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虛擬鍵盤(軟鍵盤)設計要點

Posted on 2009-10-19 14:27 S.l.e!ep.¢% 閱讀(3700) 評論(5)  編輯 收藏 引用 所屬分類: VC
??? 前些天花了很多時間寫這樣一個軟鍵盤,效果是顯示一個與鍵盤外觀相似的視圖,通過鼠標單擊像活動窗口發送虛擬的鍵盤消息。目標是實現像windows自帶的軟鍵盤osk相似。
??? 看似很簡單的工作,設計中卻遇到了很多困難。
??? 困難一:鍵盤按鍵分類
??????? 鍵盤按鍵有很多種分類方法。
??????? 第一種:按顯示分類。按住shift鍵,字母鍵、符號鍵顯示上面的字符;按下caps lock鍵,字母鍵切換為大寫字母。
??????? 第二種:按功能分類。大體有可顯示字符類、控制類。控制類包括shift,ctrl等。
??????? 為了解決可變的顯示問題,采用了一個自我感覺非常好的解決方案:字符集、鍵集相互獨立。如此一來,只要總體按照功能分類,通過特定功能的按鍵控制有效字符集即可,也就是說,對普通按鍵來說,它只負責到指定的字符集中去取對應序號的字符即可。
//LabelSet.h
#pragma?once

//字母標簽集合
class?LabelSet
{
public:
????LabelSet(LPCSTR
*?_pTable,int?_n);
????LPCSTR?getLabel(
int?_id)?const;

????
~LabelSet();

protected:
????LabelSet(){}

private:
????LPCSTR
*?pTable;
????
int?n;
};

//相當于單刀雙擲開關組
class?LabelSetEx
{
protected:
????
struct?Switch
????{
????????LabelSet
*?s[2];
????????
int?at;
????};

public:
????LabelSetEx(
int?_n);
????
bool?addSets(int?id,LPCSTR*?s1,LPCSTR*?s2,int?n,int?at?=?0);
????LPCSTR?getLable(
int?id,int?off)?const;
????
void?turn(int?id);

????
~LabelSetEx();

private:
????
int?n;????//開關組總個數
????Switch*?pGroup;????//開關組
};

//
//LabelSet.cpp
#include?"StdAfx.h"
#include?
"LabelSet.h"
#include?
<algorithm>
#include?
<cassert>

using?namespace?std;

LabelSet::LabelSet(?LPCSTR
*?_pTable,int?_n?)
{
????n?
=?_n;
????pTable?
=?new?LPCSTR[n];
????copy(_pTable,_pTable?
+?_n,pTable);
}

LPCSTR?LabelSet::getLabel(?
int?_id?)?const
{
????
return?pTable[_id];
}

LabelSet::
~LabelSet()
{
????delete?[]?pTable;
}

LabelSetEx::LabelSetEx(?
int?_n?)
{
????n?
=?_n;
????pGroup?
=?new?Switch[n];
????memset(pGroup,
0,n?*?sizeof(pGroup[0]));
}

LabelSetEx::
~LabelSetEx()
{
????
while(n--)
????{
????????
if(pGroup[n].s[0]?==?pGroup[n].s[1])
????????????delete?pGroup[n].s[
0];
????????
else
????????{
????????????delete?pGroup[n].s[
0];
????????????delete?pGroup[n].s[
1];
????????}
????}
????delete?[]?pGroup;
}

bool?LabelSetEx::addSets(?int?id,LPCSTR*?s1,LPCSTR*?s2,int?n,int?at?/*=?0*/?)
{
????assert((at?
&?~1)?==?0);
????
if(pGroup[id].s[0]?!=?NULL)
????????
return?false;
????LabelSet
*?p?=?new?LabelSet(s1,n);
????pGroup[id].s[
0]?=?p;
????
if(s1?==?s2)
????????pGroup[id].s[
1]?=?p;
????
else
????????pGroup[id].s[
1]?=?new?LabelSet(s2,n);
????pGroup[id].at?
=?at;
????
return?true;
}

LPCSTR?LabelSetEx::getLable(?
int?id,int?off?)?const
{
????Switch
*?p?=?pGroup?+?id;
????
return?p->s[p->at]->getLabel(off);
}

void?LabelSetEx::turn(?int?id?)
{
????assert((pGroup
->at?&?~1)?==?0);
????pGroup[id].at?
^=?1;
}
??????? 以上取開關的索引id是指字符集的分類id,在config.h文件下定義了這樣的id
#pragma?once

//分類id的定義
#define?LABEL_SET_ALPHA??0
#define?LABEL_SET_SYMBOL?1
#define?LABEL_SET_NUMPAD?2
#define?LABEL_SET_MAIN???3
#define?LABEL_SET_HELP???4

//字母串表
extern?LPCSTR?AlphaTable1[];????//小寫
extern?LPCSTR?AlphaTable2[];????//大寫
extern?const?int?AlphaTableSize;

//符號串表
extern?LPCSTR?SymbolTable1[];????//
extern?LPCSTR?SymbolTable2[];????//
extern?const?int?SymbolTableSize;

//小鍵盤數字表
extern?LPCSTR?NumPadTable1[];????//數字
extern?LPCSTR?NumPadTable2[];????//光標控制
extern?const?int?NumPadTableSize;

//主鍵盤單顯
extern?LPCSTR?MainTable[];
extern?const?int?MainTableSize;

//輔助鍵盤單顯
extern?LPCSTR?HelpTable[];
extern?const?int?HelpTableSize;

struct?KeyConfig
{
????
short?id;????????//分類id
????short?offset;????//類內偏移
????RECT?rt;????//位置
????BYTE?vk;????//虛擬碼
};

extern?KeyConfig?kcs[];
extern?const?int?kcSize;
extern?const?SIZE?kbSize;
??????? 第一次這樣寫代碼,寫完發現這樣極大地提高了靈活性,只要在配置文件config.cpp中修改,就可以產生很多種不同的界面(雖然仍然是代碼級別的,畢竟邁出了第一步,今后還會嘗試改成xml配置)。
??????? 言歸正傳,這樣的設計分離了按鍵與顯示,可配置能力大大加強。但仍然存在第二個大問題。
??? 問題二:輸入焦點的確定
??????? 方案一:現在只要在網上搜索“虛擬鍵盤”,能夠搜到一大溜的源代碼,但只可惜全是同一份拷貝,而且存在一點小錯誤。他的解決方案是:利用 PreTranslateMessage,在底層調用它之前,前臺窗口仍然沒有改變,此時是獲得前一個前臺窗口的好時機,獲得后保存,并將使用 AttachThreadInput將當前線程綁定活動窗口的消息隊列,然后在單擊虛擬鍵盤時使用SetFocus將保存的窗口設為焦點(源代碼中同時使用了SetForgroundWindow和SetFocus,這是失效的原因),然后發送虛擬按鍵。
??????? 方案二:其實有更簡便的方法。設置主窗口屬性為WM_ES_NOACTIVATE,這樣窗口就不會成為前臺窗口,不管如何發送鍵盤消息,擁有焦點的窗口總會收到。但此時仍然存在問題。當移動窗口時,效果不大順暢,而且沒辦法響應菜單命令,那是因為該窗口始終不是前臺窗口造成的。解決方法就是在單擊標題欄時,成為前臺窗口,釋放是歸還前臺。
void?CMainFrame::OnNcLButtonDown(UINT?nHitTest,?CPoint?point)
{
????
if(m_hForground?==?NULL)
????{
????????m_hForground?
=?::GetForegroundWindow();
????????ModifyStyleEx(WS_EX_NOACTIVATE,
0);
????????SetForegroundWindow();
????}
????CFrameWnd::OnNcLButtonDown(nHitTest,?point);
}
??????????????? 但是,如果想當然歸還前臺使用WM_NCLBUTTONUP消息的話,就要讓你失望了,windows似乎有意跟我們開玩笑,必須單擊兩次才能響應這個消息。沒辦法,于是嘗試WM_NCMOUSELEAVE,但效果也不好,最終嘗試WM_NCMOUSEMOVE,很好,這次終于成功了。
void?CMainFrame::OnNcMouseMove(UINT?nHitTest,?CPoint?point)
{
????
if(m_hForground?!=?NULL)
????{
????????::SetForegroundWindow(m_hForground);
????????ModifyStyleEx(
0,WS_EX_NOACTIVATE);
????????m_hForground?
=?NULL;
????}
????CFrameWnd::OnNcMouseMove(nHitTest,?point);
}
??????? 問題到此為止,現在說說一點小小的發現。
??????? 原本以為一般的按鍵就兩種狀態,通過down、up改變,如果用方波描述,down就是下降沿觸發,up是上升沿觸發。也曾了解,像shift這樣的按鍵會很復雜,存在多個狀態。后來測試發現,shift并非一個特例,所有的按鍵都有4個狀態,通過down、up改變狀態。只是不同按鍵對狀態的關注點不同。
??????? 可以做這樣一個測試,用GetKeyboardState得到各個虛擬碼對應的按鍵狀態。最高位為1時表示鍵被按下,最高位為1時,如果是lock鍵則表示被鎖住,對于其他鍵,各有各的作用。
??????? 比如一個鍵,用2位的二進制數表示這些狀態,設初始狀態為10,經過down后,變為01,經過up后,變為11,再經過down后,變為00,再經過up后,變為10,如此四個狀態經過down、up實現了周期性的狀態裝換。大體符合這樣的規律:
??????????? 10-(down xor 11)->01->(up xor 10)->11-(down xor 11)->00(up xor 10)->10。
??????? 這樣,如果虛擬得比較徹底,在虛擬鍵盤內部可以輕易地實現狀態的記憶,并且可以獲得足夠的信息。對于顯示、控制都非常方便。

??? 這只是第一個版本,還有很多問題需要解決。
??? 待解決問題一:xml配置動態配置鍵盤,及動態更換顯示效果。
??? 待解決問題二:同步物理鍵盤。
??? 待解決問題三:更深層次,防止鍵盤消息被hook,初步認識,似乎可以使用剪貼板。
?? 【源代碼1.2版本:http://www.shnenglu.com/Files/yefeng/VirtualKeyboard1.2.rar

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2010-02-03 09:40 by 長天
謝謝博主的文章和程序,感謝博主的技術分享

# re: 虛擬鍵盤(軟鍵盤)設計要點   回復  更多評論   

2011-04-29 17:58 by ss
你這鍵盤我想給他改小點,每個虛擬按鈕的間隔在哪個函數改啊!?謝謝了哈

# re: 虛擬鍵盤(軟鍵盤)設計要點   回復  更多評論   

2011-07-14 16:36 by 李進安
很不錯,下載學習一下

# re: 虛擬鍵盤(軟鍵盤)設計要點   回復  更多評論   

2013-10-22 16:10 by red
非常感謝博主!正好要開發軟鍵盤

# re: 虛擬鍵盤(軟鍵盤)設計要點   回復  更多評論   

2013-10-23 09:49 by red
博主 有個小bug不知道該怎么改
當點擊完某個鍵的時候 時不時會出現 該鍵還遺留按下去的藍色 回不到原本顏色

是和頁面的刷新快慢有關嗎?

非常感謝
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