Programación con Visual C++

2. INTRODUCCIÓN – ¿ QUE ES
   VISUAL C++
   ?

Como sabemos, Windows es el
entorno más popular de interfaz gráfico de usuario
(GUI). Desde este punto de vista, Windows es un
entorno multitarea basado en ventanas, que representan programas, y que
permite ejecución concurrente.

Para desarrollar programas,
Windows provee una librería de rutinas y funciones (SDK –
Kit de desarrollo de
software) que
permiten gestionar componentes como menús,
diálogos, ventanas, etc.

Visual C++ es un entorno integrado de desarrollo que
permite la programación
orientada a objetos (POO) conjuntamente con el sistema de
desarrollo SDK (también denominado API) de Windows. Al ser
un entorno integrado Visual C++ incluye, entre otras, las
siguientes herramientas
de desarrollo:

• Editor de texto
• Compilador/Enlazador
• Depurador
• Visor de datos y
  dependencias (Browser)

Pero si desde el punto de vista del usuario Windows es
un sistema amigable,
desde el punto de vista del desarrollador observaremos todo lo
contrario. El SDK de Windows no es mas que un complejo conjunto
de funciones que
añade además numerosas definiciones de tipos de datos
nuevos para cualquier programador de C/C++ para DOS. Para
solucionar este problema, Visual C++ incluye la librería
de clases MFC (Microsoft
Foundation Classes) que permite crear y gestionar de manera
intuitiva componentes típicos de Windows. Esto es, la MFC
es una implementación que utiliza el API encapsulando
todas las estructuras y
llamadas a funciones en objetos fáciles de utilizar.
Basándose en la potencia de la
MFC, Visual C++ se convierte en un generador de programas C++
para Windows.

El objetivo del
presente curso es conocer el modelo de
programación para Windows basado en la
librería de clases MFC. En este documento se
destacarán ideas, conceptos y tratamientos generales, en
ningún momento pretende ser un manual completo
de programación con MFC.

1. 1. Como todos sabemos, "C" es un lenguaje de alto nivel, basado en
      funciones, que permite desarrollos estructurados. Entre
      otras muchas características contempla la
      definición de estructuras de datos,
      recursividad o indirecciones a datos o código
      (punteros).

      "C ++", por su parte, es un superconjunto de
      "C", al que recubre con una capa de soporte a la POO.
      Permite por tanto la definición, creación y
      manipulación de objetos.

   2. ¿
      Que es C ++ ?
   3. ¿
      Que es la Programación Orientada a Objetos
      ?
2. CONCEPTOS
   PRELIMINARES

La POO es una nueva filosofía de
programación que se basa en la utilización de
objetos. El objetivo de la
POO no es sino la meta de
cualquier modelo de
programación estructurada convencional: "imponer" una
serie de normas de
desarrollo que aseguren y faciliten la mantenibilidad y
reusabilidad del código.

Los mecanismos básicos de la POO son:
objetos, mensajes, métodos y
clases.

• Objetos. Un objeto es una entidad que tiene
  unos atributos particulares (datos) y unas formas de operar
  sobre ellos (los métodos
  o funciones miembro). Es decir, un objeto incluye, por una
  parte una serie de operaciones que
  definen su comportamiento, y una serie de variables
  manipuladas por esas funciones que definen su estado. Por
  ejemplo, una ventana Windows contendrá operaciones
  como "maximizar" y variables
  como "ancho" y "alto" de la ventana.
• Mensajes. En C++, un mensaje se corresponde
  con el nombre de uno de los métodos de un objeto. Cuando
  se pasa un mensaje a un objeto, este responde ejecutando el
  código de la función asociada.
• Método. Un método
  (función miembro) se implementa dentro de un objeto y
  determina como tiene que actuar el objeto cuando se produce el
  mensaje asociado. En C++ un método
  se corresponde con la definición de la función
  miembro del objeto. La estructura
  más interna de un objeto está oculta, de tal
  manera que la única conexión con el exterior son
  los mensajes
• Clases. Una clase es la definición de
  un tipo de objetos. De esta manera, una clase "Empleado"
  representaría todos los empleados de una empresa,
  mientras que un objeto de esa clase (también denominado
  instancia) representaría a uno de esos empleados en
  particular.

Las principales características de la POO
son: abstracción, encapsulamiento, herencia y
polimorfismo:

• Abstracción. Es el mecanismo de
  diseño en la POO. Nos permite extraer de
  un conjunto de entidades datos y comportamientos comunes para
  almacenarlos en clases.
• Encapsulamiento. Mediante esta técnica
  conseguiremos que cada clase sea una caja negra, de tal manera
  que los objetos de esa clase se puedan manipular como unidades
  básicas. Los detalles de la implementación se
  encuentran dentro de la clase, mientras que desde el exterior,
  un objeto será simplemente una entidad que responde a
  una serie de mensajes públicos (también
  denominados interfaz de la clase).
• Herencia. Es el mecanismo que nos permite
  crear clases derivadas
  (especialización) a partir de clases bases
  (generalización). Es decir, podríamos tener la
  clase "Empleado" (clase base) y la clase "Vendedor" derivando
  de la anterior. Una librería de clases (como la
  MFC) no es más que un conjunto de definiciones de clases
  interconectadas por múltiples relaciones de herencia.
• Polimorfismo. Esta característica nos permite disponer de
  múltiples implementaciones de un mismo método de
  clase, dependiendo de la clase en la que se realice. Es decir,
  podemos acceder a una variedad de métodos distintos (con
  el mismo nombre) mediante el mismo mecanismo de acceso. En C++
  el polimorfismo se consigue mediante la definición de
  clases derivadas,
  funciones virtuales y el uso de punteros a objetos.

Otros dos conceptos muy importantes en la POO son
relativos a la creación y destrucción de objetos.
En lenguajes estructurados convencionales, cuando se define una
variable se le reserva espacio en memoria y, si no
se inicializa expresamente, se hace por defecto (por ejemplo, en
C una variable global siempre se inicializa a 0, pero una
automática no, por lo que si no se inicializa expresamente
su contenido inicial será basura); por otra
parte, cuando se destruye una variable (por que se abandona el
ámbito de su definición – scope -) se libera
la memoria que
estaba ocupando. Si ahora hacemos el paralelismo obligado entre
variables y objetos para los lenguajes POO nos daremos cuenta de
que deben existir procedimientos
especiales de construcción y destrucción de
objetos. En concreto, cada
clase tiene dos funciones miembro especiales denominadas
constructor y destructor.

• Constructor -> Función miembro que
  es automáticamente invocada cada vez que se define un
  objeto, su objetivo es la inicialización del mismo. Toma
  el mismo nombre que la clase, puede recibir parámetros y
  podemos tener varios constructores definidos.
• Destructor -> Función miembro
  invocada automáticamente cada vez que se destruye un
  objeto. Su objetivo es realizar operaciones como
  liberación de memoria, cerrar
  ficheros abiertos, etc. Toma el mismo nombre de la clase
  comenzado primero por el carácter "~", no toma
  parámetros y no admite la sobrecarga (sólo
  puede existir uno en cada clase).

En muchos casos, para las clases mas sencillas, podemos
encontrar clases que no tiene constructor o destructor, ó
ninguno de los dos. En C++, siempre existen constructores y
destructores por defecto que realizan una
inicialización/liberación
estándar.

2. El modelo de
   programación Windows

El modelo de programación propuesto por Windows
es totalmente diferente al modelo de ejecución secuencial
de DOS. Al ser Windows un entorno multitarea los programas tienen
que estar preparados para compartir los recursos de la
maquina (procesador,
memoria, teclado,
ratón …). Esto supone que Windows ha de disponer de
métodos que permitan suspender tareas para activar otras
en función de las circunstancias del momento (por ejemplo,
por acción del usuario).

Pero por parte de las aplicaciones, este hecho supone
que han de cooperar en la compartición de esos recursos. Las
aplicaciones Windows se limitan a "esperar" mensajes procedentes
del sistema, procesarlos y volver al estado de
espera. Este modelo de programación se conoce como
"orientado al evento".

• Mensaje. Es una notificación a la
  aplicación de que ha ocurrido algo de interés
  y que por lo tanto debe de realizarse alguna acción
  específica. El origen del mensaje puede ser el usuario
  (haciendo click con el ratón dentro e una ventana), la
  propia aplicación (mandándose un mensaje a si
  misma) o Windows (pidiendo, por ejemplo, que se repinte la
  ventana tras ocultarse otra que tuviese delante). Dado que la
  unidad mínima de ejecución en Windows es una
  ventana, los mensajes van realmente dirigidos a
  ellas.
• Ventana y procedimiento
  de ventana. En Windows, una aplicación se representa
  físicamente por su ventana principal (aunque
  después pueda desplegar diversas ventanas hijas). Cada
  una de esas ventanas dispone de una serie de propiedades y un
  código asociado (lo que concuerda con el principio de la
  POO, en el concepto de
  objeto). Al código asociado a cada ventana se le
  denomina procedimiento de ventana. Es una función
  que recibe los mensajes, los procesa y devuelve el control a
  Windows para quedar en espera.

Otra de las características específicas de
Windows frente a DOS es el uso de recursos por parte de las
aplicaciones, como son iconos, menús, mapas de bits,
cursores, plantillas de diálogos, etc. Las aplicaciones
Windows disponen por tanto de recursos (gráficos
generalmente) propios almacenados en lo que se llama el
fichero de recursos). El proceso de
construcción de programas en Windows
incorpora una fase adicional al compilado y enlazado de los
módulos objeto y las librerías. Hay un proceso final
de compilación y de enlazado (bind) del fichero de
recursos.

3. EL ENTORNO
DE DESARROLLO – INTRODUCCIÓN.

El entorno de desarrollo viene representado por el icono
"Developer Studio". En él se integran entre otras las
siguientes herramientas:

• Editor orientado a la codificación C/C++
  (resaltando palabras claves …)
• Compilador/Enlazador incremental, que acelera el
  proceso de construcción de los programas.
• Depurador visual, que permite visualizar y modificar
  el contenido de variables y áreas de
  memoria.
• Visor de datos (browser) que permite
  fácilmente controlar dependencias y referencias a
  funciones, datos, clases, etc. Además permite visualizar
  la jerarquía de las clases utilizadas en los
  programas.
• Herramientas complementarias como un analizador de
  ventanas (Spy ++) o un trazador de funciones MFC.

1. En Visual C++ la construcción de cualquier
   tipo de programa se
   inscribe dentro del concepto de proyecto
   (workspace). Un proyecto define los pasos a seguir para
   alcanzar la construcción de un objetivo (un programa,
   una DLL, etc.), en realidad es un concepto análogo a
   lo que se conoce como "makefile" en otros entornos
   típicos de desarrollo en C. En realidad, Visual C++
   genera para cada proyecto dos ficheros que lo definen, el
   fichero de workspace (con extensión wsp) y un
   makefile (con extensión mak) estándar que
   permitiría la utilización del mismo proyecto
   en otro entorno distinto.

   Desde el punto de vista funcional, el proyecto
   contiene referencias a cada uno de los ficheros fuentes
   (C/C++, con extensiones c y cpp respectivamente), objetos,
   librerías o ficheros de recursos (extensión
   rc) que se deben utilizar para construir el objetivo final
   del proyecto.

   En definitiva, para crear cualquier programa con
   Visual C++ debemos comenzar creando un proyecto para
   él, codificando y añadiendo los
   módulos necesarios a dicho proyecto, y definiendo
   los recursos asociados.

2. El concepto de
   proyecto
   (workspace)
3. Posibilidades de
   programación

Cuando se crea un nuevo proyecto (desde la opción
"Nuevo" del menú "Fichero" aparece un diálogo que
nos permite especificar que se cree un nuevo workspace), lo
primero que solicita el sistema es determinar el tipo de objetivo
que se persigue con este proyecto. Destacar las siguientes
posibilidades:

• Aplicación (.EXE) basada en la MFC (MFC
  AppWizard)
• Librería de enlace dinámico (.DLL)
  basada en la MFC. (MFC AppWizard)
• Aplicación (.EXE) estándar para Windows
  (basada en el SDK)
• Librería de enlace dinámico (.DLL)
  (basada en el SDK)
• Aplicación (.EXE) modelo DOS (Console
  application)
• Librería estática
  (.LIB)

Como ya hemos destacado anteriormente, el objetivo del
presente curso es el manejo de la librería MFC, por lo que
nos centraremos básicamente en el primer punto (la
construcción de una DLL con MFC es totalmente
similar).

2. EL GENERADOR DE
   APLICACIONES.

Ya sabemos que Visual C++, apoyado en la potencia de la
MFC, es capaz de convertirse en un generador de aplicaciones.
Para ello dispone de dos herramientas integradas
complementarias:

• AppWizard, que es el generador de aplicaciones
  propiamente dicho. Con él podremos generar esqueletos de
  programas para Windows basados en la MFC.
• ClassWizard, herramienta de mantenimiento de los programas generados con la
  anterior. Permite añadir o eliminar clases, modificar
  los comportamientos de las mismas, etc.

Pero el código generado mediante este
método presenta una complejidad añadida a la
natural de cualquier programa; junto con el código C/C++ y
el de la MFC aparecen líneas (generalmente entre
comentarios) que son totalmente necesarias para el funcionamiento
de las dos herramientas anteriores, modificar cualquiera de esas
líneas de código dará muchos problemas a la
hora de utilizar ClassWizard para modificarlo. De todas maneras,
este "defecto" es bastante popular entre los usuarios de
cualquier generador de código, para cualquier lenguaje.

El formato general de los proyectos
generados con estas herramientas suele tener las siguientes
características:

• Cada clase de nuestro programa dispondrá de
  dos ficheros: Un fichero de cabecera (extensiones .h o .hpp) y
  un fichero de implementación (.cpp). El fichero de
  cabecera contiene la definición de la clase
  (definiciones de sus miembros datos y funciones – los mensajes
  -), mientras que el fichero fuente contiene la
  implementación de esas funciones miembro (los
  métodos de la clase).
• Un fichero de recursos (extensión .rc), aunque
  éste es opcional.
• Módulos objetos (.obj) y librerías
  estáticas (.lib) necesarias para crear nuestro
  programa.

2. CONSTRUCCIÓN DE UNA
   APLICACIÓN BÁSICA

Seguiremos los siguientes pasos:

2. Crear un nuevo proyecto. Desde el menú
   "Fichero", en la opción "Nuevo".
1. Seleccionar objetivo del proyecto.
   Seleccionaremos "aplicación basada en MFC"
1. Nombrar el proyecto. Visual C++
   organiza los proyectos de
   manera que crea un subdirectorio nuevo con el nombre de cada
   proyecto. Aunque esta "regla" siempre puede modificarse, puede
   ser una buena forma de control de
   proyectos.

En estos momentos aparecerá la secuencia de
diálogos del generador ClassWizard. Veamos cuales
serían los pasos a seguir para crear una aplicación
sencilla:

2. Paso 1. Permite identificar el modelo de
   ventana principal de nuestra aplicación: SDI, MDI o
   basada en diálogo. Nosotros elegiremos SDI.
1. Paso 2. Permite incorporar soporte a
   Bases de Datos
   en la aplicación. Esto lo veremos más adelante.
   Seleccionaremos la opción sin soporte a bases de
   datos.
1. Paso 3. Relativo al soporte OLE.
   Igual que en el caso anterior.
1. Paso 4. Otras características
   de la aplicación (barra de botones, barra de estado,
   controles 3D …)
1. Paso 5. Generación de
   comentarios en el código (si/no) y usos posibles de las
   MFC (como DLL o como LIB). Se recomienda la opción DLL
   en cuanto al tamaño y modularidad del programa, pero
   deberemos asegurarnos de distribuir la DLL junto con nuestro
   programa para que funcione correctamente.
1. Paso 6. Permite modificar el nombre
   de las clases MFC que se van a generar, además de
   especificar los ficheros en los que se implementa y la clase
   base de la que derivan. Los nombres generados por
   AppWizard suelen ser bastantes
   significativos.

A partir de este momento da comienzo la
generación del código definido antes. Como se
habrá observado, el nombre por defecto de las clases
generadas tiene mucho que ver con el nombre que le hayamos dado
al proyecto. De esta manera, si hubiésemos llamado
"curso1" al proyecto tendríamos la siguiente
situación:

• Clase CCurso1App (módulos curso1.h y
  curso1.cpp) que representa una aplicación
  Windows.
• Clase CMainFrame (ficheros mainfrm.h y
  mainfrm.cpp) que representan la ventana principal de la
  aplicación.
• Clases CCurso1Doc y CCurso1View
  (ficheros curso1doc.h/curso1doc.cpp y
  curso1view.h/curso1view.cpp respectivamente), representantes de
  lo que se conoce en el mundo Windows como interfaz
  "Documento/Vista" y que trataremos en adelante.
• Clase CAboutDlg que representa el
  típico diálogo de "Acerca de …" y que ha
  sido generado automáticamente por AppWizard, esta clase
  (rompiendo la norma habitual de la MFC) aparece definida e
  implementada dentro los mismos ficheros que la clase
  aplicación (módulos curso1.h y curso1.cpp). En el
  futuro evitaremos este tipo de construcciones.

Cada una de estas clases se revisará con detalles
en capítulos sucesivos.