操作系统实现之路GUIShell启动与初始化

由于GUI Shell是用户启动其他GUI应用程序的基础，因此在GUI模块初始化的时候，就必须启动shell，否则用户将无法与计算机交互。前面介绍过，GUI模块被加载到内存后，操作系统会创建一个叫做“GUI”（注意不是GUIShell）的线程，然后等待这个线程的结束。GUI线程被调度执行后，就会以__init函数作为入口函数开始GUI功能的初始化。为了加深读者印象，再把__init函数的部分相关代码摘录如下：

__init函数首先初始化显示硬件，初始化全局对象等，这在前面已讲解，不再赘述。接着，初始化函数会创建原始输入线程（RAWIT），并设置为当前输入焦点线程。自此开始，所有用户主动输入，都会被送到GUI模块。但这时候由于系统中还没有创建另外的GUI线程，任何消息都会被RAWIT线程丢弃。严格来说，是RAWIT线程试图搜索窗口树，由于这时候的窗口树是一棵空树，因此不会搜索到任何目标线程，从而导致消息被丢弃。

接下来，初始化函数创建了GUIShell线程，也就是图形用户shell线程。这个线程的入口点是GuiShellEntry函数。创建完毕，GUI线程就进入等待状态，等待RAWIT和GUIShell运行完毕。需要注意的是，这时候的RAWIT和GUIShell线程仅仅是被创建完成了，还不一定会被调度运行。因为若系统中存在更高优先级的核心线程且状态为READY的话，那么这两个线程会一直处于就绪状态，不会得到调度。

GUIShell线程一旦得到调度，就会从GuiShellEntry函数处开始执行。下面就是GuiShellEntry的入口代码：

这段代码看起来是不是很熟悉？这是一个典型的基于消息驱动的线程入口函数。该函数首先调用InitGuiShell函数，做了一些初始化工作，然后进入一个消息循环。在这个消息循环中，处理了三个典型消息：定时器消息、窗口消息和终止消息。与字符模式的shell不同，GUI Shell是可退出的，在图形模式下，用户按下Ctrl+Alt+Del组合键，即可退出图形模式。终止消息（KERNEL_MESSAGE_TERMINAL）就是用于通知GUI Shell，用户已经发起了退出操作。这个消息是键盘驱动程序根据用户输入自动生成的，即如果用户连续按下了Ctrl、Alt和Del组合键，键盘驱动程序不但会给操作系统内核发送三个键盘按下消息，分别对应Ctrl、Alt和Del，还会额外发送一个TERMINAL消息。DIM不会对这个消息做进一步处理，只会把这个消息透传给当前输入焦点线程。此时的当前焦点线程是RAWIT，于是RAWIT会通知GUI Shell启动退出操作。详细的传递机制，在本章后续章节中会有详细介绍。

定时器消息和窗口消息的处理机制，在前面相关章节中已介绍过，不再赘述。总之，GUI Shell本质上是一个基于GUI接口的用户线程，这个线程受消息驱动。与普通应用程序不同的是，GUI Shell是GUI模式下的第一个用户线程。

所有GUI Shell的初始化工作，是在InitGuiShell函数内完成的。这个函数创建了GUI Shell的所有窗口（应用程序显示窗口、系统信息显示窗口、辅助信息显示窗口等）。为了简便，我们摘取该函数的部分代码如下：

上述代码片断创建了管理应用程序的窗口，即GUI模式下屏幕左边用于呈现所有已安装应用程序的窗口。其他窗口，比如辅助信息窗口（呈现了时钟和日历）、系统信息显示窗口等，都是在该函数内完成创建的。

应用程序管理窗口的窗口函数就是MainFrameProc，这是要重点介绍的窗口函数。在窗口创建完成时，系统会给应用程序管理窗口发送WM_CREATE消息，即以WM_CREATE作为参数，调用MainFrameProc函数。在MainFrameProc函数的WM_CREATE消息处理代码中，加载了系统中的所有应用程序。下面是其代码：(www.xing528.com)

这个函数结构比较简单，是一个典型的窗口函数的结构。针对每个窗口消息，该函数又调用了其他的函数来完成具体功能。比如针对WM_CREATE消息，该函数调用LoadApp Profile，来完成所有应用程序的枚举工作。这里“应用程序的枚举”，实际上是遍历HCGUIAPP目录，把该目录下所有扩展名是HCX的文件检查一遍，如果确认是一个合法的可执行文件，则提取其相关信息，形成一个application profile，然后把这个profile显示在屏幕上。这里所说的应用程序profile，指的是能够描述应用程序基本信息的一个数据结构，包含了应用程序文件名、应用程序可视化名字、应用程序文件大小、应用程序图标等。这些信息用于加载一个特定的应用程序。LoadAppProfile的实现代码比较繁琐，在此就不列举了，只把该函数的大致执行过程描述一下，读者可根据下面的描述自行阅读该函数的代码（位于[gui/kthread/launch.cpp]）：

（1）该函数首先检查应用程序目录下（C：\HCGUIAPP）所有已安装的GUI应用程序。在检查的时候，该函数调用了FindFirstFile和FindNextFile等目录枚举函数。针对每个扩展名是.HCX（或对应的小写形式）的文件，该函数读取该文件的开始部分信息，然后做进一步检查。如果发现是一个合法的HCX应用程序，则会进一步读取应用程序文件，提取应用程序图片、可视化名字等信息，然后保存在一个列表中。

（2）在枚举完应用程序信息后，就形成了一个应用程序profile列表（代码中的pAppProfile变量），这个列表包含了所有安装在应用程序目录下的合法应用程序。针对每一个应用程序profile，该函数调用CreateBitmapButton，在窗口内创建一个图形按钮。这个图形按钮显示应用程序图标和应用程序可视化名字两个信息。

（3）所有应用程序profile的图形按钮创建完毕，该函数就执行完了。

图形按钮（bitmap button）是V1.75实现的一个简单的用户交互控件。与普通的按钮控件不同的是，该控件可以显示一个bitmap格式的位图信息。一旦用户单击了按钮，按钮会给其父窗口发送WM_COMMAND消息。WM_COMMAND消息的wParam参数携带了一个ID，这个ID标明了图形按钮的一个标识。回过去看MainFrameProc函数的代码，该函数处理了WM_COMMAND消息，这个消息就是由图形按钮发送过去的。

在处理图形按钮通知的WM_COMMAND消息时，调用了LaunchApplication函数。顾名思义，这个函数就是根据图形按钮的索引ID，启动其对应的应用程序。这是本章11.9.3节的内容。

至此，GUI Shell初始化这个场景就介绍完了。从本质上说，GUI Shell是一个用户线程，其特别之处在于，它是GUI模块初始化后的第一个用户线程。与其他基于GUI的线程相通，它以消息为驱动机制，根据消息调用不同的窗口函数，从而实现不同的功能。以线程机制为基础，把一个复杂的功能，划分为一个个独立的模块（线程）分别实现，并以消息作为模块（线程）之间的交互机制，是一种非常灵活且富有弹性的软件开发方式。