用Windows API实现一个简单的文本输入框（上）

一、 [/b]概述[/b]
在Windows Form应用中，Windows界面系统通过消息与应用程序进行交互，每个窗口都有相应的消息处理器，处理各自的用户输入及界面重绘等逻辑。窗口都有自己的类名，需要先把该类名及它对应的消息处理器注册到Windows界面系统中，再根据该类名来创建自己的窗口。
Windows也为我们准备了文本输入框，对于简单的文本输入，这个功能已经很完美了，不过如果我们要做一个功能强大的文本编辑器，就像开发环境的IDE那样，那么从头来写它会更好，可以实现我们想要的任何逻辑。
文本框是这样一个窗口，它响应键盘消息，并实时重绘窗口中的文本，还要响应鼠标消息来移动光标位置。
我尝试着用Windows API来实现了一个简单的单行文本框，它仅有以下几个功能：
1、 响应用户的普通字符输入
2、 可以用光标键及HOME、END键来移动光标
3、 可以用鼠标键来移动光标
4、 可以用BACKSPACE及DELETE键来删除输入的内容
另外，它不具有选择文本的功能及剪切、复制、粘贴等功能，这个文本框是用纯C来写的，不具有对象化的特征，也就是说，没有将代码封装成类，不能在界面上放置两个文本框，这是为了简化代码，只说明它的原理，如果要封装成类，可以采用MFC等类库来编写这个文本框。
在本文的最后，附带了本程序的全部代码，为了书写方便，把所有的代码都放在了一个代码文件中了。
本文本框运行界面如下：



二、 [/b]技术要点[/b]
1、 [/b]注册文本框类并创建文本框窗口[/b]
可以使用API函数RegisterClassEx来注册文本框类，如下：
WNDCLASSEX wc;
::ZeroMemory(&wc, sizeof(wc));
wc.cbSize = sizeof(wc);
wc.style = CS_VREDRAW | CS_HREDRAW | CS_DBLCLKS; // 指定当窗口尺寸发生变化时重绘窗口，并且响应鼠标双击事件
wc.hInstance = _HInstance;
wc.hbrBackground = (HBRUSH)(COLOR_WINDOW + 1); // 指定窗口背景颜色为系统颜色“窗口背景”
wc.lpszClassName = _T("MySimpleTextBox"); // 指定要注册的窗口类名，创建窗口时要以此类名为标识符
wc.lpfnWndProc = _TextBoxWndProc; // 处理窗口消息的函数
::RegisterClassEx(&wc); // 调用API函数注册文本框窗口
在注册文本框类的时候，需要为其指定消息处理过程，就是那个名为_TextBoxWndProc的函数，函数原型如下：
LRESULT CALLBACK _TextBoxWndProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
使用类名“MySimpleTextBox”来注册了一个文本框类，并且为其指定了消息处理过程，下一步就是要使用这个类名来创建一个文本框了，使用CreateWindow可以创建该窗口：
HWND hWnd = ::CreateWindow(__T("MySimpleTextBox"), NULL, WS_CHILDWINDOW | WS_VISIBLE,
left, top, width, height, hParentWnd, NULL, _HInstance, NULL);
其中的left、top为、width、height为文本框的位置及尺寸，_HInstance为父窗口的句柄。

2、 [/b]绘制文本框及文本[/b]
在文本框的消息处理过程中，响应消息WM_PAINT，可以实现对文本的绘制，假设使用默认的字体及字号，则代码如下：
static PAINTSTRUCT ps;
static RECT rect;
HDC hDC = ::BeginPaint(hWnd, &ps); // 开始绘制操作
::GetClientRect(hWnd, &rect); // 获取客户区的尺寸
::DrawEdge(hDC, &rect, EDGE_SUNKEN, BF_RECT); // 绘制边框，EDGE_SUNKEN表示绘制样式为内嵌样式，BF_RECT表示绘制矩形边框
int len = ::_tcslen(_String);
::TextOut(hDC, 4, 2, _String, len);
::EndPaint(hWnd, &ps); // 结束绘制操作
其中，_String为定义的一个全局变量：TCHAR _String[TEXTBOX_MAXLENGTH+1];
其中API函数DrawEdge可以绘制文本框的边缘。

3、 [/b]光标操作[/b]
我们可以自己一绘制闪烁的光标，不过Windows为我们提供了一套和光标有关的API函数，可以省去我们绘制光标的繁琐过程：
CreateCaret(HWND hWnd, HBITMAP hBitmap, int width, int height);
该API函数用于创建一个光标，第一个参数是窗口的句柄，第二个参数是光标的位图，用于定义光标的形状，第三、四个参数为光标的尺寸。
我们通常见到的光标是一个黑色的竖线，在Insert模式下（按了Insert键）为一个黑色的方块，如果是使用这种简单的光标，就把第二个参数设置为NULL就可以了。
ShowCaret(HWND hWnd);
该API函数用于显示光标，其中并没有指定显示哪个光标的参数，这是因为光标是与当前线程有关的资源，一个线程只能创建一个光标，在该线程中创建的光标，可以在该线程中对它执行其它的操作。
SetCaretPos(int x, int y);
该API函数用于设置光标的位置，当输入字符后或响应光标键时，可以调用该函数重新设置光标的位置。
在调用CrateCaret创建了光标时，它是隐藏状态，要显示它需要调用ShowCaret函数。
HideCaret(HWND hWnd);
该API函数用于隐藏光标。如果两次调用了HideCaret来隐藏光标，也需要调用两次ShowCaret才能显示它。
DestroyCaret(HWND hWnd);
该API函数用于销毁光标。

通常来说，我们需要在文本框得到焦点的时候创建并显示光标，而在文本框失去焦点的时候隐藏并销毁光标。
通过处理两个Windows Form消息可以实现上面的逻辑：
处理WM_SETFOCUS消息创建并显示光标：
::CreateCaret(hWnd, (HBITMAP)NULL, 1, TEXTBOX_HEIGHT-5); // 创建光标
::SetCaretPos(x, y); // 设置光标位置
::ShowCaret(hWnd); // 显示光标

处理WM_KILLFOCUS消息隐藏并销毁光标：
::HideCaret(hWnd); // 隐藏光标
::DestroyCaret(); // 销毁光标
在窗口绘制之前，我们需要先隐藏光标，绘制完成之后再显示光标，否则屏幕上将会残留光标的痕迹，但在处理WM_PAINT消息时我们并没有这样做，是因为BeginPaint和EndPaint已经为我们做了这件事情。

4、 [/b]响应按键消息[/b]
Windows有若干与键盘相关的消息，例如：WM_KEYDOWN、WM_KEYUP、WM_CHAR等，我们需要处理WM_CHAR消息在光标的位置显示所输入的字符，消息处理过程的参数wParam即为所输入的字符，显示出字符之后，需要调用SetCaretPos来重新设置光标位置。
如何将字符立即显示出来呢，首先要指定文本框上的无效区域，按照Windows Form的编程约定，当Windows发现某个窗口上出现无效区域时，会向该窗口发送WM_PAINT消息来通知消息处理过程重绘这个区域。
API函数InvalidateRect可以指定窗口的某个区域无效，最简单的办法是让整个窗口都无效，如下：
RECT rect;
::GetClientRect(hWnd, &rect);
::InvalidateRect(hWnd, &rect, TRUE);
::UpdateWindow(hWnd);
API函数UpdateWindow在执行时会立即重绘窗口，以便让用户的输入会在界面上及时做出响应。
光标键及HOME、END等键不会产生WM_CHAR消息，我们可以响应WM_KEYDOWN消息来移动光标的位置。

5、 [/b]响应鼠标消息[/b]
我们需要处理鼠标的单击消息WM_LBUTTONDOWN来移动光标，如何知道鼠标点击在哪个字符上呢，也就是如何取得指定位置处的字符呢？Windows API并没有为我们提供现成的功能，好在写一个这样的功能也不复杂，API函数GetTextExtentPoint(HDC hDc, LPCSTR lpString, int count, LPSIZE lpSize)可以获取指定的设置描述表下，指定字符串的尺寸。
基于这样的原理，我们可以逐渐求得每个字符所在的位置，与鼠标单击的位置来对照，便可以计算出鼠标是单击了哪个字符，如下：
int x = LOWORD(lParam);
HDC hDc = ::GetDC(hWnd);
int strLen = ::_tcslen(_String), strPos = 0;
SIZE size;
for (strPos=0; strPos<strLen; strPos++)
{
::GetTextExtentPoint(hDc, _String, strPos, &size);
if(size.cx + 4 >= x)
break;
}
_StringPosition = strPos;
::GetTextExtentPoint(hDc, _String, strPos, &size);
::SetCaretPos(size.cx + 4, 3);
::ReleaseDC(hWnd, hDc);

三、 [/b]遗留问题[/b]
1、 [/b]文本缓冲区问题[/b]
本示例中为了简单起见，定义了一个固定大小的文本缓冲区，当输入的字符数量到达固定大小时，将忽略字符消息的处理。显然这种处理方式不实用，当文本较少时会造成内存缓存区的浪费，当文本较多时内存缓冲区不能够满足要求，并且插入和删除字符时，都会移动大量的文本，效率也比较慢。
我们需要用变长的字符串来解决字符缓冲区大小这个问题，变长字符串会有许多逻辑，可以用类来封装这些逻辑，例如MFC中的CString类。

2、 [/b]如何用面向对象的思维来写一个文本框[/b]
本简单的文本框显示不具有重用特征，字符串缓冲区、光标位置等数据都定义为全局变量，这导致无法在界面上放置两个文本框。如果采用面向对象的逻辑，应该把这些数据封装在一个类中，之所以没有采用面向对象的方式来写，是因为Windows API本身就是面向过程的，从整体架构上来讲，我们需要实现一套面向对象的开发框架，定义各种窗口共有的基类，在这个基类上派出生各种窗口，例如MFC就是这样做的。

3、 [/b]文本选择的逻辑[/b]
实现这个逻辑的关系在于以下两点：
一是当用户拖拽鼠标或用Shift+光标键等进行选择时，消息处理过程需要对这些鼠标和键盘的消息正确地响应，确定出当前所选择的区域
二是如何向用户呈现所选择的文本区域，通常它们具有指定颜色的底色，这牵涉到界面重绘的问题。可以对这部分文本设置好背景色和前景色进行绘制。

4、 [/b]重绘的效率问题[/b]
本示例中每次输入和删除都要重绘整个文本区域，实际上，我们可以判断窗口哪个位置无效了，一般是光标后面的文本无效。在绘制时先取得其无效区域，仅对这一小部分进行绘制，可以提高重绘效率。

5、 [/b]多行文本的问题[/b]
显然，该示例程序只能输入单行文本，如果要输入多行文本，可以响应回车键另起一行，在窗口绘制时，如果遇到回车键，便跳到下一行的最左侧区域进行绘制。
也可以采取每行文本使用一个字符串缓冲区的办法，以防止在大量文本时引起的大量内存移动，这需要定义一个文本管理器的类来处理多个缓冲区的逻辑。

6、 [/b]其它问题[/b]
围绕文本编辑器可以展开若干问题，例如字体、字号、颜色、行间距等，更高级的，像开发环境的IDE，会自动把关键字突出显示，如果要做这样一个文本编辑器，就是非常复杂的事情了，不过办法总比问题多，这些有激情的问题会带领我们进入一个广阔的思维空间。

7、 [/b]最后一个问题[/b]
我写文章的水平不咋的，多多见谅。
全部的代码请见《用Windows API实现一个简单的文本输入框（下）》