前言
之前写过很多关于无边框窗口并给窗口添加特效的博客，按照时间线罗列如下：
- 如何在pyqt中实现窗口磨砂效果
如何在pyqt中实现win10亚克力效果
如何在pyqt中通过调用SetWindowCompositionAttribute实现Win10亚克力效果
如何在pyqt中在实现无边框窗口的同时保留Windows窗口动画效果（一）
如何在pyqt中给无边框窗口添加DWM环绕阴影
如何在pyqt中在实现无边框窗口的同时保留Windows窗口动画效果（二）
里面有几篇博客用了 C++ 的 dll，虽然也给出了不用 dll 的实现方法，但还是觉得先前写的自定义无边框窗口的解决方案有些混乱，所以这次就总结在这一篇博客里面，并且只用 Python 的 ctypes 和 pywin32 来解决无边框窗口的问题。先来看看无边框窗口的效果：
需要解决的问题
在pyqt中只要 self.setWindowFlags(Qt.FramelessWindowHint)就可以实现边框的去除，但是没了边框会带来一系列问题：
窗口无法移动
窗口无法拉伸
窗口动画消失
窗口阴影消失
下面我们会一个个地解决上述问题，并且给出 Windows 的 Aero 和 Acrylic 窗口特效的实现方法。
自定义标题栏
为了还原窗口的移动、最大化、最小化和关闭功能，我们需要实现一个标题栏 TitleBar。注意下面只会给出关键代码，完整代码请移步 github。
窗口移动
要实现窗口移动，我们需要重写标题栏的 mousePressEvent()，并调用 win32api.SendMessage() 和 win32gui.ReleaseCapture()，将鼠标按下并拖动的消息 win32con.SC_MOVE + win32con.HTCAPTION 发送给 Windows，让它知道该拖动窗口了。下面是实现代码：
def mousePressEvent(self, event):
""" 移动窗口 """
# 判断鼠标点击位置是否允许拖动
if self.__isPointInDragRegion(event.pos()):
ReleaseCapture()
SendMessage(self.window().winId(), win32con.WM_SYSCOMMAND,
win32con.SC_MOVE + win32con.HTCAPTION, 0)
event.ignore()
窗口最大化、最小化、还原和关闭
当我们双击标题栏时，窗口应该由正常大小变为最大化状态，或者由最大化状态还原为正常大小，为了实现这个功能，我们需要重写标题栏的 mouseDoubleClickEvent()。而普通的最大化、最小化和关闭功能只需将按钮的点击信号连接到槽函数即可，下面是具体代码：
def __initWidget(self):
""" 初始化小部件 """
self.setFixedHeight(40)
self.setAttribute(Qt.WA_StyledBackground)
self.__setQss()
# 将按钮的点击信号连接到槽函数
self.minBt.clicked.connect(self.window().showMinimized)
self.maxBt.clicked.connect(self.__showRestoreWindow)
self.closeBt.clicked.connect(self.window().close)
def mouseDoubleClickEvent(self, event):
""" 双击最大化/还原窗口 """
self.__showRestoreWindow()
def __showRestoreWindow(self):
""" 复原窗口并更换最大化按钮的图标 """
if self.window().isMaximized():
self.window().showNormal()
# 更新标志位用于更换图标
self.maxBt.setMaxState(False)
else:
self.window().showMaximized()
self.maxBt.setMaxState(True)
WindowEffect 类
为了给无边框窗口添加阴影，并设置 Aero 和 Acrylic 窗口特效，我们需要实现 WindowEffect 类，它还将提供还原窗口动画的功能。
窗口阴影
要给窗口添加上一层阴影有许多方法，比如：
在当前窗口外再嵌套一层窗口，并通过 self.setGraphicsEffect()给当前窗口添加上 QGraphicsDropShadowEffect，优点是我们可以任意调节阴影的半径、偏移量和颜色；
重写顶层窗口的 paintEvent()，手动画出一层阴影，不过这种方法画出来阴影在拐角处看起来会有些不自然；
我们不会使用这两种方法，而是通过调用 ~ctypes.WinDLL('dwmapi') 中的接口函数来还原原生的 DWM 窗口阴影。
接口函数
为了实现DWM 环绕阴影，需要调用dwmapi 中的两个函数：
HRESULT DwmSetWindowAttribute (HWND hwnd, DWORD dwAttribute, LPCVOID pvAttribute, DWORD cbAttribute)，用来设置窗口的桌面窗口管理器（DWM）非客户端呈现属性的值，可以参见文档 DwmSetWindowAttribute函数；
HRESULT DwmExtendFrameIntoClientArea (HWND hWnd, const MARGINS *pMarInset)，用来将窗口框架扩展到工作区，参见文档DwmExtendFrameIntoClientArea函数 和 DWM模糊概述；
在调用这两个函数之前，我们需要先在WindowEffect的构造函数中声明一下他们的函数原型
self.dwmapi = WinDLL("dwmapi")
self.DwmExtendFrameIntoClientArea = self.dwmapi.DwmExtendFrameIntoClientArea
self.DwmSetWindowAttribute = self.dwmapi.DwmSetWindowAttribute
self.DwmExtendFrameIntoClientArea.restype = LONG
self.DwmSetWindowAttribute.restype = LONG
self.DwmSetWindowAttribute.argtypes = [c_int, DWORD, LPCVOID, DWORD]
self.DwmExtendFrameIntoClientArea.argtypes = [c_int, POINTER(MARGINS)]
结构体和枚举类
从MSDN文档可以得知，传入 DwmExtendFrameIntoClientArea() 的第二个参数 pMarInset 是一个结构体 MARGIN 的指针，所以我们下面定义一下 MARGIN ，同时定义一些要用到的枚举类：
# coding: utf-8
from ctypes import Structure, c_int
from enum import Enum
class DWMNCRENDERINGPOLICY(Enum):
DWMNCRP_USEWINDOWSTYLE = 0
DWMNCRP_DISABLED = 1
DWMNCRP_ENABLED = 2
DWMNCRP_LAS = 3
class DWMWINDOWATTRIBUTE(Enum):
DWMWA_NCRENDERING_ENABLED = 1
DWMWA_NCRENDERING_POLICY = 2
DWMWA_TRANSITIONS_FORCEDISABLED = 3
DWMWA_ALLOW_NCPAINT = 4
DWMWA_CAPTION_BUTTON_BOUNDS = 5
DWMWA_NONCLIENT_RTL_LAYOUT = 6
DWMWA_FORCE_ICONIC_REPRESENTATION = 7
DWMWA_FLIP3D_POLICY = 8
DWMWA_EXTENDED_FRAME_BOUNDS = 9
DWMWA_HAS_ICONIC_BITMAP = 10
DWMWA_DISALLOW_PEEK = 11
DWMWA_EXCLUDED_FROM_PEEK = 12
DWMWA_CLOAK = 13
DWMWA_CLOAKED = 14
DWMWA_FREEZE_REPRESENTATION = 25
DWMWA_LAST = 16
class MARGINS(Structure):
_fields_ = [
("cxLeftWidth", c_int),
("cxRightWidth", c_int),
("cyTopHeight", c_int),
("cyBottomHeight", c_int),
]
还原阴影
准备工作完成，我们来看一下 WindowEffect 中拿来给无边框窗口添加环绕阴影的函数：
def addShadowEffect(self, hWnd):
""" 给窗口添加阴影
Parameter
----------
hWnd: int or `sip.voidptr`
窗口句柄
"""
hWnd = int(hWnd)
self.DwmSetWindowAttribute(
hWnd,
DWMWINDOWATTRIBUTE.DWMWA_NCRENDERING_POLICY.value,
byref(c_int(DWMNCRENDERINGPOLICY.DWMNCRP_ENABLED.value)),
4,
)
margins = MARGINS(-1, -1, -1, -1)
self.DwmExtendFrameIntoClientArea(hWnd, byref(margins))
这是这篇博客中首次出现窗口句柄 hWnd，我们后面还会再用到它。简单理解，一个 hWnd 就是一个顶层窗口的 ID，具体介绍参见 窗口句柄。在 pyqt 中，通过 self.winId() 可以获得 sip.voidptr 类型的 hWnd，可以通过 int(self.windId()) 将其转换为整数。从上面的代码也可以看出，hWnd 是很重要的，很多接口函数都将 hWnd 作为第一个参数。
窗口动画
要想还原最大化和最小化时的窗口动画，只需通过 win32gui.SetWindowLong() 重新设置一下窗口样式即可：
def addWindowAnimation(self, hWnd):
""" 还原窗口动画效果
Parameters
----------
hWnd : int or `sip.voidptr`
窗口句柄
"""
style = win32gui.GetWindowLong(hWnd, win32con.GWL_STYLE)
win32gui.SetWindowLong(
hWnd,
win32con.GWL_STYLE,
style
| win32con.WS_MAXIMIZEBOX
| win32con.WS_CAPTION
| win32con.CS_DBLCLKS
| win32con.WS_THICKFRAME,
)
Aero 和 Acrylic
为了吸引眼球，Win7 引入了Aero，Win10 引入了 Acrylic 亚克力效果，要想给我们的窗口也添加上这两种效果，需要用到 ~ctypes.WinDLL('user32') 的一个接口函数 SetWindowCompositionAttribute()。和添加窗口阴影相似，在调用这个函数之前，我们需要一些准备工作。
接口函数
我们先在 WindowEffect 的构造函数中声明一下函数原型并初始化一些要作为参数的结构体：
# 调用api
self.user32 = WinDLL("user32")
self.SetWindowCompositionAttribute = self.user32.SetWindowCompositionAttribute
self.SetWindowCompositionAttribute.restype = c_bool
self.SetWindowCompositionAttribute.argtypes = [
c_int,
POINTER(WINDOWCOMPOSITIONATTRIBDATA),
]
# 初始化结构体
self.accentPolicy = ACCENT_POLICY()
self.winCompAttrData = WINDOWCOMPOSITIONATTRIBDATA()
self.winCompAttrData.Attribute = WINDOWCOMPOSITIONATTRIB.WCA_ACCENT_POLICY.value
self.winCompAttrData.SizeOfData = sizeof(self.accentPolicy)
self.winCompAttrData.Data = pointer(self.accentPolicy)
结构体
下面是上述代码用到的结构体和枚举类：
# coding:utf-8
from ctypes import POINTER, Structure, c_int
from ctypes.wintypes import DWORD, HWND, ULONG, POINT, RECT, UINT
from enum import Enum
class WINDOWCOMPOSITIONATTRIB(Enum):
WCA_UNDEFINED = 0
WCA_NCRENDERING_ENABLED = 1
WCA_NCRENDERING_POLICY = 2
WCA_TRANSITIONS_FORCEDISABLED = 3
WCA_ALLOW_NCPAINT = 4
WCA_CAPTION_BUTTON_BOUNDS = 5
WCA_NONCLIENT_RTL_LAYOUT = 6
WCA_FORCE_ICONIC_REPRESENTATION = 7
WCA_EXTENDED_FRAME_BOUNDS = 8
WCA_HAS_ICONIC_BITMAP = 9
WCA_THEME_ATTRIBUTES = 10
WCA_NCRENDERING_EXILED = 11
WCA_NCADORNMENTINFO = 12
WCA_EXCLUDED_FROM_LIVEPREVIEW = 13
WCA_VIDEO_OVERLAY_ACTIVE = 14
WCA_FORCE_ACTIVEWINDOW_APPEARANCE = 15
WCA_DISALLOW_PEEK = 16
WCA_CLOAK = 17
WCA_CLOAKED = 18
WCA_ACCENT_POLICY = 19
WCA_FREEZE_REPRESENTATION = 20
WCA_EVER_UNCLOAKED = 21
WCA_VISUAL_OWNER = 22
WCA_LAST = 23
class ACCENT_STATE(Enum):
""" 客户区状态枚举类 """
ACCENT_DISABLED = 0
ACCENT_ENABLE_GRADIENT = 1
ACCENT_ENABLE_TRANSPARENTGRADIENT = 2
ACCENT_ENABLE_BLURBEHIND = 3 # Aero效果
ACCENT_ENABLE_ACRYLICBLURBEHIND = 4 # 亚克力效果
ACCENT_INVALID_STATE = 5
class ACCENT_POLICY(Structure):
""" 设置客户区的具体属性 """
_fields_ = [
("AccentState", DWORD),
("AccentFlags", DWORD),
("GradientColor", DWORD),
("AnimationId", DWORD),
]
class WINDOWCOMPOSITIONATTRIBDATA(Structure):
_fields_ = [
("Attribute", DWORD),
# POINTER()接收任何ctypes类型，并返回一个指针类型
("Data", POINTER(ACCENT_POLICY)),
("SizeOfData", ULONG),
]
添加窗口特效
上述结构体中 AccentPolicy.AccentState 可以控制着窗口的多种效果，通过改变它的值，我们可以实现 Aero、Acrylic 等多种效果。对于这些效果的研究，可以参见 《使用 SetWindowCompositionAttribute 来控制程序的窗口边框和背景》，里面介绍的十分详尽。下面我们来看看 WindowEffect 中给窗口添加 Acrylic 和 Aero 效果的方法：
def setAcrylicEffect(self, hWnd, gradientColor: str = "F2F2F230", isEnableShadow: bool = True, animationId: int = 0):
""" 给窗口开启Win10的亚克力效果
Parameter
----------
hWnd: int or `sip.voidptr`
窗口句柄
gradientColor: str
十六进制亚克力混合色，对应 RGBA 四个分量
isEnableShadow: bool
控制是否启用窗口阴影
animationId: int
控制磨砂动画
"""
# 亚克力混合色
gradientColor = (
gradientColor[6:]
+ gradientColor[4:6]
+ gradientColor[2:4]
+ gradientColor[:2]
)
gradientColor = DWORD(int(gradientColor, base=16))
# 磨砂动画
animationId = DWORD(animationId)
# 窗口阴影
accentFlags = DWORD(0x20 | 0x40 | 0x80 |
0x100) if isEnableShadow else DWORD(0)
self.accentPolicy.AccentState = ACCENT_STATE.ACCENT_ENABLE_ACRYLICBLURBEHIND.value
self.accentPolicy.GradientColor = gradientColor
self.accentPolicy.AccentFlags = accentFlags
self.accentPolicy.AnimationId = animationId
# 开启亚克力
self.SetWindowCompositionAttribute(hWnd, pointer(self.winCompAttrData))
def setAeroEffect(self, hWnd):
""" 给窗口开启Aero效果
Parameter
----------
hWnd: int or `sip.voidptr`
窗口句柄
"""
self.accentPolicy.AccentState = ACCENT_STATE.ACCENT_ENABLE_BLURBEHIND.value
# 开启Aero
self.SetWindowCompositionAttribute(hWnd, pointer(self.winCompAttrData))
虽然亚克力的视觉效果很不错，但是在拖动窗口时会出现窗口卡顿问题，一种在本机的解决方案是去掉 高级系统设置 -> 性能 -> 拖动时显示窗口内容 复选框的 √ ：
FramelessWindow 类
最后我们还剩一个窗口拉伸问题，为了解决这个问题，我们需要定义一个无边框窗口 FramelessWindow 类。在构造函数里面我们利用 WindowEffect 类给无边框窗口加上了窗口阴影和窗口动画，还有一点需要强调的是，我们不是简单地用 self.setWindowFlags(Qt.FramelessWindowHint) 来取消边框，而是多加了几个标志位，目的是解决点击任务栏图标窗口无法最小化或者还原的问题。下面是无边框窗口的构造函数：
class FramelessWindow(QWidget):
BORDER_WIDTH = 5
def __init__(self, parent=None):
super().__init__(parent)
self.monitor_info = None
self.titleBar = TitleBar(self)
self.windowEffect = WindowEffect()
# 取消边框
self.setWindowFlags(Qt.FramelessWindowHint | Qt.WindowSystemMenuHint |
Qt.WindowMinimizeButtonHint | Qt.WindowMaximizeButtonHint)
# 添加阴影和窗口动画
self.windowEffect.addShadowEffect(self.winId())
self.windowEffect.addWindowAnimation(self.winId())
self.resize(500, 500)
self.titleBar.raise_()
窗口拉伸
为了实现窗口拉伸，我们需要在 nativeEvent() 中处理 WM_NCHITTEST 消息，来告诉 Windows 光标已经到了窗口的边沿，该改变光标的样式并允许我们拉伸窗口了。实现方式如下：
def nativeEvent(self, eventType, message):
""" 处理 Windows 消息 """
msg = MSG.from_address(message.__int__())
# 处理鼠标拖拽消息
if msg.message == win32con.WM_NCHITTEST:
xPos = (win32api.LOWORD(msg.lParam) - self.frameGeometry().x()) % 65536
yPos = win32api.HIWORD(msg.lParam) - self.frameGeometry().y()
w, h = self.width(), self.height()
lx = xPos < self.BORDER_WIDTH
rx = xPos + 9 > w - self.BORDER_WIDTH
ty = yPos < self.BORDER_WIDTH
by = yPos > h - self.BORDER_WIDTH
# 左上角
if (lx and ty):
return True, win32con.HTTOPLEFT
# 右下角
elif (rx and by):
return True, win32con.HTBOTTOMRIGHT
# 右上角
elif (rx and ty):
return True, win32con.HTTOPRIGHT
# 左下角
elif (lx and by):
return True, win32con.HTBOTTOMLEFT
# 顶部
elif ty:
return True, win32con.HTTOP
# 底部
elif by:
return True, win32con.HTBOTTOM
# 左边
elif lx:
return True, win32con.HTLEFT
# 右边
elif rx:
return True, win32con.HTRIGHT
return QWidget.nativeEvent(self, eventType, message)
窗口最大化
至此，我们已经解决了罗列出来的所有问题，但是新的问题也接踵而来，那就是
如果还原窗口动画，就会导致窗口最大化时尺寸超过正确的显示器尺寸，甚至最大化之后又会有新的标题栏跑出来。
要解决这个问题必须在 nativeEvent 中处理另外两个消息：WM_NCCALCSIZE 和 WM_GETMINMAXINFO。
结构体
在处理这两个消息的时候，我们会调用 win32api 和 win32gui 中的一些接口函数，所以需要先定义一些结构体：
class MINMAXINFO(Structure):
_fields_ = [
("ptReserved", POINT),
("ptMaxSize", POINT),
("ptMaxPosition", POINT),
("ptMinTrackSize", POINT),
("ptMaxTrackSize", POINT),
]
class PWINDOWPOS(Structure):
_fields_ = [
('hWnd', HWND),
('hwndInsertAfter', HWND),
('x', c_int),
('y', c_int),
('cx', c_int),
('cy', c_int),
('flags', UINT)
]
class NCCALCSIZE_PARAMS(Structure):
_fields_ = [
('rgrc', RECT*3),
('lppos', POINTER(PWINDOWPOS))
]
处理消息
下面是处理这两个消息用到的代码，注释讲解地很详细：
def nativeEvent(self, eventType, message):
""" 处理windows消息 """
msg = MSG.from_address(message.__int__())
# 此处省略处理 WM_NCHITTEST 消息的代码
if msg.message == win32con.WM_NCCALCSIZE:
if self.isWindowMaximized(msg.hWnd):
self.monitorNCCALCSIZE(msg)
return True, 0
elif msg.message == win32con.WM_GETMINMAXINFO:
if self.isWindowMaximized(msg.hWnd):
window_rect = win32gui.GetWindowRect(msg.hWnd)
if not window_rect:
return False, 0
# 获取显示器句柄
monitor = win32api.MonitorFromRect(window_rect)
if not monitor:
return False, 0
# 获取显示器信息
monitor_info = win32api.GetMonitorInfo(monitor)
monitor_rect = monitor_info['Monitor']
work_area = monitor_info['Work']
# 将lParam转换为MINMAXINFO指针
info = cast(msg.lParam, POINTER(MINMAXINFO)).contents
# 调整窗口大小
info.ptMaxSize.x = work_area[2] - work_area[0]
info.ptMaxSize.y = work_area[3] - work_area[1]
info.ptMaxTrackSize.x = info.ptMaxSize.x
info.ptMaxTrackSize.y = info.ptMaxSize.y
# 修改左上角坐标
info.ptMaxPosition.x = abs(window_rect[0] - monitor_rect[0])
info.ptMaxPosition.y = abs(window_rect[1] - monitor_rect[1])
return True, 1
return QWidget.nativeEvent(self, eventType, message)
def resizeEvent(self, e):
""" 改变标题栏大小 """
super().resizeEvent(e)
self.titleBar.resize(self.width(), 40)
# 更新最大化按钮图标
if self.isWindowMaximized(int(self.winId())):
self.titleBar.maxBt.setMaxState(True)
def monitorNCCALCSIZE(self, msg: MSG):
""" 调整窗口大小 """
monitor = win32api.MonitorFromWindow(msg.hWnd)
# 如果没有保存显示器信息就直接返回，否则接着调整窗口大小
if monitor is None and not self.monitor_info:
return
elif monitor is not None:
self.monitor_info = win32api.GetMonitorInfo(monitor)
# 调整窗口大小
params = cast(msg.lParam, POINTER(NCCALCSIZE_PARAMS)).contents
params.rgrc[0].left = self.monitor_info['Work'][0]
params.rgrc[0].top = self.monitor_info['Work'][1]
params.rgrc[0].right = self.monitor_info['Work'][2]
params.rgrc[0].bottom = self.monitor_info['Work'][3]
写在最后
这样整个自定义无边框窗口的解决方案就介绍完了，更多代码请移步 github，以上~~
