進入MFC講壇前言四

框窗、視圖和文檔及其關係 


  MFC架構的另外一個特色是它的框窗、視圖和文檔這個三位一體的結構,它是一個典型的MVC(Model、View and Controler)結構。嚴格的講,框窗不屬於MVC中的任何一項,MFC設計者將框窗加進來是爲了能更好的協調文檔 和視圖。而MVC中的Controler這一項,則是應用本身的應用邏輯。 在這三者中,需要特別注意的、也最能夠體現個人的編程水平的是框窗。一旦三者都存在於內存中,它們的關係就變得很簡單。本章將討論下述內容:

  1.MFC的RTTI(Run Time Type Inspection,運行時類型檢查)

   框窗、視圖和文檔的創建順序和過程。

   框窗、視圖和文檔的刪除順序和過程。

   框窗、視圖和文檔之間的相互訪問接口。

   框窗、視圖和文檔對菜單和工具條消息處理的先後順序

  MFC的RTTI

  C++設計者在C++使用的早期並沒有意識到RTTI(運行時類型檢查)的重要性,後來隨作框架結構的類庫出現及其應用越來越廣泛,RTTI就變得越來越重要了。例如下面的這個語句:

  CWnd *pWnd;

任何人都知道對象pWnd是CWnd類型的指針。但是如果有一個類CView是從CWnd派生來的,對於下面的語句:

  CWnd* CreateView()

  {

   return new CView;

  }

對於使用CreateView()的用戶而然,pWnd = CreateView(),他如何確定pWnd所指向的對象的真正類型呢?因此,必須有一個能夠在運行時刻就能夠確定指針對象類型的方法,比如給每一個類型的對象均添加一個IsKindOf()之類的方法,通過此方法判斷指針對象的類型。

  後來,RTTI被加入了C++的規範,成爲C++一個內置的特性。

  在MFC的設計者們設計MFC的時候,C++規範中並沒有包含RTTI,但是他們很早就意識到這個問題,所以他們以一種獨特的方式在MFC中實現RTTI,採用這種方式實現的RTTI對於某個對象而言並不是必須的,也就是說,MFC的設計者們並不將RTTI強加於用戶所設計的類型上,而是讓用戶根據自己的需要選擇是否他所設計的類型需要RTTI。因而這種方式比C++規範中內置的RTTI更靈活。

  MFC的設計者們在MFC中採用下面的的方法來實現RTTI:

  設計一個基類CObject,在CObject中增加RTTI功能,任何一個類型,如果需要具有RTTI功能,就必須直接或間接派生於CObject採用宏實現RTTI,對於某個直接或間接從CObject派生來的類型而言,該宏可有可無,如果有該宏,它就具有RTTI功能,反之則無。

 <一>考察CObject

  我們先從CObject開始,下面是它的定義:

  class AFX_NOVTABLE CObject

  {

   public:

    // Object model (types, destruction, allocation)

    virtual CRuntimeClass* GetRuntimeClass() const;

    virtual ~CObject(); // virtual destructors are necessary

    // Diagnostic allocations

    void* PASCAL operator new(size_t nSize);

    void* PASCAL operator new(size_t, void* p);

    void PASCAL operator delete(void* p);

    void PASCAL operator delete(void* p, void* pPlace);

void PASCAL operator delete(void *p, LPCSTR lpszFileName, int nLine);

    // Disable the copy constructor and assignment by default so you will get

    // compiler errors instead of unexpected behaviour if you pass objects

    // by value or assign objects.

   protected:

    CObject();

   private:

    CObject(const CObject& objectSrc); // no implementation

   void operator=(const CObject& objectSrc); // no implementation

   // Attributes

   public:

    BOOL IsSerializable() const;

    BOOL IsKindOf(const CRuntimeClass* pClass) const;

    // Overridables

    virtual void Serialize(CArchive& ar);

    // Implementation

   public:

    static const AFX_DATA CRuntimeClass classCObject;

  };

總的來說,CObject定義了整個從其派生的家族的所有成員所具有的兩個基本的能力:

  運行時的動態類型檢查(RTTI)能力和序列化能力。在早期的C++版本中,沒有規定RTTI,但MFC的作者們早就未撲先知,以這種構架的形式定義並實現RTTI。體現RTTI的是CObject中的兩個成員函數:

  virtual CRuntimeClass * GetRuntimeClass() const;

  BOOL IsKindOf(const CRuntimeClass *pClass) const;

其中,前一個函數用來訪問存儲RTTI信息的一個CRuntimeClass類型的結構,後一個函數供在運行時刻進行類型判斷。我們先來看看CRuntimeClass結構的定義,看看它究竟保存了哪些類型信息。

  <>

  struct CRuntimeClass

  {

  // Attributes

  LPCSTR m_lpszClassName;

  int m_nObjectSize;

  UINT m_wSchema; // schema number of the loaded class

  CObject* (PASCAL* m_pfnCreateObject)(); // NULL => abstract class

  CRuntimeClass* m_pBaseClass;

// Operations

  CObject* CreateObject();

  BOOL IsDerivedFrom(const CRuntimeClass* pBaseClass) const;

  // Implementation

  void Store(CArchive& ar) const;

  static CRuntimeClass* PASCAL Load(CArchive& ar, UINT* pwSchemaNum);

  // CRuntimeClass objects linked together in simple list

  CRuntimeClass* m_pNextClass; // linked list of registered classes

  };

上面就是CRuntimeClass的定義,m_lpszClassName保存類的名稱,m_nObjectSize保存類的實例數據所佔內存的的大小。我們重點要關注的是m_pBaseClass成員,它是指向名稱爲m_lpszClassName的類的基類的CRuntimeClass的指針,因此,CRuntimeClass就形成了一個繼承鏈表,這個鏈表記錄了某一族類的繼承關係。

RTTI的實現:

  實現RTTI的除了上面兩個函數外,還有幾個相關的宏。我們先看看GetRuntimeClass()和IsKindOf()的實現.

  1.GetRuntimeClass()的實現

  CRuntimeClass* CObject::GetRuntimeClass() const

  {

   return RUNTIME_CLASS(CObject);

  }

  關鍵就在RUNTIME_CLASS這個宏上,RUNTIME_CLASS宏的實現如下:

  #define RUNTIME_CLASS(class_name) ((CRuntimeClass*)(&class_name::class##class_name))將宏展開,上面的實現就變成:

  CRuntimeClass* CObject::GetRuntimeClass() const

  {

   return (CRuntimeClass*)(&CObject::classCObject);

  }

也就是說,它返回CObject類的一個static型的成員classCObject。

  2.IsKindOf()的實現

  BOOL CObject::IsKindOf(const CRuntimeClass* pClass) const

  {

   ASSERT(this != NULL);

   // it better be in valid memory, at least for CObject size

   ASSERT(AfxIsValidAddress(this, sizeof(CObject)));

   // simple SI case

   CRuntimeClass* pClassThis = GetRuntimeClass();

   return pClassThis->IsDerivedFrom(pClass);

   }

前兩行我們不管它,關鍵在於最後一行pClassThis->IsDerivedFrom(pClass),歸根結底就是調用CRuntimeClass的IsDerivedFrom()方法。下面是CRuntimeClass的成員IsDerivedFrom()的實現:

BOOL CRuntimeClass::IsDerivedFrom(const CRuntimeClass* pBaseClass) const

  {

   ASSERT(this != NULL);

   ASSERT(AfxIsValidAddress(this, sizeof(CRuntimeClass), FALSE));

   ASSERT(pBaseClass != NULL);

   ASSERT(AfxIsValidAddress(pBaseClass, sizeof(CRuntimeClass), FALSE));

   // simple SI case

   const CRuntimeClass* pClassThis = this;

   while (pClassThis != NULL)

  {

   if (pClassThis == pBaseClass) return TRUE;

   pClassThis = pClassThis->m_pBaseClass;

  }

   return FALSE; // walked to the top, no match

  }

  關鍵是上面的一段循環代碼:

  while (pClassThis != NULL)

  {

   if (pClassThis == pBaseClass) return TRUE;

   pClassThis = pClassThis->m_pBaseClass;

   }

它從繼承鏈表的某一節點this開始,向後搜索比較,確定繼承關係。

將到這裏,或許有人要問,這些CRuntimeClass結構是如何產生的呢?這是一個很好的問題,解決了這個問題,就完全清楚了MFC中RTTI的實現。使用過Visual C++開發程序的人都應該記得DECLARE_DYNAMIC和IMPLEMENT_DYNAMIC這兩個宏,它們分別用來定義相應類的static CRuntimeClass成員和對該成員初始化。

  DECLARE_DYNAMIC宏的定義:

  #define DECLARE_DYNAMIC(class_name) \

  public: \

  static const AFX_DATA CRuntimeClass class##class_name; \

  virtual CRuntimeClass* GetRuntimeClass() const; \

  例如DECLARE_DYNAMIC(CView)展開成爲:

  public:

   static const AFX_DATA CRuntimeClass classCView;

   virtual CRuntimeClass* GetRuntimeClass() const;

由此可見,DECLARE_DYNAMIC宏用來在類的定義中定義靜態CRuntimeClass變量和虛擬GetRuntimeClass()函數。可以推斷,IMPLEMENT_DYNAMIC宏一定是用來初始化該靜態變量和實現GetRuntimeClass()函數,。不錯,正是這樣!

  IMPLEMENT_DYNAMIC宏的定義:

#define IMPLEMENT_DYNAMIC(class_name, base_class_name) \

  IMPLEMENT_RUNTIMECLASS(class_name, base_class_name, 0xFFFF, NULL)

  #define IMPLEMENT_RUNTIMECLASS(class_name, base_class_name, wSchema, pfnNew) \

  AFX_COMDAT const AFX_DATADEF CRuntimeClass class_name::class##class_name = { \

  #class_name, sizeof(class class_name), wSchema, pfnNew, \

  RUNTIME_CLASS(base_class_name), NULL }; \

  CRuntimeClass* class_name::GetRuntimeClass() const \

  { return RUNTIME_CLASS(class_name); } \

例如IMPLEMENT_DYNAMIC(CView, CWnd)展開如下:

  file://下面展開的代碼用來初始化靜態CRuntimeClass變量

  AFX_COMDATA const AFX_DATADEF CRuntimeClass CView::classCView = 

  {

   “CView”, file://m_lpszClassName

   sizeof(class CView), file://m_nObjectSize

   0xffff, file://m_wSchema

   NULL, file://m_pfnCreateObject

   (CRuntimeClass*)(&CWnd::classCWnd), file://m_pBaseClass

   NULL file://m_pNextClass

   }

   file://下面的代碼用來實現GetRuntimeClass()函數

   CRuntimeClass* CView::GetRuntimeClass() const

   { return (CRuntimeClass*)(&CView::classCView);}

總的來說,同RTTI有關的宏有下面幾對:

  DECLARE_DYNAMIC和IMPLEMENT_DYNAMIC

這一對宏能夠提供運行是類型判斷能力。(定義並實現IsKindOf())

  DECLARE_DYNCREATE和IMPLEMENT_DYNCREATE

這一對宏除了能夠提供類型判斷能力外,還能夠提供動態創建對象的能力.(定義並實現IsKindOf()和CreateObject())

  DECLARE_SERIAL和IMPLEMENT_SERIAL

這一對宏除了提供類型判斷能力、動態創建對象能力外,還具有序列化功能。(定義並實現IsKindOf()、CreateObject()和Serialize())

  框窗、視圖和文檔對象的創建順序和過程

  前面說過,框窗、視圖和文檔是一個三位一體的框架結構,但實際上,這個三位一體並不是緊耦合的,這個“不是緊耦合“的意思就是,可以將三者分開,可以去掉文檔,而只保留視圖和框窗並且維持兩者的原有關係;也可以去掉視圖和文檔,而只留框窗,程序照樣可以在框架內運作。

  在MFC中,將三者組織在一起的是文檔模板(Document Template),就我個人觀點而然,在一般的應用中,加入文檔模板是沒有必要的。

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