wxWidgets源码分析 - App启动过程

Posted 2021-01-12 百无一用程序员

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• APP启动过程
  • wxApp入口定义
  • wxApp实例化准备
  • wxApp的实例化
  • wxApp运行
  • 总结

APP启动过程

本文主要介绍wxWidgets应用程序的启动过程，从app.cpp入手。

wxApp入口定义

wxApp通过IMPLEMENT_APP宏注册App类，这个宏同时定义了入口，实现在wx/app.h文件中。

// wx/app.h 文件中定义
#define IMPLEMENT_APP(app)      wxIMPLEMENT_APP(app);

// 可以忽略 wxIMPLEMENT_WX_THEME_SUPPORT，
// 重点关注wxIMPLEMENT_APP_NO_THEMES
#define wxIMPLEMENT_APP(appname)                wxIMPLEMENT_WX_THEME_SUPPORT                wxIMPLEMENT_APP_NO_THEMES(appname)

// 继续展开宏
#define wxIMPLEMENT_APP_NO_THEMES(appname)      wxIMPLEMENT_WXWIN_MAIN                      wxIMPLEMENT_APP_NO_MAIN(appname)

下面的 wxIMPLEMENT_WXWIN_MAIN 是重点之一，它是我们整个应用程序的入口，实现了WinMain函数，我们继续分析，wx/app.h文件包含了wx/init.h文件，追踪进去我们就可以找到WinMain函数的实现：

// 在windows版本中，wx/init.h包含了wx/msw/init.h文件，用于做具体的实现
#if wxUSE_GUI && defined(__WINDOWS__)
    #include "wx/msw/init.h"
#endif

// wx/init.h 文件中并没有具体 wxIMPLEMENT_WXWIN_MAIN 的定义，所以要继续看 wx/msw/init.h
// wx/msw/init.h 中实现如下：
// 由于wxIMPLEMENT_WXWIN_MAIN是宏定义所以在宏展开的时候就相当于定义了这个WinMain函数，
// 可以看到最后是调用wxEntry(hInstance, hPrevInstance, NULL, nCmdShow)继续进行初始化
#define wxIMPLEMENT_WXWIN_MAIN                                                  extern "C" int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance,                                                        HINSTANCE hPrevInstance,                                                    wxCmdLineArgType WXUNUSED(lpCmdLine),                                       int nCmdShow)                                 {                                                                               wxDISABLE_DEBUG_SUPPORT();                                                                                                                              /* NB: We pass NULL in place of lpCmdLine to behave the same as  */         /*     Borland-specific wWinMain() above. If it becomes needed   */         /*     to pass lpCmdLine to wxEntry() here, you‘ll have to fix   */         /*     wWinMain() above too.                                     */         return wxEntry(hInstance, hPrevInstance, NULL, nCmdShow);               }                                                                           wxIMPLEMENT_WXWIN_MAIN_BORLAND_NONSTANDARD

wxApp实例化准备

接着上文我们看看 wxIMPLEMENT_APP_NO_MAIN 宏的实现：

1. 实现了 wxGetApp() 函数，返回当前App类型的引用；
2. 实现了 wxCreateApp() 函数，这个会在 wxEntry 中调用，用于创建wxApp对象；
3. 实例化 wxAppInitializer 对象 wxTheAppInitializer，入参就是 wxCreateApp；
4. wxCreateApp做一些必要的检查，然后new出一个App对象返回。

#define wxIMPLEMENT_APP_NO_MAIN(appname)                                        appname& wxGetApp() { return *static_cast<appname*>(wxApp::GetInstance()); }        wxAppConsole *wxCreateApp()                                                 {                                                                               wxAppConsole::CheckBuildOptions(WX_BUILD_OPTIONS_SIGNATURE,                                                 "your program");                            return new appname;                                                     }                                                                           wxAppInitializer                                                                wxTheAppInitializer((wxAppInitializerFunction) wxCreateApp)

wxAppInitializer对象实例化的时机是在main函数执行之前，所以我们先要看看这个对象的创建过程，此类型定义在 wx/app.h文件中，此函数通过调用静态函数wxApp::SetInitializerFunction参数就是递进来的函数指针wxCreateApp：

class WXDLLIMPEXP_BASE wxAppInitializer
{
public:
    wxAppInitializer(wxAppInitializerFunction fn)
        { wxApp::SetInitializerFunction(fn); }
};

继续看wxApp::SetInitializerFunction，我们先找下wxApp的定义，可以看到不同的体系结构定义的wxApp不同，位于wx/ARCH/app.h文件中，ARCH就是体系结构，对于windows系统来说就是msw，我们可以看下wx/msw/app.h中的定义，梳理wxApp的继承关系：

wxAppw -> wxAppBase -> wxAppConsole -> xAppConsoleBase

实际上 SetInitializerFunction 函数是在 wxAppConsoleBase 类中实现的，最终将这个函数指针保存到了静态变量 ms_appInitFn 中，后续在App创建时会调用GetInitializerFunction函数执行真正的创建：

// wx/app.h 文件中有定义 
class wxAppConsoleBase {
    static void SetInitializerFunction(wxAppInitializerFunction fn)
        { ms_appInitFn = fn; }
    static wxAppInitializerFunction GetInitializerFunction()
        { return ms_appInitFn; }
    static wxAppInitializerFunction ms_appInitFn;
}

wxApp的实例化

启动前的准备工作都已经妥当，我们看看启动主体 wxEntry 怎么运行的，windows版本中实现在wx/msw/mian.cpp文件中：

// wx/msw/mian.cpp实现如下，不重要的部分先忽略
// 1. 调用 wxMSWEntryCommon 进行通用参数处理，重点是处理传递进来的入参，保存到wxArgs中
// 2. 随后调用 wxEntry 执行处理，传递刚才解析好的参数信息
WXDLLEXPORT int wxEntry(HINSTANCE hInstance,
                        HINSTANCE WXUNUSED(hPrevInstance),
                        wxCmdLineArgType WXUNUSED(pCmdLine),
                        int nCmdShow)
{
    ...
    if ( !wxMSWEntryCommon(hInstance, nCmdShow) )
        return -1;

    wxON_BLOCK_EXIT_OBJ0(wxArgs, wxMSWCommandLineArguments::Free);

    return wxEntry(wxArgs.argc, wxArgs.argv);
}

接着看看参数的解析函数wxMSWEntryCommon的实现：

// wx/msw/mian.cpp

// 定义全局的参数变量，然后调用Win32API函数 ::GetCommandLine 获取命令行
// 进而解析该命令行，存放到wxArgs变量中
static wxMSWCommandLineArguments wxArgs;
static bool
wxMSWEntryCommon(HINSTANCE hInstance, int nCmdShow)
{
    wxArrayString args;
    const wxChar *cmdLine = ::GetCommandLine();
    if ( cmdLine )
    {
        args = wxCmdLineParser::ConvertStringToArgs(cmdLine);
    }

    wxArgs.Init(args);
    return true;
}

接着再回过头，看看wxEntry的执行过程，此函数同样实现在wx/msw/mian.cpp文件中，实现过程主要如下：

1. 创建 wxInitializer 对象，主要目的是实例化App对象；
2. 调用 wxTheApp->CallOnInit() 函数执行 App 的初始化；
3. 调用 wxTheApp->OnRun() 函数，进入App的消息循环；

int wxEntry(int& argc, wxChar **argv)
{
    return wxEntryReal(argc, argv);
}

int wxEntryReal(int& argc, wxChar **argv)
{
    // library initialization
    wxInitializer initializer(argc, argv);

    if ( !initializer.IsOk() )
    {
        return -1;
    }

    wxTRY
    {
        // app initialization
        if ( !wxTheApp->CallOnInit() )
        {
            // don‘t call OnExit() if OnInit() failed
            return -1;
        }

        // ensure that OnExit() is called if OnInit() had succeeded
        class CallOnExit
        {
        public:
            ~CallOnExit() { wxTheApp->OnExit(); }
        } callOnExit;

        WX_SUPPRESS_UNUSED_WARN(callOnExit);

        // app execution
        return wxTheApp->OnRun();
    }
    wxCATCH_ALL( wxTheApp->OnUnhandledException(); return -1; )
}

我们先看下 wxInitializer 对象的实现，注意此时还没有App对象，这里主要用于创建当前的App对象，我们看下详细过程：

// 位于 wx/init.h wx/init.cpp 文件中，这里只保留重点
// 构造函数执行wxInitialize函数执行初始化
class WXDLLIMPEXP_BASE wxInitializer
{
    wxInitializer(int argc, wxChar **argv)
    {
        m_ok = wxInitialize(argc, argv);
    }
    bool IsOk() const { return m_ok; }
}

// wxInitialize 继续调用 wxEntryStart
bool wxInitialize(int argc, wxChar **argv)
{
    wxCRIT_SECT_LOCKER(lockInit, gs_initData.csInit);
    return wxEntryStart(argc, argv);
}

wxEntryStart函数的执行过程：

1. 调用 wxApp::GetInitializerFunction() 获取到函数指针wxCreateApp，这个函数是通过 IMPLEMENT_APP 宏实现的；
2. 调用完成后调用该App的Initialize方法执行初始化，同时还将入参传递给App类，方便用户程序使用；
3. 执行必要的清理；

// wx/init.h wx/init.cpp，下面的代码中只保留的关键代码，如果需要全版本代码请参考源代码
// 这里执行App对象的创建
bool wxEntryStart(int& argc, wxChar **argv)
{
    wxAppPtr app(wxTheApp);
    if ( !app.get() )
    {
        wxAppInitializerFunction fnCreate = wxApp::GetInitializerFunction();
        if ( fnCreate )        
        {
            // 实例化App对象出来
            app.Set((*fnCreate)());
        }
    }
    if ( !app->Initialize(argc, argv) )
        return false;

    app->argc = argc;
    app->argv = argv;
    return true;
}

wxApp运行

接着我们看下wxApp::CallOnInit函数的实现，这个函数调用了App类的虚方法OnInit，控制权交给了用户程序了。

virtual bool CallOnInit() { return OnInit(); }

最后我们看下wxApp::OnRun函数的作用，调用关系参考下面的代码：

1. 实例化一个 wxEventLoop 对象，通过 CreateMainLoop 创建；
2. 调用wxApp的OnLaunched方法，这个方法也是个虚函数，用户按需实现就可以了
3. 进入到消息循环；

int wxAppBase::OnRun() { return wxAppConsole::OnRun(); }

int wxAppConsoleBase::OnRun()
{
    return MainLoop();
}

总结

通过上面的过程，我们分析了从wxApp定义到wxApp的创建和运行的整个过程，wxWidgets考虑了多种架构的兼容性，所以很多代码都是通过不同的编译宏隔开的，所以跟踪代码时务必要找对点。

另外一点，wxWidgets库中大量使用了宏定义，导致查找代码时会比较麻烦，这个也是难点之一。