原生开发，使用C语言调用Windows API 开发软件思路分享
Githu: https://github.com/vladelaina/Catime作者是一个高度依赖计时器功能的人，但是市面上的软件都不能满足个性化的需求，所以打算自己动手开发，同时采用c语言来做原生开发，一下是开发思路，以及遇到的问题
1. 原生开发的优势
使用Windows API进行原生开发具有以下优势：
[*]高性能：直接调用系统API，无中间层开销，执行效率高
[*]低资源占用：程序体积小，内存占用少，适合轻量级应用
[*]系统集成度高：可以深度访问Windows系统功能和资源
[*]无依赖性：不需要额外运行时环境，降低部署复杂度
[*]精确控制：对UI和系统交互有更精细的控制能力
2. 开发思路与架构设计
2.1 基本架构
典型的Windows API应用程序架构包括：
[*]窗口过程函数：处理窗口消息的核心回调函数
[*]消息循环：获取并分发系统消息
[*]资源管理：处理GDI对象、内存等资源
[*]模块化设计：将功能分散到不同模块中
2.2 设计模式
[*]事件驱动模型：基于Windows消息机制
[*]MVC/MVP模式：分离UI和业务逻辑
[*]单例模式：管理全局资源和状态
3. 关键技术点
3.1 窗口创建与管理
// 窗口类注册
WNDCLASS wc = {0};
wc.lpfnWndProc = WindowProcedure;
wc.hInstance = hInstance;
wc.lpszClassName = "MyWindowClass";
RegisterClass(&wc);
// 创建窗口
HWND hwnd = CreateWindowEx(
WS_EX_CLIENTEDGE,
"MyWindowClass",
"Window Title",
WS_OVERLAPPEDWINDOW,
CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT, 800, 600,
NULL, NULL, hInstance, NULL);3.2 消息处理
LRESULT CALLBACK WindowProcedure(HWND hwnd, UINT msg, WPARAM wParam, LPARAM lParam) {
switch(msg) {
case WM_CREATE:
// 窗口创建时的初始化
break;
case WM_PAINT:
// 绘制窗口内容
break;
case WM_COMMAND:
// 处理菜单和控件命令
break;
case WM_DESTROY:
PostQuitMessage(0);
break;
default:
return DefWindowProc(hwnd, msg, wParam, lParam);
}
return 0;
}3.3 GDI绘图
void DrawContent(HWND hwnd) {
PAINTSTRUCT ps;
HDC hdc = BeginPaint(hwnd, &ps);
// 创建和选择画笔、画刷
HPEN hPen = CreatePen(PS_SOLID, 1, RGB(0, 0, 255));
HPEN hOldPen = SelectObject(hdc, hPen);
// 绘制图形
Rectangle(hdc, 10, 10, 100, 100);
// 清理资源
SelectObject(hdc, hOldPen);
DeleteObject(hPen);
EndPaint(hwnd, &ps);
}3.4 资源管理
// 资源文件 (resource.rc)
IDI_MYICON ICON "myicon.ico"
IDM_MYMENU MENU BEGIN
POPUP "&File"
BEGIN
MENUITEM "&Open", IDM_OPEN
MENUITEM "&Save", IDM_SAVE
MENUITEM SEPARATOR
MENUITEM "E&xit", IDM_EXIT
END
END
// 加载资源
HICON hIcon = LoadIcon(hInstance, MAKEINTRESOURCE(IDI_MYICON));
SendMessage(hwnd, WM_SETICON, ICON_BIG, (LPARAM)hIcon);3.5 对话框和控件
// 创建控件
HWND hButton = CreateWindow(
"BUTTON", "Click Me",
WS_CHILD | WS_VISIBLE | BS_PUSHBUTTON,
10, 10, 100, 30,
hwnd, (HMENU)IDC_BUTTON, hInstance, NULL);
// 显示对话框
DialogBox(hInstance, MAKEINTRESOURCE(IDD_DIALOG), hwnd, DialogProc);
// 对话框过程
INT_PTR CALLBACK DialogProc(HWND hwndDlg, UINT msg, WPARAM wParam, LPARAM lParam) {
switch(msg) {
case WM_INITDIALOG:
return TRUE;
case WM_COMMAND:
if(LOWORD(wParam) == IDOK) {
EndDialog(hwndDlg, IDOK);
return TRUE;
}
break;
}
return FALSE;
}4. 开发挑战与解决方案
4.1 内存管理
[*]挑战：手动管理内存容易导致泄漏
[*]解决方案：
[*]使用资源获取即初始化(RAII)模式
[*]成对调用分配/释放函数
[*]使用工具检测内存泄漏
4.2 多线程同步
[*]挑战：UI线程与工作线程的协调
[*]解决方案：
[*]使用PostMessage/SendMessage进行线程间通信
[*]合理使用互斥量、事件、信号量等同步原语
[*]避免死锁和竞态条件
4.3 DPI感知
[*]挑战：在不同DPI设置下保持UI一致性
[*]解决方案：
[*]实现DPI感知(SetProcessDpiAwareness)
[*]使用相对单位而非固定像素
[*]根据DPI缩放绘图操作
4.4 国际化支持
[*]挑战：支持多语言和不同区域设置
[*]解决方案：
[*]使用资源字符串而非硬编码文本
[*]支持Unicode字符集
[*]考虑文本布局方向(RTL/LTR)
5. 构建与部署
5.1 构建工具
[*]Visual Studio：提供完整IDE体验
[*]MinGW/GCC：开源编译器选项
[*]CMake：跨平台构建系统
[*]Makefile：传统构建脚本
5.2 静态链接与动态链接
[*]静态链接：生成独立可执行文件，无外部依赖
[*]动态链接：减小可执行文件体积，共享系统DLL
5.3 安装程序制作
[*]NSIS (Nullsoft Scriptable Install System)
[*]Inno Setup
[*]WiX Toolset
5.4 部署注意事项
[*]运行时依赖检查
[*]权限要求
[*]注册表和系统配置
[*]应用程序清单(manifest)设置
6. 调试与优化技巧
6.1 调试技术
[*]使用DebugView捕获调试输出
[*]使用WinDbg进行高级调试
[*]实现自定义日志系统
6.2 性能优化
[*]减少不必要的重绘
[*]优化GDI对象使用
[*]使用双缓冲技术避免闪烁
[*]延迟加载资源
7. 参考资源
[*]MSDN文档：https://docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/
[*]Charles Petzold的《Programming Windows》
[*]开源项目示例：ReactOS, Wine
[*]Raymond Chen的博客：The Old New Thing
8. 结语
Windows API原生开发虽然学习曲线较陡，但掌握后能够开发出高效、轻量且深度集成Windows系统的应用程序。通过合理的架构设计和模块化，可以降低开发复杂度，提高代码可维护性。
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