Windows 编程/GDI 和绘图

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本页将讨论使用 Windows GDI 库进行图形和绘图。

GDI 是 Windows 的原始图形 API。但是，DirectX 图形基础架构现在推荐用于其改进的 GPU 函数使用、alpha 混合和抗锯齿^[1]。

设备上下文

里面有什么？以及它们的默认值

GDI 对象（每种类型一个）		Windows 版本	设置函数	获取函数
画笔	零宽度黑色画笔（表示在任何缩放比例下 1 像素宽度）	2	SelectObject（SelectPen、SelectBrush、SelectFont）	GetCurrentObject
画刷	白色实心画刷	2
字体	系统默认字体	2
调色板	系统默认调色板（见下文）	3	SelectPalette
颜色空间	?	4	SetColorSpace
目标位图（不适用于元文件上下文）	取决于创建 DC 的函数	2	SelectObject（SelectBrush）
裁剪区域	取决于创建 DC 的函数	2	SelectObject（SelectBrush）	GetClipRgn（GetClipBox）
数字
映射模式、缩放和偏移量	1 单位 = 1 像素，原点 = 左/上	2	Get/Set MapMode、WindowOrgEx、WindowExtEx、ViewportOrgEx、ViewportExtEx
变换矩阵（旋转、剪切、缩放、偏移量）	平等	4	SetWorldTransform、ModifyTransform	GetWorldTransform
文本颜色，也用于涉及 blt 操作的黑白	黑色	2	SetTextColor	GetTextColor
背景颜色，用于文本 / 网格画刷 / 虚线背景和一些 blt 操作	白色	2	SetBkColor	GetBkColor
斜接限制（锐利多边形角的裁剪）	10.0F（线宽的十倍）	4	SetMiterLimit	GetMiterLimit
画刷原点（用于对齐图案画刷）	0/0	2	SetBrushOrgEx	GetBrushOrgEx
枚举和布尔开关
启用高级 GDI 函数	否	4	SetGraphicsMode	GetGraphicsMode
复杂多边形内或外（PolyFillMode）	交替规则	2	SetPolyFillMode	GetPolyFillMode
文本对齐	顶部/左侧	2	SetTextAlign	GetTextAlign
文本 / 网格画刷 / 虚线输出是否具有不透明背景颜色	有背景	2	SetBkMode	GetBkMode
位图在 blt 操作中如何拉伸	?	3	SetStretchBltMode	GetStretchBltMode
画笔 / 画刷和表面如何组合（布尔运算）	复制画笔	2	SetROP2	GetROP2
其他
路径（准备好的线）	空路径	4	BeginPath、EndPath ...	-
上下文堆栈	空	2	SaveDC	RestoreDC

待续...

画刷对象

Windows 使用画刷来绘制颜色并使用预定义的图案填充区域。画刷的最小尺寸为 8X8 像素，并且与画笔类似，具有三个基本特征：大小、图案和颜色。由于其 8X8 像素的最小尺寸，画刷被认为具有图案，而不是像画笔那样的样式。图案可以是实色、网格、对角线或任何其他用户定义的组合，甚至是位图图案。

case WM_PAINT:
{
    /* This will paint a red rectangle */
    HDC holdBrush; 
    HDC hdc = BeginPaint(hwnd, &ps);
    HBRUSH hBrush = CreateSolidBrush(RGB(255,0,0));

    holdBrush = SelectObject(hdc, hBrush);
    Rectangle(hdc, 10, 10, 100, 100);

    DeleteObject(hBrush);
    /* Memory management has been omitted for brevity */
    EndPaint(hwnd, &ps); 
    break; 
}

画刷对象背后是什么？

在创建时，请参见 LOGBRUSH 结构	修改
颜色（RGB 颜色，可以在实现时进行抖动）	SetDCBrushColor
样式（实心、网格或位图）	-
位图（对于位图样式）	-
实现时的隐藏字段
引用设备上下文（跟踪实现是否仍然有效）	UnrealizeObject
设备相关，可能是抖动的位图，通常为 8x8 尺寸	-

请注意，位图图案画刷的行为与网格画刷不同，即使位图看起来像网格。网格画刷是透明的，而位图画刷是不透明的。如果使用黑白位图，黑色将被替换为设备上下文的文本颜色，白色将被替换为背景颜色。（这正是 BitBlt() 的行为。）SetBkMode() 不会起作用。但是，DC 的 ROP2 会起作用。

画笔对象

画笔用于创建绘制的形状周围的边框。

可见字段，请参见 LOGPEN 结构	Windows 版本	修改
宽度，以水平(!) 逻辑单位表示，0 = 1 像素	2	-
样式（实心或某种点线）	2	-
用户点线样式（对于用户选择的样式）	4	-
颜色	2	SetDCPenColor
画刷（内容：见上文）	4	-
几何/装饰标志	4	-
提示如何绘制线端	4	-
提示如何绘制线连接	4	-
隐藏字段
引用设备上下文（跟踪其他隐藏字段的有效性）	2	UnrealizeObject？
以设备像素表示的宽度	2	-
给定颜色的调色板索引	2	-
用于填充宽线的设备相关位图	2	-

导致宽度大于 1 设备像素（而不是逻辑单位）的线将作为具有绕线规则的多边形绘制。线颜色永远不会进行抖动，除非使用具有实心画刷的 ExtCreatePen。

字体对象

字体用于以各种样式和尺寸显示文本和符号。Windows 2（非常基本）、3.1（引入 TrueType）和 4+（Unicode；世界变换旋转和镜像；倾斜度可能与旋转不同）之间的字体管理存在内部较大差异。

请参见 LOGFONT 结构以了解可见字段。

隐藏字段包括

引用设备上下文
设备相关位图字体表示

因此，将字体选择到设备上下文（SelectObject）可能很耗时，尤其是对于大型亚洲字体和大型字体尺寸，需要从 TrueType 模板中“绘制”所有字形到位图中。此外，与所有 GDI 对象一样，最好不要在一个上下文之间选择一个对象，因为使隐藏文件失效可能是一个耗时的过程。请注意，任何 GDI 对象都不能选择到多个 DC 中。

基本绘图

在 Windows 中，绘图通常由 WM_PAINT 消息处理。以下是绘制红色正方形的示例

case WM_PAINT:
{
	PAINTSTRUCT ps;
	BeginPaint(hwnd, &ps);
	
	// RECT defines the upper-left and lower-right corners of a rectangle
	RECT rectangle = {50, 50, 250, 250};
	HBRUSH hbr = CreateSolidBrush(RGB(125, 0, 0));
	
	FillRect(ps.hdc, &rectangle, hbr);
	
	DeleteObject(hbr);
	EndPaint(hwnd, &ps);
}
break;

首先，我们创建 PAINTSTRUCT 变量 ps。这是一个包含有关绘画操作的信息的数据结构。下一行调用 BeginPaint。这将初始化 ps，然后用相关信息填充它。对于此示例，我们只需要 ps 的 hdc 成员。这是一个指向我们窗口设备上下文的句柄。接下来，我们创建一个矩形。这包含我们要绘制此矩形的左上角和右下角坐标。坐标相对于窗口客户区的左上角。我们还必须创建一个画刷，否则 Windows 将不知道要使用什么颜色来绘制矩形。最后，我们调用 FillRect，并传递参数 ps.hdc、指向 rectangle 的指针和 hbr（我们的画刷）。这会将矩形直接绘制到我们窗口的设备上下文，然后从那里绘制到屏幕上。在每次绘画操作后，都需要清理我们使用的任何 GDI 对象，在本例中为 hbr 和 ps。

高级提示

由于 Windows 应该响应 WM_PAINT 和 WM_PRINTCLIENT，因此编写 WM_PAINT 处理程序的一般规则如下

case WM_PRINTCLIENT: OnPaint((HDC)wParam, NULL); break;

case WM_PAINT: {
  PAINTSTRUCT ps;
  BeginPaint(hwnd, &ps);
  OnPaint(ps.hdc, &ps.rcPaint);	// It's a good idea to manage the update area. Other PAINTSTRUCT fields are of less usefulness.
  EndPaint(hwnd, &ps);
}break;

// Somewhere else
void OnPaint(HDC dc, RECT* rcUpdate) {
 ...
}