深入理解MFC：完整架构与功能详解

MFC完整架构与功能详解

前言

Microsoft Foundation Classes（MFC）是微软在1992年推出的基于C++的Windows应用程序框架。作为Windows桌面开发的重要里程碑，MFC封装了复杂的Windows API，提供了面向对象的编程模型。本文将全面解析MFC的架构体系、核心原理，并通过创建自定义控件的实践，帮助开发者深入理解MFC的底层工作机制。

一、MFC整体架构概览

1.1 MFC层次结构总览

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CObject (根类)
├── 文件类 (CFile系列)
├── 异常类 (CException系列)
├── 数据结构类 (CString, CArray等)
├── 同步类 (CSyncObject系列)
└── CCmdTarget (命令目标基类)
    ├── CWinThread (线程类)
    │   ├── CWinApp (应用程序类)
    │   └── 用户线程类
    ├── CWnd (窗口类)
    │   ├── CFrameWnd (框架窗口)
    │   │   ├── CMDIFrameWnd (MDI主框架)
    │   │   ├── CMDIChildWnd (MDI子窗口)
    │   │   └── CMinFrameWnd (最小化框架)
    │   ├── CDialog (对话框)
    │   │   ├── CCommonDialog (通用对话框)
    │   │   │   ├── CFileDialog
    │   │   │   ├── CFontDialog
    │   │   │   ├── CColorDialog
    │   │   │   ├── CPrintDialog
    │   │   │   ├── CPageSetupDialog
    │   │   │   └── CFindReplaceDialog
    │   │   ├── CPropertySheet (属性表)
    │   │   ├── CPropertyPage (属性页)
    │   │   └── COleDialog (OLE对话框)
    │   ├── CView (视图类)
    │   │   ├── CScrollView (滚动视图)
    │   │   ├── CFormView (表单视图)
    │   │   ├── CEditView (编辑视图)
    │   │   ├── CListView (列表视图)
    │   │   ├── CTreeView (树形视图)
    │   │   ├── CRichEditView (富文本视图)
    │   │   ├── CHtmlView (HTML视图)
    │   │   └── CRecordView (记录视图)
    │   ├── 控件类
    │   │   ├── CStatic
    │   │   ├── CButton
    │   │   ├── CEdit
    │   │   ├── CListBox
    │   │   ├── CComboBox
    │   │   ├── CScrollBar
    │   │   ├── CProgressCtrl
    │   │   ├── CSliderCtrl
    │   │   ├── CSpinButtonCtrl
    │   │   ├── CAnimateCtrl
    │   │   ├── CDateTimeCtrl
    │   │   ├── CMonthCalCtrl
    │   │   ├── CHeaderCtrl
    │   │   ├── CHotKeyCtrl
    │   │   ├── CTabCtrl
    │   │   ├── CToolTipCtrl
    │   │   ├── CTreeCtrl
    │   │   ├── CListCtrl
    │   │   └── CRichEditCtrl
    │   └── 控制栏类
    │       ├── CControlBar
    │       │   ├── CToolBar
    │       │   ├── CStatusBar
    │       │   └── CDialogBar
    │       └── CReBar
    ├── CDocument (文档类)
    │   ├── COleDocument (OLE文档)
    │   │   ├── COleServerDoc
    │   │   └── COleLinkingDoc
    │   └── CRichEditDoc
    ├── COleDispatchDriver (OLE调度驱动)
    └── COleDropTarget (OLE拖放目标)

1.2 MFC应用程序启动流程

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Windows系统启动
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WinMain() (Windows入口点)
    ↓
AfxWinMain() (MFC封装入口)
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CWinApp::InitApplication()
    ↓
CWinApp::InitInstance() ← 用户重写
    │
    ├── 注册窗口类
    ├── 创建主框架窗口
    ├── 创建视图和文档
    ├── 初始化文档模板
    └── 显示主窗口
    ↓
CWinApp::Run()
    │
    ├── 消息循环
    │   ├── PumpMessage() (获取消息)
    │   ├── PreTranslateMessage() (预处理)
    │   ├── TranslateMessage() (翻译消息)
    │   └── DispatchMessage() (分发消息)
    │
    ├── OnIdle() (空闲处理)
    └── ExitInstance() (退出时调用)

二、MFC核心功能模块

2.1 应用程序框架模块

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// 应用程序类
class CWinApp : public CWinThread
{
    // 应用程序管理
    virtual BOOL InitInstance();
    virtual int ExitInstance();
    virtual BOOL OnIdle(LONG lCount);
    
    // 消息处理
    virtual BOOL PreTranslateMessage(MSG* pMsg);
    
    // 文档模板管理
    void AddDocTemplate(CDocTemplate* pTemplate);
    
    // 成员变量
    CString m_pszAppName;        // 应用程序名
    CString m_pszRegistryKey;    // 注册表键
    CString m_pszProfileName;    // 配置文件名
    CWinThread* m_pMainWnd;      // 主窗口指针
};

2.2 文档/视图架构

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文档/视图架构关系图

    CDocument (数据管理)
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    文档模板 (CDocTemplate)
        ↓
    CFrameWnd (框架窗口)
        ↓
    CView (数据显示和交互)
    
工作流程：
1. 用户操作 → 视图接收 → 更新文档 → 更新所有视图
2. 文档修改 → 通知所有视图 → 视图更新显示
3. 文件操作 → 文档序列化 → 保存/加载数据

2.3 消息映射系统

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// 消息映射内部机制
class CCmdTarget : public CObject
{
    // 消息分发核心
    virtual BOOL OnCmdMsg(UINT nID, int nCode, void* pExtra,
                          AFX_CMDHANDLERINFO* pHandlerInfo);
};

// 消息路由流程
1. AfxWndProc() (全局窗口过程)
2. AfxCallWndProc() (调用窗口过程)
3. CWnd::WindowProc() (窗口过程)
4. CWnd::OnWndMsg() (消息分发)
5. CCmdTarget::OnCmdMsg() (命令处理)
6. 查找消息映射表
7. 调用对应的消息处理函数

2.4 运行时类型信息(RTTI)

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// MFC RTTI实现
struct CRuntimeClass
{
    LPCSTR m_lpszClassName;    // 类名
    int m_nObjectSize;         // 对象大小
    UINT m_wSchema;            // 模式号
    CObject* (PASCAL* m_pfnCreateObject)(); // 创建函数
    CRuntimeClass* m_pBaseClass; // 基类
};

// 动态创建机制
DECLARE_DYNCREATE(class_name)
    ↓
IMPLEMENT_DYNCREATE(class_name, base_class_name)
    ↓
CRuntimeClass* class_name::GetRuntimeClass() const
    ↓
CObject* PASCAL class_name::CreateObject()

三、MFC核心类详细解析

3.1 CObject类体系

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// CObject基类功能
class CObject
{
public:
    // 构造函数和析构函数
    CObject();
    virtual ~CObject();
    
    // 运行时类型信息
    virtual CRuntimeClass* GetRuntimeClass() const;
    BOOL IsKindOf(const CRuntimeClass* pClass) const;
    
    // 动态创建
    static CObject* PASCAL CreateObject(LPCSTR lpszClassName);
    
    // 序列化
    virtual void Serialize(CArchive& ar);
    
    // 诊断支持
    virtual void AssertValid() const;
    virtual void Dump(CDumpContext& dc) const;
};

3.2 CWnd窗口类体系

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// CWnd核心功能
class CWnd : public CCmdTarget
{
public:
    // 窗口创建
    virtual BOOL Create(LPCTSTR lpszClassName,
                       LPCTSTR lpszWindowName,
                       DWORD dwStyle,
                       const RECT& rect,
                       CWnd* pParentWnd,
                       UINT nID,
                       CCreateContext* pContext = NULL);
    
    // 消息处理
    virtual LRESULT DefWindowProc(UINT message, 
                                  WPARAM wParam, 
                                  LPARAM lParam);
    
    // 窗口操作
    BOOL ShowWindow(int nCmdShow);
    BOOL UpdateWindow();
    BOOL DestroyWindow();
    
    // 绘图函数
    CDC* GetDC();
    BOOL Invalidate(BOOL bErase = TRUE);
    
    // 窗口属性
    DWORD GetStyle() const;
    DWORD GetExStyle() const;
    BOOL ModifyStyle(DWORD dwRemove, DWORD dwAdd, UINT nFlags = 0);
};

3.3 CDC设备上下文类体系

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CDC设备上下文继承关系

CDC (基类)
├── CPaintDC (用于OnPaint)
├── CClientDC (客户区DC)
├── CWindowDC (整个窗口DC)
├── CMetaFileDC (图元文件DC)
└── CPrintDC (打印DC)

主要功能：
1. 绘制图形 (线、矩形、椭圆等)
2. 文本输出 (TextOut, DrawText)
3. 位图操作 (BitBlt, StretchBlt)
4. 坐标映射 (SetMapMode)
5. 区域操作 (SelectClipRgn)
6. 路径操作 (BeginPath, EndPath)

3.4 GDI对象类体系

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// GDI对象继承关系
class CGdiObject : public CObject
{
    // GDI对象基类
};

// 具体GDI对象
class CPen : public CGdiObject          // 画笔
class CBrush : public CGdiObject        // 画刷
class CFont : public CGdiObject         // 字体
class CBitmap : public CGdiObject       // 位图
class CPalette : public CGdiObject      // 调色板
class CRgn : public CGdiObject          // 区域

四、MFC高级功能模块

4.1 OLE/ActiveX支持

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// OLE类体系
COleClientItem (OLE客户端项)
COleServerItem (OLE服务器项)
COleDocument (OLE文档)
COleServerDoc (OLE服务器文档)
COleIPFrameWnd (OLE在位编辑框架)
COleResizeBar (OLE调整大小栏)
COleDropSource (OLE拖放源)
COleDropTarget (OLE拖放目标)
COleControl (ActiveX控件基类)

4.2 数据库支持(ODBC/DAO)

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// ODBC数据库类
CDatabase (数据库连接)
CRecordset (记录集)
CRecordView (记录视图)
CFieldExchange (字段交换)

// DAO数据库类
CDaoDatabase
CDaoRecordset
CDaoTableDef
CDaoQueryDef
CDaoWorkspace

4.3 多线程支持

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// 线程类体系
class CWinThread : public CCmdTarget
{
    // 线程管理
    virtual BOOL InitInstance();
    virtual int ExitInstance();
    virtual int Run();
    virtual BOOL PreTranslateMessage(MSG* pMsg);
    
    // 线程操作
    BOOL CreateThread(DWORD dwCreateFlags = 0,
                      UINT nStackSize = 0,
                      LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs = NULL);
    void PostThreadMessage(UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam);
};

// 同步对象类
CSyncObject (同步对象基类)
├── CSemaphore (信号量)
├── CMutex (互斥量)
├── CEvent (事件)
└── CCriticalSection (临界区)

4.4 网络编程支持

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// Windows Sockets类
CAsyncSocket (异步套接字)
CSocket (同步套接字)
CSocketFile (套接字文件)

// WinInet类
CInternetSession (Internet会话)
CInternetConnection (Internet连接)
├── CFtpConnection (FTP连接)
├── CHttpConnection (HTTP连接)
└── CGopherConnection (Gopher连接)
CInternetFile (Internet文件)

4.5 自动化支持

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// 自动化类
COleDispatchDriver (调度驱动)
COleVariant (VARIANT封装)
COleCurrency (货币类型)
COleDateTime (日期时间)
COleSafeArray (安全数组)

// 类型库支持
CTypedPtrArray (类型化指针数组)
CTypedPtrList (类型化指针列表)
CTypedPtrMap (类型化指针映射)

五、MFC内部机制详解

5.1 消息处理机制

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// MFC消息处理流程详细分析
LRESULT AfxWndProc(HWND hWnd, UINT nMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
    // 1. 查找CWnd对象
    CWnd* pWnd = CWnd::FromHandlePermanent(hWnd);
    
    // 2. 调用窗口过程
    return AfxCallWndProc(pWnd, hWnd, nMsg, wParam, lParam);
}

// 消息分发
BOOL CWnd::OnWndMsg(UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam, LRESULT* pResult)
{
    // 1. 检查命令消息
    if (message == WM_COMMAND)
        return OnCommand(wParam, lParam);
    
    // 2. 检查通知消息
    if (message == WM_NOTIFY)
        return OnNotify(wParam, lParam, pResult);
    
    // 3. 在消息映射表中查找
    const AFX_MSGMAP* pMessageMap = GetMessageMap();
    const AFX_MSGMAP_ENTRY* lpEntry;
    
    for (; pMessageMap != NULL; pMessageMap = pMessageMap->pBaseMap)
    {
        lpEntry = pMessageMap->lpEntries;
        while (lpEntry->nSig != AfxSig_end)
        {
            if (lpEntry->nMessage == message)
            {
                // 找到处理函数，调用它
                union MessageMapFunctions mmf;
                mmf.pfn = lpEntry->pfn;
                
                LRESULT lResult = (this->*mmf.pfn_lwl)(wParam, lParam);
                if (pResult != NULL)
                    *pResult = lResult;
                
                return TRUE;
            }
            lpEntry++;
        }
    }
    
    // 4. 未找到，调用默认处理
    return FALSE;
}

5.2 文档/视图架构内部机制

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// 文档模板工作机制
class CDocTemplate : public CCmdTarget
{
    // 文档创建流程
    virtual CDocument* CreateNewDocument();
    virtual CFrameWnd* CreateNewFrame(CDocument* pDoc, CFrameWnd* pOther);
    
    // 文档管理
    virtual void AddDocument(CDocument* pDoc);
    virtual void RemoveDocument(CDocument* pDoc);
    
    // 文件扩展名关联
    virtual BOOL GetDocString(CString& rString, enum DocStringIndex index) const;
};

// 文档视图更新机制
void CDocument::UpdateAllViews(CView* pSender, LPARAM lHint, CObject* pHint)
{
    // 遍历所有视图
    POSITION pos = GetFirstViewPosition();
    while (pos != NULL)
    {
        CView* pView = GetNextView(pos);
        if (pView != pSender)
            pView->OnUpdate(pSender, lHint, pHint);
    }
}

5.3 序列化机制

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// CArchive类结构
class CArchive
{
public:
    // 读写操作
    CArchive& operator<<(BYTE by);
    CArchive& operator<<(WORD w);
    CArchive& operator<<(LONG l);
    CArchive& operator<<(DWORD dw);
    CArchive& operator<<(float f);
    CArchive& operator<<(double d);
    CArchive& operator>>(BYTE& by);
    // ... 其他类型的重载
    
    // 对象序列化
    void WriteObject(const CObject* pOb);
    CObject* ReadObject(const CRuntimeClass* pClassRef);
    
    // 文件操作
    CFile* GetFile() const;
    void Flush();
};

// 序列化宏的展开
#define DECLARE_SERIAL(class_name) \
    DECLARE_DYNAMIC(class_name) \
    friend CArchive& AFXAPI operator>>(CArchive& ar, class_name* &pOb);

#define IMPLEMENT_SERIAL(class_name, base_class_name, wSchema) \
    CObject* PASCAL class_name::CreateObject() \
        { return new class_name; } \
    _IMPLEMENT_RUNTIMECLASS(class_name, base_class_name, wSchema, \
        class_name::CreateObject, NULL) \
    CArchive& AFXAPI operator>>(CArchive& ar, class_name* &pOb) \
        { pOb = (class_name*) ar.ReadObject(RUNTIME_CLASS(class_name)); \
          return ar; } \
    /* 序列化函数实现 */
    void class_name::Serialize(CArchive& ar) \
    { \
        base_class_name::Serialize(ar); \
        if (ar.IsStoring()) \
            /* 存储代码 */ \
        else \
            /* 加载代码 */ \
    }

六、MFC辅助类和实用功能

6.1 集合类

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// 模板集合类
CTypedPtrArray<CPtrArray, TYPE*>    // 类型化指针数组
CTypedPtrList<CPtrList, TYPE*>      // 类型化指针列表
CTypedPtrMap<CMapPtrToPtr, KEY, VALUE> // 类型化指针映射

// 非模板集合类
CObArray     (对象指针数组)
CPtrArray    (void指针数组)
CStringArray (字符串数组)
CByteArray   (字节数组)
CWordArray   (字数组)
CDWordArray  (双字数组)

CObList      (对象指针列表)
CPtrList     (void指针列表)
CStringList  (字符串列表)

6.2 文件类体系

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CFile (文件基类)
├── CMemFile (内存文件)
├── CSharedFile (共享内存文件)
├── COleStreamFile (OLE流文件)
├── CSocketFile (套接字文件)
├── CStdioFile (标准I/O文件)
├── CInternetFile (Internet文件)
│   ├── CHttpFile (HTTP文件)
│   └── CGopherFile (Gopher文件)
└── CMirrorFile (镜像文件)

6.3 异常处理类

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CException (异常基类)
├── CArchiveException (归档异常)
├── CDaoException (DAO异常)
├── CDBException (数据库异常)
├── CFileException (文件异常)
├── CMemoryException (内存异常)
├── CNotSupportedException (不支持异常)
├── COleException (OLE异常)
├── COleDispatchException (OLE调度异常)
├── CResourceException (资源异常)
├── CUserException (用户异常)
└── CInternetException (Internet异常)

6.4 日期和时间类

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CTime (绝对时间)
├── COleDateTime (OLE日期时间)
└── COleDateTimeSpan (OLE时间跨度)

CTimeSpan (相对时间)

七、MFC高级架构特性

7.1 命令路由机制

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命令路由路径：

1. 活动视图 (Active View)
2. 视图所属的框架窗口
3. 应用程序对象 (CWinApp)
4. 默认窗口过程 (DefWindowProc)

特殊路由：
- MDI文档：文档→框架→MDI主框架→应用
- OLE在位编辑：OLE服务器→容器

7.2 空闲处理机制

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// 空闲处理流程
int CWinThread::Run()
{
    // 消息循环
    while (::PeekMessage(&m_msgCur, NULL, NULL, NULL, PM_NOREMOVE))
    {
        // 处理消息
        if (!PumpMessage())
            break;
    }
    
    // 空闲处理
    while (OnIdle(m_nIdleCount++))
        ;
    
    m_nIdleCount = 0;
}

// 空闲优先级
BOOL CWinApp::OnIdle(LONG lCount)
{
    // lCount递增表示空闲次数
    // 可进行优先级不同的空闲处理
    if (lCount == 1)
    {
        // 高优先级任务
        UpdateAllViews(NULL);
    }
    else if (lCount == 10)
    {
        // 低优先级任务
        CleanupTempFiles();
        return FALSE; // 不再调用
    }
    
    return TRUE; // 继续调用
}

7.3 状态管理机制

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// CCommandLineInfo命令行解析
class CCommandLineInfo : public CObject
{
    // 命令行标志
    enum ShellCommand
    {
        FileNew,
        FileOpen,
        FilePrint,
        FilePrintTo,
        FileDDE,
        FileNothing = -1
    };
};

// CRecentFileList最近文件列表
class CRecentFileList : public CObject
{
    // 管理MRU文件列表
    virtual void UpdateMenu(CCmdUI* pCmdUI);
    virtual void ReadList();
    virtual void WriteList();
};

八、MFC扩展和自定义

8.1 自定义消息映射

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// 扩展消息映射支持
BEGIN_MESSAGE_MAP(CMyWnd, CWnd)
    // 标准Windows消息
    ON_WM_PAINT()
    ON_WM_CREATE()
    
    // 命令消息
    ON_COMMAND(ID_FILE_OPEN, OnFileOpen)
    
    // 更新命令UI
    ON_UPDATE_COMMAND_UI(ID_FILE_SAVE, OnUpdateFileSave)
    
    // 控件通知
    ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON1, OnButtonClicked)
    
    // 自定义消息
    ON_MESSAGE(WM_MYMESSAGE, OnMyMessage)
    
    // 注册消息
    ON_REGISTERED_MESSAGE(WM_MYREGISTERED, OnMyRegistered)
    
    // OLE事件
    ON_EVENT(CMyCtrl, IDC_MYCTRL, 1, OnMyEvent, VTS_NONE)
END_MESSAGE_MAP()

8.2 自定义运行时类信息

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// 自定义动态创建和序列化
class CMyCustomClass : public CObject
{
    DECLARE_DYNCREATE(CMyCustomClass)
    DECLARE_SERIAL(CMyCustomClass)
    
public:
    CMyCustomClass();
    virtual ~CMyCustomClass();
    
    // 序列化函数
    virtual void Serialize(CArchive& ar);
    
    // 诊断支持
    virtual void AssertValid() const;
    virtual void Dump(CDumpContext& dc) const;
    
    // 自定义数据
    CString m_strData;
    int m_nValue;
};

IMPLEMENT_DYNCREATE(CMyCustomClass, CObject)
IMPLEMENT_SERIAL(CMyCustomClass, CObject, VERSIONABLE_SCHEMA | 1)

void CMyCustomClass::Serialize(CArchive& ar)
{
    CObject::Serialize(ar);
    
    if (ar.IsStoring())
    {
        ar << m_strData;
        ar << m_nValue;
    }
    else
    {
        ar >> m_strData;
        ar >> m_nValue;
    }
}

九、MFC与现代开发

9.1 MFC与ATL集成

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// MFC中使用ATL控件
class CMyMFCApp : public CWinApp
{
public:
    virtual BOOL InitInstance()
    {
        // 初始化ATL
        _Module.Init(NULL, AfxGetInstanceHandle());
        
        // 标准MFC初始化
        // ...
    }
    
    virtual int ExitInstance()
    {
        // 清理ATL
        _Module.Term();
        
        return CWinApp::ExitInstance();
    }
};

// ATL控件嵌入MFC
class CMyDialog : public CDialog
{
    CComControl<CAxWindow> m_axWindow; // ATL控件容器
};

9.2 MFC与.NET互操作

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// MFC中使用.NET组件
#using <System.Windows.Forms.dll>
using namespace System;
using namespace System::Windows::Forms;

class CMyMFCWnd : public CWnd
{
private:
    gcroot<Form^> m_dotNetForm; // .NET对象引用
    
public:
    void CreateDotNetControl()
    {
        // 创建.NET控件
        m_dotNetForm = gcnew Form();
        m_dotNetForm->Text = "嵌入的.NET窗体";
        
        // 获取窗口句柄
        HWND hWnd = (HWND)m_dotNetForm->Handle.ToPointer();
        
        // 设置为MFC窗口的子窗口
        ::SetParent(hWnd, m_hWnd);
    }
};

十、MFC架构总结

10.1 设计模式应用

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MFC中应用的设计模式：

1. 文档/视图模式 (Document/View Pattern)
2. 模板方法模式 (Template Method Pattern)
   - CWinApp::InitInstance()
   - CDocument::Serialize()
3. 观察者模式 (Observer Pattern)
   - CDocument更新通知所有视图
4. 命令模式 (Command Pattern)
   - 消息映射和命令路由
5. 单例模式 (Singleton Pattern)
   - CWinApp应用程序对象
6. 工厂模式 (Factory Pattern)
   - CDocTemplate创建文档、视图和框架
7. 组合模式 (Composite Pattern)
   - 窗口父子关系管理

10.2 MFC架构优势

  1. 完整的Windows API封装：简化了复杂的Windows编程
  2. 成熟的文档/视图架构：提供了清晰的应用结构
  3. 强大的消息映射系统：简化了消息处理
  4. 丰富的控件库：包含所有标准Windows控件
  5. 良好的向后兼容性：支持老版本代码

10.3 MFC架构局限性

  1. 学习曲线较陡：需要理解复杂的类层次
  2. 与现代C++标准有一定差距：早期设计限制
  3. 对新技术的支持有限：需要额外集成工作
  4. 内存管理相对原始：缺乏现代智能指针

10.4 学习建议

  1. 理解Windows编程基础：掌握消息循环、窗口过程等
  2. 深入文档/视图架构：这是MFC的核心
  3. 掌握消息映射机制：理解MFC的消息处理
  4. 实践自定义控件开发：深入理解MFC工作原理
  5. 学习与现代技术集成：了解MFC与ATL、.NET的互操作

MFC作为Windows桌面开发的经典框架，虽然在现代开发中不再是首选，但理解其设计原理对于深入理解Windows编程、维护遗留代码以及学习框架设计思想仍然具有重要价值。通过创建自定义控件等实践，可以更深入地理解MFC的底层工作机制，为掌握更现代的Windows开发技术打下坚实基础。

MFC
#MFC
深入理解MFC：完整架构与功能详解
https://www.psnow.sbs/2026/01/09/深入理解MFC：完整架构与功能详解/
作者
Psnow
发布于
2026年1月9日
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