iOS图层的坐标系，几何和变换

坐标系

图层有两种坐标系，分别是基于点坐标系和基于单元坐标系。这两种坐标系的圆点都在左上角，向右为正x，向下为正y。

点坐标系

图层的位置使用点坐标系。通常用bounds和position属性来指定图层的大小和位置。bounds属性定义了图层的坐标系统和包含在屏幕中的尺寸，position属性定义它相对于父坐标系的位置。即便图层有frame属性，但它是由bounds和position推导而来的，并太常用。

position属性是图层的中央。图层的anchorPoint属性改变时，会影响一些属性的值，position是其中之一。

单元坐标系

图层的一些属性使用单元坐标系。单元坐标x和y的取值范围是[0,1]，x轴最左边是0最右边是1，y轴最上边是0最下边是1。00为左上角，11位右下角，0.5和0.5就是图层的中心点。锚点anchorPoint是使用单元坐标系的属性之一，它指定了bounds相对于position的值，也是图层变换时的支点。

默认anchorPoint的值是0.5，0.5

几何

position和anchorPoint都是相对于父视图的位置，坐标系不同。但anchorPoint决定落在position点上的位置和旋转等属性的作用点。bounds表示图层的圆点和大小。

默认情况anchorPoint的值是CGPointMake(0.5, 0.5)
我做了一个demo，让一个粉色的正方形显示在视图中央。

CALayer *layer1 = [CALayer layer];
layer1.bounds = CGRectMake(0, 0, 100, 100);
layer1.position = self.view.center;
layer1.anchorPoint = CGPointMake(0.5, 0.5);
layer1.backgroundColor = [UIColor colorWithRed:0.9 green:0.3 blue:0.3 alpha:0.5].CGColor;
[self.view.layer addSublayer:layer1];

然后我再添加一个蓝色的正方形，把他们的position都设置成视图的中央，并修改他们anchorPoint的值。

CALayer *layer1 = [CALayer layer];
layer1.bounds = CGRectMake(0, 0, 100, 100);
layer1.position = self.view.center;
layer1.anchorPoint = CGPointMake(0, 0);
layer1.backgroundColor = [UIColor colorWithRed:0.9 green:0.3 blue:0.3 alpha:0.5].CGColor;
[self.view.layer addSublayer:layer1];
    
CALayer *layer2 = [CALayer layer];
layer2.bounds = CGRectMake(0, 0, 100, 100);
layer2.position = self.view.center;
layer2.anchorPoint = CGPointMake(1,1);
layer2.backgroundColor = [UIColor colorWithRed:0.3 green:0.3 blue:0.9 alpha:0.5].CGColor;
[self.view.layer addSublayer:layer2];

运行发现，anchorPoint的点落在了position上面。

对这两个正方形进行旋转

CATransform3D transform = CATransform3DIdentity;
transform = CATransform3DRotate(transform, M_PI / 18., 0, 0, 1);
layer1.transform = transform;
layer2.transform = transform;

运行发现，两个正方形是沿着anchorPoint的点进行旋转。
接着打印出frame的值

(origin = (x = 189.63518223330698, y = 368), size = (width = 115.8455930679138, height = 115.84559306791385))

frame是由position，bounds，anchorPoint和transform 属性共同得到的。

简单概括一下，anchorPoint就相当于一个几何特性变换时的作用中心。它们围绕这个点进行指定的一系列变换。

以上都是2D情况下的改变，CALayer对象本质是3D空间内对2D平面的管理。图层的zPosition属性值指定了该图层位于Z轴上面位置，zPosition用于设置图层相对于图层的同级图层的可视位置。

几何变换

图层可以使用一个CATransform3D矩阵来进行图层的旋转，缩放，偏移，歪斜和应用的透视等变换。图层变换的两个属性是transform和sublayerTransform，他们作用在anchorPoint点上，分别针对图层和自图层变换。

CATransform3D可以通过三种方式修改

使用CATransform3D函数
直接修改数据结构
使用键值编码修改

CATransform3D函数

QuartzCore提供一些变换函数，可以直接生成一个CATransform3D矩阵，对图层进行变换。

CATransform3DIdentity 单位矩阵，没有进行任何变换。值为[1 0 0 0; 0 1 0 0; 0 0 1 0; 0 0 0 1]
CATransform3DMakeTranslation 平移，3个参数分别针对xyz轴进行变换
CATransform3DTranslate 平移，增加一个矩阵参数，相当于对这个矩阵做平移效果的叠加
CATransform3DMakeScale 缩放，3个参数分别针对xyz轴进行变换
CATransform3DScale 缩放，增加一个矩阵参数，相对于这个矩阵做缩放效果的叠加
CATransform3DMakeRotation 旋转，3个参数分别针对xyz轴进行变换。单位是角度，一般使用 M_PI/3. 这种形式
CATransform3DRotate 旋转，增加一个矩阵参数，相对于这个矩阵做旋转效果的叠加

下面的demo我把两个了layer尺寸改为200*200，锚点使用默认值

平移变换

layer2.transform = CATransform3DMakeTranslation(30, 30, 0);

或

CATransform3D transform = CATransform3DIdentity;
transform = CATransform3DTranslate(transform,30,30,0);
layer2.transform = transform;

缩放和旋转叠加变换

CATransform3D transform = CATransform3DIdentity;
transform = CATransform3DRotate(transform, M_PI / 18., 0, 0, 1);
transform = CATransform3DRotate(transform, M_PI / 3., 1, 0, 0);
transform = CATransform3DScale(transform, 0.8, 1.4, 1);
layer2.transform = transform;

CATransform3D transform = CATransform3DIdentity;
transform = CATransform3DRotate(transform, M_PI / 18., 0, 0, 1);
transform = CATransform3DRotate(transform, M_PI / 9., 1, 0, 0);
transform = CATransform3DScale(transform, 0.8, 1.4, 1);
layer2.transform = transform;

这两段代码都是现在z轴上旋转10°，然后在x轴上分别旋转60°和30°，并对尺寸做x轴0.8倍和y轴1.4倍的变换。看到两个图差别蓝色的图层的大小蛮大的，因为围绕x轴变换相当于在屏幕垂直方向旋转，所以看到大小变换很大。

修改数据结构

修改数据结构的方式需要了解矩阵相乘的原理，以下是CATransform3D数据结构的定义。可以直接访问矩阵的成员变量进行修改。

struct CATransform3D
{
  CGFloat m11, m12, m13, m14;
  CGFloat m21, m22, m23, m24;
  CGFloat m31, m32, m33, m34;
  CGFloat m41, m42, m43, m44;
};

typedef struct CATransform3D CATransform3D;

平移demo的代码可以修改成如下这种形式

CATransform3D transform = CATransform3DIdentity;
transform.m41 = 30;
transform.m42 = 30;
layer2.transform = transform;

键值编码

键值编码通过关键路径获取和设置一个图层的CATransform3D矩阵的值。可以分别通过ratotion，scale，translation和xyz进行设置。