Windows学习笔记11——图形基础<三>

GDI映射方式

      映射方式的作用：定义了windows如何将GDI函数中指定的逻辑坐标映射为设备坐标。

1、概述

       <1>、在TextOut中，以及在几乎所有的GDI函数中，坐标值使用的都是一种逻辑单位，windows必须将逻辑单位转换为设备单位，即图素，这种转换由映射方式、窗口原点、视口原点、窗口范围、视口范围控制。映射方式还指示者x轴、y轴的方向。

       <2>、Windows定义了8种映射方式：   MM_TEXT、MM_LOMETRIC、MM_HIMETRIC、MM_LOENGLISH、MM_HIENGLISH、MM_TWIPS、MM_ISOTROPIC、MM_ANISOTROPIC。

       <3>、调用SetMapMode函数来设置映射方式：SetMapMode(hdc, iMapMode);

        调用GetMapMode函数来得到当前的映射方式：iMapMode = GetMapMode(hdc);

       <4>、系统内定的映射方式是：MM_TEXT，在这种映射方式下，逻辑单位与实际单位相同，用户可以直接以图素为单位进行操作。

        在MM_TEXT映射模式下调用TextOut: TextOut(hdc, 8, 16, TEXT("Hello"),5); 表示文字从距离显示区域左端8图素、距离显示区域上端16图素的位置处开始；

        在MM_LOENGLISH映射模式下调用TextOut: TextOut(hdc, 50, -100, TEXT("Hello"),5); 表示文字从距离显示区域左端0.5英寸、距离显示区域上端1英寸的位置处开始

       <5>、用户如果需要以英寸或毫米显示图像，可以从GetDeviceCaps中取得所需要的信息，然后自己在进行缩放。其他映射方式只是避免用户自己缩放的一种简便方式。

2、设备坐标和逻辑坐标

       由于映射方式是一种设备描述表属性，所以，只有对需要设备描述表句柄作参数的GDI函数，映射方式才会起作用。Windows对所有消息（如WM_MOVE、WM_SIZE和WM_MOUSEMOVE）,对所有的非GDI函数，甚至对一些GDI函数，永远使用设备坐标（即图素单位）。

      注意：从GetTextMetrics调用中返回的TEXTMETRIC结构的值是使用逻辑单位的。如使用MM_TEXT，从该结构得到的字元高度和宽度是图素单位（该模式下逻辑单位与设备单位一样），如果使用MM_LOENGLISH，则字元尺寸的单位是百分之一英寸。

3、设备坐标系

       windows将GDI函数中指定的逻辑坐标值映射为设备坐标。

       Windows为显示器定义了3种设备坐标系，所有的设备坐标系都以图素为单位，水平轴（x轴）上的值从左向右递增，垂直轴（y轴）上的值从上向下递增。

       屏幕坐标系：屏幕左上角为原点，如果以DISPLAY为参数调用CreateDC，来取得整个屏幕的设备描述表，则在内定的逻辑坐标将映射为屏幕坐标。

       窗口坐标系：以程序窗口为基准，如标题列、功能列、卷动列和窗口框架都包含在内，窗口边框的左上角为原点，如果使用GetWindowDC获得设备描述表，GDI函数中的逻辑坐标将被转换为窗口坐标。

       客户区坐标系：客户区的左上角为原点，GetDC或BeginPaint获得设备描述表，GDI函数中的逻辑坐标将被映射为客户区坐标。

        坐标系之间的转换：

        调用ClientToScreen函数，可以将客户区坐标转换为屏幕坐标

        调用ScreenToClient函数，可以将屏幕坐标转换为客户区坐标

        窗口坐标系很少使用，不过经常使用GetWindowRect函数取得屏幕坐标系下窗口的位置和大小。

4、窗口（windowport）与视口（viewport）

         自己理解：“窗口”是逻辑坐标下的程序视窗范围，“视口”是设备坐标下的程序视窗范围。

        注意设备坐标点(0,0)，始终是在屏幕（或窗口或客户区）的左上角，但是点(0,0)不一定是映射关系中的原点。

        映射方式用于定义从“窗口”（逻辑坐标）到"视口"（设备坐标）的映射。

        窗口和视口仅是数学上的概念，要记住“窗口”是依据逻辑坐标的，单位可以是图素、毫米、英寸或者其他单位。“视口”是依据设备单位的，单位只能是图素。它们存在以下映射关系：

       

       其中，点(xWindow, yWindow)是待转换的逻辑点，点(xViewport,yViewport)是转换后的设备坐标点。(xWinExt, yWinExt)是逻辑坐标的窗口范围，(xViewExt, yViewExt)是设备坐标系下的窗口范围。

       注：调用DPtoLP函数，可以将设备坐标点转换为逻辑坐标点；

               DPtoLP(hdc, pPoints, iNumber);

               调用LPtoDP函数，可以将逻辑点转换为设备点：

               LPtoDP(hdc, pPoints, iNumber);

               经常使用的调用：将GetClientRect（设备坐标）取得的客户区大小转换为逻辑坐标：

               GetClientRect(hwnd, &rect);

               DPtoLP(hdc, (PPOINT)&rect, 2);

5、MM_TEXT映射方式

        这种映射方式又称为文字映射方式，视口范围与窗口范围的比例为1:，映射公式如下:

         xViewport = xWindow - xWinOrg + xViewOrg;

         yViewport = yWindow - yWinOrg + yViewOrg;

        Windows提供SetViewportOrgEx和SetWindowOrgEx函数来改变视口和窗口的原点。注意：一般只会使用SetViewportOrgEx和SetWindowOrgEx之一，但不会同时使用它们。

        例如：(1)、假设客户区为cxClient个像素宽，有cyClient个像素高，如果将逻辑点（0,0）映射到客户区的中心，可以调用：SetViewportOrgEx(hdc, cxClient/2, cyClient/2);

        这时，客户区中逻辑x轴的范围是-cxClient到cxClient，逻辑y轴的范围是-cyClient到cyClient;

        注意：使用SetWindowOrg(hdc, -cxClient/2, -cyClient/2, NULL);可以得到相同的效果。该函数是将逻辑点（-cxClient, -cyClient）设备点（0, 0）即左上角。注意这里的参数是逻辑单位。

        问题1：屏幕（或窗口或客户区）的左上角始终是设备点(0,0)，与通过SetWindowOrg来改变窗口原点是否矛盾？

        答：虽然SetViewportOrgEx和SetWndowOrgEx是改变视口和窗口的原点，但是可以这样理解，SetViewportOrgEx(hdc, cxClient/2, cyClient/2)是改变逻辑原点，即将原来逻辑坐标系中的点（cxClient/2, cyClient/2）作为新的逻辑坐标系中的原点（0,0）,SetWindowsOrgEx(hdc, -cxClient/2,-cyClient/2,NULL),实际上并未改变设备坐标系原点的位置，它改变的仍然是逻辑原点，它将逻辑点（-cxClient/2,-cyClient/2）映射到设备原点（0,0）即左上角，等价于原来的逻辑原点（0,0）变为新逻辑坐标系中的点（-cxClient/2,-cyClient/2）。

        问题2：既然这样，那么根据映射公式，“窗口”原点始终映射到"视口"原点的现象又该如何解释？

        答：首先，在同一个公式中描述的坐标是在同一个坐标系下的，例如逻辑坐标系的原点在公式中描述为逻辑点（xWinOrg,yWinOrg）,而设备坐标系的原点在公式中描述为逻辑点（xViewOrg,yViewOrg）;例如，我们将逻辑坐标系的原点设置为（cxClient,cyClient），在公式中描述为（cxClient,cyClient），设备坐标系的原点在设备点（0,0）,在公式中描述为逻辑点（-cxClient,-cyClient），即现在点(cxClient,cyClient)到点(-cxClient,-cyClient)的映射就表示了逻辑坐标系到设备坐标系中的映射，因此，我们可以说新逻辑坐标系的原点映射到了设备坐标系的原点（该点在逻辑坐标下描述为(-cxClient,-cyClient)，在设备坐标系中描述为设备点(0,0)）。

        问题3：屏幕（或窗口或客户区）左上角的点与原点有什么关系？

        答：设备坐标系原点始终在这个左上角，它在设备坐标系中的描述始终是(0,0)，在逻辑坐标系中的描述却可以是任意逻辑点（这取决于逻辑坐标系的原点位置）；

        逻辑坐标系原点与这个左上角没有必然关系，只不过在MM_TEXT模式下，逻辑坐标系原点与设备坐标系原点重合，都在屏幕左上角。

       注意：记住以下两点，将非常重要：

        SetViewportOrgEx(hdc, cxClient/2,cyClient/2,NULL);//将逻辑原点平移（cxClient/2,cyClient/2）距离（矢量）；

        SetWindowOrgEx(hdc, -cxClient/2, cyCLient/2, NULL);//将逻辑原点平移（cxClint/2,cyCLient/2）距离（矢量）；

      因此，当两个函数调用同时使用时，逻辑原点平移的距离是（cxClient,cyClient）。

      得到当前的视口和窗口原点:

             GetViewportOrgEx(hdc, &pt);//返回值为设备坐标。

             GetWindowOrgEx(hdc, &pt);//返回值为逻辑坐标。

6、“度量”映射方式

       *Windows包含五种以实际尺寸来表示逻辑坐标的映射方式。由于x轴和y轴的逻辑坐标映射为相同的实际单位，这些映射方式能使我们画出不变形的圆和矩形。

       *这五种“度量”映射方式是：MM_LOENGLISH、MM_LOMETRIC、MM_HIENGLISH、MM_TWIPS、MM_HIMETRIC。注意：这五种映射方式的y轴是随着上升而增长的。

       *关于视口与窗口的范围：

       假定在windowsNT系统下，屏幕分辨率是1024*768,则视口与窗口的范围如下表：

      

       其中视口范围单位是：设备单位（图素）,窗口单位是：逻辑单位（具体的英寸、毫米等）。

       视口范围与窗口范围的比例，反映每逻辑单位内图素的个数。

       *注意:当把映射方式改为这五种之一时，初始的窗口原点在屏幕左上角，x向右增加；y轴向上增加。（显示文字必须使用负的y轴值）。

       *改变逻辑坐标原点：在这些映射模式下使用SetViewportOrgEx来改变原点很方便。

       如：SetViewportOrgEx(hdc, 0, cyClient, NULL);//假定cyClient是以图素为单位的显示区域高度。

        另一种方法，通过SetWindowOrgEx函数来改变逻辑坐标原点，因为它的参数要求使用逻辑单位，因此要先将图素单位描述的点通过DPtoLP函数转换为逻辑点，然后再使用：

       如：pt.x = cxClient/2;  pt.y = cyClient/2;

              DPtoLP(hdc, &pt, 1);

              SetWindowOrgEx(hdc, -pt.x, -pt.y, NULL);

7、“自行决定的”映射方式

       MM_ISOTROPIC和MM_ANISOTROPIC，只有这两种映射方式可以让用户来改变视口和窗口范围。单词“isotropic”的意思是“同方向性”，“anisotropic”的意思是“异方向性”。

       MM_ISOTROPIC映射方式，x轴和y轴的逻辑单位的实际尺寸相等。它与“度量”映射方式之间的区别是：使用MM_ISOTROPIC，用户可以控制逻辑单位的实际尺寸。可以根据显示区域的大小来调整逻辑单位大小，并相应地放大或缩小显示区域内所画的图像。

       注：MM_TEXT和“度量”映射方式，称为“完全局限性”映射方式，即视口、窗口的范围不能改变，以及Windows将逻辑坐标换算为设备坐标的方法不能改变；

             MM_ISOTROPIC是“半局限性”映射方式，即视口、窗口的范围允许用户改变，但是Windows只会调整它们，使得x轴和y轴的逻辑单位代表同样的实际尺寸；

             MM_ANISOTROPIC是“非局限性”映射方式，即视口、窗口的范围允许用户改变，而且Windows不会调整这些值。

       <1>、MM_ISOTROPIC映射方式：

       在这种映射方式下，用户可以通过SetWindowExtEx和SetViewportExtEx来设定窗口、视口的范围，然后Windows将调整范围的值，以保证x轴与y轴上的逻辑单位有相同的实际距离。

       一般说来，用用户期望的逻辑窗口的逻辑尺寸作为SetWindowExtEx的参数，用显示区域的实际宽和高作为SetViewportExtEx的参数。为了更有效地使用显示区域的空间，必须先调用SetWindowExtEx，然后调用SetVieportExtEx函数。

       <2>、MM_ANISOTROPIC映射方式：

       在MM_ANISOTROPIC映射方式下，Windows不调整用户设定的视口、窗口范围，逻辑x轴和y轴可以具有不等的实际尺寸。

 

二、矩形、区域、剪切

      “区域”是屏幕上的一块地方，它是矩形、多边形、椭圆的组合。

1、矩形函数

       FillRect(hdc, &rect, hBrush);//用指定的画刷来填入矩形，该函数不需要先将画刷选进设备描述表。

       FrameRect(hdc, &rect, hBrush);//使用画刷画矩形框，但不填入矩形。（允许使用者画一个不一定为纯色的矩形框）

       InvertRect(hdc, &rect);//将矩形中所有图素翻转（1变为0, 0变为1）

       SetRect(&rect, xLeft, yTop, xRight, yBottom);//设置矩形的左上角与右下角坐标。

       OffsetRect(&rect, x, y);//将矩形沿x轴和y轴移动几个单位。

       InflateRect(&rect, x, y);//增减矩形的尺寸。

       SetRectEmpty(&rect);//矩形各栏位设置为0。

       CopyRect(&DestRect, &SrcRect);//将矩形复制给另一个矩形。

       IntersectRect(&DestRect, &ScrRect1, &ScrRect2);//取得两个矩形的交集

       UnionRect(&DestRect, &ScrRect1, &ScrRect2);//取得两个矩形的并集

       bEmpty = IsRectEmpty(&rect);//确定矩形是否为空

       bInRect = PtInRect(&rect, point);//确定点是否在矩形内

       矩形对象可以直接相互赋值，如DestRect = ScrRect;

2、随机矩形的实现(PeekMessage的使用)

      <1>、如何利用程序的空闲时间

      程序一定有许多空闲时间，在这个时间里，所有消息队列为空，Windows只停在一个小循环中等待键盘uozhe鼠标输入。要想利用这些空闲时间，可以使用PeekMessage函数。

      <2>这里着重介绍PeekMesage的使用

      函数原型：BOOL PeekMessage(LPMSG lpMsg, HWND hWnd, UINT wMsgFilterMin, UINT wMsgFilterMax, UINT wRemoveMsg );

       PeekMessage的最后一个参数指定如何处理消息：

              PM_NOREMOVE:消息在被PeekMessage处理后，不从消息队列中移除

              PM_REMOVE:消息在被PeekMessage处理后，从消息队列中移除

       PeekMessage的返回值：

              消息队列中有有效消息时，返回非零；消息队列中没有有效消息时返回零。

       PeekMessage和GetMessage的对比：

       相同点：PeekMessage和GetMessage都用于查看应用程序的消息队列，有消息时将队列中的消息派发出去。

       不同点：无论应用程序消息队列中是否有消息，PeekMessage函数都立刻返回，程序能够继续执行后面的语句（无消息时执行其他指令，有消息时，先将消息派发出去，再执行其他指令）；

       GetMessage函数只有在消息队列中有消息时才返回，对列中无消息时会一直等待，直到下一个消息出现时才返回，在这段等待时间里，应用程序不执行任何指令。

       用PeekMessage改写普通的消息循环：

       改写前： while(GetMessage(&msg, NULL, 0, 0))

                      {

                            TranslateMessage(&msg);

                            DispatchMessage(&msg);

                      }

                      return msg.wParam;

       改写后：

                 while(true)

                 {

                        if(PeekMessage(&msg, NULL, 0, 0, PM_REMOVE))

                        {

                              if(msg.message == WM_QUIT)

                                    break;

                              TranslateMessage(&msg);

                              DispatchMessage(&msg);

                        }

                        else

                        {

                               //这是程序空闲时间，可以做想要做的事情

                        }

                 }

                return msg.wParam;

3、建立与绘制剪切区域

       剪切区域可以用于绘制和剪切，通过将剪切区域选进设备描述表，就可以用剪切区域来进行剪切（也就是说，将绘图的范围限制在显示区域的一部分）。

       注意：与画笔、画刷、点阵图一样，剪切区域也是GDI物件，在最后要用DeleteObject来删除使用者建立的剪切区域。

      *建立矩形剪切区域：

               hRgn = CreateRectRgn(xLeft, yTop, xRight, yBottom);

               或者hRgn = CreateRectRgnIndirect(&rect);

      *建立椭圆剪切区域：

               hRgn = CreateEllipticRgn(xLeft, yTop, xRight, yBottom);

               或者hRgn = CreateEllipticRgnIndirect(&rect);

      *建立圆角矩形剪切区域：

               hRgn = CreateRoundRectRgn(xLeft,yTop, xRight,yBottom, nWidth, nHeight);

      *建立多边形剪切区域：

               hRgn = CreatePolygonRgn(&point, iCount, iPolyFileMode);

      *组合剪切区域：

              iRgnType = CombineRgn(hDestRgn, hSrcRgn1, hSrcRgn2, iCombine);

        hSrcRgn1,hSrcRgn2标识两个将要组合的区域，hDestRgn指向组合后的新区域，iCombine标识组合的方式，可以是如下值：RGN_AND:两个剪切区域的公共部分；RGN_OR:两个剪切区域的全部；RGN_XOR:两个剪切区域的全部除去公共部分； RGN_DIFF:hSrcRgn1 不在hSrcRgn2中的部分； RGN_COPY:hSrcRgn1的全部（忽略hSrcRgn2）。

      返回值：NULLREGION, 或SIMPLEREGION, 或COMPLEXREGION, 或ERROR。

     剪切区域句柄可以用于的四个函数：

     FillRgn, FrameRgn,  InvertRgn, PaintRgn;

     其中PaintRgn函数用设备描述表中当前画刷填入选定区域。

    注意：这些函数都假定区域是用逻辑坐标定义的。

4、矩形与区域的剪切

      *类似于InvlidateRect和ValidateRect函数，Windows还有两个作用于区域的函数：

             InvalidateRgn(hwnd, hRgn, bErase ); 和 ValidateRgn(hwnd, hRgn);

      注意：当无效区域引起WM_PAINT消息时，剪切区域不一定是矩形。

      *将剪切区域选进设备描述表：(该剪切区域使用设备坐标)

             SelectObject(hdc, hRgn);  或 SelectClipRgn(hdc, hRgn);

      其他几个函数：

            ExcludeClipRect函数：将一个矩形从剪切区域中排除掉；

            IntersectClipRect 函数：用于建立一个新的剪切区域，它是前一个剪切区域与一个矩形的交集；

            OffsetClipRgn函数：用于将剪切区域移动到显示区域的另一部分。

5、实例

       创建两个椭圆区域：

             HRGN hRgnTemp1 = CreateEllipticRgn(0, 10, 20, 30);

             HRGN hRgnTemp2 = CreateEllipticRgn(12,10, 35,50);

       将两个区域组合：

             HRGN hRgnClip = CreateRectRgn(0,0,1,1);

             CombineRgn(hRgnClip, hRgnTemp1, hRgnTemp2, RGN_OR);

        删除原来的两个区域（因为不再需要了）

              DeleteObject(hRgnTemp1);

              DeleteObject(hRgnTemp2);

       这时，在响应WM_PAINT消息时，可以将组合后的剪切区域选进设备描述表：

              SelectClipRgn(hdc, hRgnClip);

      注意：使用BeginPaint获得设备描述表时，已经限制只能在剪切区域内绘图，因此用户不用关心绘制的图形会超出剪切区域边界，这样就可以画出在复杂的剪切区域内呈现的图画。