Visual C++ для начинающих - Обзор среды Microsoft Developer Studio

Обзор среды Microsoft Developer Studio

Студия разработчика фирмы Microsoft (Microsoft Developer Studio) - это интегрированная среда для разработки, позволяющая функционировать различным средам разработки, одна из которых Visual C++, другая - Visual J++. В дальнейшем будет идти речь только о среде разработки Visual C++.

В студии разработчика можно строить обычные программы на C и С++, создавать статические и динамические библиотеки, но основным режимом работы является создание Windows-приложений с помощью инструмента MFC AppWizard (Application Wizard - мастер приложений) и библиотеки базовых классов MFC (Microsoft Foundation Class Library). Такие приложения называются MFC-приложениями. Главная особенность этих Windows-приложений состоит в том, что они работают как совокупность взаимодействующих объектов, классы которых определены библиотекой MFC. 

Библиотека MFC

Главная часть библиотеки MFC состоит из классов, используемых для построения компонентов приложения. С каждым MFC-приложением связывается определяющий его на верхнем уровне объект theApp, принадлежащий классу, производному от CWinApp.

Как правило, структура приложения определяется архитектурой Document-View (документ-облик). Это означает, что приложение состоит из одного или нескольких документов - объектов, классы которых являются производными от класса CDocument (класс "документ"). С каждым из документов связаны один или несколько обликов - объектов классов, производных от CView (класс "облик ") и определяющих облик документа.

Класс CFrameWnd ("окна-рамки") и производные от него определяют окна-рамки на дисплее. Элементы управления, создаваемые при проектировании интерфейса пользователя, принадлежат семейству классов элементов управления. Появляющиеся в процессе работы приложения диалоговые окна - это объекты классов, производных от CDialog.

Классы CView, CFrameWnd, CDialog и все классы элементов управления наследуют свойства и поведение своего базового класса CWnd ("окно"), определяющего по существу Windows-окно. Этот класс в свою очередь является наследником базового ласса CObject ("объект").

Одна из трудностей в понимании принципов устройства MFC-приложения, заключается в том, что объекты, из которых оно строится, наследуют свойства и поведение всех своих предков, поэтому необходимо знать базовые классы.

Архитектура приложения

У всех Windows-приложений фиксированная структура, определяемая функцией WinMain. Структура приложения, построенного из объектов классов библиотеки MFC, является еще более определенной.

Приложение состоит из объекта theApp, функции WinMain, и некоторого количества других объектов. Сердцевина приложения - объект theApp - отвечает за создание всех остальных объектов и обработку очереди сообщений. Объект theApp является глобальным и создается еще до начала работы функции WinMain. Работа функции WinMain заключается в последовательном вызове двух методов объекта theApp: InitInstance и Run. В терминах сообщений можно сказать, WinMain посылает объекту theApp сообщение InitInstance, которое приводит в действие метод InitInstance.

Получив сообщение InitInstance, theApp создает внутренние объекты приложения. Процесс создания выглядит как последовательное порождение одних объектов другими. Набор объектов, порождаемых в начале этой цепочки, определен структурой MFC практически однозначно - это главная рамка, шаблон, документ, облик. Их роли в работе приложения будут обсуждаться позже.

Следующее сообщение, получаемое theApp, - Run - приводит в действие метод Run. Оно как бы говорит объекту: "Начинай работу, начинай процесс обработки сообщений из внешнего мира". Объект theApp циклически выбирает сообщения из очереди и инициирует обработку сообщений объектами приложения.

Некоторые объекты имеют графический образ на экране, с которым может взаимодействовать пользователь. Эти интерфейсные объекты обычно связаны с Windows-окном. Среди них особенно важны главная рамка и облик. Именно им объект прежде всего распределяет сообщения из очереди через механизм Windows-окон и функцию Dispatch.

Когда пользователь выбирает команду меню окна главной рамки, то возникают командные сообщения. Они отправляются сначала объектом theApp объекту главная рамка, а затем обходят по специальному маршруту целый ряд объектов, среди которых первыми являются документ и облик, информируя их о пришедшей от пользователя команде.

При работе приложения возникают и обычные вызовы одними объектами методов других объектов. В объектно-ориентированной терминологии такие вызовы могут называться сообщениями. В Visual C++ некоторым методам приписан именно этот статус (например, методу OnDraw).

Важное значение имеют также объекты документ, облик и главная рамка. Здесь отметим только, что документ содержит данные приложения, облик организует представление этих данных на экране, а окно главной рамки - это окно, внутри которого размещены все остальные окна приложения. 

Каркас приложения

Наследование - одна из фундаментальных идей объектно-ориентированного программирования. Именно этот механизм наследования позволяет программисту дополнять и переопределять поведение базового класса, не вторгаясь в библиотеку MFC, которая остается неизменной. Все изменения делаются в собственном производном классе. Именно в этом и заключается работа программиста.

Объекты, их которых состоит приложение, являются объектами классов, производных от классов библиотеки MFC. Разработка приложения состоит в том, что программист берет из библиотеки MFC классы CWinApp, CFrameWnd, CDocument, CView и т.д. и строит производные классы. Приложение создается как совокупность объектов этих производных классов. Каждый объект несет в себе как наследуемые черты, определяемые базовыми классами, так и новые черты, добавленные программистом. Наследуемые черты определяют общую схему поведения, свойственную таким приложениям. Новые же черты позволяют реализовать специфические особенности поведения приложения, необходимые для решения стоящей перед ним задачи. 

При определении производного класса программист может:

• переопределить некоторые методы базового класса, причем те методы, что не были переопределены, будут наследоваться в том виде, в каком они существуют в базовом классе;
• добавить новые методы;
• добавить новые переменные.

Приложение, построенное на основе библиотеки MFC, - "айсберг", большая часть которого невидима, но является основой всего приложения. Часть приложения, лежащую в библиотеке MFC, - framework - называется каркасом приложения. Рассмотрим работу приложения как процесс взаимодействия между каркасом и частью приложения, разработанной программистом. Совершенно естественно, что в методах, определенных программистом, могут встречаться вызовы методов базового класса, что вполне можно рассматривать как вызов функции из библиотеки. Важнее, однако, что и метод производного класса, определенный программистом, может быть вызван из метода родительского класса. Другими словами, каркас и производный класс в этом смысле равноправны - их методы могут вызывать друг друга. Такое равноправие достигается благодаря виртуальным методам и полиморфизму, имеющимся в арсенале объектно-ориентированного программирования.

Если метод базового класса объявлен виртуальным и разработчик переопределил его в производном классе, это значит, что при вызове данного метода в некоторой полиморфной функции базового класса в момент исполнения будет вызван метод производного класса и, следовательно, каркас вызывает метод, определенный программистом. Точнее говоря, обращение к этому методу должно производиться через ссылку на производный объект либо через объект, являющийся формальным параметром и получающий при вызове в качестве своего значения объект производного класса. Когда вызывается виртуальный метод М1, переопределенный разработчиком, то согласно терминологии Visual C++, каркас посылает сообщение М1 объекту производного класса, а метод М1 этого объекта обрабатывает это сообщение. Если сообщение М1 послано объекту производного класса, а обработчик этого сообщения не задан программистом, объект наследует метод М1 ближайшего родительского класса, в котором определен этот метод. Если же обработчик такого сообщения создан программистом, он автоматически отменяет действия, предусмотренные родительским классом в отсутствие этого обработчика. 

Каркас приложений

С Visual C++ тесно связано еще одно понятие - каркас приложений, которое близко и созвучно понятию каркаса приложения, но в отличие от него относится не к одному конкретному приложению, а к библиотеке, с помощью которой строятся многие приложения. Каркас приложений - это библиотека классов, из которых программист берет не только набор классов, играющих роль дополнительных типов данных, но и классы, служащие строительными блоками приложения на самом верхнем уровне. С этой точки зрения, каркас приложения является частью каркаса приложений, относящейся к данному приложению. Примеры каркасов приложений - библиотеки классов MFC и OWL. 

Проект приложения

О принципах устройства приложения рассказывалось выше. Теперь рассмотрим, как оно создается с помощью Visual C++. Сначала разберем одно важное понятие - проект. До сих пор приложение рассматривалось, как только как совокупность объектов базовых и производных классов. Но для обеспечения работы приложения требуется нечто большее - наряду с описанием классов необходимо описание ресурсов, связанных с приложением, нужна справочная система и т.п. Термин "проект" как раз и используется, когда имеется в виду такой более общий взгляд на приложение.

В среде Visual C++ можно строить различные типы проектов. Такие проекты после их создания можно компилировать и запускать на исполнение. Фирма Microsoft разработала специальный инструментарий, облегчающий и ускоряющий создание проектов в среде Visual C++. Например, мастер MFC AppWizard (exe) позволяет создать проект Windows-приложения которое имеет однодокументный, многодокументный или диалоговый интерфейс и использует библиотеку MFC.

Создаваемый остов приложения составлен так, что в дальнейшей работе с проектом можно использовать другое инструментальное средство - ClassWizard (мастер классов), предназначенное для создания остовов новых производных классов. Еще одно основное назначение ClassWizard в том, что он создает остовы для переопределяемых методов. Он позволяет показать все сообщения, приходящие классу, и создать остов обработчика любого из этих сообщений. Это только две основные функции ClassWizard. Он не всесилен, но его возможности довольно велики.