08GDI编程1-绘图(windows 编程技术)

1第8章GDI编程1-绘图GDI（GraphicsDeviceInterface，图形设备接口）是Windows操作系统的传统图形子系统，负责与设备无关的图形绘制，Win32API为应用程序提供了丰富的绘图函数和功能，MFC对它们进行了C++类封装，参见图8-1。Windows应用程序MFCWin32API执行程序用户界面（User）图形子系统（GDI）设备驱动程序内核（Kernel）图形驱动程序硬件抽象层（HAL）计算机硬件图8-1GDI与Windows操作系统（其中彩色部分为操作系统）传统GDI是随Windows1.0于1985年11月推出的，新式GDI+则是随WindowsXP于2001年10月推出的GDI的改进版，增加了α混色、渐变画刷、样条曲线、矩阵变换、图像处理、持久路径等新功能。随WindowsVista及.NET框架3.0微软于2006年11月又推出了基于DirectX和.NET框架的全新图形子系统WPF（WindowsPresentationFoundation，视窗显示/展现基础），它统一了桌面和浏览器等客户端应用程序的图形界面，采用XAML声明式编程，将用户界面的设计和编程彻底分离开来，是Windows的下一代GUI显示系统。本书从第8章到第11章，将详细讨论如何使用GDI进行传统的Windows图形编程，包括绘图、文字、图像、动画、图标、图元文件和打印等内容。GDI+是建立在GDI之上的，计划在第14章中简单介绍。WPF则是以.NET框架为基础的，准备在第18章中再加以讨论。在MFC应用程序中，绘图一般在视图类的（屏幕/打印机）绘图消息响应函数OnDraw中进行，例如：voidCDrawView::OnDraw(CDC*/*pDC*/){CDrawDoc*pDoc=GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);if(!pDoc)return;//TODO:在此处为本机数据添加绘制代码}2每次需要重绘窗口时（如程序启动、窗口大小改变、全部或部分窗口重现、程序员调用函数RedrawWindow或Invalidate/UpdateWindow），应用程序框架都会调用此CWnd消息响应成员函数（的覆盖）来绘制窗口客户区。在Windows中，绘图一般在框架窗口的客户区（对应于视图类C*View）进行，使用的是封装在MFC的设备上下文（Device-Context，DC）类CDC中的各种绘图函数。在绘图前，一般需先得到客户区大小和CDC对象、设置绘图颜色，然后再根据文档数据或用户操作来绘制各种图形。8.1几何对象的结构和类为了使用绘图函数，应该先了解绘图所用到的几种表示几何对象的结构和类，包括点、大小和矩形，其中常用的是点和矩形。这些结构和类被分别定义在头文件windef.h和afxwin.h中。MFC中的几何对象类都是独立的类（不是CObject的派生类），是对API中对应结构的C++封装，参见图8-2。8.1.1点点（point）在API中的结构为POINT，对应的MFC类为CPoint。1．点结构POINTAPI中的点数据结构POINT用来表示一点的x、y坐标：typedefstructtagPOINT{LONGx;LONGy;}POINT;其中，类型LONG（32位整数）的定义为：typedeflongLONG;2．点类CPointMFC中的点类CPoint为一个没有基类的独立类，封装了POINT结构，有成员变量x和y，其构造函数有5种：CPoint();//默认CPoint(intinitX,intinitY);//常用CPoint(POINTinitPt);CPoint(SIZEinitSize);图8-2GDI几何对象的结构与类3CPoint(LPARAMdwPoint);//低字设为x、高字设为yCPoint类还定义了4个平移和设置的成员函数：voidOffset(intxOffset,intyOffset);voidOffset(POINTpoint);voidOffset(SIZEsize);voidSetPoint(intX,intY);另外，CPoint类还重载了+、-、+=、-=、==、!=等运算符来支持CPoint对象和CPoint、POINT、SIZE对象之间的运算。8.1.2大小大小（size，尺寸）在API中的结构为SIZE，在MFC中的类为CSize。1．大小结构SIZE大小结构SIZE用来表示矩形的宽cx和高cy：typedefstructtagSIZE{LONGcx;LONGcy;}SIZE;2．大小类CSizeMFC中的大小类CSize也为一个没有基类的独立类，封装了SIZE结构，有成员变量cx和cy，其构造函数也有5种：CSize();CSize(intinitCX,intinitCY);CSize(SIZEinitSize);CSize(POINTinitPt);CSize(DWORDdwSize);//低字设为cx、高字设为cyCSizet类也重载了+、-、+=、-=、==、!=等运算符来支持CSize对象和CSize、POINT、SIZE、RECT对象之间的运算。8.1.3矩形矩形（rectangle）在API中的结构为RECT，在MFC中的类为CRect。1．矩形结构RECTAPI中的矩形结构RECT定义了矩形的左上角与右下角的坐标：typedefstructtagRECT{LONGleft;LONGtop;LONGright;LONGbottom;}RECT;42．矩形类CRectMFC中的矩形类CRect也为一个没有基类的独立类，封装了RECT结构，有成员变量left、top、right和bottom，其构造函数有6种：CRect();//默认CRect(intl,intt,intr,intb);//常用CRect(constRECT&srcRect);CRect(LPCRECTlpSrcRect);CRect(POINTpoint,SIZEsize);CRect(POINTtopLeft,POINTbottomRight);CRect类重载了=，+、-，+=、-=，==、!=，&、|，&=、|=等运算符来支持CRect对象和CRect、POINT、SIZE、RECT对象之间的运算。还定义了转换符LPCRECT和LPRECT来自动完成CRect对象到矩形结构和类指针LPCRECT和LPRECT的转换。CRect类中常用的属性和成员函数有：intWidth()const;intHeight()const;CSizeSize()const;CPoint&TopLeft();CPoint&BottomRight();CPointCenterPoint()const;voidSwapLeftRight();BOOLIsRectEmpty()const;BOOLPtInRect(POINTpoint)const;voidSetRect(intx1,inty1,intx2,inty2);voidSetRect(POINTtopLeft,POINTbottomRight);voidOffsetRect(intx,inty);voidMoveToXY(intx,inty);3．判断点是否在矩形中有时需要判断某点（如鼠标位置）是否在某一矩形区域（如控件）中，这可以调用CRect类的PtInRect函数来做：BOOLPtInRect(POINTpoint)const;该函数当点point在其矩形区域内时，返回真。注意，该矩形区域不包括矩形的右边界和底边界。例如：CRectrect(10,10,371,267);voidCDrawView::OnLButtonUp(UINTnFlags,CPointpoint){//TODO:在此添加消息处理程序代码和/或调用默认值if(rect.PtInRect(point))......5CView::OnLButtonUp(nFlags,point);}8.2客户区大小和DC在绘图前，一般需先获得客户区大小和设备上下文DC。8.2.1获得客户区大小绘图一般都是在框架窗口的客户区（对应于视图类）进行，而客户区的大小在运行时可由用户动态改变，为了使绘制的图形能随窗口大小自动改变，需先得到当前客户区大小的数据（宽w和高h）。获取客户区大小的方法有如下两种：1．在消息响应函数OnSize中获得可利用属性窗口的消息页，为视图类添加WM_SIZE消息的响应函数OnSize。该函数会在窗口第一次显示或窗口大小被改变时被系统调用。其输入参数中的cx和cy就是当前客户区的宽和高，可将它们赋值给类变量（如m_iW和m_iH）供绘图时使用。例如：voidCDrawView::OnSize(UINTnType,intcx,intcy){CView::OnSize(nType,cx,cy);//TODO:在此处添加消息处理程序代码m_iW=cx;m_iH=cy;}其中，nType的值为：SIZE_MAXIMIZED（窗口已被最大化）SIZE_MINIMIZED（窗口已被最小化）SIZE_RESTORED（窗口已被改变大小）SIZE_MAXHIDE（其他窗口被最大化）SIZE_MAXSHOW（其他窗口从最大化还原）62．调用成员函数GetClientRect得到也可在绘图前，定义一个矩形结构变量rect，然后再调用CWnd类的成员函数GetClientRect来得到当前客户区矩形的数据，该函数的原型为：voidGetClientRect(LPRECTlpRect)const;其中，矩形结构的右（right）与底（bottom）就是客户区的宽与高（其左left与顶top都为0）。例如：RECTrect;GetClientRect(&rect);intw=rect.right,h=rect.bottom;8.2.2DC在Windows中，绘图使用的是封装在MFC的DC（Device-Context,设备上下文/绘图环境）类CDC中各种绘图函数。1．CDC类CDC是CObject的直接派生类，CDC类自己也有若干派生类，其中包括：窗口客户区DC所对应的CClientDC类、OnPaint和OnDraw消息响应函数的输入参数中使用的CPaintDC类、图元文件对应的CMetaFileDC类和整个窗口所对应的CWindowDC类，参见图8-3。在MFC绘图中，一般直接使用CDC类即可。CDC类中有许多成员函数，可以用来设置各种绘图环境、属性和参数，以及绘制各种图形和图像等，将在后面陆续加以介绍。2．获得DC在OnDraw函数中应该使用输入参数pDC，在其他函数中则可调用从CWnd类继承的成员函数GetDC来获得当前窗口（如客户区/视图类）DC的指针，该函数的原型为：CDC*GetDC();注意，每次从OnDraw函数的输入参数或调用GetDC所获得的DC，都是一个全新的临图8-3DC类7时默认DC，具有默认的绘图环境和设置。它不能用类变量来长期保存，而且原来选入的各种GDI对象全都被作废、原来设置的各种状态也失效，一切都必须从头再来。3．释放DC因为Windows限制可用DC的数量，所以DC属于稀缺的公用资源。因此，对每次获得的DC，在使用完成后必须立即释放。从OnDraw函数的输入参数pDC获得的DC，在该函数运行结束后，系统会自动释放。但由GetDC所获得的DC，则必须自己来手工释放，这可以通过调用从CWnd类继承的成员函数ReleaseDC来完成。该函数的原型为：intReleaseDC(CDC*pDC);//成功返回非0例如：voidCDrawView::OnLButtonUp(UINTnFlags,CPointpoint){CDC*pDC=GetDC();//获取DCpDC-SelectObject(&pen);//选入笔pDC-Rectangle(&rect);//绘制矩形ReleaseDC(pDC);//释放DCC