ウィンドウ生成

Windows では GUI オブジェクトのことをコントロールと呼んでいます。多くの Windows アプリケーションで用いられているボタンやチェックボックス、ラジオボタン、リスト、コンボボックスなどは、独自に作られたものを除いて Windows が提供している部品を組み合わせたものです。これらの Windows コントロールは、プログラムの世界では全てがウィンドウとして扱われます。

Windows デスクトップアプリケーションは、何よりもベースとなるアプリケーションの主ウィンドウを作らなければ始まりません。新しくウィンドウを作成し、これを正常に動作させるには、いくつかの手続きを Windows との間に交わさなければなりません。最初は難しく感じるかもしれませんが、全体の概念や構造を理解してしまえば簡単です。

ウィンドウを生成するには、まずウィンドウクラスと呼ばれる情報を登録しなければなりません。ウィンドウクラスとは、ウィンドウの生成に必要な情報を持つ WNDCLASS 構造体のことで、ウィンドウのアイコンやマウスカーソル、背景色や名前などを設定します。これをシステムに登録することで、WNDCLASS 構造体で設定した情報に基づいたウィンドウを作ることができるようになります。WNDCLASS 構造体は次のように宣言されています。

typedef struct _WNDCLASS { 
    UINT    style; 
    WNDPROC lpfnWndProc; 
    int     cbClsExtra; 
    int     cbWndExtra; 
    HANDLE  hInstance; 
    HICON   hIcon; 
    HCURSOR hCursor; 
    HBRUSH  hbrBackground; 
    LPCTSTR lpszMenuName; 
    LPCTSTR lpszClassName; 
} WNDCLASS;

アプリケーションは、まずこの構造体の値を用意し、それぞれのメンバを正しく初期化しなければなりません。

style メンバにはウィンドウクラスの基本的な設定を行うビットフラグを指定します。ここに設定する値をウィンドウクラススタイル（Window Class Style）と呼びます。このメンバに指定するビットフラグは CS_ ではじまる定数として winuser.h で定義されています。一般には、ウィンドウのサイズが水平方向に変更されたときに再描画することを表す CS_HREDRAW と、垂直方向に変更されたときに再描画することを表す CS_VREDRAW を論理和で結合した値を代入しておきます。

lpfnWndProc メンバは、ウィンドウの動作を処理する関数へのポインタを指定します。この関数は、ウィンドウに何らかのイベントが発生するたびに呼び出されるコールバック関数です。この関数を一般にウィンドウプロシージャと呼んでいます。ウィンドウプロシージャは、ウィンドウのあらゆる動作を適切に処理できなければなりませんが、それを全てプログラムしていては大変です。そこで、基本的な動作を処理してくれる DefWindowProc() 関数が存在するので、この場ではこれを利用します。

cbClsExtra メンバと cbWndExtra メンバは、この場では使わないので 0 を指定してください。これらのメンバはウィンドウクラスやウィンドウに対して、データを格納するための追加領域を指定します。

hInstance メンバには、このウィンドウクラスを登録するアプリケーションのインスタンスハンドルを指定します。WinMain() 関数が引数で受け取ったインスタンスハンドルを設定してください。

hIcon メンバにはウィンドウのアイコンを設定します。HICON はアイコンのハンドルを表す型です。アイコンについては後ほど詳しく解説します。NULL を指定した場合は標準のアイコンがそのまま表示されます。

hCursor メンバは、マウスカーソルがウィンドウのクライアント領域内に移動してきたときに表示するカーソルを指定します。HCURSOR はカーソルのハンドルを表す型です。カーソルの扱いも、アイコンとよく似ています。NULL を指定した場合は、現在のカーソルがそのまま表示されます。

hbrBackground メンバは、ウィンドウのクライアント領域をどのように塗りつぶすかを設定します。HBRUSH 型はブラシのハンドルと呼ばれます。ブラシとは、面をどのように塗りつぶすかを表した情報のことで、Windows では面の内部を塗りつぶすときブラシの情報を利用します。多くの場合はシステムに設定されている色を用いて塗りつぶすと考えられるため、COLOR_ ではじまるシステムカラーを示した定数を設定することもできます。ただし、このメンバにシステムカラーを表す定数を設定する場合は、値に１を加算してください。

lpszMenuName メンバは、このウィンドウのデフォルトメニューとなるメニューの名前を指定します。メニューについては後ほど詳しく解説します。今は使わないので、このメンバには NULL を指定します。

lpszClassName メンバには、この構造体に割り当てる一意なクラス名を指定します。この名前はこのクラスを識別するために用いられるもので、ウィンドウを作るときに、どのウィンドウクラスを使うか指示するときに利用されます。小さなプロジェクトであればプロジェクト名を指定すれば十分です。製品であれば、できる限り一意な名前になるように、製品公開を行う URI や、商号を使った名前規約を定めると良いでしょう。

WNDCLASS 構造体の初期化が終われば、これを Windows に登録する必要があります。ウィンドウクラスを設定するには RegisterClass() 関数に WNDCLASS 構造体へのポインタを渡します。

ATOM RegisterClass(CONST WNDCLASS *lpwc);

lpwc パラメータに正しく初期化された新しいウィンドウクラスを表す WNDCLASS 構造体へのポインタを指定します。

この関数は、構造体に設定されている情報を元に、新しいウィンドウクラスを作成します。関数が成功すれば登録されたクラスを一意に示す整数値を返します。この値はアプリケーション固有のものではなく、システムがグローバルに管理している値でアトムと呼ばれます。アトムは ATOM 型で表現される整数値です。このアトムは、例えばウィンドウクラスの登録を削除する場合などに利用することができます。ただしウィンドウクラスの登録に失敗すると 0 を返します。

ウィンドウクラスの登録が正しく行われれば、lpszClassName メンバに設定したウィンドウクラスの名前から、ウィンドウクラスの情報に基づいたウィンドウの実体を生成できます。新しいウィンドウを生成するには CreateWindow() 関数を使います。

HWND CreateWindow(
  LPCTSTR lpClassName, LPCTSTR lpWindowName,
  DWORD dwStyle,
  int x, int y, int nWidth, int nHeight,
  HWND hWndParent, HMENU hMenu,
  HANDLE hInstance, LPVOID lpParam
);

lpClassName パラメータに、登録済みのウィンドウクラス名を指定します。ここには RegisterClass() で登録したウィンドウクラスの名前を指定します。lpClassName には文字列だけではなく、RegisterClass() 関数が返したアトムを指定することも可能です。アトムを LPCTSTR 型にキャスト変換して渡せば、指定したアトムが参照するウィンドウクラスが選択されます。

lpWindowName パラメータにはウィンドウのテキストを指定します。ウィンドウによっては、タイトルバーに表示したり、ボタンのラベルとして用いられたりします。このテキストが何に使われるかは、ウィンドウの種類によって異なります。

dwStyle パラメータにはウィンドウの種類や状態を表すビットフラグを組み合わせて指定します。dwStyle パラメータに設定できる定数は数多く定義され、生成するウィンドウの種類によっても使い分けなければなりません。基本的なスタイルを表す定数を表1にまとめます。

例えば、ウィンドウがトップレベルなのか他のウィンドウの内部に存在する子ウィンドウなのか、枠があるのかないのかなどの設定を行います。一般的なアプリケーションウィンドウであれば WS_OVERLAPPEDWINDOW を指定します。また、ウィンドウは既定で非表示の状態で生成されます。生成と同時に表示するには WS_VISIBLE をスタイルを設定します。

x パラメータ、y パラメータ、nWidth パラメータ、nHeight パラメータはウィンドウの初期座標、幅、高さを指定します。座標は、スクリーン全体の左上を原点として、右側に行くほど X 座標が増え、下に行くほど Y 座標が増えていきます。座標やサイズは既定でピクセル単位です。ピクセルとは、デバイスが表示できる最小の点（画素）のことです。1 ピクセルの大きさはデバイスによって異なります。例えば、フルHD解像度の環境であれば X 軸が 0 ～ 1920、Y 軸が 0 ～ 1080 の範囲となります。

Windows デスクトップ環境では、デスクトップの左上隅を原点とする画面全体の座標系をスクリーン座標と呼び、ウィンドウの作業領域の左上隅を原点とした座標系をクライアント座標と呼んでいます。ウィンドウの作業領域に図形を描画するときは、ディスプレイ全体の座標で考えるよりも、作業領域を原点としたほうが簡単です。そのため、使用する関数やアプリケーションの状態に応じて使い分けることになるのでしょう。トップレベルのウィンドウを生成するときは、スクリーン座標として指定します。ただし、一般的なツール系アプリケーションは表示されるウィンドウの座標やサイズを固定する必要はありません。システムやユーザーの設定に任せてよい場合は CW_USEDEFAULT 定数を指定します。

hWndParent パラメータは子ウィンドウを生成する場合に親ウィンドウを指定したり、ダイアログなどのサブウィンドウを生成するときに、オーナーウィンドウを設定したりするために用います。今回は主ウィンドウを作るので NULL を指定します。

hMenu パラメータはメニューを設定します。ここも、今は使わないので NULL を指定してください。

hInstance パラメータには、ウィンドウを生成するアプリケーションのインスタンスハンドルを指定します。この引数には WinMain() 関数から取得したインスタンスハンドルを渡します。

lpParam パラメータは、ウィンドウが生成されようとしたときに発生するイベントにデータを渡す手段として提供されています。特別なことがない限り、この引数にも NULL を渡します。

ウィンドウが正しく作られれば、HWND 型のウィンドウハンドルが返ります。この値は、個々のウィンドウを識別するために使われるもので、ウィンドウを操作する関数を呼び出すときに必要となります。CreateWindow() が失敗すると NULL が返ります。

#include <windows.h>
#define WINDOW_CLASS_NAME TEXT("WisdomSoft.Sample.Window")

int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, LPSTR lpCmdLine, int nCmdShow)
{
	HWND hWnd;
	WNDCLASS wc;

	/*ウィンドウクラスの登録*/
	wc.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
	wc.lpfnWndProc = DefWindowProc;
	wc.cbClsExtra = 0;
	wc.cbWndExtra = 0;
	wc.hInstance = hInstance;
	wc.hIcon =  NULL;
	wc.hCursor = NULL;
	wc.hbrBackground = (HBRUSH)COLOR_BACKGROUND + 1;
	wc.lpszMenuName = NULL;
	wc.lpszClassName = WINDOW_CLASS_NAME ;

	if (!RegisterClass(&wc))
	{
		MessageBox(NULL, TEXT("ウィンドウクラスの作成に失敗しました"), NULL , MB_OK);
		return 0;
	}

	/*登録したクラスのウィンドウを生成*/
	hWnd = CreateWindow(
		WINDOW_CLASS_NAME , TEXT("Window Title"),
		WS_OVERLAPPEDWINDOW | WS_VISIBLE,
		100, 100, 400, 300, 
		NULL, NULL, hInstance ,NULL
	);

	if (hWnd) 
	{
		MessageBox(hWnd, TEXT("ウィンドウが生成されました"), TEXT("情報"), MB_OK);
	}
	else
	{
		MessageBox(NULL, TEXT("ウィンドウの生成に失敗しました"), NULL, MB_OK | MB_ICONERROR);
	}

	return 0;
}

実行結果

コード1は、空のウィンドウを表示するだけの単純なプログラムです。プログラムの最後に MessageBox() 関数を呼び出していますが、これはプログラムが終了しないようにするためのストッパーです。これがなければ、ウィンドウを表示しても、すぐにプログラムが WinMain() 関数の末尾に到達して終了してしまいます。これではウィンドウが正しく表示できたのか確認できないので、プログラムを一時停止するためにメッセージボックスを表示しています。

CreateWindow() 関数に渡したウィンドウクラスの名前が間違っているなど、不正な引数が渡された場合は関数が失敗します。正しいウィンドウハンドルが得られなかった場合はエラーダイアログを表示します。

また、このプログラムではウィンドウの位置とサイズを固定していますが、ユーザーに合わせて自由にサイズを変更できるウィンドウであれば CreateWindow() 関数の x パラメータ、y パラメータ、nWidth パラメータ、nHeight パラメータに CW_USEDEFAULT 定数を指定するべきです。この場合、システムが適切な位置とサイズでウィンドウを作成します。

hWnd = CreateWindow(
	WINDOW_CLASS_NAME , TEXT("Window Title"),
	WS_OVERLAPPEDWINDOW | WS_VISIBLE,
	CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT, 
	NULL, NULL, hInstance ,NULL
);

コード1の CreateWindow() 関数の位置とサイズを上記コードのように変更すれば、ウィンドウの初期位置とサイズがシステムによって自動的に設定されます。

RegisterClass() 関数と CreateWindow() 関数には、それぞれ受け取るパラメータ数を拡張した RegisterClassEx() 関数と CreateWindowEx() 関数が存在します。ウィンドウの見た目や動作を設定するパラメータが加えられた点を除き、基本は RegisterClass() 関数と CreateWindow() 関数と同じです。

ATOM RegisterClassEx(CONST WNDCLASSEX *lpwcx);

RegisterClassEx() 関数の lpwcx パラメータには、WNDCLASS 構造体を拡張したウィンドウクラスを表す WNDCLASSEX 構造体のポインタを指定します。

typedef struct {
    UINT cbSize;
    UINT style;
    WNDPROC lpfnWndProc;
    int cbClsExtra;
    int cbWndExtra;
    HINSTANCE hInstance;
    HICON hIcon;
    HCURSOR hCursor;
    HBRUSH hbrBackground;
    LPCTSTR lpszMenuName;
    LPCTSTR lpszClassName;
    HICON hIconSm;
} WNDCLASSEX, *PWNDCLASSEX;

基本は WNDCLASS 構造体と同じですが cbSize メンバと hIconSm メンバが追加されています。

cbSize メンバには WNDCLASSEX 構造体のバイトサイズを設定します。通常 sizeof 演算子を用いて WNDCLASSEX 構造体のバイト数を取得し、その結果を代入します。

hIconSm メンバは、ウィンドウのタイトルバーで使われる小さなアイコンを表します。hIcon メンバに指定したアイコンと同じでよければ NULL を設定することもできます。

同様に CreateWindowEx() 関数もパラメータの大部分は CreateWindow() 関数と同じです。

HWND CreateWindowEx(
  DWORD dwExStyle,
  LPCTSTR lpClassName,
  LPCTSTR lpWindowName,
  DWORD dwStyle,
  int x,
  int y,
  int nWidth,
  int nHeight,
  HWND hWndParent,
  HMENU hMenu,
  HINSTANCE hInstance,
  LPVOID lpParam
);

CreateWindow() 関数のパラメータに加え、先頭の dwExStyle パラメータが追加されています。このパラメータには WS_EX_ から始まる拡張ウィンドウスタイルを表す定数を指定します。ウィンドウの表示について細かい設定が可能ですが、多くは左揃えを表す既定のスタイル WS_EX_LEFT 定数を設定すれば問題ないでしょう。

RegisterClass() 関数と RegisterClassEx() 関数のどちらからでも、正しくウィンドウクラスが登録されていれば CreateWindow() 関数と CreateWindowEx() 関数のどちらからでもウィンドウを生成できます。

#include <windows.h>
#define WINDOWS_CLASS_NAME TEXT("WisdomSoft.Sample.Window")

int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, LPSTR lpCmdLine, int nCmdShow)
{
	HWND hWnd;
	WNDCLASSEX wcx;

	/*ウィンドウクラスの登録*/
	wcx.cbSize = sizeof(WNDCLASSEX);
	wcx.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
	wcx.lpfnWndProc = DefWindowProc;
	wcx.cbClsExtra = 0;
	wcx.cbWndExtra = 0;
	wcx.hInstance = hInstance;
	wcx.hIcon =  NULL;
	wcx.hCursor = NULL;
	wcx.hbrBackground = (HBRUSH)COLOR_BACKGROUND + 1;
	wcx.lpszMenuName = NULL;
	wcx.lpszClassName = WINDOWS_CLASS_NAME;
	wcx.hIconSm = NULL;

	if (!RegisterClassEx(&wcx))
	{
		MessageBox(NULL, TEXT("ウィンドウクラスの作成に失敗しました"), NULL , MB_OK);
		return 0;
	}

	/*登録したクラスのウィンドウを生成*/
	hWnd = CreateWindowEx(
		WS_EX_LEFT, WINDOWS_CLASS_NAME, TEXT("Window Title"),
		WS_OVERLAPPEDWINDOW | WS_VISIBLE,
		100, 100, 400, 300,
		NULL, NULL, hInstance ,NULL
	);

	if (hWnd) 
	{
		MessageBox(hWnd, TEXT("ウィンドウが生成されました"), TEXT("情報"), MB_OK);
	}
	else
	{
		MessageBox(NULL, TEXT("ウィンドウの生成に失敗しました"), NULL, MB_OK | MB_ICONERROR);
	}

	return 0;
}

コード2はコード1を改良して RegisterClassEx() 関数と CreateWindowEx() 関数を用いてウィンドウを表示します。拡張関数で追加されたパラメータには既定の値を設定しているため、実行結果はコード1と変わりません。