信息——傳遞給系統的信息。

事件與消息的概念在計算機中較易混淆，但本質不一樣：

事件由用戶觸發且只能由用戶觸發，操做系統可以感受到由用戶觸發的事件，並將此事件轉換爲一個特定的消息發送到程序的消息隊列中。

這裏強調的是

能夠說「用戶觸發了一個事件」，而不能說「用戶觸發了一個消息」。

用戶只能觸發事件，而事件只能由用戶觸發。
一個事件產生後，將被操做系統轉換爲一個消息，因此一個消息多是由一個事件轉換而來或者由操做系統產生。

總結事件和消息的來源

事件：只能由用戶經過外設的輸入產生。
消息：產生消息的來源有三個
(1) 由操做系統產生。
(2) 由用戶觸發的事件轉換而來。
(3) 由另外一個消息產生。

注：上述描述彷佛不太嚴謹，如定時器事件應該算是內部事件，並不是用戶產生。

我的總結

程序是數據的流動。全部的編程技術(tricks)都在往兩個方面去努力：

減小時間消耗——時間調度算法（操做系統、進程、線程）
減小內存(空間)消耗——內存管理
時間與空間互換與平衡
在開發效率和執行效率之間尋求平衡(trade-off)

參考連接
1. 面向過程-事件驅動編程-消息機制
 2. VC中的事件、消息與重寫

事件：按下鼠標，按下鍵盤，按下游戲手柄，將U盤插入USB接口，都將產生事件。好比說按下鼠標左鍵，將產生鼠標左鍵被按下的事件。

消息：當鼠標被按下，產生了鼠標按下事件，windows偵測到這一事件的發生，隨即發出鼠標被按下的消息到消息隊列中，這消息附帶了一系列相關的事件信息，好比鼠標哪一個鍵被按了，在哪一個窗口被按的，按下點的座標是多少？如此等等。

1.要理解事件驅動和程序，就須要與非事件驅動的程序進行比較。實際上，現代的程序大可能是事件驅動的，好比多線程的程序，確定是事件驅動的。早期則存在許多非事件驅動的程序，這樣的程序，在須要等待某個條件觸發時，會不斷地檢查這個條件，直到條件知足，這是很浪費cpu時間的。而事件驅動的程序，則有機會釋放cpu從而進入睡眠態（注意是有機會，固然程序也可自行決定不釋放cpu），當事件觸發時被操做系統喚醒，這樣就能更加有效地使用cpu.
2.再說什麼是事件驅動的程序。一個典型的事件驅動的程序，就是一個死循環，並以一個線程的形式存在，這個死循環包括兩個部分，第一個部分是按照必定的條件接收並選擇一個要處理的事件，第二個部分就是事件的處理過程。程序的執行過程就是選擇事件和處理事件，而當沒有任何事件觸發時，程序會因查詢事件隊列失敗而進入睡眠狀態，從而釋放cpu。
3.事件驅動的程序，一定會直接或者間接擁有一個事件隊列，用於存儲未能及時處理的事件。
4.事件驅動的程序的行爲，徹底受外部輸入的事件控制，因此，事件驅動的系統中，存在大量這種程序，並以事件做爲主要的通訊方式。
5.事件驅動的程序，還有一個最大的好處，就是能夠按照必定的順序處理隊列中的事件，而這個順序則是由事件的觸發順序決定的，這一特性每每被用於保證某些過程的原子化。
6.目前windows,linux,nucleus,vxworks都是事件驅動的，只有一些單片機多是非事件驅動的。

簡單記錄本身對於消息驅動和事件驅動的理解。

關於這兩者的具體區別，於實現上來講，兩者都是註冊綁定，而後交付執行。

消息驅動模型在註冊的時候僅僅註冊一個回調函數做爲處理函數。
而事件驅動模型則須要註冊多個函數做爲處理函數。

消息驅動模型因爲處理函數只有一個的緣故，
故須要在回調函數中使用switch等手段，
對消息進行派發並具體處理。
而事件驅動模型則須要在各個回調函數中處理各自的事物。

因此從設計角度說，消息驅動模型的複用性高於事件驅動模型，或者說事件驅動模型通常用於處理某個特定的問題。而形成這種情形的緣由是，消息驅動模型不須要知道具體的消息含義，而事件驅動模型則須要知道具體的事件含義，不然沒法經過回調函數處理。