WPF简介和环境搭建

WPF（Windows Presentation Foundation）是微软在2006年推出的新一代Windows桌面图形用户界面开发技术，它以DirectX硬件加速渲染、XAML声明式界面描述和数据驱动为核心，彻底改变了传统Windows桌面程序的开发方式。与Winform相比，WPF在界面表现力、样式定制能力和数据绑定方面有着质的飞跃，至今仍是Windows下桌面软件开发的主流框架之一。

WPF最早随.NET Framework 3.0发布，原生支持Windows Vista并能向下兼容支持.NET Framework 3.0的Windows操作系统版本，不过随着时代的发展，.NET Core 3.0及后续版本.NET 6/8/9对WPF的正式支持，WPF目前主要面向Windows 10/11进行现代UI样式的迭代与优化。本系列笔记基于.NET 8和Windows 11操作系统对WPF框架和XAML进行介绍。

WPF的核心特性

WPF并不是Winform的简单升级，而是一套全新的开发范式。WPF的核心特征可以用三个关键词概括，DirectX渲染、XAML声明式UI和数据驱动。

DirectX渲染：众所周知，Winform基于古老的GDI+绘制界面，它本质上是基于CPU的对控件逐像素绘制，而WPF基于DirectX做硬件加速渲染，界面以矢量方式描述，天然支持任意缩放不失真、透明度、动画和3D效果，高DPI屏幕上的表现也远好于Winform。

XAML声明式UI：Winform的界面是设计器生成的大段C#代码.Designer.cs，这些代码可读性差，且一旦手动修改就容易造成设计器崩溃，WPF则使用XML格式的XAML语言声明式地描述界面，界面结构和外观一目了然，且XAML界面代码与业务逻辑天然解耦，更符合工程直觉。

数据驱动：WPF把数据绑定、样式、模板作为框架的一等公民，界面可以围绕数据自动组织，这也是MVVM等现代架构模式在WPF中流行的原因。

创建第一个WPF工程

打开Visual Studio创建新项目，这里我们打算基于最新的.NET 8来学习WPF，因此选择「WPF 应用程序」。如果你打算使用旧版.NET Framework，则需要选择「WPF 应用(.NET Framework)」项目模板。

项目创建完成后，Visual Studio会打开MainWindow.xaml的设计器界面。WPF设计器分为上下两部分：上半部分是可视化预览，下半部分是XAML代码编辑区，两边是双向同步的，我们既可以从工具箱拖拽控件，也可以直接手写XAML，实际开发中手写XAML往往更高效。

Visual Studio为我们生成的工程模板大致会是如下目录结构。

Gacfox.Demo
 |_ bin                         # 编译输出目录
 |_ obj                         # 编译中间文件目录
 │_ App.xaml                    # 应用程序入口配置，用于定义应用程序级别的共享资源、全局启动设置等
 │_ App.xaml.cs                 # 应用程序后台逻辑，常用于处理应用程序生命周期事件
 │_ AssemblyInfo.cs             # 程序集信息文件，用于配置生成程序集的元数据
 │_ MainWindow.xaml             # 主窗口界面XAML设计文件，定义主界面的UI布局和控件
 │_ MainWindow.xaml.cs          # 主窗口交互逻辑
 │_ Gacfox.Demo.csproj          # MSBuild项目配置文件
 │_ Gacfox.Demo.csproj.user     # 用户个性化配置，不要将其提交到版本库
 │_ Gacfox.Demo.sln             # Visual Studio解决方案文件

WPF中，通常每个窗口由一对文件组成，类似MainWindow.xaml（界面）和MainWindow.xaml.cs（逻辑），后者被称为“代码隐藏类”，它们两个的关系类似Winform中Form1.Designer.cs和Form1.cs的关系，只不过设计器生成的代码不再以C#源文件形式出现在工程里，而是在编译时由XAML编译生成。

此外，我们还可以发现工程中竟然没有Program.cs入口文件，这是因为WPF程序比较特别，它的入口由App.xaml承担，编译时SDK会根据它自动生成Main()函数。

App.xaml是整个应用程序的入口定义，默认内容如下。

App.xaml

<Application x:Class="Gacfox.Demo.App"
             xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
             xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
             xmlns:local="clr-namespace:Gacfox.Demo"
             StartupUri="MainWindow.xaml">
    <Application.Resources>

    </Application.Resources>
</Application>

代码中，最关键的是StartupUri="MainWindow.xaml"，它指定程序启动时自动创建并显示哪个窗口，这相当于Winform程序中Application.Run(new Form1())的作用。App类继承自Application，WPF运行时内部同样维护着一个消息循环，持续分发用户输入和系统消息，这一点与Winform的消息循环在本质上是相通的，只是我们一般不需要直接接触它。

如果需要在程序启动时执行一些初始化逻辑，我们也可以重写App类的OnStartup方法，此时通常会把StartupUri删掉，改为自己控制窗口的创建。

App.xaml.cs

using System.Windows;

namespace Gacfox.Demo;

public partial class App : Application
{
    protected override void OnStartup(StartupEventArgs e)
    {
        base.OnStartup(e);
        MainWindow mainWindow = new();
        mainWindow.Show();
    }
}

MainWindow.xaml描述窗口的界面，默认只有一个空白的Grid面板。

MainWindow.xaml

<Window x:Class="Gacfox.Demo.MainWindow"
        xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
        xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
        xmlns:d="http://schemas.microsoft.com/expression/blend/2008"
        xmlns:mc="http://schemas.openxmlformats.org/markup-compatibility/2006"
        xmlns:local="clr-namespace:Gacfox.Demo"
        mc:Ignorable="d"
        Title="MainWindow" Height="450" Width="800">
    <Grid>
    </Grid>
</Window>

根元素Window上的x:Class="Gacfox.Demo.MainWindow"非常关键，它指明这份XAML与哪个类对应。编译时，XAML编译器会为这份XAML生成一个partial class，其中包含InitializeComponent()方法以及所有带名字的控件对应的字段，它与MainWindow.xaml.cs中我们自己写的partial类合并成一个完整的MainWindow类。

MainWindow.xaml.cs

using System.Windows;

namespace Gacfox.Demo;

public partial class MainWindow : Window
{
    public MainWindow()
    {
        InitializeComponent();
    }
}

这个机制和Winform的Form1.cs + Form1.Designer.cs是完全相同的思路，InitializeComponent()负责把界面构建出来，我们的事件处理函数写在partial类中，区别只在于Winform的设计器代码是一个看得见摸得着的C#文件，而WPF的这部分代码由XAML编译器在背后生成，我们要修改界面时直接编辑XAML即可。

最后我们看看.csproj文件，新版.NET的项目描述文件非常简洁，其中<UseWPF>true</UseWPF>声明这是个WPF应用程序或类库，添加这个标识后，MSBuild才会触发WPF的专有编译流程，包括启动XAML编译器、引入WPF专用代码生成与类型支持等功能。

<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">
  <PropertyGroup>
    <OutputType>WinExe</OutputType>
    <TargetFramework>net8.0-windows</TargetFramework>
    <Nullable>enable</Nullable>
    <ImplicitUsings>enable</ImplicitUsings>
    <UseWPF>true</UseWPF>
  </PropertyGroup>
</Project>

第一个小例子

现在我们在XAML中写一个简单界面，包含输入框和一个按钮，点击按钮弹出问候语。我们编辑MainWindow.xaml，写入以下内容。

<Window x:Class="Gacfox.Demo.MainWindow"
        xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
        xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
        xmlns:d="http://schemas.microsoft.com/expression/blend/2008"
        xmlns:mc="http://schemas.openxmlformats.org/markup-compatibility/2006"
        xmlns:local="clr-namespace:Gacfox.Demo"
        mc:Ignorable="d"
        Title="MainWindow" Height="450" Width="800">
    <StackPanel Margin="20">
        <TextBox x:Name="nameTextBox" Height="30" />
        <Button Content="问好" Height="30" Margin="0,10,0,0"
            Click="helloButton_Click" />
    </StackPanel>
</Window>

注意两点：

  1. x:Name给控件起了名字，编译后它就是代码隐藏类中的成员变量名
  2. Click="helloButton_Click"把事件挂接到了C#代码中的方法上

然后我们在MainWindow.xaml.cs中编写事件处理逻辑。

using System.Windows;

namespace Gacfox.Demo;

public partial class MainWindow : Window
{
    public MainWindow()
    {
        InitializeComponent();
    }

    private void helloButton_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
    {
        MessageBox.Show($"你好，{nameTextBox.Text}！");
    }
}

可以看到事件处理函数的签名与Winform略有不同，第二个参数是RoutedEventArgs而非EventArgs，这是WPF路由事件机制的体现，后文章节会详细介绍。

点击运行，效果如下。

作者：Gacfox
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