（学习笔记3）BMP位图的读取与显示

在（学习笔记2）中，我们已经详细说明如何去创建MFC。在这节中，主要解决BMP位图照片的读取和显示问题。

我们新建一个工程demo1。创建步骤请看（学习笔记2）中详细说明。
创建成功后，如下图所示：

下面我们添加一个ImageDib这个类，在头文件中添加ImageDib.h，在源文件中添加ImageDib.cpp。
我在代码尽可能都写有注释，另外对BMP格式还不熟悉的请查看（学习笔记1）。

Image.h的源码如下：

// ImageDib.h: interface for the ImageDib class.
//
// Author: caicai_nbu
// Date:2016.4.5
//////////////////////////////////////////////////////////////////////

#if !defined(AFX_IMAGEDIB_H__4FC00616_753D_4313_8CAE_4B5E8ED02544__INCLUDED_)
#define AFX_IMAGEDIB_H__4FC00616_753D_4313_8CAE_4B5E8ED02544__INCLUDED_

#if _MSC_VER > 1000
#pragma once
#endif // _MSC_VER > 1000


class ImageDib  
{
    //成员变量
    public: 
        unsigned char * m_pImgData;                 //图像数据指针
        LPRGBQUAD m_lpColorTable;               //图像颜色表指针
        int m_nBitCount;                        //每像素占的位数

    private:
        LPBYTE m_lpDib;                     //指向DIB的指针
        HPALETTE m_hPalette;                    //逻辑调色板句柄
        int m_nColorTableLength;                    //颜色表长度（多少个表项）

    public:
        int m_imgWidth;                         //图像的宽，像素为单位
        int m_imgHeight;                        //图像的高，像素为单位
        LPBITMAPINFOHEADER m_lpBmpInfoHead;     //图像信息头指针

    //成员函数
    public:
        ImageDib();                         //构造函数
        ImageDib(CSize size, int nBitCount, LPRGBQUAD lpColorTable, 
        unsigned char *pImgData);           //带参数的构造函数
        ~ImageDib();                       //析构函数
        BOOL Read(LPCTSTR lpszPathName);        //DIB读函数
        BOOL Write(LPCTSTR lpszPathName);       //DIB写函数
        int ComputeColorTabalLength(int nBitCount); //计算颜色表的长度
        BOOL Draw(CDC* pDC, CPoint origin, CSize size); //图像绘制
        CSize GetDimensions();                  //读取图像维数
        void ReplaceDib(CSize size, int nBitCount, LPRGBQUAD lpColorTable,
        unsigned char *pImgData);               //用新的数据替换DIB

    private:
        void MakePalette();                     //创建逻辑调色板
        void Empty();                           //清理空间

};

#endif // !defined(AFX_IMAGEDIB_H__4FC00616_753D_4313_8CAE_4B5E8ED02544__INCLUDED_)

ImageDib.cpp的源代码如下：

// ImageDib.cpp: implementation of the ImageDib class.
//
// Author: caicai_nbu
// Date:2016.4.5
//////////////////////////////////////////////////////////////////////

#include "stdafx.h"
#include "demo1.h"
#include "ImageDib.h"

#ifdef _DEBUG
#undef THIS_FILE
static char THIS_FILE[]=__FILE__;
#define new DEBUG_NEW
#endif

//////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Construction/Destruction
//////////////////////////////////////////////////////////////////////

ImageDib::ImageDib()
{
    m_lpDib=NULL;                   //初始化m_lpDib为空。
    m_lpColorTable=NULL;                //颜色表指针为空
    m_pImgData=NULL;                //图像数据指针为空
    m_lpBmpInfoHead=NULL;               //图像信息头指针为空
    m_hPalette = NULL;                  //调色板为空
}

ImageDib::~ImageDib()
{
    //释放m_lpDib所指向的内存缓冲区
    if(m_lpDib != NULL) 
        delete [] m_lpDib; 

    //如果有调色板，释放调色板缓冲区
    if(m_hPalette != NULL)
        ::DeleteObject(m_hPalette);
}

ImageDib::ImageDib(CSize size, int nBitCount, LPRGBQUAD lpColorTable,
               unsigned char *pImgData)
{
    //如果没有位图数据传入，我们认为是空的DIB，此时不分配DIB内存
    if(pImgData == NULL){
        m_lpDib = NULL;
        m_lpColorTable = NULL;
        m_pImgData = NULL;  // 图像数据
        m_lpBmpInfoHead = NULL; //  图像信息头
        m_hPalette = NULL;
    }
    else
    {//如果有位图数据传入
        //图像的宽、高、每像素位数等成员变量赋值
        m_imgWidth = size.cx;
        m_imgHeight = size.cy;
        m_nBitCount = nBitCount;

        //根据每像素位数，计算颜色表长度
        m_nColorTableLength = ComputeColorTabalLength(nBitCount);

        //每行像素所占字节数，必须扩展成4的倍数
        int lineByte = (m_imgWidth*nBitCount/8+3)/4*4;

        //位图数据缓冲区的大小（图像大小）
        int imgBufSize = m_imgHeight*lineByte;

        //为m_lpDib一次性分配内存，生成DIB结构
        m_lpDib = new BYTE [sizeof(BITMAPINFOHEADER) + 
            sizeof(RGBQUAD) * m_nColorTableLength+imgBufSize];

        //填写BITMAPINFOHEADER结构
        m_lpBmpInfoHead = (LPBITMAPINFOHEADER) m_lpDib;
        m_lpBmpInfoHead->biSize = sizeof(BITMAPINFOHEADER);
        m_lpBmpInfoHead->biWidth = m_imgWidth;
        m_lpBmpInfoHead->biHeight = m_imgHeight;
        m_lpBmpInfoHead->biPlanes = 1;
        m_lpBmpInfoHead->biBitCount = m_nBitCount;
        m_lpBmpInfoHead->biCompression = BI_RGB;
        m_lpBmpInfoHead->biSizeImage = 0;
        m_lpBmpInfoHead->biXPelsPerMeter = 0;
        m_lpBmpInfoHead->biYPelsPerMeter = 0;
        m_lpBmpInfoHead->biClrUsed = m_nColorTableLength;
        m_lpBmpInfoHead->biClrImportant = m_nColorTableLength;

        //调色板句柄初始化为空，有颜色表时，MakePalette()函数要生成新的调色板
        m_hPalette = NULL;
        //如果有颜色表，则将颜色表拷贝进DIB的颜色表位置
        if(m_nColorTableLength != 0){

            //m_lpColorTable指向DIB颜色表的起始位置
            m_lpColorTable = (LPRGBQUAD)(m_lpDib+sizeof(BITMAPINFOHEADER));

            //颜色表拷贝
            memcpy(m_lpColorTable,lpColorTable,sizeof(RGBQUAD) * m_nColorTableLength);

            //创建逻辑调色板
            MakePalette();
        }

        //m_pImgData指向DIB位图数据起始位置
        m_pImgData = (LPBYTE)m_lpDib+sizeof(BITMAPINFOHEADER)+
            sizeof(RGBQUAD) * m_nColorTableLength;

        //拷贝图像数据进DIB位图数据区
        memcpy(m_pImgData,pImgData,imgBufSize);
    }

}


BOOL ImageDib::Read(LPCTSTR lpszPathName)
{
    //读模式打开图像文件
    CFile file;
    if (!file.Open(lpszPathName, CFile::modeRead | CFile::shareDenyWrite))
        return FALSE;
    BITMAPFILEHEADER bmfh;
    //读取BITMAPFILEHEADER结构到变量bmfh中
    int nCount=file.Read((LPVOID) &bmfh, sizeof(BITMAPFILEHEADER));
    //为m_lpDib分配空间，读取DIB进内存
    if(m_lpDib != NULL) delete []m_lpDib;
    m_lpDib = new BYTE[file.GetLength() - sizeof(BITMAPFILEHEADER)];
    file.Read(m_lpDib, file.GetLength() - sizeof(BITMAPFILEHEADER));
    //m_lpBmpInfoHead位置为m_lpDib起始位置
    m_lpBmpInfoHead = (LPBITMAPINFOHEADER)m_lpDib;
    //为成员变量赋值
    m_imgWidth = m_lpBmpInfoHead->biWidth;
    m_imgHeight = m_lpBmpInfoHead->biHeight;
    m_nBitCount = m_lpBmpInfoHead->biBitCount; 
    //计算颜色表长度
    m_nColorTableLength = ComputeColorTabalLength(m_lpBmpInfoHead->biBitCount);
    //如果有颜色表,则创建逻辑调色板
    m_hPalette = NULL;
    if(m_nColorTableLength != 0)
    {
        m_lpColorTable = (LPRGBQUAD)(m_lpDib+sizeof(BITMAPINFOHEADER));
        MakePalette();
    }
    //m_pImgData指向DIB的位图数据起始位置
    m_pImgData = (LPBYTE)m_lpDib+sizeof(BITMAPINFOHEADER) +
        sizeof(RGBQUAD) * m_nColorTableLength;
    return TRUE;
}

BOOL ImageDib::Write(LPCTSTR lpszPathName)
{
    //写模式打开文件
    CFile file;
    if (!file.Open(lpszPathName, CFile::modeCreate | CFile::modeReadWrite 
        | CFile::shareExclusive))
        return FALSE;

    //填写文件头结构
    BITMAPFILEHEADER bmfh;
    bmfh.bfType = 0x4d42;  // 'BMP'
    bmfh.bfSize = 0;
    bmfh.bfReserved1 = bmfh.bfReserved2 = 0;
    bmfh.bfOffBits = sizeof(BITMAPFILEHEADER) + sizeof(BITMAPINFOHEADER) +
        sizeof(RGBQUAD) * m_nColorTableLength;  
    try 
    {
        //文件头结构写进文件
        file.Write((LPVOID) &bmfh, sizeof(BITMAPFILEHEADER));

        //文件信息头结构写进文件
        file.Write(m_lpBmpInfoHead,  sizeof(BITMAPINFOHEADER));

        //如果有颜色表的话，颜色表写进文件
        if(m_nColorTableLength != 0)
            file.Write(m_lpColorTable, sizeof(RGBQUAD) * m_nColorTableLength);

        //位图数据写进文件
        int imgBufSize = (m_imgWidth*m_nBitCount/8+3)/4*4*m_imgHeight;
        file.Write(m_pImgData, imgBufSize);
    }
    catch(CException* pe) 
    {
        pe->Delete();
        MessageBox(0,TEXT("write error"),TEXT("提示"),MB_OK);  
        return FALSE;
    }

    //函数返回
    return TRUE;
}


void ImageDib::MakePalette()
{
    //如果颜色表长度为0，则不创建逻辑调色板
    if(m_nColorTableLength == 0) 
        return;
    //删除旧的逻辑调色板句柄
    if(m_hPalette != NULL) ::DeleteObject(m_hPalette);
    //申请空间，根据颜色表生成LOGPALETTE结构
    LPLOGPALETTE pLogPal = (LPLOGPALETTE) new char[2 * sizeof(WORD) +
        m_nColorTableLength * sizeof(PALETTEENTRY)];
    pLogPal->palVersion = 0x300;
    pLogPal->palNumEntries = m_nColorTableLength;
    LPRGBQUAD m_lpDibQuad = (LPRGBQUAD) m_lpColorTable;

    for(int i = 0; i < m_nColorTableLength; i++) 
    {
        pLogPal->palPalEntry[i].peRed = m_lpDibQuad->rgbRed;
        pLogPal->palPalEntry[i].peGreen = m_lpDibQuad->rgbGreen;
        pLogPal->palPalEntry[i].peBlue = m_lpDibQuad->rgbBlue;
        pLogPal->palPalEntry[i].peFlags = 0;
        m_lpDibQuad ++;
    }   
    //创建逻辑调色板
    m_hPalette = ::CreatePalette(pLogPal);
    //释放空间
    delete pLogPal;
}

int ImageDib::ComputeColorTabalLength(int nBitCount)
{
    int colorTableLength;
    switch(nBitCount) 
    {
    case 1:
        colorTableLength = 2;
        break;

    case 4:
        colorTableLength = 16;
        break;

    case 8:
        colorTableLength = 256;
        break;

    case 16:
    case 24:
    case 32:
        colorTableLength = 0;
        break;

    default:
        ASSERT(FALSE);
    }

    ASSERT((colorTableLength >= 0) && (colorTableLength <= 256)); 
    return colorTableLength;
}

BOOL ImageDib::Draw(CDC* pDC, CPoint origin, CSize size)
{
    HPALETTE hOldPal=NULL;              //旧的调色板句柄
    if(m_lpDib == NULL) return FALSE;           //如果DIB为空，则返回0
    if(m_hPalette != NULL) 
    {                   //如果DIB有调色板
                                        //将调色板选进设备环境中
        hOldPal=::SelectPalette(pDC->GetSafeHdc(), m_hPalette, TRUE);
        pDC->RealizePalette();          
    }
    pDC->SetStretchBltMode(COLORONCOLOR);  //设置位图伸缩模式
    //将DIB在pDC所指向的设备上进行显示
    ::StretchDIBits(pDC->GetSafeHdc(), origin.x, origin.y, size.cx, size.cy,
        0, 0, m_lpBmpInfoHead->biWidth, m_lpBmpInfoHead->biHeight,m_pImgData,
         (LPBITMAPINFO) m_lpBmpInfoHead, DIB_RGB_COLORS, SRCCOPY);
    if(hOldPal!=NULL)                       //恢复旧的调色板
        ::SelectPalette(pDC->GetSafeHdc(), hOldPal, TRUE);
    return TRUE;
}

CSize ImageDib::GetDimensions()
{   
    if(m_lpDib == NULL) return CSize(0, 0);
    return CSize(m_imgWidth, m_imgHeight);
}

void ImageDib::Empty()
{
    //释放DIB内存缓冲区
    if(m_lpDib != NULL) 
    {
        delete [] m_lpDib;
        m_lpDib = NULL;
        m_lpColorTable = NULL;
        m_pImgData = NULL;  
        m_lpBmpInfoHead = NULL;
    }
    //释放逻辑调色板缓冲区
    if(m_hPalette != NULL)
    {
        ::DeleteObject(m_hPalette);
        m_hPalette = NULL;
    }
}


void ImageDib::ReplaceDib(CSize size, int nBitCount,  
                        LPRGBQUAD lpColorTable,unsigned char *pImgData)
{ 
    //释放原DIB所占空间
    Empty();

    //成员变量赋值
    m_imgWidth = size.cx;
    m_imgHeight = size.cy;
    m_nBitCount = nBitCount;

    //计算颜色表的长度
    m_nColorTableLength = ComputeColorTabalLength(nBitCount);

    //每行像素所占字节数，扩展成4的倍数
    int lineByte = (m_imgWidth*nBitCount/8+3)/4*4;

    //位图数据的大小
    int imgBufSize = m_imgHeight*lineByte;

    //为m_lpDib重新分配空间，以存放新的DIB
    m_lpDib=new BYTE [sizeof(BITMAPINFOHEADER) + 
        sizeof(RGBQUAD) * m_nColorTableLength+imgBufSize];

    //填写位图信息头BITMAPINFOHEADER结构
    m_lpBmpInfoHead = (LPBITMAPINFOHEADER) m_lpDib;
    m_lpBmpInfoHead->biSize = sizeof(BITMAPINFOHEADER);
    m_lpBmpInfoHead->biWidth = m_imgWidth;
    m_lpBmpInfoHead->biHeight = m_imgHeight;
    m_lpBmpInfoHead->biPlanes = 1;
    m_lpBmpInfoHead->biBitCount = m_nBitCount;
    m_lpBmpInfoHead->biCompression = BI_RGB;
    m_lpBmpInfoHead->biSizeImage = 0;
    m_lpBmpInfoHead->biXPelsPerMeter = 0;
    m_lpBmpInfoHead->biYPelsPerMeter = 0;
    m_lpBmpInfoHead->biClrUsed = m_nColorTableLength;
    m_lpBmpInfoHead->biClrImportant = m_nColorTableLength;

    //调色板置空
    m_hPalette = NULL;

    //如果有颜色表，则将颜色表拷贝至新生成的DIB，并创建逻辑调色板
    if(m_nColorTableLength!=0)
    {
        m_lpColorTable=(LPRGBQUAD)(m_lpDib+sizeof(BITMAPINFOHEADER));
        memcpy(m_lpColorTable,lpColorTable,sizeof(RGBQUAD) * m_nColorTableLength);
        MakePalette();
    }

    //m_pImgData指向DIB的位图数据起始位置
    m_pImgData = (LPBYTE)m_lpDib+sizeof(BITMAPINFOHEADER)+
        sizeof(RGBQUAD) * m_nColorTableLength;

    //将新位图数据拷贝至新的DIB中
    memcpy(m_pImgData,pImgData,imgBufSize);
}

接下来操作如下图：

在头文件demo1Doc.h中添加 #include"ImageDib.h"

然后在demo1Doc.h中声明ImgDib类的对象，从打开文件中读入的数据放在该对象中，如下图所示：

接着在demo1Doc.h中OnOpenDocument和
OnSaveDocument函数。
如下图所示：

Ok，下一步我们，对demo1Doc.cpp中的构造函数，析构函数，以及OnOpenDocument和OnSaveDocument函数进行重写。
如下截屏：

重写代码如下：

Cdemo1Doc::Cdemo1Doc()
{
    // TODO: 在此添加一次性构造代码
        m_dib = new ImageDib;
}

Cdemo1Doc::~Cdemo1Doc()
{
    if (m_dib != NULL)
    {
        delete m_dib;
        m_dib = 0;
    }
}

重写代码如下：

BOOL Cdemo1Doc::OnNewDocument()
{
    if (!CDocument::OnNewDocument())
        return FALSE;

    // TODO: 在此添加重新初始化代码
    // (SDI 文档将重用该文档)

    return TRUE;
}


BOOL Cdemo1Doc::OnOpenDocument(LPCTSTR lpszPathName)
{
    if (m_dib->Read(lpszPathName) == TRUE)
    {   
        SetModifiedFlag(FALSE);     // start off with unmodified
        return TRUE;
    }
    else 
        return 0;
}

下面进行解释一下：OnOpenDocument函数仅是实现将数字图像读入内存。如果在文档所对应的视窗内进行数字图像显示，还需要对视窗类demo1View的OnDraw函数进行重写。首先我们需要在demo1View.h中包含Image.h这个头文件。然后对OnDraw进行重写。
截屏如下：

OnDraw函数重写如下截屏：

重写代码如下

void Cdemo1View::OnDraw(CDC* pDC)
{
    Cdemo1Doc* pDoc = GetDocument();            //获取文档类指针
    ASSERT(pDoc != NULL);
    ImageDib* pDib = pDoc->m_dib;                   //返回m_dib的指针

    pDib->Draw(pDC, CPoint(0, 0), pDib->GetDimensions());   //显示DIB

    // TODO: 在此处为本机数据添加绘制代码
}

Ok。这样就完全创建好了，置于代码我已经写了很多注释了，请自行查看。

我们运行一下：

下一次我们对BMP照片进行灰度变换 几何变换到等。