Windows程序设计课程教学新思路
中图分类号：G42 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2014）11-57-02
New idea of Windows programming course
Zhang Xiaofeng
（School of Computer Science and Technology， Nantong University， Nantong， Jiangsu 226019， China）
Abstract： Using Windows programming， the complex software development becomes easy. But the course of Windows programming is hard to obtain a satisfactory teaching effectiveness. Since the introduction of API， MFC and so on， the study of Windows programming is difficult. With the development of this course， it is necessary to take a deep considering of this course. In this paper， the problems of this course are analyzed according to years of teaching experience. A new teaching mode， which suggests the framework is more important， is proposed. A suit of corresponding experiments are designed.
Key words： Windows programming； API； MFC； framework of programming
0 引言
Windows程序设计是一种实用的面向对象程序设计方法，该方法主要使用API（Application Programming Interface，应用程序编程接口）、MFC（Microsoft Foundation Classes，微软基础类库）等实现，是程序设计的高级形式。近几年来，为了让学生更好地接触流行的程序设计方式，毕业后更好地适应角色融入工作中，很多学校开设了Windows程序设计课程。由于该课程涉及的知识面广，包含内容的关系错综复杂，实际获得的教学效果并不理想。一些研究[1-3]分析了Windows程序设计课程的特点，提出了相应的教学方案。但是这些方法的使用往往得到只见树木不见森林的结果。本文分析和研究了Windows程序设计课程教学过程中遇到的问题，提出了合理的解决方案，并设计了一套与之相对应的实验。所提出的方法在近几年的教学实践中获得了较好的效果。
1 课程的难点
本课程涉及一种实用的程序编写技术，它和Windows操作系统有着密切的联系，通过Windows编程技术，既能够编写出涉及底层的软件，也可以实现功能强大的具有Windows窗口界面的程序。然而正是由于其强大的功能，使得初学者无所适从。以下简要分析本课程的难点。
⑴ 面向过程到面向对象的转变
学生在接触本课程之前，一般都学习过诸如C或者C++这类程序设计语言。然而那些课程中编写的程序主要是面向过程的，程序之间的调用、跳转清晰明了。会有人说C++是一个面向对象的语言，课程中主要涉及的是控制台程序，用C++来讲解面向过程的程序结构和思想，对于面向对象的讲解仅停留在类、对象等概念上，学生很难形成面向对象的深刻认识。
到了Windows程序设计部分，面向对象就涉及到程序的方方面面。对象、类和方法使得整个程序形成一个复杂的关系网，与原先的程序开发思想形成了鲜明的对比。
⑵ 消息驱动机制
传统的编程方式主要是过程式的结构，从一个部分到另一个部分一目了然。比如在程序中运行一个函数，必须有代码显式调用该函数。因此，仅仅读程序就可以获得程序完整的流程。
但是消息驱动机制改变了传统的结构。在这种驱动机制下，程序的流向与当前获得的消息有关，这样，每次运行程序时的消息不同会造成不同的运行结果。消息的种类有好多种，其中最常用的是用户的鼠标、键盘交互动作。因此想要更好地掌握Windows程序的设计的结构，理解消息驱动机制是必不可少的。
⑶ API和MFC开发的区别和联系
API和MFC是实现Windows程序设计的两种基本途径。两者都能实现具体的编程目的，都是基于消息驱动的，但在实现过程中有较大的区别。
API开发方式没有对程序进行过多封装，功能的实现都必须调用相应的API函数实现，样样事都需要亲力亲为，优点是开发人员对设计程序的实现有清晰的认识。而MFC则封装了较多的内容，优点是使开发者集中精力在具体实现上，而不是纠结于界面设计、消息处理的细节，缺点则是初学者不了解程序的流向，不能有效掌控整个程序。 ⑷ 对Windows程序设计的结构理解不够
由于Windows程序设计是基于消息驱动的，编程的时候需要考虑的是如何调用消息处理程序。API比较简单，一般就是处理窗口的消息。而MFC将这些内容封装起来，很难直接看到内部的结构。
⑸ API数量庞大，难以记忆
功能强大带来的副作用就是需要更多的函数实现具体功能。Windows中的API函数多达数千个，随着Windows的发展，数量还在不断增加，这给初学者造成了较大的负担。如何分门别类记忆这些API函数，是Windows程序设计中必须面对的问题。
2 解决方案
Windows程序设计课程中遇到的问题并不是孤立的，它们之间紧密联系。对这些问题进行深入分析研究，本文提出这样的教学模式：先掌握程序的框架结构，然后再考虑细节的“砖瓦”。先导课程中有相关程序设计语言课程已训练过学生的编程思想，本课程主要希望教会学生借助Windows程序设计工具开发结构复杂和功能强大的Windows程序，因此程序整体结构在本课程中具有意义。
面向对象的思想不能仅靠讲解对象和类的概念，应该放到具体程序中讲解，比如程序的主体中的对象和类。而MFC中更是充满了类的概念，从整个框架到小的控件都是类的具体对象。当学生知道了这些部分都是对象的时候，他们会恍然大悟。这些类的具体方法也会随着教学的深入而不断被提到。
对构架的理解可以通过分析一个样板程序获得，并且在随后的课程中逐渐加深理解。API创建程序的结构比较清晰，一般是创建窗体后进入消息循环。MFC创建的程序主要有三类：对话框、单文档和多文档，这三类的结构略有区别。“文档/视图”结构是MFC程序的基本结构，它将数据和显示分开，使程序开发更容易。但是只会往这种结构中填写程序，则会在文件是如何打开、保存，以及送到屏幕显示等具体问题上迷惘，因此需要从基本结构入手，深入剖析其程序的消息响应机制。
解决了程序的框架问题，接下来需要进一步训练学生的面向过程的程序思想，即如何实现一个个程序块的功能。这些功能块构建了程序需要的“砖块”，填入之前设计的结构中就形成了完整的程序。构建“砖块”就会用到相应的API函数，这时不能一下子将所有API抛给学生。API太多，结构也比较复杂。适宜采用的方法是让学生掌握部分常用的API函数，然后拓展范围，教会他们使用MSDN查找具有相应功能的API函数。
3 实验设计
作为一门实践性的课程，光靠理论是不能够让学生掌握课程的基本内容的，良好的实验设计可以使学生将书本知识转化为自己的技术。经过这些整理，设计的实验包含以下几个部分。
⑴ Windows应用程序的框架
该实验主要用于熟悉使用API编写Windows应用程序的框架，首先实现单窗口程序及其消息处理，并在此基础上添加其他窗体、对话框，及其消息处理函数。通过API掌握数据的流向。
⑵ Windows应用程序对各种消息的响应
这部分的消息主要包括：鼠标、键盘、菜单等。主要掌握各种常见的消息处理，以及这些消息处理中使用的API函数。
⑶ Windows应用程序的图形和文字输出
这部分主要训练学生使用API函数实现输出功能。
⑷ MFC创建程序的框架
这部分内容包括使用MFC创建单文档、多文档和对话框程序，文档打开、保存，消息传递。要着重理解MFC程序的“文档/视图”框架。
⑸ MFC创建菜单
菜单中的消息响应机制是这部分的重点，需要掌握手动添加菜单及其相应函数。
⑹ MFC程序中其他控件的使用
如果前面已经掌握了MFC程序的框架，这部分就是在添砖加瓦。每个部分相对独立，学习的难度不大。
其实验的安排与书本顺序恰恰相反，它遵循了从整体到局部的理念。通过这些实验，可以让学生充分掌握Windows程序设计的框架，同时掌握每个细节的编写方法，实现对Windows程序的全面掌控。
4 结束语
本文针对Windows程序设计课程内容繁多、结构复杂的特点，分析了课程的难点，提出了从结构入手，逐步了解各个细节的学习方法，并配合该方法提出了一套实验方案。在近些年的教学实践中，这些方法取得了较好的教学效果。
