使用 microsoft.net frameworks 創建基于 windows 的應用程序
shawn burke
microsoft corporation
2000年9月

摘要： ：本文介紹了 win 表單這一新的窗體程序包，借助這一程序包，開發人員能夠充分利用 microsoft windows 操作系統所提供的 ui 功能。

目錄

簡介
介紹 win forms
更好的易學易用性
布局
gdi+
訪問底層系統
結論

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簡介

目前 web 已成了街談巷議的話題，看起來好像 microsoft® visual studio® 開發系統對創建基于 microsoft windows® 的傳統應用程序的支持有所減弱。實際上，microsoft 對基于 windows 的應用程序開發方面的投資在不斷加大。

win 表單是一個新的窗體程序包，借助這一程序包，開發人員能夠充分利用 microsoft windows® 操作系統所提供的豐富的用戶界面功能，創建基于 windows 的應用程序。win forms 是新的 microsoft®.net 平臺的一個組成部分，它提供了許多新技術，包括通用的應用程序框架、可管理的執行環境、一體化的安全性以及面向對象的設計原則。而且，win forms 全面支持快速簡便地接入 web services 以及建立豐富的基于 ado+ 數據模型的數據感知應用程序。得益于 visual studio 中新的共享開發環境，開發人員能夠使用包括 microsoft visual basic® 和 c# 在內的任何支持 .net 平臺的語言創建 win forms 應用程序。

介紹 win forms

就像剛才所說的，win forms 是專用于 windows 客戶機 ui 編程的 .net framework 的命名空間。它與 asp+ ui 程序包（即 web forms）共享同樣的設計原則，但其類和實現卻全然不同。在 microsoft win32® api 和 web 組件之間沒有魔術般變形的類。就像所有的 .net frameworks 一樣，一致性已成為優先考慮的問題。其目的是為了 win forms 開發人員能夠迅速適應在 web forms 中編寫代碼，反之亦然。例如，所有命名空間都有 button 類，每一個都有文本、默認的 onclick 事件以及 forecolor、backcolor 和 font 屬性。

win forms 的所有控件都基于 system.winforms.control 類。control 已內置了所有基本的 hwnd 功能，并且它能處理我們已經熟悉并喜愛的絕大多數通用 wm_xxxx 消息。richcontrol 由 control 派生而來，其中添加了布局邏輯和繪圖代碼。system.winforms 命名空間中的絕大多數控件實際上都由 richcontrol 派生而來。scrollablecontrol 能夠支持窗口客戶區域的滾動。一般情況下，對滾動功能的支持是通過 containercontrol 實現的，后者由 scrollablecontrol 派生而來，并增加了對管理子控件、焦點問題和跨欄的支持。form 由 containercontrol 派生而來，是 win form 的頂級控件，它帶有控制標題欄、系統菜單、非矩形窗口和默認控件的屬性。usercontrol 也由 containtercontrol 派生而來，是開發人員能夠創建的控件的基本類。usercontrol 一般用于托管其它子控件，但對于外部客戶機來說，它又是作為單個單元出現的。usercontrol 和 form 在 microsoft® visual studio.net 中都有可視設計器，您會找到用于添加和設計由其所派生的類的項。

圖 1. win forms 控件層次結構

既然我們已了解 win forms 的（最）基本方面，讓我們揭開它的面紗，看看其表面下的一些相當不錯的功能。

更好的易學易用性

win forms 的主要目的是盡可能地提高定位到 win32 平臺的開發人員的工作效率。無論是圖形設備界面 (gdi) 還是窗口狀態管理，為 win32 編程通常都是很困難的。例如，類似 ws_border 或 ws_caption 的一些窗口樣式只能在創建窗口時指定或修改。而 ws_visible 或 ws_child 等其它窗口樣式則可以對已創建的窗口進行修改。win forms 盡力消除了這些細微的差別，并確保操作過程始終保持一致性。可以隨時地、不限次序地對 win forms 控件的屬性進行設置，總能產生預期效果。如果改動過程需要創建新的 hwnd，win forms 框架能夠自動地、透明地重新生成窗口，并為其應用相適宜的所有設置。

由控件獲得通知或事件在 win forms 中也要容易得多。win forms 事件都基于稱為 delegates 的一個通用語言運行時功能。delegates 從本質上講是對類型安全的、可靠的函數指針。對于任一控件的任一事件，都可以添加代理處理程序；絕不會強迫您創建派生類以通過替代處理事件，創建事件映射，或僅為處理一個事件而為類的所有事件實施一個接口。也可以通過替代派生類處理事件，但這種方式一般用于控件創建者或更為高級的應用。匯集某一按鈕的 click 事件相當簡單：

public class buttonclickform: system.winforms.form {
private system.winforms.button button1;
public buttonclickform() {
// 創建按鈕
button1 = new system.winforms.button();
// 添加處理程序
button1.addonclick(new system.eventhandler(button1_click));
// 將按鈕添加到窗體中
this.controls.add(button1);
}

private void button1_click(object sender, eventargs e) {
messagebox.show("button1 clicked!");
}
}

這里，我們創建了一個按鈕，并添加了一個名為 button1_click 的處理程序方法，通過短短幾行代碼，在單擊該按鈕后，將調用這一方法。請注意，即使處理程序方法被標記為專用，創建這一掛鉤的代碼仍可以使用該方法，單擊按鈕后，按鈕將能夠激活這一方法的事件。

啟動 win forms 項目的過程也得到了簡化。使用 visual studio.net 創建 win forms 項目的過程只會創建一個要編譯的項目文件：form1.cs。沒有頭文件，沒有接口定義文件，沒有引導程序文件，沒有資源文件，沒有庫文件。項目所需的所有信息都包含在窗體的代碼中。這樣做有一個好處：項目由一個簡單的單窗體應用程序擴展到復雜的、帶有多個代碼文件的多窗體應用程序要方便得多。鏈接過程不需要中間對象文件，只有代碼和已構建的、受管理的所有 dll。只要您習慣了這一方法，就能明顯地感覺到創建 .net framework 應用程序和創建 c/c++ 應用程序之間復雜性的不同。因為信息僅僅包含在代碼文件中，在 visual studio.net 環境外創建版本的過程也非常容易，無論是 visual basic 代碼、c# 代碼，還是任何其它語言編寫的針對 .net framework 的代碼。

因為 win forms 建立在通用語言運行時的基礎之上，開發人員可以任選目前針對通用語言運行時的眾多語言中的一種，構建 win32 應用程序。開發人員現在可以使用多種語言編寫 win forms 應用程序（或 web forms 應用程序或 data 應用程序）：從 c# 到 cobol 到 eiffel 再到 perl 等等，中間還有很多種（上一次計數是 17 種）。方便易用再加上廣泛的應用場合相得益彰，為開發人員提供了深厚的基礎，使他們能夠迅速有效地使用 win forms 構建實用的應用程序。

布局

如果您曾嘗試創建能夠正常調整大小的窗體，您就會知道這一過程有多么困難。microsoft foundation classes (mfc) 或早期的 visual basic 版本沒有對這一功能提供內置的支持。然而現在只需幾行代碼（通常情況下您甚至不需要編寫這些代碼，因為在設計時就能通過 property browser 實現這些功能！），即可創建能夠正常調整大小的對話框。

基本布局由兩條組成：anchoring 和 docking。richcontrol 有一個 anchor 屬性，它是一種枚舉類型，可以用“或”操作將這些值組合在一起，以說明控件將與其父控件的某一邊保持恒定距離。例如，如果您將一個按鈕置于窗體上，并將 anchor 屬性設置為 anchorstyles.bottomright，則在調整按鈕的大小時，按鈕將與窗體的底邊和右邊保持同一距離。此外，如果將 anchor 設置為 anchorstyles.all，則按鈕的各個邊都與窗體的對應邊保持同一距離，在調整按鈕大小時仍要滿足這些約束條件。

docking 實際上是 anchoring 的一個特殊情況。richcontrol 的 dock 屬性說明控件要將自身固定到其父控件的哪一邊。docking 可以是 top、left、right、bottom 或 fill。在每種情況下，控件都將移動到盡量靠近指定邊，并調整其大小，以填滿那一邊。如果父控件的大小有所調整，這一狀況仍將保持。將一個控件移動到父控件的底端，并將 anchor 設置為 anchorstyle.bottomleftright，可以模擬 docking bottom。在此處的示例中，列表框是 docked left，按鈕與窗體的頂端、左邊和右邊保持恒定距離，由此它們保持了相對位置和大小。下面的示例對話框（圖 2）完全使用 visual studio.net 中的 win forms 設計器創建，只花了兩分鐘的時間，沒有編寫一行代碼。

圖 2. 使用 win forms 設計器所創建的可調整大小的對話框

// resizablesample.cs
namespace resizablesamplenamespace {

using system;
using system.drawing;
using system.componentmodel;
using system.winforms;

/// <summary>
/// resizablesample 的摘要說明。
/// </summary>
public class resizablesample : system.winforms.form {
/// <summary>
/// 為 win forms 設計器所要求
/// </summary>
private system.componentmodel.container components;
private system.winforms.button button3;
private system.winforms.button button2;
private system.winforms.button button1;
private system.winforms.listbox listbox1;
public resizablesample() {
// 為 win form 設計器支持所要求
initializecomponent();

}

/// <summary>
/// 釋放正在使用的所有資源
/// </summary>
public override void dispose() {
base.dispose();
components.dispose();
}

/// <summary>
/// 應用程序的主入口點。
/// </summary>
public static void main(string[] args) {
application.run(new resizablesample());
}

/// <summary>
/// 設計器支持所要求的方法 — 不要用編輯器
/// 修改這一方法的內容
/// </summary>
private void initializecomponent()
{
this.components = new system.componentmodel.container();
this.button2 = new system.winforms.button();
this.button3 = new system.winforms.button();
this.button1 = new system.winforms.button();
this.listbox1 = new system.winforms.listbox();
//@design this.traylargeicon = false;
//@design this.trayheight = 0;
this.text = "resizable dialog";
this.imemode = system.winforms.imemode.off;
this.autoscalebasesize = new system.drawing.size(5, 13);
this.clientsize = new system.drawing.size(256, 173);
button2.location = new system.drawing.point(152, 60);
button2.size = new system.drawing.size(92, 32);
button2.tabindex = 2;
button2.anchor = system.winforms.anchorstyles.topleftright;
button2.text = "cancel";
button3.location = new system.drawing.point(152, 120);
button3.size = new system.drawing.size(92, 44);
button3.tabindex = 3;
button3.anchor = system.winforms.anchorstyles.all;
button3.text = "filler";
button1.location = new system.drawing.point(152, 8);
button1.size = new system.drawing.size(92, 32);
button1.tabindex = 1;
button1.anchor = system.winforms.anchorstyles.topleftright;
button1.text = "ok";
listbox1.size = new system.drawing.size(120, 173);
listbox1.dock = system.winforms.dockstyle.left;
listbox1.tabindex = 0;
listbox1.items.all = new object[] {"item one",
"item two",
"item three",
"item four"};
this.controls.add(button3);
this.controls.add(button2);
this.controls.add(button1);
this.controls.add(listbox1);
}

}
}

gdi+

win forms 全面利用了 gdi+ 這一 microsoft 下一代的二維圖形系統。win forms 中的圖形編程模式完全是面向對象的，各式各樣的畫筆、筆刷、圖像和其它圖形對象與 .net framework 的其它部分一樣，遵循了簡單易用的指導方針。開發人員目前可以使用相當不錯的一些繪圖新功能，如 alpha 混色、漸變色、紋理、消除鋸齒以及采用除位圖外的其它圖像格式。與 windows 2000 操作系統分層和透明的窗口功能配合使用，開發人員能夠毫不費力地創建豐富的、更為圖形化的 win32 應用程序。

如果觸發了控件的 onpaint 事件，能夠由 painteventargs 訪問的 system.drawing.graphics 對象就成為一個 gdi+ 圖形對象。圖形對象能夠執行的所有操作都通過 gdi+ 實施。作為一個示例，使用 gdi+ 創建一個繪制漸變背景的按鈕。

圖 3. 使用 gdi+ 創建的按鈕

以下是實現這一按鈕的代碼：

public class gradientbutton : button {
// 保留顏色設置的成員
private color startcolor;
private color endcolor;

// 書寫文字時我們將需要它
private static stringformat format = new stringformat();
public gradientbutton() : base() {
// 初始化顏色
startcolor = systemcolors.inactivecaption;
endcolor = systemcolors.activecaption;
format.alignment = stringalignment.center;
format.linealignment = stringalignment.center;
}

/// <summary>
/// 漸變色的終止顏色
// </summary>
public color endcolor {
get {
return this.endcolor;
}
set {
this.endcolor = value;
// 如有必要，則導致重新繪制
if (this.ishandlecreated && this.visible) {
invalidate();
}
}
}

/// <summary>
/// 漸變色的起始顏色
// </summary>
public color startcolor {
get {
return this.startcolor;
}
set {
this.startcolor = value;
// 如有必要，則導致重新繪制
if (this.ishandlecreated && this.visible) {
invalidate();
}
}
}

protected override void onpaint(painteventargs pe) {
// 繪制按鈕的常規背景以形成
// 邊框，等等。
base.onpaint(pe);
graphics g = pe.graphics;
rectangle clientrect = this.clientrectangle;
// 縮小矩形，以免繪制時出界
clientrect.inflate(-1,-1);
// 創建漸變筆刷，從
// 左上角運行到右下角。
brush backgroundbrush = new lineargradientbrush(
new point(clientrect.x,clientrect.y),
new point(clientrect.width, clientrect.height),
startcolor,
endcolor);
// 以漸變色填充背景....
g.fillrectangle(backgroundbrush, clientrect);
// 在客戶機區域的中間書寫文字。
g.drawstring(this.text,
this.font,
new solidbrush(this.forecolor),
clientrect,
format);
}
}

就像您所看到的，這并不是非常困難。得益于 win forms 和 gdi+ 面向對象的設計，無需編寫任何復雜的代碼，即可實現我們的 gradientbutton，并且在設計器中，可以通過 property browser 操作 text、font、startcolor 和 endcolor。

訪問底層系統

許多框架的一個缺點就是：如果人們編寫的應用程序類型與示例和演示中的嚴格一致，則這些框架的效果相當不錯，但有時開發人員發現，一旦他們希望用框架進行一些有創造性的工作，某些情況下就會碰到障礙或遭到失敗。如果遇到這一情況，win forms 框架自始至終都能夠允許開發人員訪問系統基礎結構。當然，希望 win forms 這樣一個設計優良的框架不會使用戶遭遇這種情況，但可能發生的情況幾乎是無限的。所有的控件都有 handle 屬性，允許訪問控件的窗口句柄 (hwnd)，gdi 對象也提供了類似的句柄訪問過程。而且，control 實際上擁有一個名為 wndproc 的受保護的虛擬方法，對于少數 win forms 尚不能支持的消息，可以替代該方法，添加處理方式。

例如，假設您的應用程序是資源密集型的，需要響應 wm_compacting。如果系統檢測到內存不足，會向所有高層窗口廣播 wm_compacting，您就會知道 win forms 框架對這一消息沒有提供內置支持，由此，可以添加如下處理過程：

/// <summary>
/// win32form1 的摘要說明。
/// </summary>
public class compactableform : system.winforms.form {
private eventhandler handler;
public void addoncompacting(eventhandler h) {
handler = (eventhandler) delegate.combine(handler, h);
}

protected override void oncompacting(eventargs e) {
// 查看運行時系統能否釋放任何東西
system.gc.collect();
// 調用任一處理程序。
if (handler != null) handler(this, e);
}

public void removeoncompacting(eventhandler h) {
handler = (eventhandler) delegate.remove(handler, h);
}

protected override void wndproc(ref message m) {
case (m.msg) {
case win.wm_compacting:
oncompacting(eventargs.empty);
break;
}
base.wndproc(m);
}

}

只需數行代碼，當系統試著收集未用資源時，利用新的 compactableform 類或由此派生的類即可得到通知，并作出響應。

結論

盡管在許多開發人員的計劃中，針對 web 的開發是當前工作的重點，而定位于熟悉的 win32 平臺仍然是一個不得不面對的情況。有了 win forms，windows 開發人員無論是新手還是老手，都會發現使用豐富的接口創建復雜的應用程序是一個很方便的過程，而這些接口與 .net framework 中具有 web 和數據功能的許多技術配合良好。

通過利用跨語言繼承、碎片收集和安全性等通用語言運行時提高工作效率的優秀功能，開發人員將從 .net framework 和 win forms 中獲益。