第17章 在窗口中繪圖

第17章

在窗口中繪圖

本章將介紹Windows下的圖形編程。Windows中負責圖形輸出的是GraphicsDeviceInterface（圖形設(shè)置接口），或稱GDI。GDI為應用程序提供了可供調(diào)用的多種服務(wù)，這些服務(wù)一起構(gòu)成了一種強大、通用的圖形編程語言。GDI+是GDI的升級版本，它是.NETFramework中的繪圖技術(shù)，使用它進行繪圖操作要比GDI簡單的多。MFC設(shè)備描述表繪圖模式映射模式坐標使用GDI對象繪圖使用不同的字體繪制文本使用鼠標繪圖GDI+中的繪圖類GDI+圖形處理

17.1WindowsGDI

在Windows環(huán)境下，所有的輸出都是圖形，而不管它是直線、矩形還是文件。Windows使用GDI（圖形設(shè)備接口）繪制用戶界面元素，如窗口、菜單和對話框，基至鼠標也是通過GDI繪制的。GDI支持與是顯示硬件無關(guān)的圖形輸出，這就意味著程序中使用GDI輸出的圖形和文本可以在不同的顯示設(shè)備中正常顯示。

17.1.1MFC設(shè)備描述表類

當Windows程序在圖形輸出設(shè)備上進行繪圖操作時，它并不是將像素直接輸出到設(shè)備上，而是將圖形繪制到由設(shè)備描述表（DC）表示的邏輯意義的“平面”。設(shè)備描述表是Windows定義的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它包含的信息允許Windows將輸出請求轉(zhuǎn)換成特定物理設(shè)備的輸出動作。在MFC應用程序中，CDC類將Windows設(shè)備描述表和相關(guān)的GDI函數(shù)封裝在一起，組成了設(shè)備描述表類。而CDC的派生類如CPaintDC和CClientDC則代表Windows應用程序使用的不同類型的設(shè)備描述表。

17.1.2設(shè)備描述表的屬性

當使用CDC輸出函數(shù)在屏幕上繪圖時，輸出的某些特性需要通過設(shè)備描述表進行設(shè)置。例如，在調(diào)用CDC::DrawText()繪制文本時，可以指定輸出文本的顏色和字體。表17-2列出了一些設(shè)備描述表中最常用的屬性和訪問這些屬性的CDC函數(shù)。

17.1.3繪圖模式

GDI在進行輸出時，并不是直接將像素點輸出。相反，它是通過一系列的布爾運算將輸出像素點的顏色和輸出目標位置上像素點的顏色合成在一起。它所使用的布爾運算由設(shè)備描述表當前的繪圖模式確定。使用CDC::SetROP2()函數(shù)可以更改繪圖模式。默認的繪圖模式為R2_COPYPEN，它將像素點復制到顯示平面上。表17-3列出了幾種可選的繪圖模式，所有這些繪圖模式代表了由AND、OR、XOR和NOT構(gòu)成的運算。17.1.4映射模式

映射模式作為設(shè)備描述表的屬性，用于確定從邏輯坐標值到設(shè)備坐標值的轉(zhuǎn)換方式。調(diào)用CDC輸出函數(shù)的坐標是邏輯坐標值，而設(shè)備坐標值是指窗口中相應的像素點位置。例如：dc.Rectangle(0,0,200,100);這里設(shè)置的矩形寬為200個邏輯單位，高為100個邏輯單位；而不是200個像素點高，100個像素點寬的矩形。在默認映射模式MM_TEXT下，一個邏輯單位等于一個像素點。但在其他映射模式中，邏輯單位被解釋為不同的設(shè)備單位。

17.1.5移動坐標原點

在所有的映射模式下，設(shè)備描述表的原點都是左上角，這與數(shù)學中經(jīng)常使用坐標系不相同。然而，如果改變映射模式一樣，也可以移動坐標原點。MFC的CDC類提供了兩個可移動坐標原點的函數(shù)：CDC::SetWindowOrg()和CDC::SetViewportOrg()。

17.1.6獲取設(shè)備信息CDC::GetDeviceCaps()函數(shù)可以檢索設(shè)備的各種信息，從設(shè)備支持的顏色數(shù)目到水平和堅直方向上顯示的像素點數(shù)。表17-5列出了一些參數(shù)，將這些參數(shù)傳遞給GetDeviceCaps()函數(shù)將獲得與設(shè)備描述表有關(guān)的信息。

17.2用GDI繪圖

了解GDI的基礎(chǔ)知識后，接下來就可以調(diào)用GDI函數(shù)在窗口中繪制圖形。在使用MFC應用程序向?qū)傻某绦蛑邪艘粋€派生于CView類的視圖類，該類就是專門用于在屏幕上顯示文檔數(shù)據(jù)。

17.2.1應用程序中的視圖類

MFC應用程序向?qū)傻念愔饕撠燂@示文檔中的數(shù)據(jù)。該類包括了幾個重寫后的虛函數(shù)，其中有一個OnDraw()函數(shù)特別重要。每當需要重新繪制視圖時，都將調(diào)用這個函數(shù)。當程序接收到WM_PAINT消息時，就會調(diào)用該函數(shù)。

17.2.2繪制直線和曲線

MFC的CDC類中包含了許多可用來畫直線和曲線的成員函數(shù)。表17-6列出了幾個主要的函數(shù)。

17.2.3繪制橢圓和矩形

GDI不僅僅可以繪制簡單的直線和曲線，還允許繪制橢圓、矩形和餅形等封閉圖形。MFC的CDC類將相關(guān)的GDI函數(shù)封裝為類的成員函數(shù)。表17-7列出其中幾個常用的成員函數(shù)。

17.2.4畫筆

到目前為止，繪制圖形在屏幕中都是黑色的，寬度為一個像素點。如果要改變這種情況，需要創(chuàng)建一個GDI畫筆，并由CDC::SelectObject()將它設(shè)為設(shè)備描述表所使用的畫筆。MFC使用類CPen表示GDI畫筆。創(chuàng)建畫筆的最簡單方法是創(chuàng)建一個CPen對象，并使用適當?shù)膶傩猿跏蓟搶ο螅篊Penpen(PS_SOLID,1,RGB(255,0,0));第二種方法是先構(gòu)造一個未初始化的CPen對象，然后調(diào)用CPen::CreatePen()初始化畫筆對象：CPenpen;pen.CreatePen(PS_SOLID,1,RGB(255,0,0));如果畫筆創(chuàng)建成功，則CreatePen()返回TRUE，反之則返回FALSE。定義畫筆需要三個特性：樣式、寬度和顏色。

17.2.5畫刷

在默認情況下，使用Ellipse()、Rectangle()函數(shù)以及其他輸出函數(shù)繪制封閉圖形時，圖形的內(nèi)部將填充白色。通過創(chuàng)建GDI畫刷，并將之選入設(shè)備描述表中可以改變圖形的填充顏色。MFC的CBrush類封裝了Windows畫刷。畫刷有三種基本類型：單色、帶陰影線和圖案畫刷。只要將COLORREF的值傳遞給CBrush的構(gòu)造函數(shù)，就可以創(chuàng)建一個單色畫刷。

17.2.6繪制文本

在輸出文字時，MFC的CDC類成員提供了一系列的函數(shù)，最常用的函數(shù)包括：CDC::TextOut()和CDC::DrawText()兩個函數(shù)，其他的文本函數(shù)見表17-10所示。

17.2.7字體

在輸出文本時，所有的CDC文本輸出函數(shù)都使用當前設(shè)備描述表中的默認字體。字體是文字顯示和打印的外觀形式，它包括了文字的字樣、風格和尺寸等方面的屬性。字樣是字符書寫和顯示時表現(xiàn)出的特定模式。絕大部分GDI字體可分為兩類：點陣字體和TrueType字體。與畫筆或畫刷一樣，字體也是一個GDI對象。在MFC中，字體由CFont類表示。創(chuàng)建字體由兩步完成：首先創(chuàng)建CFont類對象，然后調(diào)用CFont類的創(chuàng)建字體函數(shù)CreateFont()、CreateFontIndirect()、CreatePointFont或CreatePointFontIndirect()創(chuàng)建GUI字體。

17.2.9預定義對象

Windows預定義了一些畫筆、畫刷、字體以及其他一些GDI對象，它們在使有時不需要再顯式地創(chuàng)建，直接調(diào)用CDC::SelectStockObject()函數(shù)將這些預定義對象選入設(shè)備描述表即可。表17-13列出了一些可用的預定義對象。

17.3使用鼠標繪圖

1.

直線繪制過程

在繪制一條直線時，用戶通過按下鼠標左鍵確定直線的起始位置，然后按住左鍵移動鼠標來定義直線的終點。在按住鼠標左鍵移動時，希望能夠連續(xù)繪制直線，以便讓用戶確認當前繪制的直線。17.3.1繪制圖形分析

2.繪制圓按下鼠標左鍵的位置被定義為圓心，當按住鼠標左鍵移動時，圖將被連續(xù)重新繪制，在釋放鼠標左鍵時圓將定型。

2.繪制矩形按下鼠標左鍵的位置為矩形的左上角位置，釋放鼠標左鍵的位置為最終矩形的右下角。在按住鼠標左鍵移動的過程中，將不斷更新矩形。

17.3.2創(chuàng)建繪圖類

在Drawing應用程序中，用戶可以使用鼠標隨意繪制直線、圓、矩形和曲線，因此我們可以使用四個類：CLine、CRectangle、CCirle和CCurve分別實現(xiàn)繪制相應的圖形。這四個類彼此之間有一些相同的特性，如顏色、畫筆寬度等，為了方便使用，我們?yōu)檫@四個類創(chuàng)建一個共同的基類CShape類。另外，我們需要以某種方式在一個文檔中保存繪制的圖形，以便隨后使用。在MFC中，CObject類提供串行化的功能，這也就意味著如果從CObject派生自己的類，則可以使用CObject類提供的串行化功能。

17.3.3完成基類CShape

在基類CShape中包含所有類都通用的一些特性，如顏色、畫筆寬度等，以便可以在每個派生類中繼承它們。另外，在基類中還應包含一些所有派生類中必須具有的函數(shù)，如繪圖方法，所有的派生類都應該包含繪圖方法，但它們的繪圖方法則是完全不相同的，因此該方法就應該在基類中以虛函數(shù)的方法實現(xiàn)。

17.3.4繪制直線

直線的繪制是由CLine類來實現(xiàn)。對于直線而言，它需要兩個數(shù)據(jù)：直線的起點和直線的終點。

17.3.5完成其他派生類

在完成繪制直線的CLine類后，CRectangle和CCircle類與此類似。1．繪制矩形在繪制矩形時需要知道矩形的左上角和右下角坐標，根據(jù)這兩點可以構(gòu)造一個表示矩形的CRect類類型的對象。2．繪制圓在繪制圓時，按下鼠標左鍵的位置將是圓的圓心，移動鼠標指針后，釋放鼠標左鍵的位置將為最終圓的圓周上一點。因此，在構(gòu)造函數(shù)中需要根據(jù)圓心和圓的半徑計算出圓的外接矩形。3．繪制曲線CCure類與其他類不同，為了繪制曲線，它必須接收一系列的點。這就需要一個集合類來保存和管理這些點。也就是說，需要在CCurve類中添加一個vector<CPoint>容器類數(shù)據(jù)成員，以存儲構(gòu)成曲線的點。

17.3.6創(chuàng)建繪圖類對象

在定義各種繪圖類后，接下來就需創(chuàng)建各繪圖類對象，調(diào)用其成員函數(shù)完成繪圖功能。在Drawing程序中，當用戶通過相應的菜單項選擇希望繪制的圖形，然后再使用鼠標進行繪圖，因此，首先需要為程序添加繪圖和顏色菜單項。繪圖和顏色菜單項的各屬性設(shè)置如表17-14所示。

17.4.使用GDI+繪圖

GDI是使用C++類對Windows繪圖函數(shù)的包裝，而GDI+則對GDI進行了包裝，并對它進行了改進，使GDI+更容易使用。例如，在使用GDI繪圖時，必須要指定一個設(shè)備環(huán)境DC，所有的繪圖操作都與該句柄有關(guān)。而GDI+不再使用這個設(shè)備環(huán)境或句柄，取而代之是使用Graphics對象。Pen、Brush，F(xiàn)ont，Image等對象是圖形對象獨立的，Graphics繪圖方法直接將Pen對象作為自己的參數(shù)，從而避免了在GDI使用SelectObject進行繁瑣的切換，類似的還有Brush、Path、Image和Font等。

17.4.1了解GDI+

盡管GDI+基本上是GDI的一個包裝器，但Microsoft已經(jīng)能通過GDI+提供新功能了，并對它有一些性能方面的改進。GDI+封裝在一組托管代碼中，這些類被稱為GDI+的托管類接口，GDI+基類的命名空間信息如下：System::Drawing包含與基本繪圖功能有關(guān)的大多數(shù)類、結(jié)構(gòu)、枚舉和委托。System::Drawing::Drawing2D為大多數(shù)高級2D和矢量繪圖操作提供了支持，例如，消除鋸齒、幾何轉(zhuǎn)換和圖形路徑等。System::Drawing::Imaging幫助處理圖像（位圖、GIF文件等）的各種類。System::Drawing::Printing把打印機或打印預覽窗口作為輸出設(shè)備時使用的類。System::Drawing::Design一些預定義的對話框、屬性表和其他用戶界面元素，與在設(shè)計期間擴展用戶界面相關(guān)。System::Drawing::Text對字體和字體系列執(zhí)行更高級的操作的類。命名空間System::Drawing中的Graphics類是GDI+的核心，Graphics類提供將對象繪制到顯示設(shè)備的方法。Graphics可以與特定設(shè)備的上下文相關(guān)聯(lián)，是用于創(chuàng)建圖形的對象。它封裝了繪制直線、曲線、圖形、圖像和文本的方法，是GDI+實現(xiàn)繪制直線、曲線、圖形、圖像和文本的類，是GDI+操作的基礎(chǔ)類。

17.4.2圖形操作

GDI+定義了一系列與繪圖操作相關(guān)的繪圖類，通過這些繪圖類可以和Graphics對象一起實現(xiàn)繪圖處理，GDI+內(nèi)的主要繪圖類如下。1．Color結(jié)構(gòu)Color結(jié)構(gòu)表示ARGB顏色，使用Alpha、Red、Green、和Blue的值來表示顏色。Color結(jié)構(gòu)以屬性的方式定義了大量的有名稱的顏色。2．Pen類Pen類用于繪制直線或曲線，它通過本身的屬性繪制具有指定寬度和樣式的直線。可以使用DashStyle屬性繪制虛線，DashStyle屬性是DashStyle枚舉類型。3．Brush類Brush類定義用于填充圖形形狀內(nèi)部的對象，Brush類是一個抽象基類，不能進行實例化處理。如果需要創(chuàng)建一個畫刷對象，應使用派生于Brush的類。

17.4.3坐標和區(qū)域

在進行繪圖操作時，經(jīng)常需要使有Point、Rectangle和Size等結(jié)構(gòu)來確定繪制的位置和區(qū)域等信息，這幾個類都是在System::Drawing命名空間中定義。

1．Point和PointF從概念上講，Point在這些結(jié)構(gòu)中是最簡單的，在數(shù)學上，它完全等價于一個二維矢量。它包含兩個整數(shù)類型的屬性，分別特定位置的水平和垂直距離。2．Size和SizeF與Point和PointF一樣，Size也有兩個變體：Size和SizeF，Size結(jié)構(gòu)用于int類型而SizeF結(jié)構(gòu)用于float類型。3．Rectangle和RectangleFRectangle和RectangleF表示屏幕上的一個矩形區(qū)域，兩者的具體用法基本類似。RectangleF與Rectangle基本相同，只是RectangleF的屬性類型是float，而Rectangle的屬性類型是int。

17.4.4使用Font類繪制文本

Font類封裝了字體的3個主要特性：字體系列、字體大小和字體樣式。Font類在System::Drawing命名空間中。Font類的Style屬性設(shè)置了字體的樣式信息，其值是由FontSty