开始学习OpenGL由于有一段时间,但是glfw只有窗口区,虽然通过某种手段(移步这里)可以加入工具栏,但仍然无法作为一个标准的GUI,而直接在MFC或Qt里面使用OpenGL API感觉有诸多制肘,各有利弊,所以打算将其嵌入GUI框架,此处以MFC为例

参考博文:https://blog.csdn.net/sunbibei/article/details/51783783

注意:本文使用的是MFC主程序调用GLFW子进程的方式嵌入窗口,略显繁琐。经道友提醒,原来也可以用多线程方式嵌入渲染,详情请移步 将GLFW窗口嵌入Win32 SDK窗口及其多线程渲染方法。其方式应该也可以用在MFC窗口中。

1、准备工作

由于要通过CreateProcess创建子进程的方式调用第三方exe程序,所以有必要知道创建的子进程信息,此处exe来自GLFW示例程序

1.1、查看打开窗口程序进程PID

windows任务管理器 -> 进程 -> 查看 -> 选择列 -> 进程勾选PID选项

如图,同一个exe窗口程序多次重复打开之后其PID是唯一的,其他信息(名称)相同,所以首先拿到以CreateProcess方法创建子进程时的进程PID

2、对CreateProcess函数进行封装

/*
* 创建子进程
* @program 被调用进程的路径
* @args 需传入的参数列表
*/
HANDLE StartNewProcess(LPCTSTR program, LPCTSTR args) {
HANDLE hProcess = NULL;
PROCESS_INFORMATION pi;
STARTUPINFO si;
::ZeroMemory(&si, sizeof(si));
si.cb = sizeof(si);
si.dwFlags = STARTF_USESHOWWINDOW;
si.wShowWindow = SW_HIDE;
// 创建子进程
if (::CreateProcess(
program, // 参数1.应用程序的名称,绝对路径,也可以是相对路径,可为NULL,若为NULL,则执行lpCommandLine
(LPTSTR)args, // 参数2.命令行参数,可为NULL,一般为应用程序传参,若为NULL,函数则使用 lpApplicationName字符串为运行命令行
NULL, // 参数3.进程的属性,指向一个SECURITY_ATTRIBUTES结构,结构体决定返回的句柄是否被子进程继承,一般为NULL
NULL, // 参数4.线程的属性,同参数3.但是这个参数决定的是 线程 是否被继承,一般为NULL
FALSE, // 参数5.是否继承父进程的属性,TRUE\FALSE ,一般为FALSE ,若为TRUE 进程中每个可被继承的打开句柄都被继承,被继承者有相同的值和访问权限
, // 参数6.标志位信息,参数太多,具体见MSDN,或者百度百科,一般默认为 0
NULL, // 参数7.环境变量,指向新进程的环境块,一般为NULL,为NULL则新进程使用调用进程的环境
NULL, // 参数8.程序当前目录,为指定子进程的工作路径,如果是启动Exe程序,则为应用程序所在的目录
&si, // 参数9.传给新进程的信息,指向新进程主窗口如何显示的STARUPINFO 结构体
&pi) // 参数10.进程返回的信息,用来接收新进程识别信息的PROCESS_INFORMATION结构体
) {
Sleep(); // 此处要是不等待或等待时间过短,子进程窗口未创建完成,则无法在回调中枚举到当前创建的窗口句柄
TRACE("PID = >>>>> = %d, TID = >>>>> = %d, hProcess = >>> %d\n", pi.dwProcessId, pi.dwThreadId, pi.hProcess);
// 枚举所有屏幕上的顶层窗口,并将窗口句柄传送给应用程序定义的回调函数
::EnumWindows(&EnumWindowsProc, pi.dwThreadId);
hProcess = pi.hProcess;
} else {
TRACE("CreateProcess failed (%d).\n", GetLastError());
return ;
}
return hProcess; // 返回进程句柄
}

任务管理器显示如下,进程PID为10172

VS打印输出

d:\vsworkspace\mfcglfwtest\mfcglfwtest\mfcglfwtestview.cpp() : atlTraceGeneral - PID = >>>>> = , TID = >>>>> = , hProcess = >>> 

过程无误,由PROCESS_INFORMATION 结构体对象pi拿到进程pid和句柄,两个结构体详情查看这里

3、枚举桌面窗口句柄的回调函数

/*
* 回调函数, 枚举获取窗口句柄
* @hwnd 枚举获取的顶层窗口句柄
* @param 进程名称
*/
BOOL CALLBACK EnumWindowsProc(HWND hwnd, LPARAM param) {
DWORD pID; // 进程ID
DWORD TpID = GetWindowThreadProcessId(hwnd, &pID); // 返回值为创建窗口的线程ID
if (TpID == (DWORD)param) {
TRACE("TpID = %d, > ===== > param = %d, > ===== > hwnd = %d\n", TpID, param, hwnd);
apphwnd = hwnd;
return FALSE; // 停止枚举,返回FALSE
}
return TRUE; // 继续枚举,返回TRUE
}

4、进程关闭函数

/*
* 关闭进程
*/
BOOL CloseProcess() {
return TerminateProcess(handle, );
}

5、入口函数

此处加入了一个工具栏按钮事件,点击触发此函数,客户区位置rect和上下文m_pDC定义为CXXXView类的成员

public:
CClientDC *m_pDC = NULL; // 客户区上下文
CRect rect;

事件处理函数

void CMFCGlfwTestView::OnGlfwsimple() {
// TODO: 在此添加命令处理程序代码
handle = StartNewProcess(_T("..\\Debug\\simple.exe"), NULL);
// 获取客户区位置
GetClientRect(&rect);
// 更改窗口的位置和尺寸,此处填满父窗口
::MoveWindow(apphwnd, rect.left, rect.top, rect.Width(), rect.Height(), false);
// ::SetWindowLong(apphwnd, GWL_STYLE, WS_VISIBLE); // 更改窗口属性
// 获取客户区上下文
m_pDC = new CClientDC(this);
HDC c_DC = m_pDC->GetSafeHdc();
HWND viewWnd = WindowFromDC(c_DC);
TRACE("child_hwnd >> %d, parent_hwnd >> %d\n", apphwnd, viewWnd);
::SetWindowLong(apphwnd, GWL_STYLE, WS_VISIBLE);
// 获取客户区所在窗口句柄
::SetParent(apphwnd, viewWnd);
}

关键在于通过::SetParent(apphwnd, viewWnd)函数设置子窗口的父窗口为单文档客户区,所以要用WindowFromDC(c_DC)函数经客户区上下文拿到客户区句柄。

6、全局变量与函数说明

上面代码涉及到两个全局变量子窗口句柄和子进程句柄,这两个变量被定义在CXXXView.cpp中而不是头文件中,还有2、3、4三个函数也是直接在CXXXView.cpp中定义而没有进行头文件声明,因为将其作为CXXXView类的成员或对象成员都会使得::EnumWindows(&EnumWindowsProc, pi.dwThreadId)枚举函数参数错误,暂未找到解决之法。

HWND apphwnd;    // 子窗口句柄
HANDLE handle; // 进程句柄

7、关键的窗口销毁事件

子进程窗口应该随着父窗口的销毁而关闭,所以需要为当前类添加一个OnDestroy消息处理函数,在其中调用上面定义的进程关闭函数

/*
* 窗口销毁
*/
void CMFCGlfwTestView::OnDestroy() {
// TODO: 在此处添加消息处理程序代码
if (CloseProcess() != ) {
TRACE("child process has been specified ... \n");
}
// 释放客户区上下文对象
if (m_pDC) {
delete m_pDC;
}
TRACE("m_pDC has been free ... \n");
CView::OnDestroy();
}

注意:由于是通过该函数关闭子进程,所以正常点击主窗口上的×按钮是没问题的,但是通过VS的停止调试按钮关闭程序不会触发该函数,子进程仍会在后台运行,需要手动关闭

8、子窗口大小改变

要使得父窗口大小变化时子窗口随之改变,需要再给当前类添加一个OnSize消息处理函数

/*
* 窗口大小改变监听
*/
void CMFCGlfwTestView::OnSize(UINT nType, int cx, int cy) {
CView::OnSize(nType, cx, cy);
// TODO: 在此处添加消息处理程序代码
GetClientRect(&rect);
::MoveWindow(apphwnd, rect.left, rect.top, rect.Width(), rect.Height(), true);
}

每次父窗口改变后获取窗体大小,重新设置子窗口大小。

9、效果展示

注意:子窗口本身具有按键监听函数,按ESC可关闭子窗口,该功能嵌入MFC后依然有效,由于没有设置点击打开子窗口的次数,所以多次打开会重叠,无法关闭前面进程,需要手动关闭。

由于子窗口是创建后再被移动缩放到指定位置的,所以会有闪烁,可以先创建隐藏窗口-->移动到指定位置-->窗口显示,在创建子进程时将父窗口的位置和大小传给子进程,在子进程main函数中接收

    // TODO:  在此添加控件通知处理程序代码
STARTUPINFO startupinfo;
memset(&startupinfo, '\0', sizeof(startupinfo));
startupinfo.cb = sizeof(startupinfo);
//设置进程创建时不显示窗口
// startupinfo.dwFlags = STARTF_USESHOWWINDOW; /*startf_useposition*/
// startupinfo.wShowWindow = SW_HIDE; char* CommandLine = new char[];
memset(CommandLine, '\0', );
// 主进程窗口句柄
HWND mainWnd = AfxGetMainWnd()->m_hWnd;
// 显示控件句柄
HWND viewWnd = GetDlgItem(IDC_STATIC)->m_hWnd;
CRect rect;
GetDlgItem(IDC_STATIC)->GetWindowRect(&rect);
// 将参数写入命令行, 传递给马上要创建的进程
sprintf(CommandLine, "%d %d %d %d", mainWnd, viewWnd, rect.Width(), rect.Height()); BOOL b = CreateProcess("..\\Debug\\OpenCVProc.exe", CommandLine, NULL, NULL, FALSE, NULL, NULL, NULL, &startupinfo, &pi);
if (!b)
MessageBox("创建进程失败!");

10、进程间通信

既然是通过子进程方式调用OpenGL程序,那么某些复杂交互应该需要进程间通信,关于C++进程间通信的方法比较多,常见的管道、共享内存等,作为一个新手,我这里选择了UDP通信方式,即在exe程序中加个线程函数,启动一个UDPServer,然后在MFC程序中需要的位置启动UDPClient,很简单就可以实现两者之间通信了。

需要注意的是UDP通信有数据大小限制(网络MTU,1500-20-8=1472),对于基本的传输应该是可以满足的,有需要可以改成TCP通信。

关于C++ UDP通信的Demo各种博客比较多,就不复制代码了。

11、更好的方式 dear imgui

参考文章:现代OpenGL教程(一):绘制三角形(imgui+OpenGL3.3)

imgui 是一个开源的GUI框架,见 github,对opengl,d3d图形接口,glfw,glut、sdl等界面库进行了一定的封装,可以看看其演示程序(直接点击下载)。

写这篇glfw嵌入MFC的文章的初衷是为了给glfw窗口添加菜单栏,以便实现更好的交互功能。因为以前一直不明白为什么GLFW库只有一个窗口,就不能像MFC,Qt等框架一样也带上其他界面元素,直到看到dear imageui的演示程序,忽然悟到原来菜单栏,按钮,输入框等界面元素其实与窗体本身没有必然关系(Window != UI,窗口是UI的基础),是后来绘制出来的。MFC,Qt框架通过其自带的UI设计器很方便的在窗口上可视化绘制这些UI元素。GLFW只是一个绘图板,没有UI设计器,就需要自己绘制元素,写事件交互。而dear imgui就是再窗口的基础上用图形接口做了这些事情。下面是其demo演示:

这个OpenGL 3 + GLFW的演示程序只有623K。没有任dll依赖。里面有各种常用界面元素的演示。

总结:如果是更侧重于图形渲染的程序,那么这种方式可能是更好的选择,满足轻量级、性能、跨平台。如果是侧重于一般的条条框框,数据展示,Qt和MFC显然更快速方便。

GLFW + MFC 可能更适合将 GLFW 程序作为 MFC/Qt程序的插件使用的场景,而我的初衷是更好的使用GLFW,所以。。。放弃这种做法,就当留个踩坑记录。

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