Windows GDI和GDI+编程实例剖析(3)

4.GDI+ 编程

   “ GDI+ ”菜单下的“画线”子菜单单击事件消息处理函数的代码如下：

void CGdiexampleDlg::OnGdipDrawLine()

{

  // TODO: Add your command handler code here     

  CClientDC dc(this);

 

 

  // 逻辑坐标与设备坐标变换

  CRect rect;

  GetClientRect(&rect);

  dc.SetMapMode(MM_ANISOTROPIC);

  dc.SetWindowOrg(0, 0);

  dc.SetWindowExt(rect.right, rect.bottom);

  dc.SetViewportOrg(0, rect.bottom / 2);

  dc.SetViewportExt(rect.right,  - rect.bottom);

 

 

  // 创建 Graphics 对象

  Graphics graphics(dc);

  // 创建 pen

  Pen myPen(Color::Red);

  myPen.SetWidth(1);

  // 画正旋曲线

  for (int i = 0; i < rect.right; i++)

  {

    graphics.DrawLine(&myPen, i, 100 *sin(2 *(i / (rect.right / 5.0)) *PI), i +

      1, 100 *sin(2 *((i + 1) / (rect.right / 5.0)) *PI));

  }

  // 画 X 轴

  myPen.SetColor(Color::Blue);

  graphics.DrawLine(&myPen, 0, 0, rect.right, 0);

}

由于我们使用的是 Visual C++6.0 而非 VS.Net ，我们需要下载微软的 GDIPLUS 支持包。在微软官方网站下载时需认证 Windows 为正版，我们可从这个地址下载： [url]http://www.codeguru.com/code/legacy/gdi/GDIPlus.zip[/url] 。一个完整的 GDI+ 支持包至少包括如下文件：

（ 1 ）头文件： gdiplus.h

（ 2 ）动态链接库的 .lib 文件： gdiplus.lib

（ 3 ）动态链接库的 .dll 文件： gdiplus.dll

少了（ 1 ）、（ 2 ）程序不能编译，少了（ 3 ）程序能以共享 DLL 的方式编译但是不能运行，运行时找不到 .dll 文件。

为使得 Visual C++6.0 支持 GDI+ ，我们需要在使用 GDI+ 对象的文件的开头添加如下代码：

#define UNICODE

#ifndef ULONG_PTR

  #define ULONG_PTR unsigned long*

#endif

#include "c:\gdiplus\includes\gdiplus.h"

using namespace Gdiplus;

#pragma comment(lib, "c:\\gdiplus\\lib\\gdiplus.lib")

在 Visual C++ 中使用 GDI+ 必须先进行 GDI+ 的初始化，我们在 CWinApp 派生类的 InitInstance 函数中进行此项工作是最好的：

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// CGdiexampleApp initialization

 

 

BOOL CGdiexampleApp::InitInstance()

{

  AfxEnableControlContainer();

 

 

  // Standard initialization

 

 

  #ifdef _AFXDLL

    Enable3dControls(); // Call this when using MFC in a shared DLL

  #else

    Enable3dControlsStatic(); // Call this when linking to MFC statically

  #endif

 

 

  // 初始化 gdiplus 的环境

  GdiplusStartupInput gdiplusStartupInput;

  ULONG_PTR gdiplusToken;

  // 初始化 GDI+.

  GdiplusStartup(&gdiplusToken, &gdiplusStartupInput, NULL);

 

 

  CGdiexampleDlg dlg;

  m_pMainWnd = &dlg;

  int nResponse = dlg.DoModal();

  if (nResponse == IDOK){}

  else if (nResponse == IDCANCEL){}

 

 

  // 关闭 gdiplus 的环境

  GdiplusShutdown(gdiplusToken);

 

 

  return FALSE;

}

单击“ GDI+ ”菜单下的“画线”子菜单，也会出现如图 1 所示的效果。 观察 void CGdiexampleDlg::OnGdipDrawLine() 函数，我们发现用 GDI+ 进行图形、图像操作的步骤为：

（ 1 ）创建 Graphics 对象： Graphics 对象表示 GDI+ 绘图表面，是用于创建图形图像的对象；

（ 2 ）使用 Graphics 对象绘制线条和形状、呈现文本或显示与操作图像。

Graphics 对象是 GDI+ 的核心， GDI 中设备上下文 dc 和 Graphics 对象的作用相似，但在 GDI 中使用的是基于句柄的编程模式，而 GDI+ 中使用的则是基于对象的编程模式。 Graphics 封装了 GDI+ 绘图面，而且此类无法被继承，它的所有成员函数都不是虚函数。

下面，我们来逐个用实际代码实现 GDI+ 的新增功能，这些新增功能包括：渐变的画刷 (Gradient Brushes) 、基数样条函数 (Cardinal Splines) 、持久的路径对象 (Persistent Path Objects) 、变形和矩阵对象 (Transformations &Matrix Object) 、可伸缩区域 (Scalable Regions) 、 Alpha 混合 (Alpha Blending) 和丰富的图像格式支持等。

渐变的画刷

GDI+ 提供了用于填充图形、路径和区域的线性渐变画刷和路径渐变画刷。

线性渐变画刷使用渐变颜色来填充图形。

当用路径渐变画刷填充图形时，可指定从图形的一部分移至另一部分时画刷颜色的变化方式。例如，我们可以只指定图形的中心颜色和边缘颜色，当画刷从图形中间向外边缘移动时，画刷会逐渐从中心颜色变化到边缘颜色。

void CGdiexampleDlg::OnGradientBrush()

{

  // TODO: Add your command handler code here

  CClientDC dc(this);

  CRect rect;

  GetClientRect(&rect);

  // 创建 Graphics 对象

  Graphics graphics(dc);

  // 创建渐变画刷

  LinearGradientBrush lgb(Point(0, 0), Point(rect.right, rect.bottom), Color

    ::Blue, Color::Green);

  // 填充

  graphics.FillRectangle(&lgb, 0, 0, rect.right, rect.bottom);

}

本程序使用线性渐变画刷，当画刷从客户区左上角移向客户区右下角的过程中，颜色逐渐由蓝色转变为绿色。

图 3 GDI+ 渐变画刷

基数样条函数

GDI+ 支持基数样条，基数样条指的是一连串单独的曲线，这些曲线连接起来形成一条较大的曲线。样条由点（ Point 结构体）的数组指定，并通过该数组中的每一个点。基数样条平滑地穿过数组中的每一个点（不出现尖角），因此比用直线连接创建的路径精确。

void CGdiexampleDlg::OnCardinalSpline()

{

  // TODO: Add your command handler code here

  CClientDC dc(this);

  // 创建 Graphics 对象

  Graphics graphics(dc);

  Point points[] =

  {

    Point(0, 0), Point(100, 200), Point(200, 0), Point(300, 200), Point(400, 00)

  };

  // 直接画线

  for (int i = 0; i < 4; i++)

  {

    graphics.DrawLine(&Pen(Color::Blue, 3), points[i], points[i + 1]);

  }

  // 利用基数样条画线

  graphics.DrawCurve(&Pen(Color::Red, 3), points, 5);

}

图 4 演示了直接连线和经过基数样条平滑拟合后的线条的对比，后者的曲线（ Curve ）没有尖角。这个工作我们在中学的数学课上把离散的点连接成曲线时做过。

图 4 GDI+ 基数样条

持久的路径对象

在 GDI 中，路径隶属于一个设备上下文，一旦设备环境指针超过它的生存期，路径也会被删除。利用 GDI+ ，可以创建并维护与 Graphics 对象分开的 GraphicsPath 对象，它不依赖于 Graphics 对象的生存期。

变形和矩阵对象

GDI+ 提供了 Matrix 对象，它是一种可以使变形 ( 旋转、平移、缩放等 ) 简易灵活的强大工具， Matrix 对象需与要被变形的对象联合使用。对于 GraphicsPath 类，我们可以使用其成员函数 Transform 接收 Matrix 参数用于变形。

void CGdiexampleDlg::OnTransformationMatrix()

{

  // TODO: Add your command handler code here

  CClientDC dc(this);

  // 创建 Graphics 对象

  Graphics graphics(dc);

  GraphicsPath path;

  path.AddRectangle(Rect(250, 20, 70, 70));

  graphics.DrawPath(&Pen(Color::Black, 1), &path); // 在应用变形矩阵之前绘制矩形

  // 路径变形

  Matrix matrix1, matrix2;

 

 

  matrix1.Rotate( 45.0f); // 旋转顺时针 45 度

  path.Transform(&matrix1); // 应用变形

  graphics.DrawPath(&Pen(Color::Red, 3), &path);

 

 

  matrix2.Scale( 1.0f, 0.5f); // 转化成为平行四边形法则

  path.Transform(&matrix2); // 应用变形

  graphics.DrawPath(&Pen(Color::Blue, 3), &path);

}

图 5 演示了正方形经过旋转和拉伸之后的效果：黑色的为原始图形，红色的为旋转 45 度之后的图形，蓝色的为经过拉伸为平行四边形后的图形。

图 5 GDI+ 变形和矩阵对象

可伸缩区域

GDI+ 通过对区域（ Region ）的支持极大地扩展了 GDI 。在 GDI 中，区域存储在设备坐标中，可应用于区域的唯一变形是平移。但是在 GDI + 中，区域存储在全局坐标（世界坐标）中，可对区域利用变形矩阵进行变形 ( 旋转、平移、缩放等 ) 。

void CGdiexampleDlg::OnScalableRegion()

{

  // TODO: Add your command handler code here

  CClientDC dc(this);

  // 创建 Graphics 对象

  Graphics graphics(dc);

  // 创建 GraphicsPath

  GraphicsPath path;

  path.AddLine(100, 100, 150, 150);

  path.AddLine(50, 150, 150, 150);

  path.AddLine(50, 150, 100, 100);

  // 创建 Region

  Region region(&path);

  // 填充区域      

  graphics.FillRegion(&SolidBrush(Color::Blue), &region);

  // 区域变形

  Matrix matrix;

  matrix.Rotate( 10.0f); // 旋转顺时针 20 度

  matrix.Scale( 1.0f, 0.3f); // 拉伸

  region.Transform(&matrix); // 应用变形

  // 填充变形后的区域    

  graphics.FillRegion(&SolidBrush(Color::Green), &region);

}

上述程序中以蓝色填充一个三角形区域，接着将此区域旋转和拉伸，再次显示，其效果如图 6 。

图 6 GDI+ 区域变形

丰富的图像格式支持

GDI + 提供了 Image 、 Bitmap 和 Metafile 类，方便用户进行图像格式的加载、操作和保存。 GDI+ 支持的图像格式有 BMP 、 GIF 、 JPEG 、 EXIF 、 PNG 、 TIFF 、 ICON 、 WMF 、 EMF 等，几乎涵盖了所有的常用图像格式。

void CGdiexampleDlg::OnImage()

{

  // TODO: Add your command handler code here

  CClientDC dc(this);

  // 创建 Graphics 对象

  Graphics graphics(dc);

  Image image(L "d:\\1.jpg");

  // 在矩形区域内显示 jpg 图像

  Point destPoints1[3] =

  {

    Point(10, 10), Point(220, 10), Point(10, 290)

  };

  graphics.DrawImage(&image, destPoints1, 3);

  // 在平行四边形区域内显示 jpg 图像

  Point destPoints2[3] =

  {

    Point(230, 10), Point(440, 10), Point(270, 290)

  };

  graphics.DrawImage(&image, destPoints2, 3);

}

上述程序将 D 盘根目录下文件名为“ 1.jpg ”的 jpg 图像以矩阵和平行四边形两种方式显示，效果如图 7 。

图 7 GDI+ 多种图像格式支持

由此我们可以看出， GDI+ 在图像显示和操作方面的确比 GDI 简单许多。回忆我们在《 Visual C++ 中 DDB 与 DIB 位图编程全攻略》一文（地址： [url]http://dev.yesky.com/72/2150572.shtml?412[/url] ）中所介绍的用 GDI 显示位图的方式，其与 GDI+ 图像处理的难易程度真是有天壤之别。

Alpha 混合

Alpha 允许将两个物体混合起来显示，在 3D 气氛和场景渲染等方面有广泛应用。它能“雾化”图像，使得一个图像着色在另一个半透明的图像上，呈现一种朦胧美。我们知道，一个像素可用 R ， G ， B 三个维度来表示，我们可以再加上第 4 个即： Alpha 维度（ channel ），表征透明程度。

void CGdiexampleDlg::OnAlphaBlend()

{

  // TODO: Add your command handler code here

  CClientDC dc(this);

  // 创建 Graphics 对象

  Graphics graphics(dc);

  // 创建 ColorMatrix

  ColorMatrix ClrMatrix =

  {

      1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f,

      0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f,

      0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f,

      0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.5f, 0.0f,

      0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f

  };

  // 将 ColorMatrix 赋给 ImageAttributes

  ImageAttributes ImgAttr;

  ImgAttr.SetColorMatrix(&ClrMatrix, ColorMatrixFlagsDefault,

    ColorAdjustTypeBitmap);

  // 在矩形区域内显示 jpg 图像

  Image img1(L "d:\\1.jpg");

  Point destPoints1[3] =

  {

    Point(10, 10), Point(220, 10), Point(10, 290)

  };

  graphics.DrawImage(&img1, destPoints1, 3);

  //Alpha 混合

  Image img2(L "d:\\2.jpg");

  int width, height;

  width = img2.GetWidth();

  height = img2.GetHeight();

  graphics.DrawImage(&img2, RectF(10, 10, 210, 280), 0, 0, width, height,

    UnitPixel, &ImgAttr);

  // 在平行四边形区域内显示 jpg 图像

  Point destPoints2[3] =

  {

    Point(230, 10), Point(440, 10), Point(270, 290)

  };

  graphics.DrawImage(&img1, destPoints2, 3);

  //Alpha 混合

  graphics.DrawImage(&img2, destPoints2, 3, 0, 0, width, height, UnitPixel,

    &ImgAttr);

}

上述程序中将 D 盘根目录下文件名为“ 1.jpg ”的图像以矩阵和平行四边形两种方式显示，然后将文件名为为“ 2.jpg ”的图像与之进行混合，其效果如图 8 。

图 8 GDI+ Alpha 混合

为了能进行 Alpha 混合，我们需要使用 ImageAttributes 类和 ColorMatrix 矩阵， ImageAttributes 可以进行颜色、灰度等调整从而达到控制图像着色方式的目的。 ColorMatrix 是 ImageAttributes 类大多数函数的参数，它包含了 Alpha 、 Red 、 Green 、 Blue 维度的值，以及另一维 w ，顺序为 RGBaw 。

CGdiexampleDlg::OnAlphaBlend() 函数中 ColorMatrix 的实例 ClrMatrix 中元素（ 4,4 ）的值为 0.5 ，表示 Alpha 度的值为 0.5 （即半透明）。在 ColorMatrix 中，元素（ 5,5 ）的值恒定为 1.0 。我们把 ClrMatrix 的元素（ 0,0 ）修改为 0.0 ，即使得图像 2.jpg 的红色维度全不显示，再看效果，为图 9 。列位读者，我们以前在豪杰超级解霸中调整 R ， G ， B 值从而控制图像输出颜色的时候，调的就是这个东东！图 9 的效果很像破旧彩色电视机，红色电子枪“嗝”了。刚大学毕业时，俺那个叫穷啊，就买了这么个电视机，还看得很爽，真是往事不堪回首！

图 9 GDI+ 中的 ColorMatrix

强大的文字输出

GDI+ 拥有极其强大的文字输出处理能力，输出文字的颜色、字体、填充方式都可以直接作为 Graphics 类 DrawString 成员函数的参数进行设置，其功能远胜过 GDI 设备上下文的 TextOut 函数。

void CGdiexampleDlg::OnText()

{

  // TODO: Add your command handler code here

  CClientDC dc(this);

  // 创建 Graphics 对象

  Graphics graphics(dc);

  // 创建 20 号 " 楷体 " 字体

  FontFamily fontFamily1(L " 楷体 _GB2312"); // 定义 " 楷体 " 字样

  Font font1(&fontFamily1, 20, FontStyleRegular, UnitPoint);

  // 定义输出 UNICODE 字符串

  WCHAR string[256];

  wcscpy(string, L " 天极网的读者朋友，您好！ ");

  // 以蓝色画刷和 20 号 " 楷体 " 显示字符串

  graphics.DrawString(string, (INT)wcslen(string), &font1, PointF(30, 10),

    &SolidBrush(Color::Blue));

  // 定义字符串显示画刷

  LinearGradientBrush linGrBrush(Point(30, 50), Point(100, 50), Color(255, 255,

    0, 0), Color(255, 0, 0, 255));

  // 以线性渐变画刷和创建的 20 号 " 楷体 " 显示字符串

  graphics.DrawString(string, (INT)wcslen(string), &font1, PointF(30, 50),

    &linGrBrush);

  // 创建 20 号 " 华文行楷 " 字体

  FontFamily fontFamily2(L " 华文行楷 "); // 定义 " 楷体 " 字样

  Font font2(&fontFamily2, 20, FontStyleRegular, UnitPoint);

  // 以线性渐变画刷和 20 号 " 华文行楷 " 显示字符串

  graphics.DrawString(string, (INT)wcslen(string), &font2, PointF(30, 90),

    &linGrBrush);

  // 以图像创建画刷

  Image image(L "d:\\3.jpg");

  TextureBrush tBrush(&image);

  // 以图像画刷和 20 号 " 华文行楷 " 显示字符串

  graphics.DrawString(string, (INT)wcslen(string), &font2, PointF(30, 130),

    &tBrush);

  // 创建 25 号 " 华文中宋 " 字体

  FontFamily fontFamily3(L " 华文中宋 "); // 定义 " 楷体 " 字样

  Font font3(&fontFamily2, 25, FontStyleRegular, UnitPoint);

  // 以图像画刷和 20 号 " 华文行楷 " 显示字符串

  graphics.DrawString(string, (INT)wcslen(string), &font3, PointF(30, 170),

    &tBrush);

}

上述代码的执行效果如图 10 所示，字体、颜色和填充都很丰富！

图 10 GDI+ 文本输出

5.GDI 与 GDI+ 的比较

GDI+ 相对 GDI 而言主要在编程方式上发生了巨大的改变。

GDI 的核心是设备上下文， GDI 函数都依赖于设备上下文句柄，其编程方式是基于句柄的； GDI+ 无需时刻依赖于句柄或设备上下文，用户只需创建一个 Graphics 对象，就可以用面向对象的方式调用其成员函数进行图形操作，编程方式是基于对象的。

       GDI 在使用设备上下文绘制线条之前，必须先调用 SelectObject 以使钢笔对象和设备上下文关联。其后，在设备上下文中绘制的所有线条均使用该钢笔，直到选择另一支不同的钢笔为止。 CGdiexampleDlg::OnGdiDrawLine 函数中的下列语句完成的就是这个功能：

     // 创建绘制正旋曲线的 pen 并将其选入设备上下文

     CPen pen(PS_SOLID,1,RGB(255,0,0));

     HGDIOBJ oldObject = dc.SelectObject(pen.GetSafeHandle());

     …

     // 创建绘制 x 轴的 pen 并将其选入设备上下文

     CPen penx(PS_SOLID,1,RGB(0,0,255));

     dc.SelectObject(penx.GetSafeHandle());

     …

     // 恢复原先的 pen

  dc.SelectObject(oldObject);

但是，在 GDI+ 中，只需将 Pen 对象直接作为参数传递给 Graphics 类的 DrawLine 等方法即可，而不必使 Pen 对象与 Graphics 对象关联，例如 CGdiexampleDlg::OnGdipDrawLine 函数中的下列语句：

       Pen myPen(Color::Red);

       myPen.SetWidth(1);

       …

       graphics.DrawLine(&myPen,i,100*sin(2*(i/(rect.right/5.0))*PI),

                     i+1,100*sin(2*((i+1)/(rect.right/5.0))*PI));

       …

       graphics.DrawLine(&myPen,0,0,rect.right,0);

GDI 中有当前位置的概念，所以在使用 GDI 绘制线条前应该先使用 MoveTo 移动当前位置，再使用 LineTo 画线，例如：

     // 绘制正旋曲线

     dc.MoveTo(0,0) ;

     for(int i=0;i<rect.right;i++)

     {

            dc.LineTo(i,100*sin(2*(i/(rect.right/5.0))*PI));      

     }    

而 GDI+ 中则没有当前位置的概念，画线函数中可以直接指定起点和终点，例如：

graphics.DrawLine(&myPen,0,0,rect.right,0);

6. 结论

鉴于 GDI+ 良好的易用性和其具有的强大功能，我们建议尽快抛弃 GDI 编程方式，因为我们没有必要将时间浪费在无意义的重复代码的设计上。 GDI+ 对 GDI 的增强，某种意义上类似于 MFC 对 Windows API 的整理和封装。作为一种良好的“生产工具”，它必将大大地促进开发时的“生产力”。