Windows API编程教程，从零开始如何快速入门？-建站教程-锦华智联科技

Windows API 编程教程：从入门到实践

什么是 Windows API？
开发环境搭建
第一个 Windows 程序：Hello, World!
核心概念详解
- 入口点函数
- 窗口注册
- 窗口创建
- 消息循环
- 窗口过程
常用 API 函数和结构体
- 窗口相关
- 绘图相关
- 文件操作相关
一个完整的项目：简单计算器
进阶学习路径
总结与资源

什么是 Windows API？

Windows API (Application Programming Interface) 是微软为 Windows 操作系统提供的一套函数、类、结构体、消息和常量的集合，它就像是 Windows 操作系统与你的应用程序之间的“信使”和“工具箱”。

（图片来源网络，侵删）

功能：通过调用这些 API，你的程序可以创建窗口、绘制图形、处理用户输入（如鼠标点击、键盘敲击）、访问文件系统、管理内存、与其他程序通信等几乎所有与操作系统交互的操作。
本质：API 就是操作系统暴露给开发者的一组预编译的函数库，你的 C/C++ 代码在编译时，会链接到这些库（如 kernel32.lib, user32.lib, gdi32.lib），在运行时,程序会调用操作系统内部的实现来完成特定任务。

为什么学习 Windows API？

理解底层：让你明白 Windows 程序是如何工作的，而不是仅仅依赖 MFC、Qt、.NET 等高级框架。
强大灵活：可以实现对 UI 和系统行为的精细控制,这是高级框架难以企及的。
历史基础：许多 Windows 上的技术（如 MFC, ATL, WPF, WinRT）都构建在 Win32 API 之上，理解 API 是学习这些技术的基础。
系统级编程：对于开发驱动、工具软件、性能敏感型应用等至关重要。

开发环境搭建

最经典和推荐的工具组合是 Visual Studio + Windows SDK。

安装 Visual Studio:
- 前往 Visual Studio 官网下载安装程序。
- 安装时，选择 “使用 C++ 的桌面开发” 工作负载，这个选项会自动包含你需要的 C++ 编译器和 Windows SDK。
- 如果已经安装，可以通过“修改”来添加此工作负载。
Windows SDK:
（图片来源网络，侵删）

如上所述，安装 Visual C++ 桌面开发时会自动包含最新的 Windows SDK,你无需单独下载。

环境验证: 安装完成后，打开 Visual Studio，创建一个新的 “Windows 桌面应用程序” 项目（C++），如果能够成功编译并运行一个默认的窗口程序,说明环境已经搭建成功。

第一个 Windows 程序：Hello, World!

我们将创建一个最简单的窗口,并在窗口上显示文字。

步骤：

（图片来源网络，侵删）

打开 Visual Studio，创建一个新的 “Windows 桌面应用程序” 项目，命名为 Win32HelloWorld。
打开 Win32HelloWorld.cpp 文件，清空其内容,然后粘贴以下代码。

#include <windows.h> // 包含所有 Windows API 的头文件
// 窗口过程函数的声明
LRESULT CALLBACK WindowProc(HWND hwnd, UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam);
// 程序的入口点，不同于标准的 main
int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, LPSTR lpCmdLine, int nCmdShow) {
    // 1. 注册窗口类
    WNDCLASS wc = { };
    wc.lpfnWndProc = WindowProc; // 窗口过程函数地址
    wc.hInstance = hInstance;    // 当前实例句柄
    wc.lpszClassName = L"MainWindow"; // 窗口类名
    // 注册窗口类
    RegisterClass(&wc);
    // 2. 创建窗口
    HWND hwnd = CreateWindowEx(
        0,                      // 可选的扩展样式
        L"MainWindow",          // 注册的窗口类名
        L"Hello, Windows API!",  // 窗口标题
        WS_OVERLAPPEDWINDOW,    // 窗口样式
        CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT, // 窗口位置 (x, y)
        500, 300,               // 窗口大小 (宽度, 高度)
        NULL,                   // 父窗口句柄
        NULL,                   // 菜单句柄
        hInstance,              // 实例句柄
        NULL                    // 附加创建数据
    );
    if (hwnd == NULL) {
        return 0;
    }
    // 3. 显示窗口
    ShowWindow(hwnd, nCmdShow);
    UpdateWindow(hwnd);
    // 4. 消息循环
    MSG msg = { };
    while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0)) {
        TranslateMessage(&msg); // 翻译键盘消息
        DispatchMessage(&msg); // 将消息发送到窗口过程
    }
    return 0;
}
// 5. 窗口过程函数
LRESULT CALLBACK WindowProc(HWND hwnd, UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam) {
    switch (uMsg) {
    case WM_PAINT: {
        // 当窗口需要重绘时，操作系统会发送此消息
        PAINTSTRUCT ps;
        HDC hdc = BeginPaint(hwnd, &ps);
        // 在这里进行绘制
        TextOut(hdc, 50, 50, L"Hello, World!", 13);
        EndPaint(hwnd, &ps);
        return 0;
    }
    case WM_DESTROY: {
        // 当窗口被销毁时，发送此消息
        PostQuitMessage(0); // 发送一个 WM_QUIT 消息，使 GetMessage 返回 0
        return 0;
    }
    }
    // 对于我们没有处理的消息，调用默认的窗口过程
    return DefWindowProc(hwnd, uMsg, wParam, lParam);
}

代码解析:

#include <windows.h>：一切的开始,包含了所有定义。
WinMain：Windows GUI 程序的入口点，而不是 main。
WNDCLASS：定义窗口的“蓝图”，包括窗口如何处理消息、图标、背景等。
RegisterClass：向操作系统注册这个“蓝图”。
CreateWindowEx：根据注册的“蓝图”创建一个具体的窗口实例。
ShowWindow 和 UpdateWindow：让窗口显示出来。
GetMessage / TranslateMessage / DispatchMessage：这是程序的核心，它不断地从消息队列中获取消息，翻译（如键盘输入）,然后分发给对应的窗口过程函数进行处理。
WindowProc：每个窗口的“大脑”，操作系统会根据窗口句柄 hwnd 将消息（如鼠标点击、键盘按下、重绘）发送到这里。switch 语句根据不同的消息码（uMsg）执行不同的操作。
WM_PAINT：当窗口第一次显示、被其他窗口遮挡后重新显示、或被用户改变大小时，操作系统会发送此消息，告诉窗口：“你需要重绘自己了！”。
WM_DESTROY：当用户点击窗口的关闭按钮时，窗口会收到此消息，我们调用 PostQuitMessage(0) 来通知消息循环该退出了。
DefWindowProc：非常重要！对于所有你没有在 WindowProc 中处理的消息，都必须把它传递给这个默认函数，否则窗口的基本功能（如关闭按钮）将无法工作。

运行这个程序，你将看到一个标题为 "Hello, Windows API!" 的窗口，窗口中央有 "Hello, World!" 字样。

核心概念详解

入口点函数

WinMain(HINSTANCE hInstance, ...): 传统 GUI 程序的入口。
main(): 控制台程序的入口。
wWinMain(): 宽字符版本的 WinMain。

窗口注册

WNDCLASS / WNDCLASSEX: 定义窗口类的属性。WNDCLASSEX 是 WNDCLASS 的扩展版本，包含了更多功能（如小图标、大图标）。
关键成员:
- lpfnWndProc: 指向窗口过程函数的指针。这是最重要的成员。
- hInstance: 程序的实例句柄。
- lpszClassName: 窗口类的唯一名称，用于 CreateWindow。
- hIcon, hCursor, hbrBackground: 定义窗口的外观。

窗口创建

CreateWindowEx: 创建窗口。
返回值: 成功返回窗口句柄，失败返回 NULL。句柄是 Windows 中用来标识一个资源（如窗口、图标、画笔）的整数，是你在 API 调用中传递的核心参数。

消息循环

GetMessage: 从线程的消息队列中取出一条消息，如果队列为空，它会等待，如果收到 WM_QUIT 消息，它返回 0,循环结束。
TranslateMessage: 将虚拟键码消息（如 WM_KEYDOWN）转换为字符消息（WM_CHAR）。
DispatchMessage: 将消息发送给目标窗口的 WindowProc 函数去处理。

窗口过程

LRESULT CALLBACK WindowProc(HWND hwnd, UINT uMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam):
- hwnd: 接收消息的窗口句柄。
- uMsg: 消息标识符（如 WM_PAINT, WM_LBUTTONDOWN）。
- wParam, LPARAM: 消息的附加参数，它们的含义取决于 uMsg，对于鼠标点击消息，wParam 包含了按键状态，lParam 包含了鼠标坐标。

常用 API 函数和结构体

窗口相关

ShowWindow(hwnd, nCmdShow): 显示或隐藏窗口。
MoveWindow(hwnd, x, y, width, height, bRepaint): 移动并调整窗口大小。
SetWindowText(hwnd, lpszString): 设置窗口标题。
GetDlgItem(hDlg, nIDDlgItem): 在对话框中获取一个子控件的句柄。
EnableWindow(hwnd, bEnable): 启用或禁用窗口。
SetFocus(hwnd): 将焦点设置到指定窗口。

绘图相关

设备上下文: 可以理解为 Windows 提供给你的“画布”。
- HDC hdc = BeginPaint(hwnd, &ps);: 在处理 WM_PAINT 时获取绘图 DC。
- HDC hdc = GetDC(hwnd);: 获取窗口的 DC，用于非 WM_PAINT 场景。
- ReleaseDC(hwnd, hdc);: 释放 DC。
绘图函数:
- TextOut(hdc, x, y, lpString, cchString): 输出文本。
- Rectangle(hdc, x1, y1, x2, y2): 画矩形。
- Ellipse(hdc, x1, y1, x2, y2): 画椭圆。
- MoveToEx(hdc, x, y, NULL): 移动画笔。
- LineTo(hdc, x, y): 画线。
- SetTextColor(hdc, color): 设置文本颜色。
- SetBkMode(hdc, mode): 设置背景模式（透明或不透明）。

文件操作相关

CreateFile: 创建或打开文件、管道等。
ReadFile: 从文件或设备中读取数据。
WriteFile: 向文件或设备中写入数据。
CloseHandle: 关闭一个对象句柄（如文件句柄）。
GetFileSize: 获取文件大小。

一个完整的项目：简单计算器

我们将创建一个带界面的计算器,来巩固所学知识。

目标: 创建一个窗口，包含一个显示框和数字按钮,实现简单的加法运算。

步骤:

创建窗口和控件: 在 WM_CREATE 消息中创建子控件（按钮和静态文本框）。WM_CREATE 在窗口创建后立即发送一次。

// 在 WNDCLASS 中定义
wc.hbrBackground = (HBRUSH)(COLOR_WINDOW + 1);
wc.lpszClassName = L"CalculatorWindow";
// 在 WindowProc 的 switch 中添加
case WM_CREATE: {
    // 创建显示框 (静态文本)
    CreateWindowW(L"STATIC", L"0", WS_CHILD | WS_VISIBLE | SS_CENTER,
                  10, 10, 200, 30, hwnd, (HMENU)1, hInstance, NULL);
    // 创建按钮 '1'
    CreateWindowW(L"BUTTON", L"1", WS_CHILD | WS_VISIBLE | BS_PUSHBUTTON,
                  10, 50, 50, 30, hwnd, (HMENU)101, hInstance, NULL);
    // ... 创建其他按钮 '2', '+', '=' 等
    // 注意：每个控件都需要一个唯一的ID (HMENU)
    return 0;
}

处理按钮点击: 当用户点击按钮时，会发送 WM_COMMAND 消息。wParam 的低16位是控件的ID。

case WM_COMMAND: {
    int controlId = LOWORD(wParam);
    switch (controlId) {
        case 101: // 按钮 '1' 的ID
            // 在显示框中追加 '1'
            // 1. 获取显示框的句柄
            HWND hDisplay = GetDlgItem(hwnd, 1);
            // 2. 获取当前文本
            WCHAR szText[256];
            GetWindowTextW(hDisplay, szText, 256);
            // 3. 追加新文本
            wcscat_s(szText, L"1");
            // 4. 设置新文本
            SetWindowTextW(hDisplay, szText);
            break;
        // ... 处理其他按钮
    }
    return 0;
}

实现计算逻辑: 你需要定义几个变量来存储操作数和运算符，并在 WM_COMMAND 中根据点击的按钮更新它们。

// 在 WindowProc 外部定义（全局或静态）
double g_operand1 = 0;
double g_operand2 = 0;
WCHAR g_operator = L'\0';
// 在 WM_COMMAND 中
case 102: // 按钮 '2' 的ID
    // ... 类似 '1'
    break;
case 201: // 按钮 '+' 的ID
    g_operator = L'+';
    // 将显示框的值存入 g_operand1
    HWND hDisplay = GetDlgItem(hwnd, 1);
    WCHAR szText[256];
    GetWindowTextW(hDisplay, szText, 256);
    g_operand1 = _wtof(szText);
    // 清空显示框
    SetWindowTextW(hDisplay, L"");
    break;
case 301: // 按钮 '=' 的ID
    g_operand2 = _wtof(GetDlgItemText(hwnd, 1));
    double result = 0;
    if (g_operator == L'+') {
        result = g_operand1 + g_operand2;
    }
    // 显示结果
    WCHAR szResult[256];
    swprintf_s(szResult, L"%.2f", result);
    SetWindowTextW(GetDlgItem(hwnd, 1), szResult);
    break;

这个项目会涉及很多细节，比如处理小数点、清空、错误处理等，但它完美地展示了如何将多个 API 调用组合起来,构建一个有交互功能的应用程序。

进阶学习路径

掌握了基础后,你可以探索以下方向：

对话框: 学习使用 DialogBox 和 DialogBoxParam 创建模态对话框，以及 CreateDialog 创建非模态对话框，对话框的编程模型略有不同，通常使用资源文件（.rc）来定义界面。
资源文件 (.rc): 学习使用 Visual Studio 的资源编辑器或手动编写 .rc 文件来创建菜单、图标、对话框、字符串表等,使界面与代码分离。
通用控件: 学习使用 Rich Edit 控件、Tree View、List View、Toolbar、Status Bar 等更现代、更复杂的控件。
图形设备接口: 深入学习 GDI，如画笔、画刷、字体、位图操作等,创建更精美的图形界面。
Windows 消息: 研究更多系统消息，如 WM_TIMER (定时器), WM_MOUSEMOVE (鼠标移动), WM_KEYDOWN (键盘按下) 等。
多线程: 学习使用 CreateThread 和同步对象（如 Mutex, Event, CriticalSection）来创建多线程应用程序。
COM (Component Object Model): 这是 Windows 的核心组件技术，学习 COM 可以理解 ActiveX、OLE 等技术，也是许多现代 Windows API 的基础。

总结与资源

Windows API 编程是一条通往 Windows 系统核心的强大路径，虽然它的代码量比使用高级框架要多，并且需要手动管理很多细节，但它带来的理解深度和控制力是无与伦比的，从创建一个窗口开始，逐步添加控件、处理消息、实现逻辑,这个过程本身就是一种极佳的学习体验。

推荐资源:

必读经典:
- 《Windows 程序设计》（Charles Petzold 著）: 被誉为 Windows API 编程的“圣经”，内容详尽，讲解清晰，是所有学习者的首选，虽然有些版本稍旧,但核心概念永不过时。
在线文档:
- Microsoft Docs - Windows API: 最权威、最及时的官方文档，查找任何函数、结构体或消息的详细信息,都应该来这里。
工具:
- Visual Studio: 强大的 IDE，集成了调试器、资源编辑器等。
- Spy++: Visual Studio 自带的工具，可以用来查看系统中的窗口、进程和消息，是调试 UI 问题的利器。
- Dependency Walker: 虽然已有些过时，但仍是查看程序依赖哪些 DLL 的好工具。

祝你学习愉快，在 Windows API 的世界里探索无穷的乐趣！

Windows API编程教程，从零开始如何快速入门？