鑑於Microsoft Visual Studio體積巨大，我堅持不願意安裝，故在windows下程式設計一直都用MinGW和TCC作為編譯器，用Codebocks作為開發環境。MinGW對於C/C++標準庫支援很好，但是對於windows API就沒那麼好了。由於windows家族從win32API-> MFC->WPF->.net，體積龐大演變複雜，第三方庫顯然無法承載。
對於我個人工作，console下的操作使用標準庫函式已經足夠，檔案操作使用.bat批處理，網路操作使用Python，唯一需要win32系統函式的地方就是圖形介面了。這次在編寫botzone的貪吃蛇程式時，平臺規定用cpp+jsoncpp，為了方便除錯，只好使用MinGW呼叫win32API庫做一個簡單的繪圖框架。
由於GDI庫過於底層，使用起來很龐雜，我的思路是寫一個固定的框架程式碼，每隔30ms顯示某記憶體中的固定圖片（別忘了加鎖），其他所有的繪製過程都歸結到對於圖片的圖形繪製上去。這樣最大限度地隔離了win32系統。

首先建立基本的主入口和訊息迴圈函式WinMain:

#include <windows.h>
int WINAPI WinMain (HINSTANCE hThisInstance,
                    HINSTANCE hPrevInstance,
                    LPSTR lpszArgument,
                    int nCmdShow)
{
    HWND hwnd;               /* This is the handle for our window */
    MSG messages;            /* Here messages to the application are saved */
 

    WNDCLASSEX wincl;        /* Data structure for the windowclass */

    /* The Window structure */
    wincl.hInstance = hThisInstance;
    wincl.lpszClassName = szClassName;
    wincl.lpfnWndProc = WindowProcedure;      /* This function is called by windows */
    wincl.style = CS_DBLCLKS;                 /* Catch double-clicks */
 

    wincl.cbSize = sizeof (WNDCLASSEX);

    /* Use default icon and mouse-pointer */
    wincl.hIcon = LoadIcon (NULL, IDI_APPLICATION);
    wincl.hIconSm = LoadIcon (NULL, IDI_APPLICATION);
    wincl.hCursor = LoadCursor (NULL, IDC_ARROW);
    wincl.lpszMenuName = NULL;                 /* No menu */
    wincl.cbClsExtra = 0;                      /* No extra bytes after the window class */
    wincl.cbWndExtra = 0;                      /* structure or the window instance */
    /* Use Windows's default colour as the background of the window */
    wincl.hbrBackground = (HBRUSH) COLOR_BACKGROUND;

    /* Register the window class, and if it fails quit the program */
    if (!RegisterClassEx (&wincl))
        return 0;

    /* The class is registered, let's create the program*/
    hwnd = CreateWindowEx (
               0,                   /* Extended possibilites for variation */
               szClassName,         /* Classname */
               "Double Snake Game Simulator",       /* Title Text */
               WS_OVERLAPPEDWINDOW, /* default window */
               CW_USEDEFAULT,       /* Windows decides the position */
               CW_USEDEFAULT,       /* where the window ends up on the screen */
               800,                 /* The programs width */
               600,                 /* and height in pixels */
               HWND_DESKTOP,        /* The window is a child-window to desktop */
               NULL,                /* No menu */
               hThisInstance,       /* Program Instance handler */
               NULL                 /* No Window Creation data */
           );

    /* Make the window visible on the screen */
    ShowWindow (hwnd, nCmdShow);


    /* Run the message loop. It will run until GetMessage() returns 0 */
    while (GetMessage (&messages, NULL, 0, 0))
    {
        /* Translate virtual-key messages into character messages */
        TranslateMessage(&messages);
        /* Send message to WindowProcedure */
        DispatchMessage(&messages);
    }


    /* The program return-value is 0 - The value that PostQuitMessage() gave */
    return messages.wParam;
}

訊息處理函式

LRESULT CALLBACK WindowProcedure (HWND hwnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
    switch (message)                  /* handle the messages */
    {
    case WM_TIMER:
        RedrawWindow(hwnd,NULL,NULL,RDW_ERASE|RDW_INVALIDATE);
    case WM_PAINT:
    {

        PAINTSTRUCT ps;
        HDC hdc;
        RECT r;
        GetClientRect(hwnd,&r);

        EnterCriticalSection(&displock);

        hdc=BeginPaint(hwnd,&ps);

        DrawText(hdc,"Hello world",-1,&r,DT_SINGLELINE|DT_CENTER|DT_VCENTER);
        EndPaint(hwnd,&ps);

        LeaveCriticalSection(&displock);

        printf("Paint%d!\n",num);
        break;
    }


    case WM_DESTROY:
        PostQuitMessage (0);       /* send a WM_QUIT to the message queue */
        break;
    default:                      /* for messages that we don't deal with */
        return DefWindowProc (hwnd, message, wParam, lParam);
    }

    return 0;
}

為了不斷重繪，建立定時器

UINT_PTR WINAPI SetTimer(
    _In_opt_ HWND      hWnd,   //視窗控制代碼
    _In_     UINT_PTR  nIDEvent,  //定時器ID 使用者指定
    _In_     UINT      uElapse,  //定時時間ms
    _In_opt_ TIMERPROC lpTimerFunc  //回撥函式 NULL則送入訊息迴圈
    );

若在新建定時器時指定了nIDEvent，則可在訊息迴圈中判斷wParam的取值來區分定時器訊息源。本程式沒有用到這一特性。本程式程式碼為：

SetTimer(hwnd,1,20,NULL); 

並在訊息處理中新增一行

case WM_TIMER:
        //定時器操作

重繪視窗使用

BOOL WINAPI RedrawWindow(
  HWND hwnd,  //視窗控制代碼
  CONST RECT* lprcUpdate,  //重繪區域
  HRGN hrgnUpdate,  //重繪區域，優先
  UINT flags  //重繪標誌位
);

標誌位的設定大有講究。Win32的重繪概念比較複雜，將視窗標為invalid和生成WM_PAINT訊息是兩個過程，此外還有WM_ERASEBKGND訊息作為前導。
本程式中使用

RedrawWindow(hwnd,NULL,NULL,RDW_ERASE|RDW_INVALIDATE)
RedrawWindow(hwnd,NULL,NULL,RDW_ERASE|RDW_INVALIDATE|RDW_UPDATENOW)

結果一樣。但是如果漏掉了前兩個引數，則WM_PAINT訊息仍會產生並執行相應重繪程式碼，但重繪後窗口介面不會更新，只有最小化或被遮擋後才行。

建立執行緒使用

HANDLE WINAPI CreateThread(
  _In_opt_  LPSECURITY_ATTRIBUTES  lpThreadAttributes=NULL,
  _In_      SIZE_T                 dwStackSize=0,
  _In_      LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress,
  _In_opt_  LPVOID                 lpParameter=NULL,
  _In_      DWORD                  dwCreationFlags=0,
  _Out_opt_ LPDWORD                lpThreadId=NULL
);

若呼叫了C庫函式，則應使用

uintptr_t _beginthread( // NATIVE CODE
   void( __cdecl *start_address )( void * ),
   unsigned stack_size,
   void *arglist 
);

本程式中，我使用

_beginthread(ThreadFunction,0,NULL);

其中執行函式ThreadFunction形式為

void ThreadFunction(void* pParam)
{
   //running code
}

退出執行緒使用

ExitThread();
_endthread();

建立臨界區使用

CRITICAL_SECTION displock;

初始化

InitializeCriticalSection(&displock);

進入臨界區

EnterCriticalSection(&displock);

離開臨界區

LeaveCriticalSection(&displock);

釋放資源

DeleteCriticalSection(&displock);

在WM_PAINT中：

• 清除背景

FillRect(hdc, &ps.rcPaint, (HBRUSH) (COLOR_WINDOW));

• 選擇畫筆(用於畫線)

HPEN hBluePen = CreatePen(PS_SOLID, 1, RGB(200, 0, 80));        //筆型 粗細 顏色
HPEN hOldPen = (HPEN)SelectObject(hdc, hBluePen);       //返回老畫筆
/********使用畫筆**********/
SelectObject(hdc, hOldPen);     //設定回原畫筆
DeleteObject(hBluePen);     //釋放資源

• 選擇畫刷(用於填充)

HBRUSH hPurpleBrush = CreateSolidBrush(RGB(255, 0, 255));
    /********使用畫刷***********/
    FillRect(hdc, &lprc, hPurpleBrush);
DeleteObject(hPurpleBrush);

畫線

hdc = BeginPaint(hWnd, &ps);
MoveToEx(hdc, 60, 20, NULL);
LineTo(hdc, 264, 122);
EndPaint(hWnd, &ps);

折線

BOOL Polyline(HDC hdc, CONST POINT *lppt, int cPoints);

POINT Pt[7];
Pt[0].x = 20;  Pt[0].y = 50;
Pt[1].x = 180; Pt[1].y = 50;
Pt[2].x = 180; Pt[2].y = 20;

hdc = BeginPaint(hWnd, &ps);
Polyline(hdc, Pt, 3);
EndPaint(hWnd, &ps);

繪製矩形

PAINTSTRUCT ps;
HDC hdc;
RECT lprc;
//GetClientRect(hwnd,&lprc);  獲取視窗矩形大小
SetRect(&lprc,1,1,800,600);  //left up right down
hdc=BeginPaint(hwnd,&ps);
FillRect(hdc, &lprc, (HBRUSH) (1));
EndPaint(hwnd,&ps);

繪製記憶體中的圖片
需要使用Bitmap，概念也比較複雜。Bitmap可分為裝置無關DIB和裝置相關DDB兩種，DDB是和dc相關的點陣圖，不同情況下用CreateBMP()，CreateCompatibleBMP()，LoadBMP()，LoadImage()等建立的就是DDB。DIB就是一片記憶體，裡面儲存著點陣圖掐頭去尾，只留下RGB，或者畫素+色板的資訊。
Bitmap屬於一種GDI物件，同Brushes Fonts Paths Pens Regions等物件一樣，可以被指定到GDI目標裝置context上。

以下函式從影象畫素矩陣建立DDB控制代碼

HBITMAP CreateBitmap(
  _In_  int  nWidth,  //點陣圖寬度
  _In_  int  nHeight,  //點陣圖高度
  _In_  UINT cPlanes,  //該裝置使用的顏色位面數目
  _In_  UINT cBitsPerPel,   //點顏色位數
  _In_  const VOID *lpvBits  //資料指標 
);

對於彩色影象，用以下函式不需要型別轉換步驟，速度更快：

HBITMAP CreateCompatibleBitmap(HDC hdc,int nWidth,int nHeight)；

為了防止螢幕閃爍，新建DC上下文應用雙緩衝機制。

HDC CreateCompatibleDC(
  HDC hdc
); 

將DC與Bitmap繫結

HDC memdc=CreateCompatibleDC(hdc);
HBITMAP memBmp=CreateCompatibleBitmap(hdc,
                GetSystemMetrics(SM_CXSCREEN),
                GetSystemMetrics(SM_CYSCREEN));
SelectObject(memdc,memBmp);

將緩衝區資料複製到DIB

int SetDIBits(
  _In_  HDC        hdc,  //裝置控制代碼
  _In_  HBITMAP    hbmp,  //點陣圖控制代碼
  _In_  UINT       uStartScan,  //開始行=0
  _In_  UINT       cScanLines,  //行數
  _In_  const VOID       *lpvBits,  //畫素資料陣列
  _In_  const BITMAPINFO *lpbmi,  //指向DIB資訊的資料結構
  _In_  UINT       fuColorUse=DIB_RGB_COLORS
);

從DIB複製到緩衝區資料.
若lpvBits=NULL且BITMAPINFO中的biBitCount成員被初始化為零，binfo.bmiHeader.biSize=sizeof(BITMAPINFOHEADER)，則當前顯示裝置屬性將被輸出。

int GetDIBits(
  _In_     HDC          hdc,
  _In_     HBITMAP      hbmp,
  _In_     UINT         uStartScan,
  _In_     UINT         cScanLines,
  _Out_    LPVOID       lpvBits,
  _Inout_  LPBITMAPINFO lpbi,
  _In_     UINT         uUsage
);

其中，BITMAPINFO定義了DIB的維度和顏色資訊

typedef struct tagBITMAPINFO {
  BITMAPINFOHEADER bmiHeader;
  RGBQUAD          bmiColors[1];
} BITMAPINFO, *PBITMAPINFO;

typedef struct tagBITMAPINFOHEADER {
  DWORD biSize;  //自身大小
  LONG  biWidth;  //寬度
  LONG  biHeight;  //高度
  WORD  biPlanes=1; 
  WORD  biBitCount;  //位深度
  DWORD biCompression;  //壓縮方式 一般BI_RGB
  DWORD biSizeImage;  //假如不是BI_JPEG或BI_PNG，設為0即可
  LONG  biXPelsPerMeter;  //畫素密度
  LONG  biYPelsPerMeter;  //畫素密度
  DWORD biClrUsed=0;
  DWORD biClrImportant=0;
} BITMAPINFOHEADER, *PBITMAPINFOHEADER;

typedef struct tagRGBQUAD {
  BYTE rgbBlue;
  BYTE rgbGreen;
  BYTE rgbRed;
  BYTE rgbReserved;
} RGBQUAD;

以下是繪製圖片的程式碼

    HDC memdc=CreateCompatibleDC(hdc);
        HBITMAP memBmp=CreateCompatibleBitmap(hdc,
                        GetSystemMetrics(SM_CXSCREEN),
                        GetSystemMetrics(SM_CYSCREEN));
        SelectObject(memdc,memBmp);

        BITMAPINFO binfo;
        ZeroMemory(&binfo,sizeof(BITMAPINFO));
        binfo.bmiHeader.biSize=sizeof(BITMAPINFOHEADER);
        binfo.bmiHeader.biBitCount=32;
        binfo.bmiHeader.biCompression=0;
        binfo.bmiHeader.biWidth=SCREEN_W;
        binfo.bmiHeader.biHeight=SCREEN_H;
        binfo.bmiHeader.biPlanes=1;
        binfo.bmiHeader.biSizeImage=0;

        BYTE *pBuf=new BYTE[SCREEN_H*SCREEN_W*4];
        int row_size=SCREEN_W*4;
        for(int i=0;i<SCREEN_H;i++)
            pBuf[i*row_size+i*4]=200;

        SetDIBits(memdc,memBmp,0,
                  binfo.bmiHeader.biHeight,
                  pBuf,(BITMAPINFO*)&binfo,
                  DIB_RGB_COLORS);
        BitBlt(hdc, 0, 0, binfo.bmiHeader.biHeight, binfo.bmiHeader.biWidth,memdc, 0, 0, SRCCOPY);

        DeleteDC(memdc);
        DeleteObject(memBmp);

按照以上程式碼執行，發現重繪閃爍嚴重。這個網站給出了全面的解決辦法。
主要問題在於windows的重繪分為兩個階段

• WM_ERASEBKGND訊息：清除背景
• WM_PAINT: 繪製新內容

這樣，在響應兩個訊息之間的間隔，螢幕為白板，從而發生閃爍。解決方法有以下兩種：

• 在WM_ERASEBKGND響應程式碼中返回非零值

case WM_ERASEBKGND:
    return 1;

• 將視窗的背景刷設為NULL

wincl.hbrBackground=0;

此外，當繪製物件過多時，必須新增雙緩衝，否則將可見影象重新整理過程。典型的雙緩衝過程如下：

HDC          hdcMem;
HBITMAP      hbmMem;
HANDLE       hOld;

PAINTSTRUCT  ps;
HDC          hdc;
....
case WM_PAINT:

    // Get DC for window
    hdc = BeginPaint(hwnd, &ps);

    // Create an off-screen DC for double-buffering
    hdcMem = CreateCompatibleDC(hdc);
    hbmMem = CreateCompatibleBitmap(hdc, win_width, win_height);

    hOld   = SelectObject(hdcMem, hbmMem);
    /*********Draw into hdcMem here*************/

    /*********Draw into hdcMem here*************/
    // Transfer the off-screen DC to the screen
    BitBlt(hdc, 0, 0, win_width, win_height, hdcMem, 0, 0, SRCCOPY);

    // Free-up the off-screen DC
    SelectObject(hdcMem, hOld);
    DeleteObject(hbmMem);
    DeleteDC    (hdcMem);
    EndPaint(hwnd, &ps);

至此基本解決了閃爍問題

鍵盤相應

case WM_KEYDOWN:
        switch (wParam)
        {
        case VK_UP:
            SendMessage(hwnd, WM_VSCROLL, SB_LINEUP, 0);
            break;

        case VK_DOWN:
            SendMessage(hwnd, WM_VSCROLL, SB_LINEDOWN, 0);
            break;

        case VK_LEFT:
            SendMessage(hwnd, WM_HSCROLL, SB_PAGEUP, 0);
            break;

        case VK_RIGHT:
            SendMessage(hwnd, WM_HSCROLL, SB_PAGEDOWN, 0);
            break;
        }
    break;

以下是總體程式碼

BYTE *pBuf=new BYTE[SCREEN_H*SCREEN_W*4];
int row_size=SCREEN_W*4;
LRESULT CALLBACK WindowProcedure (HWND hwnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
    switch (message)                  /* handle the messages */
    {
    case WM_CREATE:
        ZeroMemory(pBuf,SCREEN_H*SCREEN_W*4);
        for(int i=0;i<SCREEN_H;i++)
            pBuf[i*row_size+i*4]=200;
        break;
    case WM_TIMER:
        RedrawWindow(hwnd,NULL,NULL,RDW_ERASE|RDW_INVALIDATE);
        break;
    case WM_PAINT:
    {

        PAINTSTRUCT ps;
        HDC hdc;
        RECT lprc;

        EnterCriticalSection(&displock);
        hdc=BeginPaint(hwnd,&ps);


            //清除背景

            FillRect(hdc, &ps.rcPaint, (HBRUSH) (COLOR_WINDOW));
            HPEN hBluePen = CreatePen(PS_SOLID, 10, RGB(200, 0, 80));
            HPEN hPen = (HPEN)SelectObject(hdc, hBluePen);

            MoveToEx(hdc, 100, 100, NULL);
            LineTo(hdc, num, 2*num);

            SelectObject(hdc, hPen);
            DeleteObject(hBluePen);

            HBRUSH hPurpleBrush = CreateSolidBrush(RGB(255-num, num, 20));
            SetRect(&lprc,600,400,650,450);
            FillRect(hdc, &lprc, hPurpleBrush);
            DeleteObject(hPurpleBrush);

            //checkScreenProperty(hdc);
        HDC memdc=CreateCompatibleDC(hdc);
        HBITMAP memBmp=CreateCompatibleBitmap(hdc,
                        GetSystemMetrics(SM_CXSCREEN),
                        GetSystemMetrics(SM_CYSCREEN));
        SelectObject(memdc,memBmp);

        BITMAPINFO binfo;
        ZeroMemory(&binfo,sizeof(BITMAPINFO));
        binfo.bmiHeader.biSize=sizeof(BITMAPINFOHEADER);
        binfo.bmiHeader.biBitCount=32;
        binfo.bmiHeader.biCompression=0;
        binfo.bmiHeader.biWidth=SCREEN_W;
        binfo.bmiHeader.biHeight=SCREEN_H;
        binfo.bmiHeader.biPlanes=1;
        binfo.bmiHeader.biSizeImage=0;


        SetDIBits(memdc,memBmp,0,
                  binfo.bmiHeader.biHeight,
                  pBuf,(BITMAPINFO*)&binfo,
                  DIB_RGB_COLORS);
        BitBlt(hdc, 0, 0, binfo.bmiHeader.biWidth, binfo.bmiHeader.biHeight,memdc, 0, 0, SRCCOPY);

        DeleteDC(memdc);
        DeleteObject(memBmp);

        GetClientRect(hwnd,&lprc);
        DrawText(hdc,"Hello World",-1,&lprc,DT_SINGLELINE|DT_CENTER|DT_VCENTER);

        EndPaint(hwnd,&ps);
        LeaveCriticalSection(&displock);
        break;
    }


    case WM_DESTROY:
        running=false;
        PostQuitMessage (0);       /* send a WM_QUIT to the message queue */
        break;
    default:                      /* for messages that we don't deal with */
        return DefWindowProc (hwnd, message, wParam, lParam);
    }

    return 0;
}

總結與吐槽

微軟網頁上的這段典型程式碼體現出GDI有多麼冗繁而反人類。
由於從一開始就沒有面向物件的概念，所以各種變數資料裸露在外，大量名稱交錯使用，很容易造成混亂。給程式設計師的記憶負擔也很重。