【MFC设计模式解析】：从头文件看MFC设计的精髓

 # 摘要 本文旨在深入探究MFC（Microsoft Foundation Classes）的设计模式及其在现代软件开发中的应用。首先，概述了MFC设计模式的基本概念和核心类的继承结构，包括应用程序框架的根类、文档/视图架构以及消息映射机制。随后，通过实践案例展示了设计模式在MFC项目中的具体实现，如观察者模式和单例模式，并详细分析了内存管理和资源管理的技术细节。在探讨MFC的高级特性时，本文阐释了宏与模板的使用、自定义控件与绘图以及与Windows API的交互。最后，本文展望了MFC设计模式与现代C++的兼容性、在移动平台的移植可能性以及MFC的未来发展和应用前景。本文为MFC开发者提供了全面的理解和应用指南，旨在提高软件开发效率和质量。 # 关键字 MFC设计模式；核心类；文档/视图架构；消息映射；内存管理；资源管理；设计模式应用；宏与模板；自定义控件；Windows API交互；现代C++兼容性；移动平台移植；技术展望 参考资源链接：[Visual C++ 2008中缺失的afx.h头文件教程](https://wenku.csdn.net/doc/6k8q84ttya?spm=1055.2635.3001.10343) # 1. MFC设计模式概述 ## 1.1 MFC的定义和历史背景 MFC（Microsoft Foundation Classes）是微软公司提供的一个用于Visual C++的程序框架。自1992年首次推出以来，MFC一直是Windows平台下快速开发GUI程序的重要工具。它的出现，极大简化了Windows编程的复杂性，使得开发者能够通过面向对象的方式重用代码，提高开发效率。 ## 1.2 MFC设计模式的组成 MFC设计模式是基于C++的面向对象编程原则构建的。它通过封装窗口句柄、消息映射和其他Win32 API的复杂性，为开发者提供了一系列预定义的类和对象。这些类和对象遵循特定的设计模式，如命令模式、单例模式、工厂模式等，使得MFC应用程序具有可扩展性和可维护性。 ## 1.3 MFC与现代软件开发 虽然MFC已经诞生多年，但它依然在许多遗留系统中扮演着关键角色。随着时间的推移，MFC也在不断地更新与改进，以适应新的编程习惯和技术要求。开发者需要理解MFC设计模式的原理和应用，才能在维护旧项目或者开发新系统时，做出最佳的技术决策。 # 2. MFC中的核心类与继承结构 ## 2.1 MFC应用程序框架的根类 ### 2.1.1 CObject类的设计意义 在MFC（Microsoft Foundation Classes）框架中，`CObject`类扮演着至关重要的角色，因为它是几乎所有MFC类的基类。该类的设计意义在于它提供了一套机制，使得派生自它的所有类都能受益于一些核心功能，比如序列化、运行时类型信息（RTTI）和动态创建等。 `CObject`类的设计使得MFC应用程序的内存管理和对象持久化变得非常高效。通过序列化，对象可以被保存到磁盘，并在需要时重新构造，这对于需要长期存储或网络传输的应用程序特别重要。 ### 2.1.2 CObject类的派生层次 `CObject`类的派生层次形成了一个树形结构，多个派生类从这个基类继承，从而获得了基本功能的实现。例如，`CObject`提供了`Serialize`方法，它允许对象序列化和反序列化，而继承自`CObject`的`CDocument`类则扩展了序列化功能，使其能够存储和恢复文档数据。 `CObject`的派生层次结构还提供了一个很好的例子，说明了如何在软件开发中采用面向对象设计原则。它演示了继承、多态和封装等面向对象编程的关键概念如何在实际的框架中被应用。 ## 2.2 文档/视图架构解析 ### 2.2.1 CDocument类的作用与实现 `CDocument`类是MFC框架中用于管理应用程序文档的核心类。它主要负责实现文档数据的存储、读取和更新等逻辑。在文档/视图架构中，`CDocument`扮演了数据提供者的角色，它不仅负责管理文档的内部状态，还负责响应文档内容的变化事件。 `CDocument`类通过重写`Serialize`方法来支持文档的序列化，这意味着你可以将文档对象序列化到磁盘，或者从磁盘反序列化对象。这样的设计允许应用程序在关闭时保存文档的状态，并在下次启动时恢复到相同的状态。 ### 2.2.2 CView类与用户界面的交互 `CView`类是MFC中与用户界面直接交互的类。它负责将`CDocument`类管理的文档内容呈现给用户，并接收用户的输入。在一个典型的MFC应用程序中，一个文档可以与一个或多个视图关联，使得文档数据可以以不同的方式展示给用户。 `CView`类提供了一系列功能强大的函数来处理用户输入，比如鼠标和键盘事件。此外，它还与图形设备接口（GDI）紧密集成，允许在视图中进行绘图和图像显示。通过重写`OnDraw`等函数，开发者可以定制视图内容的渲染方式，以满足特定的应用需求。 ## 2.3 MFC中的消息映射机制 ### 2.3.1 消息映射的工作原理 MFC的消息映射机制是整个框架能够响应各种Windows消息的基石。它将消息分发到适当的处理函数，以便应用程序能够对各种事件做出响应。 消息映射的工作原理基于一个非常重要的概念——消息映射表（message map）。开发者在派生类中定义消息处理函数，并使用宏将这些函数与特定的消息ID关联起来。当消息到达时，MFC框架会查找消息映射表，找到对应的处理函数并调用它。 ### 2.3.2 消息处理函数的声明与实现 消息处理函数是MFC中处理Windows消息的函数，它们在类定义中的声明通常伴随着一系列的宏。例如，`ON_COMMAND`宏用于映射命令消息，而`ON_WM_PAINT`宏用于映射绘图消息。开发者需要使用正确的宏来声明消息处理函数，以便MFC知道如何将消息与函数关联。 在实现消息处理函数时，开发者需要遵循特定的参数和返回类型约定。例如，`OnPaint`函数必须有一个特定的参数列表和返回类型。通过这种方式，MFC能够为应用程序提供一个结构化的方式来处理消息，从而简化了应用程序的开发过程。 ```cpp // 示例代码块：消息处理函数声明与实现 class CMyView : public CView { protected: // {{AFX_MSG(CMyView) afx_msg void OnPaint(); afx_msg HCURSOR OnQueryDragIcon(); // }}AFX_MSG DECLARE_MESSAGE_MAP() }; BEGIN_MESSAGE_MAP(CMyView, CView) // {{AFX_MSG_MAP(CMyView) ON_WM_PAINT() ON_WM_QUERYDRAGICON() // }}AFX_MSG_MAP END_MESSAGE_MAP() void CMyView::OnPaint() { CPaintDC dc(this); // device context for painting // TODO: 在此处添加消息处理程序代码 // 不要调用 CView::OnPaint() 用于绘制默认视图 } HCURSOR CMyView::OnQueryDragIcon() { // TODO: 在此处添加消息处理程序代码 // 如果不处理此消息，则返回 NULL return (HCURSOR)1; } ``` 在上述代码中，我们定义了一个视图类`CMyView`，它继承自`CView`。我们使用`BEGIN_MESSAGE_MAP`和`END_MESSAGE_MAP`宏定义了消息映射的范围，并通过`ON_WM_PAINT`和`ON_WM_QUERYDRAGICON`宏声明了处理特定消息的函数。这些消息处理函数的实现展示了如何在类中处理Windows消息。 # 3. MFC设计模式实践 MFC作为一种成熟的Windows应用程序框架，通过其设计模式的实践应用，开发者可以构建出结构清晰、易于维护的软件产品。本章将深入探讨MFC项目结构和代码生成的原理，分析如何在MFC项目中应用设计模式，并讲解内存管理和资源管理的技术细节。 ## 3.1 MFC项目结构与代码生成 ### 3.1.1 项目的文件组织 MFC项目的文件组织与其项目类型和应用程序的框架密切相关。一个典型的MFC应用程序至少包含以下类型的文件： - **项目文件（.vcproj）**：存储项目的编译信息，如编译器选项、链接器选项以及项目依赖关系。 - **头文件（.h）**：声明类和函数，定义用户界面元素，如对话框和控件。 - **源文件（.cpp）**：包含实现类的方法和函数的代码。 - **资源文件（.rc）**：包含菜单、对话框、字符串和图标等资源。 对于基于文档/视图的应用程序，还会有以下文件： - **文档类头文件和源文件**：分别以`.h`和`.cpp`为后缀，实现数据存储和管理。 - **视图类头文件和源文件**：同样以`.h`和`.cpp`为后缀，负责数据显示和用户交互。 - **应用程序类文件**：包含应用程序的主入口点，如`InitInstance`函数。 ### 3.1.2 AppWizard的代码生成原理 AppWizard是Visual Studio提供的一个向导工具，它通过一系列的步骤生成MFC应用程序的基础代码。当开发者选择创建一个新的MFC项目时，AppWizard会根据提供的选项来决定生成哪些文件以及它们的内容。 AppWizard的代码生成原理依赖于预设的模板，每个模板对应一种项目类型或应用程序框架。这些模板定义了项目文件的结构，包括哪些文件需要创建、文件的内容以及依赖关系等。在创建过程中，AppWizard会询