1.2 MFC应用程序的文档/视图结构

1.2.1 文档/视图结构概述

MFC中的文档/视图结构（Document/View Architecture）是MFC的精髓，它的基本思想是实现模型数据与显示交互的相互分离。文档（Document）负责管理模型，视图（View）负责模型的显示与交互操作。文档/视图结构通过将模型和视图的分开表示，提供了很好的数据层次和表现层次的解耦。在具体实现上，MFC提供了两种典型且实用的基于文档与视图的应用程序框架模板，按照其应用程序生成向导的导引步骤（MFC AppWizard）就可以创建所需的基于文档/视图结构的MFC应用程序框架。在此框架的基础上，设计和插入相关的对象，就可以实现交互式的用户界面、几何模型的管理和操作、图形图像的显示，以及其他各种专业功能。

在MFC的文档/视图结构的应用程序框架中，文档类和视图类是成对出现的。文档用于管理应用程序的模型，而模型则封装了数据并提供对数据的操作接口；视图用于显示文档中的模型，并接收用户请求处理与用户的交互信息。模型是独立的；而视图依赖于模型，它从模型获取数据进行显示，并向模型发送用户请求，根据返回结果刷新视图显示。MFC通过文档类和视图类的划分，使数据的存储和显示既相对独立，又相互关联。

在MFC所提供的框架结构中，文档与视图的关系可以由图1-1简要表示。如图1-1所示，MFC中的视图和文档是由视图类（CView class）和文档类（CDocument class）分别表示的。视图类可以调用其本身的成员函数GetDocument()，获得一个指向文档类的指针，从而能够访问文档类中的数据。例如，在视图类的OnDraw() 函数中，视图类通过调用GetDocument() 函数获得一个指向文档类的指针。然后，通过这个指针获取文档类中的数据，并使用CDC类（负责处理应用程序显示设备接口的MFC类）中的函数将这些数据绘制在视图窗口中。视图可以通过图形、图像、文字、表格等多种方式以视图对象（CView object）来显示实际文档（文档对象CDocument object）中的数据。同时，视图对象也负责接收鼠标、键盘等用户输入信息，并通过这些与用户之间的交互信息来操作和修改文档中的数据。

1.2.2 文档与多个视图的关联

使用MFC AppWizard自动创建的MFC应用程序中，为每个文档类的对象创建并关联了一个视图类的对象。实际上，文档和视图的关系可以是一对一的，也可以是一对多的，即一个文档可以关联一个或一个以上的视图，也即可以用多个视图来显示和操作文档中的模型数据。通常，设计不同的视图是为了以不同的方式来显示文档内容，如图形、图表、结构、文字等。然而，当需要用多个视图显示同一个模型时，情况发生了变化：当一个视图修改了模型数据以后，不但本身要刷新显示，其他所有视图也要刷新显示。如果由该视图通知其他视图，它就需要能够找到其他所有视图。每个视图都可能发生修改，这样每个视图都要找到其他所有视图，这种关联过于复杂，不但难以维护，而且不便于增加新的视图。用MFC提供的文档与视图的关联模式，则可以很好地解决上述问题，从而实现由模型通知视图更新，而模型不依赖于具体的视图，而且不同视图之间保持相互独立。

如图1-1所示，一个文档对象就同时关联了多个视图对象。当在一个视图对象中对文档数据作了修改后，可以调用文档类的UpdateAllViews() 函数来更新所有与文档相关联的视图类对象的显示，以此来保持所有视图相对于同一文档数据变化的同步显示。一个文档关联多个视图为应用程序提供了很多的方便。例如，程序中可以使用两个视图，分别以表格和图形的方式来显示文档中的数据，图形显示用户直观的感觉，而用户可以通过表格来访问和操作文档中的具体数据，这种方式在CAD应用程序中较为常用。在CAD程序中，使用一个大的三维图形窗口显示几何模型的同时，通常还会使用一些其他的视图以不同的方式来显示文档数据，例如使用一个树型结构来显示模型的组成结构、属性信息、创建过程等。这样的多视图显示的例子可以参见图1-2，该图显示的是本书中使用的CAD示例软件——STLViewer的主界面。在图形用户界面（Graphic User Interface，GUI）中，左侧浮动窗口是一个树型结构的视图（CTreeView）类的对象，用于显示几何模型的结构与属性；右侧的视图窗口用于模型的OpenGL三维图形绘制和交互操作。这两个视图对象都与同一文档对象（存储几何模型的信息）相关联。在本书第9章还将进一步介绍单文档多视图关系的实现及有关内容。

1.2.3 文档模板及主要组成类

MFC中，文档/视图的结构关系是由文档模板（Document Template）定义的。文档模板用于存放与应用程序文档、视图和框架窗口有关的信息。MFC类库提供两种文档模板类，即用于单文档（Single Document Interface，SDI）应用程序的CSingleDocTemplate和用于多文档（Multiple Document Interface，MDI）应用程序的CMultiDocTemplate。CSingleDocTemplate每次只能创建并管理一个文档，而CMultiDocTemplate可以创建并管理多个文档。图1-3和图1-4分别显示了基于MFC单文档和多文档的模板结构。

文档模板的创建和维护是在MFC的应用程序类CWinApp的对象中实现的。在类CWinApp调用成员函数InitInstance() 进行初始化时，必须为应用程序创建一个文档模板对象，并使用函数AddDocTemplate() 向新创建的应用程序加载这个模板。在应用程序对象中，也可以创建并加载多个文档模板。下面列出的代码是在应用程序类CSTLViewerApp（CWinApp的派生类）的成员函数InitInstance()中创建并加载一个单文档模板的例子。

BOOL CSTLViewerApp::InitInstance()
{
   ……
   CSingleDocTemplate* pDocTemplate;
   pDocTemplate = new CSingleDocTemplate(
       IDR_MAINFRAME,
       RUNTIME_CLASS(CSTLViewerDoc),
       RUNTIME_CLASS(CMainFrame),     //main SDI frame window
       RUNTIME_CLASS(CSTLViewerView));
   AddDocTemplate(pDocTemplate);
   ……
}

由文档模板定义的MFC文档和视图程序框架包括四个主要的类：

● 文档类CSTLViewerDoc。

● 视图类CSTLViewerView。

● 主框架类CMainFrame。

● 应用程序类CSTLViewerApp。

应用程序的主要功能的实现代码分配在这四个主要的类中。MFC AppWizard为每个类自动生成了源文件。以此为基础，开发人员进一步在这些类中插入需要的代码和对象，就可以实现软件的具体功能。下面将对这四个类的主要功能分别加以介绍。

1.应用程序类

应用程序类由MFC提供的用程序基类CWinApp所派生，负责从总体上实现对程序的管理，管理从程序开始到结束的全过程，例如程序的初始化、运行，以及进行最后的程序清除工作。MFC的文档/视图结构、程序的主窗口都在应用程序类中定义和创建。基于MFC框架生成的Windows应用程序必须有且仅有一个从CWinApp派生的类的对象，在创建窗口之前先构造该对象。

2.文档类

文档类是由MFC提供的文档基类CDocument所派生，负责存放应用程序的数据，并管理程序和磁盘文档文件之间的存储与读取。在建立一个CAD系统时，几何模型的数据通常是文档中最主要的数据，应该存放在文档类中。文档类把数据处理从界面中分离出来，同时提供一个与其他对象交互的接口。

3.视图类

视图类是由MFC基类CView所派生的，负责显示文档类中的数据，显示的设备可以是计算机屏幕，也可以是打印机或其他设备。视图类还负责处理用户的交互输入，它可以处理多种类型的输入命令，如键盘输入、鼠标输入、菜单及工具栏命令等。在设计一个CAD系统时，屏幕上的图形绘制、打印机的绘图等功能都需要在视图类中开发完成。

不仅如此，视图类还可通过GetDocument()函数来获取文档指针，用之读取和操作文档中的数据，从而实现对文档数据的修改。如前提及，当文档中数据发生变化时，可通过调用CDocument::UpdateAllViews()函数来更新视图的显示内容。

特别值得说明的是，CView是个虚拟类，虚拟类中由于包含了纯虚函数（例如CView::OnDraw()就是一个纯虚函数），它本身不能直接用于声明对象，但在CView中封装了许多对视图进行操作的成员函数，可以被其派生类使用。

4.主框架类

主框架窗口也就是应用程序的主窗口，是由主框架类管理。如图1-2、图1-3所示，单文档应用程序和多文档应用程序的主框架类的MFC基类是不同的。对单文档应用程序（SDI），主框架窗口的基类为CFrameWnd类；而在多文档应用程序（MDI）的情况下，其框架窗口所继承的类为CMDIFrameWnd类，文档框架窗口所继承的类则为CMDIChildWnd类，每个文档都有一个文档框架窗口。在用户界面上，一个文档框架窗口至少含有一个视图以显示该文档数据。

主框架窗口还负责管理用户界面对象，如菜单、工具条、状态栏等。每个框架窗口对应管理一个可选的加速键表，改变加速键表的内容就可以自动转换键盘的加速键，这样可以方便地定义调用菜单命令的加速键。

主框架窗口同时管理所有的视图窗口，并跟踪当前活动的视图。当框架窗口含有多个视图窗口时，当前视图就是最近使用的视图。当视图活动改变时，边框窗口通过调用CView的成员函数OnActiveView()来通知当前视图。例如，在如图1-2所示的应用程序界面中，主框架窗口就同时管理了三个视图，分别是左边的树型视图、右边的OpenGL图形显示视图和下边的信息输出视图。