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键盘输入工作原理
作者：飄lá┽蕩去  来源：博客园  发布时间：2007-11-12 14:37  阅读：1809 次  原文链接   [收藏]  
Windows 窗体编程
键盘输入工作原理
Windows 窗体通过引发键盘事件来处理键盘输入以响应 Windows 消息。大多数 Windows 窗体应用程序都通过处理键盘事件来以独占方式处理键盘输入。但是，必须了解键盘消息的工作方式，才能实现更高级的键盘输入方案（如在按键到达控件之前截获它们）。本主题描述 Windows 窗体能够识别的按键数据的类型，并概述键盘消息的传送方式。有关键盘事件的信息，请参见使用键盘事件。
按键的类型
Windows 窗体将键盘输入标识为由按位 Keys 枚举表示的虚拟键代码。使用 Keys 枚举，可以综合一系列按键以生成单个值。这些值与 WM_KEYDOWN 和 WM_SYSKEYDOWN Windows 消息所伴随的值相对应。可通过处理 KeyDown 或 KeyUp 事件来检测大多数物理按键操作。字符键是 Keys 枚举的子集，它们与 WM_CHAR 和 WM_SYSCHAR Windows 消息所伴随的值相对应。如果通过组合按键得到一个字符，则可以通过处理 KeyPress 事件来检测该字符。或者，可以使用由 Visual Basic 编程接口公开的 Keyboard 来发现已按下的键并发送它们。有关更多信息，请参见访问键盘。
键盘事件的顺序
正如上面列出的那样，在一个控件上可能出现三个与键盘相关的事件。以下顺序是发生这些事件的常规顺序：
1. 用户按“a”键，该键将被预处理和调度，而且会发生 KeyDown 事件。
2. 用户按住“a”键，该键将被预处理和调度，而且会发生 KeyPress 事件。
在用户按住某个键时，此事件会发生多次。
3. 用户松开“a”键，该键将被预处理和调度，而且会发生 KeyUp 事件。
键的预处理
像其他消息一样，键盘消息是在窗体或控件的 WndProc 方法中处理的。但是，在处理键盘消息之前，PreProcessMessage 方法会调用一个或多个方法，这些方法可被重写以处理特殊的字符键和物理按键。您可以重写这些方法，以便在控件处理消息之前检测并筛选某些按键。下表按照方法出现的顺序列出了正在执行的操作以及所出现的相关方法。
KeyDown 事件的预处理
操作
相关方法
说明
检查命令键（如快捷键或菜单快捷键）。
ProcessCmdKey
此方法处理命令键，命令键的优先级高于常规键。如果此方法返回 true，则将不调度键消息，而且将不发生键事件。如果此方法返回 false，则将调用 IsInputKey.
检查该键是否为需要预处理的特殊键，或者它是否为应当引发 KeyDown 事件并且被调度到某个控件的普通字符。
IsInputKey
如果此方法返回 true，则表示该控件为常规字符，而且将引发 KeyDown 事件。如果此方法返回 false，则将调用 ProcessDialogKey。
注意
为了确保控件获取某个键或键的组合，您可以处理 PreviewKeyDown 事件，并针对所需的键，将 PreviewKeyDownEventArgs 的 IsInputKey 设置为 true。

检查该键是否为导航键（Esc、Tab、回车键或箭头键）
ProcessDialogKey
此方法处理在控件内实现特殊功能（如在控件及其父级之间切换焦点）的物理按键如果中间控件不处理该键，则将调用父控件的 ProcessDialogKey，直至层次结构中的最顶端控件。如果此方法返回 true，则将完成预处理，而且将不生成按键事件。如果此方法返回 false，则将发生 KeyDown 事件。
KeyPress 事件的预处理
操作
相关方法
说明
检查该键是否为控件应当处理的普通字符
IsInputChar
如果该字符是普通字符，则此方法返回 true，并且将引发 KeyPress 事件，而且不再进行预处理。否则，将调用 ProcessDialogChar。
检查该字符是否为助记符（如按钮上的“确定(&O)”）
ProcessDialogChar
类似于 ProcessDialogKey，将沿控件的层次结构向上调用此方法。如果控件是容器控件，此方法将通过调用控件及其子控件的 ProcessMnemonic 来检查助记键。如果 ProcessDialogChar 返回 true，则 KeyPress 事件不会发生。
处理键盘消息
键盘消息在到达窗体或控件的 WndProc 方法之后，它们将由一组可被重写的方法来处理。其中的每种方法都返回一个 Boolean 值，该值指定控件是否已处理和使用了键盘消息。如果其中的某种方法返回 true，则键盘消息将被视为已处理，而且它将不传递到控件的基控件或父控件进行进一步处理。否则，消息将停留在消息队列中，而且可能会在控件的基控件或父控件的其他方法中进行处理。下表显示用来处理键盘消息的方法。
方法
说明
ProcessKeyMessage
此方法处理由控件的 WndProc 方法接收的所有键盘消息。
ProcessKeyPreview
此方法将键盘消息发送到控件的父控件。如果 ProcessKeyPreview 返回 true，则将不生成键事件；否则将调用 ProcessKeyEventArgs。
ProcessKeyEventArgs
此方法根据需要引发 KeyDown、KeyPress 和 KeyUp 事件。
重写键盘方法
在预处理和处理键盘消息时，可以使用许多方法进行重写；但是，这些方法有好有坏。下表显示可能需要完成的任务以及重写键盘方法的最佳方式。
任务
方法
截获导航键并引发 KeyDown 事件。例如，您希望在文本框中处理 Tab 和回车键
重写 IsInputKey。
在控件上执行特殊的输入或导航处理。例如，您可能希望在列表控件中使用箭头键更改选定项。
重写 ProcessDialogKey
截获导航键并引发 KeyPress 事件。例如，您可能希望在数字显示框控件中，多次按箭头键来加快数值的设定速度。
重写 IsInputChar。
在 KeyPress 事件期间执行特殊的输入或导航处理。例如，在列表控件中，按住“r”键将跳到以字母 r 开头的项并在这些项间切换。
重写 ProcessDialogChar
执行自定义的助记键处理；例如，您希望处理所有者描述的、包含在工具栏中的按钮上的助记键。
重写 ProcessMnemonic。
请参见
参考
My.Computer.Keyboard 对象
Keys
WndProc
PreProcessMessage
概念
访问键盘
使用键盘事件
1. 关于键盘的几个术语的解释
Accelerator key(加速键), shortcut key(快捷键), Navigation key, Mnemonic key
Accelerator key 和 Shortcut key 就是用一组键对应一个程序命令, 当你按下这组键的时候, 对应的程序命令会执行. 例如当我们在Word里按Ctrl+ A 的时候, word 会选中整个文档. Ctrl + A 就是一个accelerator key 或者叫shortcut key.
Accelerator key 是以前的win32 程序的一个叫法,在WinForm里叫做shortcut key. 而且在WinForm里shurtcut key只能被用于menu item上, 没办法直接指派一个shortcut key给其他control. 如果你想给你的button 或者是其他 control 添加一个shortcut key的话, 有一种做法是添加一个menu item, 给这个menu item一个shortcut key, 然后让这个menu item不可见.(这是Charles Petzold的建议)
Navigation keys 是用来移动focus的(包括tab, arrow, esc)
Mnemonic key: 就是通过按Alt+ 某个键(如果button name是 &OK,那么这个键就是o) 来触发一个click events(例如click menu item/button)
2. 键盘消息的由来
当你在键盘上按下A键的时候, OS 得到了一个键盘消息(OS是怎么得到这个按键消息的, 还不知道), OS从消息队列里取出键盘消息,然后将其分配到我们的应用程序所在的thread的消息队列中, 最后这个键盘消息会被分配到form 或者control的的窗口函数里(WinProc). 这个过程大概是这样的: OS 把键盘消息发到拥有焦点的window所在的线程的消息队列,然后线程再把消息发给拥有焦点的Form或者control的WinProc. 拥有焦点的window 要么是active window,要么是active window的子window.
当你按下A键的时候, WM_KEYDOWN 消息产生(只有一个)
当你按着A键的时候, WM_KEYPRESS 消息产生(不止一个,视按键时间长短而定)
当你释放A键的时候, WM_KEYUP 消息产生(只有一个)
3. 键盘消息的分类:
键盘消息分为3组:
3.1. KEYDOWN:
WM_KEYDOWN : 在F10 或者Alt key 没有被按过, 并且focus 在active window上的时候按键触发.
WM_SYSKEYDOWN:  在F10按了以后或是按着Alt key的时候按键会触发. 这个消息还会在当前没有window拥有focus的时候按键触发, 这时WM_SYSKEYDOWN 会发给active  window处理.
3.2.CHAR:
WM_CHAR, 在WM_KEYDOWN 消息以后,包含被按着的键的代码
WM_SYSCHAR, 在WM_SYSKEYDOWN消息之后, 包含按下触发WM_SYSKEYDOWN消息的那个键的代码.
3.3 KEYUP:
WM_KEYUP 当用户释放一个key时发出
WM_SYSKEYUP 当Alt key按着时释放触发WM_SYSKEYDOWN 消息的那个key时触发.
4. 键盘消息的处理流程
当一个键盘消息到达一个form 或者control以后,它是怎么被处理的?
键盘消息的处理流程是这样的:
键盘消息(WM_KEYDOWN, WM_SYSKEYDOWN)---> 预处理(PreProcess)--->Dispatched---> KeyDown event fired
键盘消息(WM_CHAR, WM_SYSCHAR)--->预处理(PreProcess)--->Dispatched---> KeyPress event fired.
键盘消息(WM_KEYUP, WM_SYSKEYUP)--->预处理(PreProcess)--->Dispatched---> KeyUp event fired.
如果某个键盘消息可以被预处理,那么这个键盘消息就不会产生键盘事件.
4. 键盘消息的处理流程
当一个键盘消息到达一个form 或者control以后,它是怎么被处理的?
键盘消息的处理流程是这样的:
键盘消息(WM_KEYDOWN, WM_SYSKEYDOWN)---> 预处理(PreProcess)--->Dispatched---> KeyDown event fired
键盘消息(WM_CHAR, WM_SYSCHAR)--->预处理(PreProcess)--->Dispatched---> KeyPress event fired.
键盘消息(WM_KEYUP, WM_SYSKEYUP)--->预处理(PreProcess)--->Dispatched---> KeyUp event fired.
如果某个键盘消息可以被预处理,那么这个键盘消息就不会产生键盘事件.
4. 键盘消息的预处理(PreProcess)
键盘消息的预处理主要是在Control.PreProcessMessage 这个方法里. 利用reflector 可以看到预处理的流程由当前的消息是什么而定.

A. 如果当前的消息是WM_KEYDOWN 或者WM_SYSKEYDOWN, 那么预处理的流程是这样的:
Control.PreProcessMessage按着下面的调用顺序来调用这些方法进行预处理.
1. 调用ProcessCmdKey 判断是不是一个shortcut key
1.1 如果按键没有在control的context menu的shortcut keys里发现, ProcessCmdKey调用它的Parent的ProcessCmdKey, 这样一递归下去 直到form的main menu
1.2 如果返回true,结束预处理, 不产生键盘事件(KeyDown)
1.3 如果在递归的过程中没有在shortcut keys里找到按键, 那么返回false, 调用IsInputKey.

2. 调用IsInputKey 判断这个键是不是一个常规的输入键(像textBox上的输入) 如果是, 结束预处理,触发KeyDown 事件, 否则返回false,调用ProcessDialogkey
2.1 如果返回true, 按键被当作常规输入键,不再进行预处理, 直接触发键盘事件.
2.2 如果返回false, 继续预处理 调用ProcessDialogKey
3. 调用ProcessDialogKey 判断这个键是不是一个导航键(如 tab, arrows, esc), 移动focus.
3.1 如果control 不需要处理这个键, 它调用它的parent的ProcessDialogKey, 如此递归直到topmost form.
3.2 如果在递归的过程中返回true, 那么预处理结束, 而且键盘事件也不再发出.
3.2 如果在递归的过程中返回false, 那么预处理也结束了, 但是这时要触发键盘事件.
如果键盘消息没有被预处理,那么在control的ProcessKeyEventArgs 方法里就会根据具体的消息来触发一个对应的键盘事件.

B. 如果键盘消息是WM_CHAR 或者 WM_SYSCHAR那么在Control.PreProcessMessage  对应的预处理是这样的:
Control.PreProcessMessage按着下面的调用顺序来调用这些方法进行预处理.
1. 调用IsInputChar 判断当前的WM_CHAR需不需要预处理.
1.1 如果返回true, 当前WM_CHAR不需要预处理, 可以直接交给WinProc 处理. 预处理到此结束, 触发键盘事件(KeyPress).
1.2 如果返回false, 表示这个WM_CHAR需要进行预处理, 调用ProcessDialogChar
2. ProcessDialogChar 判断当前按键是不是一个mnemonic key
2.1 调用ProcessDialogChar 的过程和调用ProcessDialogKey 是一样的,也是一个递归的过程.
2.2 When ProcessDialogChar is called on a ContainerControl, it checks for mnemonics by calling ProcessMnemonic on itself.   ContainerControl’s implementation of ProcessMnemonic iterates
through the entire child hierarchy (in tab order) until a child returns true - indicating that it has handled the mnemonic.
2.3 如果ProcessMnemonic 返回true, 那么这个WM_CHAR 就不会被dispatch, 也就不会产生键盘事件.

3. ProcessMnemonic 判断当前的WM_CHAR是不是control的一个mnemonic key
3.1 This method is called to give a control the opportunity to process a mnemonic character. The method should determine whether the control is in a state to process mnemonics and if
whether the given character represents a mnemonic. If so, the method should perform the action associated with the mnemonic and return true. If not, the method should return false.
Implementations of this method often use the IsMnemonic method to determine whether the given character matches a mnemonic in the control's text.

C. 如果键盘消息WM_KEYUP, WM_SYSKEYUP
Control.PreProcessMessage 不对其进行预处理, 这个消息进入Control的WinProc, 然后ProcessKeyEventArgs 方法触发KeyUp event.