Использование визуального уровня на платформе Win32

Статья
08/22/2024

Вы можете использовать API Composition среды выполнения Windows (также называемые визуальным уровнем) в приложениях Win32, чтобы создавать современные интерфейсы для пользователей Windows.

Полный код для этого руководства доступен на сайте GitHub: пример Win32 HelloComposition.

Приложения универсальной платформы Windows, которым необходим точный контроль над композицией пользовательского интерфейса, имеют доступ к пространству имен Windows.UI.Composition, которое позволяет точно контролировать композицию и отрисовку пользовательского интерфейса. Однако этот API Composition не ограничивается только приложениями UWP. Классические приложения Win32 могут использовать современные системы компоновки в UWP и Windows.

Необходимые компоненты

Для использования API размещения для UWP накладываются приведенные ниже предварительные требования.

Предполагается, что у вас есть опыт разработки приложений с помощью Win32 и UWP. Дополнительные сведения см. в следующем разделе:
- Get Started with Win32 and C++ (Приступая к работе с Win32 и C++)
- Начало работы с приложениями Windows
- Улучшение классического приложения для Windows
Windows 10 версии 1803 или более поздней версии.
Пакет SDK для Windows 10 версии 17134 или более поздней версии.

Как использовать интерфейсы API Composition из классического приложения Win32

При работе с этим руководством вы создадите простое приложение Win32 на C++ и добавите в него элементы композиции UWP. Основное внимание уделяется правильной настройке проекта, созданию кода взаимодействия и отрисовке простых элементов с помощью интерфейсов API Windows Composition. Завершенное приложение выглядит следующим образом.

Пользовательский интерфейс выполняющегося приложения

Создание проекта C++ для Win32 в Visual Studio

Первым шагом является создание проекта приложения Win32 в Visual Studio.

Чтобы создать проект приложения Win32 на C++ с именем HelloComposition, сделайте следующее.

Откройте Visual Studio и выберите Файл>Создать>Проект.

Появится диалоговое окно Создать проект.
В категории Установлены разверните узел Visual C++, а затем выберите Windows Desktop.
Выберите шаблон Классическое приложение Windows.
Введите имя HelloComposition, а затем нажмите кнопку ОК.

Visual Studio создаст проект и откроет редактор для основного файла приложения.

Настройка проекта для использования интерфейсов API среды выполнения Windows

Чтобы применить интерфейсы API среды выполнения Windows (WinRT) в приложении Win32, мы используем C++/WinRT. Чтобы добавить поддержку C++/WinRT, необходимо настроить проект Visual Studio.

(Дополнительные сведения см. в разделе Добавление поддержки C++/WinRT в проект классического приложения для Windows статьи "Начало работы с C++/WinRT".)

В меню Проект откройте свойства проекта (Свойства HelloComposition) и убедитесь, что для следующих параметров заданы указанные значения.
- Для параметра Конфигурации выберите Все конфигурации. Для параметра Платформа выберите Все платформы.
- Свойства конфигурации>Общие>Версия Windows SDK = 10.0.17763.0 или более поздняя версия.
- C/C++>Язык>Стандарт языка C++ = Стандарт ISO C++ 17 (/stf:c++17)
- Компоновщик>Ввод>Дополнительные зависимости — этот раздел должен содержать windowsapp.lib. Если эта зависимость отсутствует в списке, добавьте ее.
Изменение предварительно скомпилированного заголовка
- Переименуйте stdafx.h и stdafx.cpp в pch.h и pch.cpp соответственно.
- Установите для свойства проекта C/C++>Предварительно скомпилированные заголовки>Предварительно скомпилированный заголовочный файл значение pch.h.
- Найдите #include "stdafx.h" и замените его #include "pch.h" во всех файлах.
  
  (Изменить>Найти и заменить>Найти в файлах.)
- В pch.h добавьте winrt/base.h и unknwn.h.
```
// reference additional headers your program requires here
#include <unknwn.h>
#include <winrt/base.h>
```

На этом этапе рекомендуется выполнить сборку проекта, чтобы убедиться в отсутствии ошибок, прежде чем продолжить.

Создание класса для размещения элементов композиции

Чтобы разместить содержимое, созданное с помощью визуального уровня, создайте класс (CompositionHost) для управления взаимодействием и создания элементов композиции. Это потребует выполнить большую часть настройки для размещения интерфейсов API Composition. Потребуется:

получить Compositor, который создает объекты и управляет ими в пространстве имен Windows.UI.Composition;
создать DispatcherQueueController/DispatcherQueue для управления задачами интерфейсов API WinRT;
создать DesktopWindowTarget и контейнера Composition для отображения объектов композиции.

Мы сделаем этот класс singleton, чтобы избежать проблем с потоками. Например, можно создать только одну очередь диспетчера для каждого потока, поэтому создание второго экземпляра CompositionHost в том же потоке вызовет ошибку.

Совет

При необходимости сверьтесь с полным кодом в конце руководства, чтобы убедиться в том, что весь код добавлен в соответствующе места при работе с этим руководством.

Добавьте новый файл класса в проект.
- В обозревателе решений щелкните проект HelloComposition правой кнопкой мыши.
- В контекстном меню выберите Добавить>Класс.
- В диалоговом окне Добавление класса укажите имя класса, CompositionHost.cs, а затем щелкните Добавить.
Добавьте заголовки и операторы using, необходимые для взаимодействия композиции.
- В начало файла CompositionHost.h добавьте приведенные ниже операторы include.
```
#pragma once
#include <winrt/Windows.UI.Composition.Desktop.h>
#include <windows.ui.composition.interop.h>
#include <DispatcherQueue.h>
```
- В начале файла CompositionHost.cpp после каждого оператора include добавьте оператор using.
```
using namespace winrt;
using namespace Windows::System;
using namespace Windows::UI;
using namespace Windows::UI::Composition;
using namespace Windows::UI::Composition::Desktop;
using namespace Windows::Foundation::Numerics;
```
Измените класс, чтобы использовать шаблон singleton.
- В CompositionHost.h сделайте конструктор частным.
- Объявите общедоступный статический метод GetInstance.
```
class CompositionHost
{
public:
    ~CompositionHost();
    static CompositionHost* GetInstance();

private:
    CompositionHost();
};
```
- В CompositionHost.cpp добавьте определение метода GetInstance.
```
CompositionHost* CompositionHost::GetInstance()
{
    static CompositionHost instance;
    return &instance;
}
```

В CompositionHost.h объявите частные переменные-члены DispatcherQueueController и DesktopWindowTarget для Compositor.

winrt::Windows::UI::Composition::Compositor m_compositor{ nullptr };
winrt::Windows::System::DispatcherQueueController m_dispatcherQueueController{ nullptr };
winrt::Windows::UI::Composition::Desktop::DesktopWindowTarget m_target{ nullptr };

Добавьте общедоступный метод для инициализации объектов взаимодействия композиции.

Примечание.

В методе Initialize вызываются методы EnsureDispatcherQueue, CreateDesktopWindowTarget и CreateCompositionRoot. Эти методы создаются на следующих шагах.
- В CompositionHost.h объявите общедоступный метод Initialize, который принимает HWND в качестве аргумента.
```
void Initialize(HWND hwnd);
```
- В CompositionHost.cpp добавьте определение метода Initialize.
```
void CompositionHost::Initialize(HWND hwnd)
{
    EnsureDispatcherQueue();
    if (m_dispatcherQueueController) m_compositor = Compositor();

    CreateDesktopWindowTarget(hwnd);
    CreateCompositionRoot();
}
```

Создайте очередь диспетчера в потоке, который будет использовать Windows Composition.

Необходимо создать Compositor в потоке с очередью диспетчера, поэтому этот метод вызывается первым во время инициализации.

В CompositionHost.h объявите частный метод EnsureDispatcherQueue.

void EnsureDispatcherQueue();

В CompositionHost.cpp добавьте определение метода EnsureDispatcherQueue.

void CompositionHost::EnsureDispatcherQueue()
{
    namespace abi = ABI::Windows::System;

    if (m_dispatcherQueueController == nullptr)
    {
        DispatcherQueueOptions options
        {
            sizeof(DispatcherQueueOptions), /* dwSize */
            DQTYPE_THREAD_CURRENT,          /* threadType */
            DQTAT_COM_ASTA                  /* apartmentType */
        };

        Windows::System::DispatcherQueueController controller{ nullptr };
        check_hresult(CreateDispatcherQueueController(options, reinterpret_cast<abi::IDispatcherQueueController**>(put_abi(controller))));
        m_dispatcherQueueController = controller;
    }
}

Зарегистрируйте окно приложения в качестве цели композиции.

В CompositionHost.h объявите частный метод CreateDesktopWindowTarget, который принимает HWND в качестве аргумента.

void CreateDesktopWindowTarget(HWND window);

В CompositionHost.cpp добавьте определение метода CreateDesktopWindowTarget.

void CompositionHost::CreateDesktopWindowTarget(HWND window)
{
    namespace abi = ABI::Windows::UI::Composition::Desktop;

    auto interop = m_compositor.as<abi::ICompositorDesktopInterop>();
    DesktopWindowTarget target{ nullptr };
    check_hresult(interop->CreateDesktopWindowTarget(window, false, reinterpret_cast<abi::IDesktopWindowTarget**>(put_abi(target))));
    m_target = target;
}

Создайте корневой контейнер для размещения визуальных объектов.
- В CompositionHost.h объявите частный метод CreateCompositionRoot.
```
void CreateCompositionRoot();
```
- В CompositionHost.cpp добавьте определение метода CreateCompositionRoot.
```
void CompositionHost::CreateCompositionRoot()
{
    auto root = m_compositor.CreateContainerVisual();
    root.RelativeSizeAdjustment({ 1.0f, 1.0f });
    root.Offset({ 124, 12, 0 });
    m_target.Root(root);
}
```

Выполните сборку проекта, чтобы убедиться в отсутствии ошибок.

Эти методы настраивают компоненты, необходимые для взаимодействия между визуальным уровнем UWP и интерфейсами API Win32. Теперь вы можете добавить содержимое в приложение.

Добавление элементов композиции

Теперь, когда инфраструктура настроена, можно создать содержимое Composition, которое необходимо отобразить.

В этом примере вы добавите код, создающий квадрат SpriteVisual произвольного цвета с анимацией, которая удаляет его после небольшой задержки.

Добавьте элемент композиции.

В CompositionHost.h объявите общедоступный метод AddElement, который принимает 3 значения с плавающей запятой в качестве аргументов.

void AddElement(float size, float x, float y);

В CompositionHost.cpp добавьте определение метода AddElement.

void CompositionHost::AddElement(float size, float x, float y)
{
    if (m_target.Root())
    {
        auto visuals = m_target.Root().as<ContainerVisual>().Children();
        auto visual = m_compositor.CreateSpriteVisual();

        auto element = m_compositor.CreateSpriteVisual();
        uint8_t r = (double)(double)(rand() % 255);;
        uint8_t g = (double)(double)(rand() % 255);;
        uint8_t b = (double)(double)(rand() % 255);;

        element.Brush(m_compositor.CreateColorBrush({ 255, r, g, b }));
        element.Size({ size, size });
        element.Offset({ x, y, 0.0f, });

        auto animation = m_compositor.CreateVector3KeyFrameAnimation();
        auto bottom = (float)600 - element.Size().y;
        animation.InsertKeyFrame(1, { element.Offset().x, bottom, 0 });

        using timeSpan = std::chrono::duration<int, std::ratio<1, 1>>;

        std::chrono::seconds duration(2);
        std::chrono::seconds delay(3);

        animation.Duration(timeSpan(duration));
        animation.DelayTime(timeSpan(delay));
        element.StartAnimation(L"Offset", animation);
        visuals.InsertAtTop(element);

        visuals.InsertAtTop(visual);
    }
}

Создание и отображение окна

Теперь можно добавить кнопку и содержимое композиции UWP в пользовательский интерфейс Win32.

В начало файла HelloComposition.cpp добавьте CompositionHost.h, определите BTN_ADD и получите экземпляр CompositionHost.

#include "CompositionHost.h"

// #define MAX_LOADSTRING 100 // This is already in the file.
#define BTN_ADD 1000

CompositionHost* compHost = CompositionHost::GetInstance();

В методе InitInstance измените размер создаваемого окна. (В этой строке измените CW_USEDEFAULT, 0 на 900, 672.)
```
HWND hWnd = CreateWindowW(szWindowClass, szTitle, WS_OVERLAPPEDWINDOW,
    CW_USEDEFAULT, 0, 900, 672, nullptr, nullptr, hInstance, nullptr);
```

В функции WndProc добавьте case WM_CREATE в блок параметров message. В этом случае инициализируется CompositionHost и создается кнопка.

case WM_CREATE:
{
    compHost->Initialize(hWnd);
    srand(time(nullptr));

    CreateWindow(TEXT("button"), TEXT("Add element"),
        WS_VISIBLE | WS_CHILD | BS_PUSHBUTTON,
        12, 12, 100, 50,
        hWnd, (HMENU)BTN_ADD, nullptr, nullptr);
}
break;

Кроме того, в функции WndProc обработайте нажатие кнопки, чтобы добавить элемент композиции в пользовательский интерфейс.

Добавьте case BTN_ADD в блок параметров wmId в блоке WM_COMMAND.
```
case BTN_ADD: // addButton click
{
    double size = (double)(rand() % 150 + 50);
    double x = (double)(rand() % 600);
    double y = (double)(rand() % 200);
    compHost->AddElement(size, x, y);
    break;
}
```

Выполните сборку и запустите приложение. При необходимости сверьтесь с полным кодом в конце руководства, чтобы убедиться в том, что весь код добавлен в соответствующе места.

Если запустить приложение и нажать кнопку, в пользовательском интерфейсе должны отобразиться анимированные квадраты.

Дополнительные ресурсы

Пример приложения Win32 HelloComposition (GitHub)
Get Started with Win32 and C++ (Приступая к работе с Win32 и C++)
Начало работы с приложениями для Windows (UWP)
Улучшение классического приложения для Windows (UWP)
Пространство имен Windows.UI.Composition (UWP)

Полный код

Ниже приведен полный код класса CompositionHost и метода InitInstance.

CompositionHost.h

#pragma once
#include <winrt/Windows.UI.Composition.Desktop.h>
#include <windows.ui.composition.interop.h>
#include <DispatcherQueue.h>

class CompositionHost
{
public:
    ~CompositionHost();
    static CompositionHost* GetInstance();

    void Initialize(HWND hwnd);
    void AddElement(float size, float x, float y);

private:
    CompositionHost();

    void CreateDesktopWindowTarget(HWND window);
    void EnsureDispatcherQueue();
    void CreateCompositionRoot();

    winrt::Windows::UI::Composition::Compositor m_compositor{ nullptr };
    winrt::Windows::UI::Composition::Desktop::DesktopWindowTarget m_target{ nullptr };
    winrt::Windows::System::DispatcherQueueController m_dispatcherQueueController{ nullptr };
};

CompositionHost.cpp

#include "pch.h"
#include "CompositionHost.h"

using namespace winrt;
using namespace Windows::System;
using namespace Windows::UI;
using namespace Windows::UI::Composition;
using namespace Windows::UI::Composition::Desktop;
using namespace Windows::Foundation::Numerics;

CompositionHost::CompositionHost()
{
}

CompositionHost* CompositionHost::GetInstance()
{
    static CompositionHost instance;
    return &instance;
}

CompositionHost::~CompositionHost()
{
}

void CompositionHost::Initialize(HWND hwnd)
{
    EnsureDispatcherQueue();
    if (m_dispatcherQueueController) m_compositor = Compositor();

    if (m_compositor)
    {
        CreateDesktopWindowTarget(hwnd);
        CreateCompositionRoot();
    }
}

void CompositionHost::EnsureDispatcherQueue()
{
    namespace abi = ABI::Windows::System;

    if (m_dispatcherQueueController == nullptr)
    {
        DispatcherQueueOptions options
        {
            sizeof(DispatcherQueueOptions), /* dwSize */
            DQTYPE_THREAD_CURRENT,          /* threadType */
            DQTAT_COM_ASTA                  /* apartmentType */
        };

        Windows::System::DispatcherQueueController controller{ nullptr };
        check_hresult(CreateDispatcherQueueController(options, reinterpret_cast<abi::IDispatcherQueueController**>(put_abi(controller))));
        m_dispatcherQueueController = controller;
    }
}

void CompositionHost::CreateDesktopWindowTarget(HWND window)
{
    namespace abi = ABI::Windows::UI::Composition::Desktop;

    auto interop = m_compositor.as<abi::ICompositorDesktopInterop>();
    DesktopWindowTarget target{ nullptr };
    check_hresult(interop->CreateDesktopWindowTarget(window, false, reinterpret_cast<abi::IDesktopWindowTarget**>(put_abi(target))));
    m_target = target;
}

void CompositionHost::CreateCompositionRoot()
{
    auto root = m_compositor.CreateContainerVisual();
    root.RelativeSizeAdjustment({ 1.0f, 1.0f });
    root.Offset({ 124, 12, 0 });
    m_target.Root(root);
}

void CompositionHost::AddElement(float size, float x, float y)
{
    if (m_target.Root())
    {
        auto visuals = m_target.Root().as<ContainerVisual>().Children();
        auto visual = m_compositor.CreateSpriteVisual();

        auto element = m_compositor.CreateSpriteVisual();
        uint8_t r = (double)(double)(rand() % 255);;
        uint8_t g = (double)(double)(rand() % 255);;
        uint8_t b = (double)(double)(rand() % 255);;

        element.Brush(m_compositor.CreateColorBrush({ 255, r, g, b }));
        element.Size({ size, size });
        element.Offset({ x, y, 0.0f, });

        auto animation = m_compositor.CreateVector3KeyFrameAnimation();
        auto bottom = (float)600 - element.Size().y;
        animation.InsertKeyFrame(1, { element.Offset().x, bottom, 0 });

        using timeSpan = std::chrono::duration<int, std::ratio<1, 1>>;

        std::chrono::seconds duration(2);
        std::chrono::seconds delay(3);

        animation.Duration(timeSpan(duration));
        animation.DelayTime(timeSpan(delay));
        element.StartAnimation(L"Offset", animation);
        visuals.InsertAtTop(element);

        visuals.InsertAtTop(visual);
    }
}

HelloComposition.cpp (неполный)

#include "pch.h"
#include "HelloComposition.h"
#include "CompositionHost.h"

#define MAX_LOADSTRING 100
#define BTN_ADD 1000

CompositionHost* compHost = CompositionHost::GetInstance();

// Global Variables:

// ...
// ... code not shown ...
// ...

BOOL InitInstance(HINSTANCE hInstance, int nCmdShow)
{
   hInst = hInstance; // Store instance handle in our global variable

   HWND hWnd = CreateWindowW(szWindowClass, szTitle, WS_OVERLAPPEDWINDOW,
      CW_USEDEFAULT, 0, 900, 672, nullptr, nullptr, hInstance, nullptr);

// ...
// ... code not shown ...
// ...
}

// ...

LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
    switch (message)
    {
// Add this...
    case WM_CREATE:
    {
        compHost->Initialize(hWnd);
        srand(time(nullptr));

        CreateWindow(TEXT("button"), TEXT("Add element"),
            WS_VISIBLE | WS_CHILD | BS_PUSHBUTTON,
            12, 12, 100, 50,
            hWnd, (HMENU)BTN_ADD, nullptr, nullptr);
    }
    break;
// ...
    case WM_COMMAND:
    {
        int wmId = LOWORD(wParam);
        // Parse the menu selections:
        switch (wmId)
        {
        case IDM_ABOUT:
            DialogBox(hInst, MAKEINTRESOURCE(IDD_ABOUTBOX), hWnd, About);
            break;
        case IDM_EXIT:
            DestroyWindow(hWnd);
            break;
// Add this...
        case BTN_ADD: // addButton click
        {
            double size = (double)(rand() % 150 + 50);
            double x = (double)(rand() % 600);
            double y = (double)(rand() % 200);
            compHost->AddElement(size, x, y);
            break;
        }
// ...
        default:
            return DefWindowProc(hWnd, message, wParam, lParam);
        }
    }
    break;
    case WM_PAINT:
    {
        PAINTSTRUCT ps;
        HDC hdc = BeginPaint(hWnd, &ps);
        // TODO: Add any drawing code that uses hdc here...
        EndPaint(hWnd, &ps);
    }
    break;
    case WM_DESTROY:
        PostQuitMessage(0);
        break;
    default:
        return DefWindowProc(hWnd, message, wParam, lParam);
    }
    return 0;
}

// ...
// ... code not shown ...
// ...

Поделиться через

Использование визуального уровня на платформе Win32

Необходимые компоненты

Как использовать интерфейсы API Composition из классического приложения Win32

Создание проекта C++ для Win32 в Visual Studio

Настройка проекта для использования интерфейсов API среды выполнения Windows

Создание класса для размещения элементов композиции

Добавление элементов композиции

Создание и отображение окна

Дополнительные ресурсы

Полный код

CompositionHost.h

CompositionHost.cpp

HelloComposition.cpp (неполный)

Дополнительные ресурсы