DELPHISOURCE

Домой | Статьи | Книги | FAQ | Компоненты | Программы
Архив сайта | Реклама на сайте | Ссылки | Связь

WinLite - Win32 API


http://www.delphi.agava.ru/


Оглавление


1. Введение
2. Существующие решения
3. Принципы построения API-библиотеки
4. Библиотека WinLite
5. Пример программы на основе библиотеки WinLite

1. Введение


Любую современную программу или программную технологию можно представить как совокупность программных "слоев". Каждый из этих слоев производит свою собственную работу, которая заключается в повышении уровня абстракции производимых операций. Так, самый низший слой (слои) вводит понятия, которые позволяют абстрагироваться от используемого оборудования; следующий слой (слои) позволяет программисту абстрагироваться от сложной последовательности вызовов функций, вводя такое понятие как протокол и т.д. Практически в любом современном программном продукте можно обнаружить и выделить около десятка последовательных слоев абстракции.

Абстракция от оборудования и низкоуровневых протоколов вводится в ядра операционных систем в виде библиотек API (Application Program Interface). Однако современные тенденции приводят к необходимости абстрагирования и от самих операционных систем, что позволяет переносить программы с одной операционной системы на другую путем простой перекомпиляции (транслируемые программы, в основном, вообще не требуют никаких действий по переносу).

Абстракцию, которая доступна программисту в виде библиотек API можно назвать базовой. Это самый низкий уровень абстракции, который доступен для прикладного программирования. На уровне ядра системы доступны и более низкие уровни абстракции, однако для их использования необходимо разрабатывать специализированные программы (драйвера, модули). Базовый уровень абстракции (API) предоставляет максимально широкие возможности для прикладного программирования и является наиболее гибким. Однако, программирование с использованием API является гораздо более трудоемким и приводит к значительно большим объемам исходного кода программы, чем программирование с использованием дополнительных библиотек.

Дополнительные библиотеки поставляются со многими средствами разработки с целью уменьшения трудоемкости и сроков разработки программ, что в итоге приводит к повышению их конкурентноспособности. Но применение дополнительных библиотек абстракций приводит к резкому увеличению размеров откомпилированных программ, из-за того что в программу включается код используемых библиотек, к тому же это включение зачастую бывает неэффективным - в программу включаются неиспользуемые участки кода. Кроме того, чем больше уровень абстракции библиотеки, тем сложнее ее код, и тем больше трудностей возникает при решении сложных задач. Приходится учитывать множество взаимосвязей и взаимных влияний отдельных элементов и процессов библиотеки друг на друга. Кроме того, структура и функциональность любой библиотеки обычно рассчитывается на удовлетворение всех потенциально возникающих задач, что приводит к ее громоздкости и неэффективности.

В Delphi используется очень мощная и сложная библиотека VCL (Visual Components Library), которая помимо непосредственных абстракций вводит также и множество своих функциональных классов. В этой библиотеке находятся компоненты для визуального отображения информации, работы с базами данных, с системными объектами, компоненты для работы с Internet-протоколами, классы для написания своих COM-объектов и многое другое. Модули библиотеки подключаются к компиляции по мере необходимости, однако базовый размер простейшего диалогового проекта с одной формой превышает 300кБ (со статически скомпонованной библиотекой). И такой размер во многих случаях может оказаться слишком большим, особенно если программа не требует большой функциональности в интерфейсе.

Для решения этой проблемы можно отказаться от использования библиотеки VCL, и программировать, используя базовый набор функций Win32 API. Однако, если при разработке линейных, недиалоговых, нерезидентных программ не возникает никаких трудностей, то разработка программ, требующих активного взаимодействия с пользователем или системой, становится трудоемкой. Структурное программирование, рекомендуемое в таких случаях, оказывается неэффективным и трудоемким.

Данная статья посвящена проблеме создания и использования компактной объектно-ориентированной библиотеки, которая бы облегчила построение небольших и эффективных программ на основе Win32 API.

2. Существующие решения


Автору известны три объектно-ориентированные библиотеки, которые можно рассматривать как альтернативу библиотеке VCL при написании компактных программ. Это библиотеки классов XCL, ACL и KOL. Все библиотеки бесплатны и поставляются в исходных кодах.

Библиотека ACL (API control library)
Автор: Александр Боковиков, Екатеринбург, Россия
Страничка: http://a-press.ur.ru/pc/bokovikov
E-Mail: abb@adx.ru
Классы и модули: TFont, TFonts, TControl, TWinControl, TStdControl, TLabel, TEdit, TListBox, TButton, TCheckBox, TComboBox, TGroupBox, TProgressBar, TKeyboard
Библиотека XCL (Extreme class library)
Автор: Vladimir Kladov (Mr.Bonanzas)
Страничка: http://xcl.cjb.net/
E-Mail: http://www.infocity.kiev.ua/prog/delphi/content/bonanzas@xcl.cjb.net
Классы и модули: XForm, XApplet, XCanvas, XPen, XBrush, XFont, ZDDB, ZHiBmp, ZDIBitmap, ZBitmap, ZIcon, ZGifDecoder, ZGif, ZJpeg, XLabel, XButton, XBevel, XPanel, XSplitPanel, XStatus, XGrep, XGroup, XCheckBox, XRadioBox, XPaint, XScroller, XScrollBox, XScrollBoxEx, XEdit, XNumEdit, XCombo, XGrid, XListView, XMultiList, XNotebook, XTabs, XTabbedNotebook, XCalendar, XGauge, XGaugePercents, XHysto, XHystoEx, XImageList, XImgButton, XTooltip, XCustomForm, XDsgnForm, XDsgnNonvisual, CLabel, CPaint, CButton, CEdit, CMemo, CCheckBox, CRadioBox, CListBox, CComboBox, ZList, ZMenu, ZPopup, ZMainMenu, ZPopupMenu, ZTimer, ZStrings, ZStringList, ZIniFile, ZThread, ZQueue, ZFileChange, ZDirChange, ZOpenSaveDialog, ZOpenDirDialog, ZTree, ZDirList, ZDirListEx, ZRegistry, ZStream, ZFileStream, ZMemoryStream, XStrUtils, XDateUtils, XFileUtils, XWindowUtils, XPrintUtils, XShellLinks, XJustOne, XJustOneNotify, XPascalUnit, XSysIcons, XCanvasObjectsManager, XRotateFonts, XFocusPainter, XFormsStdMouseEvents, XFormsStdKeyEvents, XFormAutoSizer, XAligner, XControlAutoPlacer, XMfcAntiFlicker, XSplitSizer, XResizeAntiFlicker, XCaretShower, XEditMouseSelect, XEditClipboard, XEditUndo, XListMouseSel, XListKeySel, XListEdit, ZNamedTags, XBtnRepeats, XBufLabels, XBackgrounds, XWndDynHandlers
Библиотека KOL (Key object library)
Автор: Vladimir Kladov (Mr.Bonanzas)
Страничка: http://xcl.cjb.net/
E-Mail: http://www.infocity.kiev.ua/prog/delphi/content/bonanzas@xcl.cjb.net
Классы и модули: TObj, TList, TGraphicTool, TCanvas, TControl, TTimer, TTrayIcon, TStream, TStrList, TDirList, TIniFile

Как видно из списка приведенных для каждой библиотеки классов, эти библиотеки предендуют скорее не на помощь при написании программ с использованием Win32 API, а пытаются создать более высокий уровень абстракции чем API, по крайней мере в графической части (особенно это относится к XCL). Более того, иерархия и перечень объектов совпадают с соответствующими структурами в библиотеке VCL, что скорее всего связано с желанием авторов обеспечить логическую совместимость с VCL при построении программ на основе этих библиотек.

Данные библиотеки не обеспечивают минимального размера программы, за счет того что предоставляют более высокий уровень абстракции. Они являются компромисом между программированием с использованием VCL и программированием на чистом API.

3. Принципы построения API-библиотеки



Стандартным видом API-программирования является структурное программирование. Примеры такого программирования на Win32 API есть практически в любой книжке по Borland Pascal, Borland C++, Microsoft Visual C++ и другим системам разработки. Множество примеров API-программирования на С содержится в поставке Microsoft Visual C++.

Структурное программирование с оконными функциями, процедурами обработки команд, не в состоянии обеспечить быструю и эффективную разработку программ. В современной ситуации большинство программистов привыкло к объектно-ориентированному методу, с возможностью инкапсуляции, наследования и переопределения методов объектов. Такое программирование оказывается наиболее эффективным.

Кроме того, для построения эффективной API-библиотеки прежде всего нужно выяснить, какие задачи при работе с Win32 API являются наиболее трудоемкими. Практика показывает, что наиболее неудобным и трудоемким элементом является реализация основного диспетчера логики программы - оконной функции. Реализация этой функции в качестве метода класса, а не простой глобальной функции, позволила бы улучшить структуру кода и облегчить программирование путем инкапсулирования всех переменных внутри оконного класса.

Программирование может быть еще более облегчено, есть возпользоваться механизмом message-процедур языка Object Pascal. Вызов этих процедур полностью лежит на компиляторе и корневом объекте TObject и включает в себя методы Dispatch, DefaultHandler, а также все методы, объявленные с директивой message. Такое решениее позволит полностью отказаться от громоздкого оператора case в оконной функции.

Учитывая все вышеперечисленное автором была создана компактная библиотека оконных классов WinLite. Эта библиотека является минимальной, она не вводит более высоких уровней абстракции чем существуют в Win32 API - она только облегчает работу, переводом программирования в объектно-ориентированное русло. Размер библиотеки очень небольшой и вся она помещается в один модуль. Библиотека реализует базовый класс TLiteFrame и построенные на основе него оконные классы:

Библиотека может быть использована совместно с VCL. На первый взгляд, это возможность является абсурдной и ненужной, так как об экономии размера в этом случае не может быть и речи. Однако, иногда бывают моменты, когда реализация специфических оконных элементов на основе объектов TWinControl или TCustomControl может быть затруднена или неэффективна из-за их сложности и неочевидного поведения. В этом случае, можно реализовать такой элемент на базе класса TLiteWindow - он будет вести себя стандартным образом, как и полагается вести себя стандартному оконному элементу Win32.

Благодаря своей простой архитектуре библиотека может быть использована в многопоточной программе. Конечно, вы не сможете вызывать методы классов одного потока из другого потока без соответствующей синхронизации. Однако, вы можете беспрепятственно создавать оконные классы в различных потоках без блокировки и синхронизации, а также посылать сообщения оконным классам в другом потоке.

Практический совет: при API-программировании программист должен сам следить за корректным освобождением многочисленных ресурсов, которые занимает программа во время выполнения. Поэтому, для облегчения этой задачи используйте какую-либо контролирующую утилиту, например MemProof или Numega BoundsChecker. Корректное освобождение занятых ресурсов крайне необходимо !

Для редактирования шаблонов диалогов можно использовать любой редактор ресурсов, например Borland Resource WorkShop, правда он несколько неудобен, а окончательный результат все равно приходится корректировать вручную.

Вся документация необходимая для API-программирования содержится в поставляемых компанией Microsoft компакт-дисках с документацией под общим названием MSDN (Microsoft Developer's Network). Существует online-версия документации по адресу http://msdn.microsoft.com/. Урезанная версия MSDN, содержащая основные файлы помощи, поставляется с Delphi.

Прежде чем вы решите работать над своим проектом в русле Win32 API, подумайте, а зачем вам это нужно? В подавляющем числе случаев размер программы не имеет никакого значения. Я не хочу сказать, что API-программирование сложнее чем VCL-программирование. Во многих случаях легче изучить и написать 10 вызовов API с кучей аргументов и понимать, что происходит, чем написать 1 вызов простой, на первый взгляд, VCL-инструкции и потом долго исследовать дебри VCL в поисках ответа. Просто API-программирование - это другая культура, к которой вы, возможно, не привыкли. И первоначальная работа может вызвать у вас сильное разочарование. API-программирование требует дотошности, кропотливости и внимательного изучения документации.

Те же, кто отважился программировать на API, наряду с библиотекой WinLite могут совместно использовать невизуальные классы как из состава VCL (модули SysUtils, Classes), так и многие сторонние - естественно, что размер вашей программы при этом увеличится.

Заслуживает внимание работа Владимира Кладова по изменению функциональности обязательного модуля system.pas. Со времен первых версий Turbo Pascal этот модуль по умолчанию компонуется в исполняемый код программы. Код модуля реализует многие принципы и решения заложенные в синтаксис и логику языка Object Pascal, и изменение этого модуля позволяет модифицировать реализацию этой логики. Такое решение является специфичным для языка Object Pascal в отличие, например, от C/C++, где компилятор и абсолюдно все модули никак не связаны. Изменение модуля system.pas, а именно его разбиение на блоки и сокращение редко используемых участков кода позволило сократить постоянные (не переменные) издержки примерно на 8 кБ. Конечно, для больших проектов, такое сокращение может быть и незаметным, однако интересен сам принцип.

4. Библиотека WinLite



5. Пример программы на основе библиотеки WinLite


В прилагаемом примере, построенном на основе разработанной автором библиотеки API-программирования WinLite, рассматриваются следующие проблемы:

 

Delphisource (2006г.)
Используются технологии uCoz