Qt + WindowsAPI 本地窗口嵌入并“完全”还原

目标：将本地窗口嵌入到自己的程序中，最后完全还原原来窗口

（虽然Qt主打跨平台，但是奈何只靠Qt做不到被迫用API。虽然在深入了解Windows的窗口之后，对于我目前的需求来说没有必要这么做了，但是还是记录一下万一需要用到。主要也没别的地方写，试了上千次试出来的一定得记下来qwq）

Windows窗口有很多种叫法：

1. 父窗口（Parent）、子窗口（Child）、兄弟窗口（Sibling）、所有者（Owner）

2. 活动窗口（Active）、焦点窗口（Focus）、前景窗口（Foreground）、后台窗口（Background）

3. 层叠式窗口（OVERLAPPED）、弹出式窗口（POPUP）、子窗口（CHILD）

4. 最小化窗口、最大化窗口、普通窗口、无边框全屏、真全屏
   

一 、父窗口(Parent)、子窗口(Child)、兄弟窗口(Sibling)、所有者(Owner）

• 父窗口为桌面的窗口也叫 顶级窗口（Top-Level Window）

• 子窗口一定有父窗口，一定没有所有者，因为此时父窗口相当于所有者
  

• 同属于一个父窗口的子窗口互为兄弟窗口

• 子窗口的坐标相对于父窗口，子窗口会随着父窗口移动、隐藏、禁用等

• 父窗口销毁时会销毁其子窗口，所有者销毁时会销毁被所有者

• 子窗口永远显示在父窗口上面，被所有者永远显示在所有者上面

• 子窗口可以是一个父窗口（即可以有子子窗口），但是子窗口不可以是一个所有者窗口

• 所有者窗口一定是层叠式窗口 WS_OVERLAPPED 或弹出式窗口 WS_POPUP

• 由于所有者窗口不能是子窗口，所以所有者窗口的父窗口一定是桌面，所以所有者窗口一定是 顶级窗口
  

• Qt 中 Qt::Widget 风格的窗口，构造时的 parent 是父窗口

• Qt中 Qt::Window 风格的窗口，构造时的 parent 是所有者

• Qt中不管是 Qt::Widget 还是 Qt::Window ，构造后设置的 setParent ()都是父窗口

• Windows提供了:: GetWindow ( hWnd , GW_OWNER )获得所有者，但是不提供设置所有者的方法

• Windows提供了:: GetParent ( hWnd )获得父窗口或所有者，即如果是子窗口返回父窗口句柄，如果是被拥有返回所有者句柄

• Windows提供了:: SetParent ( childHwnd , parentHwnd )方法设置父窗口

• 设置父窗口 之前 需要移除 WS_POPUP 风格（可能本来就没有），然后添加 WS_CHILD 风格，否则会设置失败
  

• Windows提供了:: IsChild ( parentHwnd , childHwnd )方法判断父子关系
  

• Windows提供了:: GetWindowLongW ( hWnd , GWL_STYLE )获得窗口的样式，通过判断是否有 WS_CHILD 可以判断是否是子窗口

二、活动窗口（Active）、焦点窗口（Focus）、前景窗口（Foreground）、后台窗口（Background）

• 每个线程都可能有很多个窗口，由线程自己维护一个活动窗口和一个焦点窗口

• 活动窗口是 顶级窗口

• Windows整个系统只能同时有一个真正的活动窗口，这个窗口也叫前景窗口

• Windows提供了:: GetForegroundWindow ()获得前景窗口

• 前景窗口所在的线程也叫前景线程（前景线程似乎会有更高的优先级）

• Windows提供了:: GetActiveWindow ()获得当前线程内的活动窗口，如果当前线程不是前景线程，则返回0

• Windows提供了:: GetTopWindow ( parentHwnd )获得所有子窗口中Z序最上层的窗口
  

• 焦点窗口所在的 顶级窗口 是活动窗口，用Qt的 isActive Window ()判断的话， 顶级窗口 内的窗口全都为 true

• 一般只有前景线程的焦点窗口可以获得键盘输入

三、层叠式窗口（OVERLAPPED）、弹出式窗口（POPUP）、子窗口（CHILD）

这里主要涉及Windows窗口的风格属性，通过:: GetWindowLongW ( hWnd , GWL_STYLE )获得STYLE属性，:: GetWindowLongW ( hWnd , GWL_EXSTYLE )获得EX_STYLE属性，:: SetWindowLongW ( hWnd , GWL_STYLE , newStyle )设置STYLE属性，:: SetWindowLongW ( hWnd , GWL_EXSTYLE , newExStyle )设置EX_STYLE属性

• WS_OVERLAPPED ，0x00000000，如果不是 WS_POPUP 也不是 WS_CHILD ，就是 WS_OVERLAPPED

• WS_POPUP ，0x80000000，指示窗口是一个弹出式窗口

• WS_CHILD ，0x40000000，指示窗口是一个子窗口，与 WS_POPUP 不兼容（可以强行添加出奇怪的情况）

• WS_MINIMIZE ，0x20000000，指示窗口当前是最小化状态

• WS_VISIBLE ，0x10000000，指示当前窗口可见

• WS_DISABLED ，0x08000000，指示当前窗口禁用即不接受键盘鼠标输入
  

• WS_CLIPSIBLINGS ，0x04000000，指示窗口绘制时不绘制被兄弟窗口遮挡的部分

• WS_CLIPCHILDREN ，0x02000000，指示窗口绘制时不绘制被子窗口遮挡的部分

• WS_MAXIMIZE ，0x01000000，指示窗口当前是最大化状态

• WS_CAPTION ，0x00C00000，其值等于 WS_BORDER | WS_DLGFRAME
  

• WS_BORDER ，0x00800000，指示窗口有单边框

• WS_DLGFRAME ，0x00400000，指示窗口带对话框样式，不带标题框
  

• WS_VSCROLL ，0x00200000，指示窗口带有垂直滚动条

• WS_HSCROLL ，0x00100000，指示窗口带有水平滚动条
  

• WS_SYSMENU ，0x00080000，指示标题框上带有窗口菜单，需要 WS_CAPTION

• WS_THICKFRAME ，0x00040000，指示窗口具有可调边框（可以改变窗口大小）

• WS_MINIMIZEBOX ，0x00020000，指示窗口有最小化按钮（可以最小化）

• WS_MAXIMIZEBOX ，0x00010000，指示窗口有最大化按钮（可以最大化）

• WS_OVERLAPPEDWINDOW 组合样式即 WS_OVERLAPPED | WS_CAPTION | WS_SYSMENU | WS_THICKFRAME | WS_MINIMIZEBOX | WS_MAXIMIZEBOX

• WS_POPUPWINDOW 组合样式即 WS_POPUP | WS_BORDER | WS_SYSMENU

• WS_CHILDWINDOW 即 WS_CHILD

  WS_EX_STYLE有挺多但大都不常用，用spy++通常能看见的就是下面几个

• WS_EX_LEFT ，0x00000000，指示窗口是左对齐的，是缺省值

• WS_EX_LTRREADING ，0x00000000，指示文本是从左往右的，是缺省值

• WS_EX_RIGHTSCROLLBAR ，0x00000000，指示垂直滚动条显示在右边，是缺省值

• WS_EX_NOPARENTNOTIFY ，0x00000004，指示窗口创建/销毁时不通知父窗口

• WS_EX_TOPMOST ，0x00000008，指示窗口是一个置顶窗口，需要放在其他非置顶窗口上方

• WS_EX_WINDOWEDGE ，0x00000100，指示窗口具有凸起边框

• WS_EX_TOOLWINDOW ，0x00000080，工具条窗口，将不显示在任务栏、Alt+Tab中

• WS_EX_APPWINDOW ，0x00040000，当窗口可见时，强制在任务栏显示

• WS_EX_CONTROLPARENT ，0x00010000，允许用户用TAB键遍历窗口的子窗口

• WS_EX_LAYERED ，0x00080000，分层窗口，主要用于透明和异形窗口

• WS_EX_NOREDIRECTIONBITMAP ，0x00200000，指示窗口没有重定向表面
  

子窗口就是有 WS_CHILD 的窗口，弹出式窗口就是有 WS_POPUP 的窗口，层叠式窗口就是既没有 WS_CHILD 也没有 WS_POPUP 的窗口

四、最小化窗口、最大化窗口、普通窗口、无边框全屏、独占全屏

使用:: ShowWindow ( hWnd , SW_RESTORE )可以还原一个窗口，这个还原是指还原到上一个状态，或者称之为 “恢复” 。在最大化窗口标题栏上的 "还原" 按钮，是指还原成之前的普通窗口。有些窗口最小化之后还有一个窗口，这个上面的还原按钮是指 “恢复” 。有两种还原，区分一下。使用:: GetWindowRect ( hWnd ， & rect )等类似的函数获得的都是当前状态的矩形

• 最小化窗口 是有 WS_MINIMIZE 的窗口，尺寸一般是类似 [-32000, -32000, 160x28] 的矩形，最小化状态调用Qt的 getGeometry ()或者 getFrameGeometry ()等函数获得的都是 “恢复” 之后的矩形
  

• 最大化窗口 是有 WS_MAXIMIZE 的窗口，尺寸一般是保留一部分标题栏高度、尽可能将客户区填满屏幕有效区域的窗口，最大化状态调用Qt的 getGeometry ()或者 getFrameGeometry ()等函数获得的都是最大化状态的矩形，无法获得 "还原" 成普通窗口的矩形

• 普通窗口

• 无边框全屏 本质是一个无边框的窗口，位置、大小刚好和整个屏幕匹配。风格类似 WS_POPUP | WS_VISIBLE | WS_CLIPSIBLINGS | WS_CLIPCHILDREN | WS_SYSMENU | WS_MINIMIZEBOX ， WS_EX_LEFT | WS_EX_LTRREADING | WS_EX_RIGHTSCROLLBAR ，由于没有边框没有标题栏，所以无法拖动位置、无法改变窗口大小，由于有 WS_MINIMIZEBOX 所以支持最小化，但是由于没有标题栏，只能点击任务栏图标最小化和 "恢复" 。 总结就是只支持点击任务栏最小化和 “恢复” 的、和屏幕尺寸刚好匹配的、无法改变大小和位置的一种窗口化。 无边框全屏由于没有标题栏，只有最小化状态

  Qt的 showFullScreen ()也是伪全屏，风格是 WS_POPUP | WS_VISIBLE | WS_CLIPSIBLINGS | WS_CLIPCHILDREN | WS_SYSMENU ， WS_EX_LEFT | WS_EX_LTRREADING | WS_EX_RIGHTSCROLLBAR ，和一般游戏的无边框全屏相比只少了个最小化 WS_MINIMIZEBOX ，甚至没有置顶。由于本质上伪全屏是一个普通窗口(所以不存在 "还原" 成普通窗口矩形)，所以调用Qt的 getGeometry ()或者 getFrameGeometry ()等函数获得的就是无边框全屏的矩形。对于Windows无边框全屏就是普通窗口，但是Qt在 showFullScreen ()之后还可以 showNormal ()变回去，所以这些变化对于一个Qt控制的窗口应该是Qt自己内部保存和实现了

  很多游戏内设置的显示是“全屏”，实际上是无边框全屏，特点是切出切入游戏不会有黑屏，输入法等可以直接显示在游戏画面上层

• 独占全屏 在Windows上似乎只有DirectX能实现，Windows有一个程序叫dwm.exe（Desktop Window Manager），这个程序是将所有普通窗口的画面混合然后输出的程序（包括窗口的堆叠关系和一些透明特效等等），独占全屏则是直接绕过dwm.exe，游戏直接向显示器输出，会有一些性能优势

在说dwm.exe的工作流程之前，先说一下普通窗口的层叠关系

1. 系统级别的霸道画面（例如调任务管理器那个画面）

2. 系统级别的一些霸道的置顶窗口（你的窗口无法成为这些窗口的子窗口）

3. 有 EX_TOPMOST 风格的并且不停raise的窗口（例如弹幕姬）

4. 有 EX_TOPMOST 风格的窗口（例如搜狗输入法）

5. 有 EX_TOPMOST 风格的并且不停lower的窗口（例如没有例如，一般没有这样的窗口）

6. 普通的前景窗口

7. 普通的不停raise的窗口

8. 普通窗口

9. Qt中设置 Qt::WindowStaysOnBottomHint 并且不停raise的窗口

10. Qt中设置 Qt::WindowStaysOnBottomHint 的窗口

11. Qt中设置 Qt::WindowStaysOnBottomHint 并且不停lower的窗口，和，普通的不停lower的窗口（这两个同级，叠在一起会闪烁）

12. 系统级别的一些霸道的置底窗口

13. 桌面（也就是那个所有顶级窗口的爸爸）

• 注1：层叠关系保证子窗口在父窗口上、被拥有窗口在拥有者窗口上，因此子窗口会获得父窗口的 EX_TOPMOST 的效果

• 注2： Qt::WindowStaysOnBottomHint 的窗口在成为前景窗口的时候会自动lower
  

dwm.exe的工作原理 ：（网上七零八碎搜罗整理的，细节上可能不太对）

在Windows中，一般现在所有需要画面的程序都有两个缓冲区（双重缓冲），一个在前台，一个在后台，后台表面是程序自己绘制的表面，绘制完成后交换前后台（这个交换可能有不同的方式，如果本身是显卡加速的程序，那么表面都在显存里直接交换指针，可以认为不花时间；如果本身是CPU绘图的，那么需要将内存中的缓冲区拷贝到显存，这会占用很多显卡性能）。dwm.exe就是把这些前台表面，加上一些特效，依据上述的层叠关系混合到显卡中的后台缓冲区，混合完后交换前后台，显卡将前台缓冲区的内容显示到屏幕上，dwm.exe会强制进行垂直同步。（但是这个dwm.exe的垂直同步略不同于游戏的垂直同步，几乎没有鼠标等等的迟滞感）

独占全屏的工作原理：

游戏直接在显卡的后台缓冲区绘制，绘制完成后翻转前后台，显卡将前台缓冲区的内容显示到屏幕上

查看一个独占全屏的风格，一般是 WS_VISIBLE | WS_CLIPSIBLINGS ， WS_EX_LEFT | WS_EX_LTRREADING | WS_EX_RIGHTSCROLLBAR | WS_EX_TOPMOST ，和伪全屏相比少了 WS_MINIMIZEBOX ，少了 WS_POPUP ，多了 WS_EX_TOPMOST 。这个可以帮助判断是独占全屏还是伪全屏。不过这里是什么风格已经无所谓了，这个时候游戏已经完全绕过了dwm.exe

独占全屏相比伪全屏的异同：

• 都是前景窗口、前景线程，获得系统优待，能有更高的优先级，获得更多的系统资源

• 伪全屏需要经过dwm.exe的混合（不清楚dwm.exe有没有对这种特殊情况针对性的处理，也许其实可以忽略）

• 独占全屏能独占地获得显卡的全部资源（可能真全屏切入切出游戏的黑屏就是在处理这个独占资源，我的臆想是在切入游戏的时候，系统会把无关游戏的资源全部从显存扔到内存，这样可以让游戏获得更多的显卡资源）

• 伪全屏由于经过dwm.exe，所以可以显示诸如输入法、弹幕姬之类的程序

• 但即使是伪全屏，开发者可以选择充分利用系统资源，这和真全屏是一样的，当然这由开发者定。但是一般窗口化可能会收敛一点

• 独占全屏下，一般来说显示的分辨率、色深等等都由游戏决定，但是伪全屏由系统决定

以上只是刚了解了Windows的窗口，对于一个窗口，如果需要在进行了一通操作之后还原，那么需要记录一些信息。Windows记录的信息主要是还原矩形（也就是普通窗口的坐标大小），STYLE和EXSTYLE，父窗口等信息。如果我们需要完美还原，也就需要把这些信息记录下来。（主程序是用Qt的）

第一步初始化一些必须手动初始化的变量，变量都定义在类里面(方便阅读这里加了变量类型)， 以下是装载函数 installNativeWindow ( MyWindowSetAPI::EasyHWND windowHandle )，其中 EasyHWND 是我用来隐式转换 WHND 和 WId 用的， MyWindowSetAPI 是我需要用到的一些API和一些debug用写的函数的命名空间，根据函数命名应该就理解了，可以选择搜索引擎查一下相关API

MyWindowSetAPI::EasyHWND hwnd = windowHandle ; //本地窗口句柄

Qt::WindowState state = Qt::WindowState::WindowNoState ; //窗口初始状态 或者 最小化还原后的状态

LONG nativeWindowStyle = WS_OVERLAPPEDWINDOW ;

LONG nativeWindowExStyle = WS_EX_LEFT | WS_EX_RIGHTSCROLLBAR | WS_EX_LTRREADING ; //其实就是初始化为0

QScreen * appScreen = nullptr ; //原窗口所在屏幕

QWindow * nativeWindow = QWindow :: fromWinId ( hwnd ); //用QWindow类来操控本地窗口

QWindow控制一个外部窗口可以带来一些方便，例如计算坐标等等，但是也引入了一些问题，大概因为QWindow自己内部的实现和Windows不同步

第二步开始获得本地窗口的状态

if ( nativeWindow != nullptr ) {

setWindowTitle ( tr ( u8"窗口容器-" ) + MyWindowSetAPI :: getWindowInfoFromHWND ( hwnd ). title ); //获取一下窗口标题，可以不需要，用来反馈显示一下的，这里用Qt的QWindow::title()是获取不到的

nativeWindowStyle = MyWindowSetAPI :: getWindowStyle ( hwnd ); //保存普通窗口/无边框全屏/最大化时的风格

nativeWindowExStyle = MyWindowSetAPI :: getWindowExStyle ( hwnd ); //同理，保存Ex风格

nativeNormalRect = nativeWindow -> geometry (); //保存普通窗口/无边框全屏时的坐标

nativeNormalFlags = nativeWindow -> flags (); //保存普通窗口/无边框全屏时的flag，Qt似乎是通过这个计算坐标的

if ( nativeWindowStyle & WS_MINIMIZE ) } //先判断是否是最小化状态

nativeMinimized = true ; //这个变量用来保存最初是否是最小化的

MyWindowSetAPI :: showWindowRestore ( hwnd ); //将窗口 “恢复”

nativeWindowStyle = MyWindowSetAPI :: getWindowStyle ( hwnd ); //获取恢复之后的风格

}

appScreen = QGuiApplication :: screenAt ( nativeNormalRect . center ()); //获取本地窗口所在的屏幕

if ( appScreen ) {

if ( nativeWindowStyle & WS_MAXIMIZE ) { //判断窗口是否是最大化

state = Qt::WindowState::WindowMaximized ;

nativeMaximizedRect = nativeWindow -> geometry (); //保存最大化矩形，免去自己算坐标的麻烦，况且最大化不一定是填满有效桌面

nativeMaximizedFlags = nativeWindow -> flags (); //保存最大化flag

nativeWindow -> showNormal (); // “还原” 普通窗口

nativeNormalRect = nativeWindow -> geometry (); //保存普通窗口矩形

nativeNormalFlags = nativeWindow -> flags (); //保存普通窗口flag

}

else if ( nativeWindow -> frameGeometry () == appScreen -> geometry () && !( nativeWindowStyle & WS_POPUP )) { //判断是否是独占全屏，伪全屏算作普通窗口已经保存了。但是独占全屏是本地窗口自己控制并且保存的，无法完美还原 。 我选择还原成一个原分辨率的普通窗口 ，这需要获得最小化或者窗口化的风格

sta te = Qt::WindowState::WindowFullScreen ;

if (! nativeMinimized ) { //如果最初不是最小化，那么保存一下最小化的状态信息，还原时用

MyWindowSetAPI :: showWindow ( hwnd , Qt::WindowState::WindowMinimized ); //Qt的showMinimized()不管用，只好直接调用系统API

nativeFullScreenMinFlags = nativeWindow -> flags ();

nativeWindowStyle = MyWindowSetAPI :: getWindowStyle ( hwnd );

nativeWindowExStyle = MyWindowSetAPI :: getWindowExStyle ( hwnd );

}

}

}

nativeWindowStyle = nativeWindowStyle & (~( WS_MINIMIZE | WS_MAXIMIZE )); //需要后期手动加上

installNativeWindowInfoSaved (); //装载本地窗口的其他操作

}

else {

setWindowTitle ( tr ( u8"窗口容器-无" ));

}

接下来是卸载本地窗口的方法，整个过程基本是装载过程倒过来

if ( hwnd != 0 && nativeWindow ) {

nativeWindow -> setVisible ( false );

nativeWindow -> setParent ( nullptr ); //由于主程序之前把本地窗口嵌入了，这里还原一下

nativeWindow -> lower ();

if ( state == Qt::WindowState::WindowFullScreen && appScreen ) { //独占全屏无法还原除非....，这里选择变成一个原分辨率的窗口

nativeWindow -> setFlags ( nativeFullScreenMinFlags ); //先设置flags，因为Qt似乎通过这个计算坐标

MyWindowSetAPI :: setWindowStyle ( hwnd , nativeWindowStyle ); //之后再设置风格，因为似乎Windows通过这个计算坐标

MyWindowSetAPI :: setWindowExStyle ( hwnd , nativeWindowExStyle );

QRect screenRect = appScreen -> geometry ();

nativeWindow -> setFramePosition (screenRect. topLeft () + QPoint (40,40)); //这个40,40的偏移是为了让窗口标题栏在屏幕内，不然鼠标就点不到了

nativeWindow -> resize (screenRect. size ());

nativeWindow -> showNormal (); //很关键

}

else {

//Normal or BorderlessFullScreen，窗口化或者无边框的恢复

nativeWindow -> setFlags ( nativeNormalFlags );

MyWindowSetAPI :: setWindowStyle ( hwnd , nativeWindowStyle );

MyWindowSetAPI :: setWindowExStyle ( hwnd , nativeWindowExStyle );

nativeWindow -> setGeometry ( nativeNormalRect ); //一定要在设置flags和style之后设置坐标才能正确恢复

if ( state == Qt::WindowState::WindowMaximized ) { //如果之前有最大化状态，那么从普通窗口化切到最大化

nativeWindow -> setFlags ( nativeMaximizedFlags );

nativeWindow -> setGeometry ( nativeMaximizedRect ); //先flag和style再geometry，style已经在普通窗口设置了

MyWindowSetAPI :: addWindowStyle ( hwnd , WS_MAXIMIZE ); //要在先设置坐标后再添加最大化风格，这样点击还原按钮才能正确 “还原”

}

}

nativeWindow -> raise (); //在扔掉它之前再最后利用一下

delete nativeWindow ; //尽快扔掉，因为QWindow会干扰我们对本地窗口的设置

nativeWindow = nullptr ;

if ( nativeMinimized ) //如果最初是最小化的，那么最小化，需要调用API才有效，况且nativeWindow已经delete掉了

MyWindowSetAPI :: showWindow ( hwnd , Qt::WindowState::WindowMinimized );

MyWindowSetAPI :: addWindowStyle ( hwnd , WS_VISIBLE ); //很关键

hwnd = 0;

}

这样就能实现装载/卸载本地窗口了。一般类型的顶级窗口都可以了。非顶级窗口一般不乱改吧。

需要windows.h，User32.lib