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第15讲课题：图形处理（1）目的要求：让学生了解图形设备接口、画笔和画刷，掌握基本几何图形的绘制。教学重点：设备环境、颜色的设置及GDI对象的使用。教学难点：画笔及画刷的使用教学课时：2课时教学方法：授课为主、鼓励课堂交流本次课涉及的学术前沿：Windows是一个图形操作系统，其所有的图形可视效果都是通过绘制操作而完成的。图形显示的实质就是利用Windows提供的图形设备接口将图形绘制在显示器上。大多数应用程序都需要在客户区绘制一些图形，如绘制文本、几何图形、位图和光标等。前面几章已经涉及到有关图形处理的内容，只是使用了Windows系统默认的图形设备接口和设备环境，绘制的图形没有颜色、线型和字体的变化。本章主要学习内容：•图形处理的基本原理：–图形设备接口–设备环境–GDI坐标系–映射模式•使用画笔和画刷绘制图形•文本与字体•位图、图标和光标8.1图形设备接口•Windows提供了一个称为图形设备接口GDI（GraphicsDeviceInterface）的抽象接口。GDI作为Windows的重要组成部分，它负责管理用户绘图操作时功能的转换。用户通过调用GDI函数与设备打交道，GDI通过不同设备提供的驱动程序将绘图语句转换为对应的绘图指令，避免了直接对硬件进行操作，从而实现所谓的设备无关性。•编程时采用MFC方法绘制图形也很方便，MFC对GDI函数和绘图对象进行了封装。•图形设备接口GDI管理Windows应用程序图形的绘制，在应用程序中，通过调用GDI函数绘制不同尺寸、颜色、风格的几何图形、文本和位图。这些图形处理函数组成了图形设备接口GDI。•GDI是形成Windows核心的三种动态链接库之一，MFC将GDI函数封装在一个名为CDC的设备环境类中，因此我们可以通过调用CDC类的成员函数来完成绘图操作。•所谓设备无关性，是指操作系统屏蔽了硬件设备的差异，使用户编程时一般无需考虑设备的类型，如不同种类的显示器或打印机。8.1.1概述Windows绘图过程和设备无关性的实现：GDI处于设备驱动程序的上一层，当程序调用绘图函数时，GDI将绘图命令传送给当前设备的驱动程序，以调用驱动程序提供的接口函数。驱动程序的接口函数将Windows绘图命令转化为设备能够执行的输出命令，实现图形的绘制。不同设备具有不同的驱动程序，设备驱动程序是设备相关的。8.1.2设备环境•为了实现设备无关性，应用程序的输出不直接面向显示器等物理设备，而是面向一个称之为设备环境DC(DeviceContext)的虚拟逻辑设备。•设备环境也称设备描述表或设备上下文，它是由Windows管理的一个数据结构，它保存了绘图操作中一些共同需要设置的信息，如当前的画笔、画刷、字体和位图等图形对象及其属性，以及颜色和背景等影响图形输出的绘图模式。•形象地说，一个设备环境提供了一张画布和一些绘画的工具，我们可以使用不同颜色的工具在上面绘制点、线、圆和文本。•设备环境中的“设备”是指任何类型的显示器或打印机等输出设备，绘图时用户不用关心所使用设备的编程原理和方法。所有的绘制操作必须通过设备环境进行间接的处理，Windows自动将设备环境所描述的结构映射到相应的物理设备上。•从根本上来说，设备环境DC是一个Windows数据结构，该结构存储着程序向设备输出时所需要的信息，应用程序利用它定义图形对象及其属性，并实现应用程序、设备驱动程序和输出设备之间绘图命令的转换。•在Windows中不使用DC无法进行输出，在使用任何GDI绘图函数之前，必须建立一个设备环境。获取设备环境DC的方法：•在程序中不能直接存取DC数据结构，只能通过系统提供的一系列函数或使用设备环境的句柄HDC来间接地获取或设置设备环境结构中的各项属性，如显示器高度和宽度、支持的颜色数及分辨率等。•如果采用SDK方法编程，获取DC的方法有两种：在WM_PAINT消息处理函数中通过调用API函数BeginPaint()获取设备环境，在消息处理函数返回前调用API函数EndPaint()释放设备环境。在其他函数中通过调用API函数GetDC()获取设备环境，调用API函数ReleaseDC()释放设备环境。•如果采用MFC方法编程，MFC提供了不同类型的DC类，每一个类都封装了DC句柄，并且它们的构造函数自动调用获取DC的API函数，析构函数自动调用释放DC的API函数。因此，在程序中通过声明一个MFC设备环境类的对象就自动获取了一个DC，而当该对象被销毁时就自动释放了获取的DC。MFCAppWizard应用程序向导创建的OnDraw()函数自动支持所获取的DC。•MFC的DC类包括CDC、CPaintDC、CClientDC、CWindowDC和CMetaFileDC等，其中CDC类是MFC设备环境类的基类，其它的MFC设备环境类都是CDC的派生类。•CDC类既作为其它MFC设备环境类的基类，又可以作为一个一般的设备环境类使用。利用它可以访问设备属性和设置绘图属性。CDC类对GDI的所有绘图函数进行了封装。•CPaintDC类是OnPaint()函数使用的设备环境类，它代表一个窗口的绘图画面。如果添加WM_PAINT消息处理函数OnPaint()，就需要使用CPaintDC类来定义一个设备环境对象。•CClientDC类代表了客户区设备环境。当在客户区实时绘图时，需要利用CClientDC类定义一个客户区设备环境。•CWindowDC类代表了整个程序窗口设备环境，可以在整个窗口区域绘图。MFC设备环境类：8.1.3GDI坐标系和映射模式•Windows坐标系分为逻辑坐标系和设备坐标系两种，GDI支持这两种坐标系。一般而言，GDI的文本和图形输出函数使用逻辑坐标，而在客户区移动或按下鼠标的鼠标位置是采用设备坐标。•逻辑坐标系是面向DC的坐标系，这种坐标不考虑具体的设备类型，在绘图时，Windows会根据当前设置的映射模式将逻辑坐标转换为设备坐标。•设备坐标系是面向物理设备的坐标系，这种坐标以像素或设备所能表示的最小长度单位为单位，X轴方向向右，Y轴方向向下。设备坐标系的原点位置(0,0)不限定在设备显示区域的左上角。•设备坐标系分为屏幕坐标系、窗口坐标系和客户区坐标系三种相互独立的坐标系。•屏幕坐标系以屏幕左上角为原点，一些与整个屏幕有关的函数均采用屏幕坐标，如GetCursorPos()、SetCursorPos()、CreateWindow()、MoveWindow()。弹出式菜单使用的也是屏幕坐标。•窗口坐标系以窗口左上角为坐标原点，它包括窗口标题栏、菜单栏和工具栏等范围。•客户区坐标系以窗口客户区左上角为原点，主要用于客户区的绘图输出和窗口消息的处理。鼠标消息的坐标参数使用客户区坐标，CDC类绘图成员函数使用与客户区坐标对应的逻辑坐标。屏幕坐标系、窗口坐标系和客户区坐标系坐标之间的相互转换•编程时，有时需要根据当前的具体情况进行三种设备坐标之间或与逻辑坐标的相互转换。•MFC提供了两个函数CWnd::ScreenToClient()和CWnd::ClientToScreen()用于屏幕坐标与客户区坐标的相互转换。•MFC提供了两个函数CDC::DPtoLP()和CDC::LPtoDP()用于设备坐标与逻辑坐标之间的相互转换。例修改例5-13中的程序MyDraw，采用将设备坐标转换为逻辑坐标的方法实现滚动视图的功能。Windows鼠标位置使用设备坐标系，以客户区窗口原点作为基准，而在OnDraw()函数中使用逻辑坐标。因此，为了在滚动视图中重绘图形，必须在存储线段起点和终点之前将其坐标转换为逻辑坐标。实质上，OnDraw()函数由OnPaint()函数调用，在调用OnDraw()函数前，OnPaint()函数已经调用了函数OnPrepareDC()对设备环境进行了调整。打开应用程序项目MyDraw，修改单击鼠标和鼠标移动的消息处理函数。voidCMyDrawView::OnLButtonDown(UINTnFlags,CPointpoint){//TODO:Addyourmessagehandlercodehere...CClientDCdc(this);OnPrepareDC(&dc);//调整设备环境的属性dc.DPtoLP(&point);//将设备坐标转换为逻辑坐标SetCapture();//捕捉鼠标::SetCursor(m_hCross);//设置十字光标m_ptOrigin=point;m_bDragging=TRUE;//设置拖拽标记//CScrollView::OnLButtonDown(nFlags,point);}voidCMyDrawView::OnMouseMove(UINTnFlags,CPointpoint){if(m_bDragging){CMyDrawDoc*pDoc=GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);CClientDCdc(this);OnPrepareDC(&dc);dc.DPtoLP(&point);pDoc-AddLine(m_ptOrigin,point);dc.MoveTo(m_ptOrigin);dc.LineTo(point);m_ptOrigin=point;}//CScrollView::OnMouseMove(nFlags,point);}映射模式•映射模式确定了在绘制图形时所依据的坐标系，它定义了逻辑单位的实际大小、坐标增长方向，所有映射模式的坐标原点均在设备输出区域（如客户区或打印区）的左上角。此外，对于某些映射模式，用户还可以自定义窗口的长度和宽度，设置视图区的物理范围。•Windows定义了8种映射模式：MM_TEXT、MM_LOMETRIC、MM_HIMETRIC、MM_LOE-NGLISH、MM_HIENGLISH、MM_TWIPS、MM_ISOTROPIC、MM_ANISOTROPIC•映射模式使得程序员可不必考虑输出设备的具体设备坐标系，而在一个统一的逻辑坐标系中进行图形的绘制。映射模式逻辑单位坐标系设定MM_TEXT一个像素X轴正方向朝右，Y轴正方向朝下MM_LOMETRIC0.1毫米X轴正方向朝右，Y轴正方向朝上MM_HIMETRIC0.01毫米X轴正方向朝右，Y轴正方向朝上MM_LOENGLISH0.01英寸X轴正方向朝右，Y轴正方向朝上MM_HIENGLISH0.001英寸X轴正方向朝右，Y轴正方向朝上MM_TWIPS1/1440英寸X轴正方向朝右，Y轴正方向朝上MM_ISOTROPIC系统确定X、Y轴可任意调节，X、Y轴比例为1:1MM_ANISOTROPIC系统确定X、Y轴可任意调节，X、Y轴比例任意Windows映射模式设置原点的坐标：•通过调用函数CDC::SetWindowOrg()设置设备环境的窗口原点的坐标，调用CDC::SetViewportOrg()重新设置设备的视口原点的坐标。这里，窗口是对应于逻辑坐标系（设备环境）由用户设定的一个区域，而视口是对应于实际输出设备由用户设定的一个区域。•窗口原点是指逻辑窗口坐标系的原点在视口（设备）坐标系中的位置，视口原点是指设备实际输出区域的原点。•除了映射模式，窗口和视口也是决定一个点的逻辑坐标如何转换为设备坐标的一个因素。一个点的逻辑坐标按照如下式子转换为设备坐标：设备（视口）坐标=逻辑坐标–窗口原点坐标+视口原点坐标例分别在OnDraw()函数中添加如下代码，设置不同的窗口原点和视口原点，结果有什么不同。（1）pDC-SetMapMode(MM_TEXT);pDC-Rectangle(CRect(50,50,100,100));（2）pDC-SetMapMode(MM_TEXT);pDC-SetWindowOrg(50,50);pDC-Rectangle(CRect(50,50,100,100));（3）pDC-SetMapMode(MM_TEXT);pDC-SetViewportOrg(50,50);pDC-