图形基础
图形基础
图形设备接口（GDI：Graphics Device Interface）是Windows的子系统，它负责在视讯显示器和打印机上显示图形。
GDI的主要目的之一是支持与设备无关的图形。GDI通过将您的程序和不同输出设备的特性隔离开来的方法来达到这一目的。
Windows内定使用图素坐标系统.
可以使用虚拟坐标系以便让程序独立于硬件之外，或者也可以使用设备坐标系而完全迎合硬设备提供的环境。
虽然可以在显示器上到处移动图形对象，但GDI通常是一个静态的显示系统，只有有限的动画支持。如果需要为游戏编写复杂的动画，就应该研究一下Microsoft DirectX，它提供了您需要的支持。
GDI函数分类
取得（或者建立）和释放（或者清除）设备内容的函数 如GetDC和RealseDC
取得有关设备内容信息的函数 如GetTextMetrics
绘图函数 如TextOut
设定和取得设备内容参数的函数 如SetTextColor SetTextAlign
使用GDI对象的函数 如CreatePen
GDI基本图形
直线和曲线 填入区域 视图 文字
GDI其他部分
映像模式和变换 Metafile 绘图区域 路径 剪裁 调色盘 打印
设备内容
设备内容中包含许多确定GDI函数如何在设备上工作的目前「属性」。
例如，呼叫TextOut时，只需要在函数中给出设备内容句柄、起始坐标、文字和文字的长度而不必指定字体、文字颜色、文字后面的背景色彩以及字符间距，因为这些属性都是设备内容的一部分
取得设备内容句柄
最常用的取得并释放设备内容句柄的方法是，在处理WM_PAINT消息时，使用BeginPaint和EndPaint呼叫：
hdc = BeginPaint (hwnd, &ps) ;
其它行程序
EndPaint (hwnd, &ps) ;
Windows程序还可以在处理非WM_PAINT消息时取得设备内容句柄：
hdc = GetDC (hwnd) ;
其它行程序
ReleaseDC (hwnd, hdc) ;
Windows程序还可以取得适用于整个窗口（包括窗口的标题列、菜单、滚动条等）的设备内容句柄：
hdc = GetWindowDC (hwnd) ;
其它行程序
ReleaseDC (hwnd, hdc) ;
取得设备内容句柄的另一个更通用的函数是CreateDC：
hdc = CreateDC (pszDriver, pszDevice, pszOutput, pData) ;
其它行程序 如hdc = CreateDC (TEXT ("DISPLAY"), NULL, NULL, NULL)取得屏幕句柄
DeleteDC (hdc) ;
只是需要取得关于某设备内容的一些信息而并不进行任何绘画，使用CreateIC:
hdc = CreateIC (TEXT ("DISPLAY"), NULL, NULL, NULL) ;
使用位图时，取得一个「内存设备内容」有时是有用的：
hdcMem = CreateCompatibleDC (hdc) ;
其它行程序
DeleteDC (hdcMem) ;
取得设备内容信息
一个设备内容通常指一个实际显示设备，如视讯显示器和打印机。可以通过呼叫GetDeviceCaps（「取得设备功能」）函数来取得有关该设备的信息，如显示器的大小,色彩显示能力等信息：
iValue = GetDeviceCaps (hdc, iIndex) ;
参数iIndex取值为WINGDI.H表头文件中定义的29个标识符之一。例如，iIndex为HORZRES时将使GetDeviceCaps传回设备的宽度（单位为图素）.
Windows 98支持的设备内容默认属性，程序可以改变或者取得任何一种属性。
设备内容属性 | 默认值 | 修改该值的函数 | 取得该值的函数 |
Mapping Mode | MM_TEXT | SetMapMode | GetMapMode |
Window Origin | (0, 0) | SetWindowOrgEx OffsetWindowOrgEx | GetWindowOrgEx |
Viewport Origin | (0, 0) | SetViewportOrgEx OffsetViewportOrgEx | GetViewportOrgEx |
Window Extents | (1, 1) | SetWindowExtEx SetMapMode ScaleWindowExtEx | GetWindowExtEx |
Viewport Extents | (1, 1) | SetViewportExtEx SetMapMode ScaleViewportExtEx | GetViewportExtEx |
Pen | BLACK_PEN | SelectObject | SelectObject |
Brush | WHITE_BRUSH | SelectObject | SelectObject |
Font | SYSTEM_FONT | SelectObject | SelectObject |
Bitmap | None | SelectObject | SelectObject |
Current Position | (0, 0) | MoveToEx LineTo PolylineTo PolyBezierTo | GetCurrentPositionEx |
Background Mode | OPAQUE | SetBkMode | GetBkMode |
Background Color | White | SetBkColor | GetBkColor |
Text Color | Black | SetTextColor | GetTextColor |
Drawing Mode | R2_COPYPEN | SetROP2 | GetROP2 |
Stretching Mode | BLACKONWHITE | SetStretchBltMode | GetStretchBltMode |
Polygon Fill Mode | ALTERNATE | SetPolyFillMode | GetPolyFillMode |
Intercharacter Spacing | 0 | SetTextCharacterExtra | GetTextCharacterExtra |
Brush Origin | (0, 0) | SetBrushOrgEx | GetBrushOrgEx |
Clipping Region | None | SelectObject SelectClipRgn IntersectClipRgn OffsetClipRgn ExcludeClipRect SelectClipPath | GetClipBox |
保存设备内容
通常，在呼叫GetDC或BeginPaint时，Windows用默认值建立一个新的设备内容，您对属性所做的一切改变在设备内容用ReleaseDC或EndPaint呼叫释放时，都会丢失。如果程序需要使用非内定的设备内容属性，则必须在每次取得设备内容句柄时初始化设备内容：
那有没有办法在释放设备内容之后，仍然保存程序中对设备内容属性所做的改变，以便在下一次呼叫GetDC和BeginPaint时它们仍然能够起作用呢?可在登录窗口类别时，将CS_OWNDC旗标纳入窗口类别的一部分：
wndclass.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW | CS_OWNDC ;
CS_OWNDC风格只影响GetDC和BeginPaint获得的设备内容，不影响其它函数（如GetWindowDC）获得的设备内容。即使用了CS_OWNDC，您仍然应该在退出窗口消息处理程序之前释放设备内容。
如果想改变某些设备内容属性，用改变后的属性进行绘图，然后恢复原来的设备内容。
idSaved = SaveDC (hdc) ;
现在，可以改变一些属性，在想要回到呼叫SaveDC前存在的设备内容时，呼叫：
RestoreDC (hdc, idSaved) ;
可以象汇编语言中的PUSH和POP指令，当您呼叫SaveDC时，不需要保存传回值:
SaveDC (hdc) ;
......
RestoreDC (hdc, -1) ;
设置和取得图素:
SetPixel (hdc, x, y, crColor) ;
crColor = GetPixel (hdc, x, y) ;
画线:
设备内容的五个属性影响着函数所画线的外观：目前画笔的位置（仅用于LineTo、PolylineTo、PolyBezierTo和ArcTo ）、画笔、背景方式、背景色和绘图模式。
如果需要目前位置，就可以通过以下呼叫获得：
GetCurrentPositionEx (hdc, &pt) ;
画多边行
POINT apt[5] = { 100, 100, 200, 100, 200, 200, 100, 200, 100, 100 } ;
MoveToEx (hdc, apt[0].x, apt[0].y, NULL) ;
for (i = 1 ; i < 5 ; i++)
LineTo (hdc, apt[i].x, apt[i].y) ;
当您要将数组中的点连接成线时，使用Polyline函数要简单得多。
Polyline (hdc, apt, sizeof(apt)/sizeof(POINT)) ;
还可以:
MoveToEx (hdc, apt[0].x, apt[0].y, NULL) ;
PolylineTo (hdc, apt + 1, 4) ;
边界框函数
Rectangle、Ellipse、RoundRect、Chord和Pie函数严格来说不是画线函数。它们同时又填入画刷填入一个封闭区域。这个画刷内定为白色，因此第一次使用这些函数时，可能不会注意到它们不只是画线。
Rectangle (hdc, xLeft, yTop, xRight, yBottom) ;
Ellipse (hdc, xLeft, yTop, xRight, yBottom) ;
RoundRect (hdc, xLeft, yTop, xRight, yBottom,
xCornerEllipse, yCornerEllipse) ;
Arc(hdc, xLeft, yTop, xRight, yBottom, xStart, yStart, xEnd, yEnd) ;
Chord(hdc, xLeft, yTop, xRight, yBottom, xStart, yStart, xEnd, yEnd) ;
Pie(hdc, xLeft, yTop, xRight, yBottom, xStart, yStart, xEnd, yEnd) ;
使用现有画笔（Stock Pens）
HPEN hPen ;
hPen = GetStockObject (WHITE_PEN) ;
SelectObject (hdc, hPen) ;
画笔的建立、选择和删除
使用函数CreatePen或CreatePenIndirect建立一个「逻辑画笔」，这仅仅是对画笔的描述。这些函数传回逻辑画笔的句柄；然后，呼叫SelectObject将画笔选进设备内容。现在，就可以使用新的画笔来画线了。在任何时候，都只能有一种画笔选进设备内容。在释放设备内容（或者在选择了另一种画笔到设备内容中）之后，就可以呼叫DeleteObject来删除所建立的逻辑画笔了。在删除后，该画笔的句柄就不再有效了。
逻辑画笔是一种「GDI对象」，它是您可以建立的六种GDI对象之一，其它五种是画刷、位图、区域、字体和调色盘。除了调色盘之外，这些对象都是通过SelectObject选进设备内容的。
在使用画笔等GDI对象时，应该遵守以下三条规则：
最后要删除自己建立的所有GDI对象。
当GDI对象正在一个有效的设备内容中使用时，不要删除它。
不要删除现有对象。
CreatePen函数的语法形如：
hPen = CreatePen (iPenStyle, iWidth, crColor) ;
要使用CreatePenIndirect，首先定义一个LOGPEN型态的结构：
LOGPEN logpen ;
hPen = CreatePenIndirect (&logpen) ;
此结构有三个成员：lopnStyle（无正负号整数或UINT）是画笔样式，lopnWidth（POINT结构）是按逻辑单位度量的画笔宽度，lopnColor (COLORREF)是画笔颜色。Windows只使用lopnWidth结构的x值作为画笔宽度，而忽略y值。
填入空隙
使用点式画笔和虚线画笔会产生一个有趣的问题：点和虚线之间的空隙会怎样呢？
空隙的着色取决于设备内容的两个属性－背景模式和背景颜色。内定背景模式为OPAQUE，在这种方式下，Windows使用背景色来填入空隙，内定的背景色为白色。
可以通过如下呼叫来改变Windows用来填入空隙的背景色：
SetBkColor (hdc, crColor) ; (相应的有GetBKColor函数)
通过将背景模式转换为TRANSPARENT，可以阻止Windows填入空隙：
SetBkMode (hdc, TRANSPARENT) ; (相应的有GetBKMode函数)
绘图方式
可以通过以下呼叫在设备内容中设定新的绘图模式：
SetROP2 (hdc, iDrawMode) ; (相应的有GetROP2函数)
设备内容中的内定设定为R2_COPYPEN，它用画笔色彩替代目标色彩。在R2_NOTCOPYPEN方式下，若画笔为黑色，则画成白色；若画笔为白色，则画成黑色。R2_BLACK方式下，不管画笔和背景色为何种色彩，总是画成黑色。与此相反，R2_WHITE方式下总是画成白色。R2_NOP方式就是「不操作」，让目标保持不变。
绘制填入区域
Windows用设备内容中选择的目前画笔来画图形的边界框，边界框还使用目前背景方式、背景色彩和绘图方式，这跟Windows画线时一样。
图形以目前设备内容中选择的画刷来填入。内定情况下，使用现有对象，这意味着图形内部将画为白色。Windows定义六种现有画刷：WHITE_BRUSH、LTGRAY_BRUSH、GRAY_BRUSH、DKGRAY_BRUSH、BLACK_BRUSH和NULL_BRUSH （也叫HOLLOW_BRUSH）。您可以将任何一种现有画刷选入您的设备内容中，就和您选择一种画笔一样。
HBRUSH hBrush ;
hBrush = GetStockObject (GRAY_BRUSH) ;
SelectObject (hdc, hBrush) ;
如果想画一个没有边界框的图形，可以将NULL_PEN选进设备内容：
SelectObject (hdc, GetStockObject (NULL_PEN)) ;
如果想画出图形的边界框，但不填入内部，则将NULL_BRUSH选进设备内容：
SelectObject (hdc, GetStockobject (NULL_BRUSH) ;
Polygon(多边形)函数和多边形填入方式
Polygon (hdc, apt, iCount) ;
其中，apt参数是POINT结构的一个数组，iCount是点的数目。如果该数组中的最后一个点与第一个点不同，则Windows将会再加一条线，将最后一个点与第一个点连起来（在Polyline函数中，Windows不会这么做）。
PolyPolygon(多个多边行)函数如下所示：
PolyPolygon (hdc, apt, aiCounts, iPolyCount) ;
iPolyCount给出了所画的多边形的个数,对于每个多边形，aiCounts数组给出了多边形的端点数。apt数组具有全部多边形的所有点.
对于Polygon和PolyPolygon函数，Windows使用定义在设备内容中的目前画刷来填入这个带边界的区域。至于填入内部的方式，则取决于多边形填入方式，可以用SetPolyFillMode函数来设定：
SetPolyFillMode (hdc, iMode) ;
内定情况下，多边形填入方式是ALTERNATE，但是可以将它设定为WINDING。
用画刷填入内部
下面是建立逻辑画刷的第一个函数：
hBrush = CreateSolidBrush (crColor) ;
建立影线画刷的函数为：
hBrush = CreateHatchBrush (iHatchStyle, crColor) ;
iHatchStyle参数描述影线标记的外观。
可以使用CreatePatternBrush和CreateDIBPatternBrushPt建立自己的位图画刷。
建立逻辑画刷的第五个函数包含其它四个函数：
hBrush = CreateBrushIndirect (&logbrush) ;
变量logbrush是一个型态为LOGBRUSH（「逻辑画刷」）的结构，该结构的三个字段如表所示，lbStyle字段的值确定了Windows如何解释其它两个字段的值：
lbStyle (UINT) | lbColor (COLORREF) | lbHatch (LONG) |
BS_SOLID | 画刷的色彩 | 忽略 |
BS_HOLLOW | 忽略 | 忽略 |
BS_HATCHED | 影线的色彩 | 影线画刷风格 |
BS_PATTERN | 忽略 | 位图的句柄 |
BS_DIBPATTERNPT | 忽略 | 指向DIB的指标 |
如果您需要取得画刷的信息，可以呼叫GetObject：
GetObject (hBrush, sizeof (LOGBRUSH), (LPVOID) &logbrush) ;
其中，logbrush是一个型态为LOGBRUSH的结构。
GDI 映像方式
可以使用下面的叙述来设定映射方式：
SetMapMode (hdc, iMapMode) ;
可以通过以下呼叫取得目前的映像方式：
iMapMode = GetMapMode (hdc) ;
内定映像方式为MM_TEXT。在这种映像方式下，逻辑单位与实际单位相同，这样我们可以直接以图素为单位进行操作。
设备坐标和逻辑坐标
如果使用MM_LOENGLISH映射方式，是不是将会得到以百分之一英寸为单位的WM_SIZE消息呢？绝对不会。Windows对所有消息（如WM_MOVE、WM_SIZE和WM_MOUSEMOVE），对所有非GDI函数，甚至对一些GDI函数，永远使用设备坐标。
设备坐标系
Windows将GDI函数中指定的逻辑坐标映像为设备坐标。
为视讯显示器区域定义的三种不同的设备坐标系:
当使用整个屏幕时，就根据「屏幕坐标」进行操作。屏幕的左上角为(0,0)点.如果以DISPLAY为参数呼叫CreateDC，以取得整个屏幕的设备内容，则内定情况下GDI呼叫中指定的逻辑坐标将被映像为屏幕坐标。
全窗口坐标」以程序的整个窗口为基准，如标题列、菜单、滚动条和窗口框都包括在内。如果用GetWindowDC取得设备内容，GDI函数中的逻辑坐标就会转换为显示区域坐标。
第三种坐标系是我们最常使用的「显示区域坐标系」。点（0,0）是显示区域的左上角。当使用GetDC或BeginPaint取得设备内容时，GDI函数中的逻辑坐标就会内定转换为显示区域坐标。
函数ClientToScreen和ScreenToClient可以将显示区域坐标转换为屏幕坐标，或者反过来，将屏幕坐标转换为显示区域坐标。也可以使用GetWindowRect函数取得屏幕坐标下的整个窗口的位置和大小。这三个函数为一种设备坐标转换为另一种提供了足够的信息。
视端口和窗口
Windows提供了两个函数来将设备点转换为逻辑点以及将逻辑点转换为设备点。下面的函数将设备点转换为逻辑点：
DPtoLP (hdc, pPoints, iNumber) ;
其中，pPoints是一个指向POINT结构数组的指针，而iNumber是要转换的点的个数。您会发现这个函数对于将GetClientRect（它总是使用设备单位）取得的显示区域大小转换为逻辑坐标很有用：
GetClientRect (hwnd, &rect) ;
DPtoLP (hdc, (PPOINT) &rect, 2) ;
下面的函数将逻辑点转换为设备点：
LPtoDP (hdc, pPoints, iNumber) ;
矩形函数
下面三个绘图函数需要一个指向矩形结构的指针：
FillRect (hdc, &rect, hBrush) ;
FrameRect (hdc, &rect, hBrush) ;
InvertRect (hdc, &rect) ;
rect参数是一个RECT型态的结构，它包含有4个字段：left、top、right和bottom。这个结构中的坐标被当作逻辑坐标。
FillRect用指定画刷来填入矩形（直到但不包含right和bottom坐标），该函数不需要先将画刷选进设备内容。
FrameRect使用画刷画矩形框，但是不填入矩形。
InvertRect将矩形中所有图素翻转，1转换成0，0转换为1，该函数将白色区域转变成黑色，黑色区域转变为白色
rect.left = xLeft ;
rect.top = xTop ;
rect.right = xRight ;
rect.bottom = xBottom
等价于
SetRect (&rect, xLeft, yTop, xRight, yBottom) ;
将矩形沿x轴和y轴移动几个单元：
OffsetRect (&rect, x, y) ;
增减矩形的尺寸：
InflateRect (&rect, x, y) ;
矩形各字段设定为0：
SetRectEmpty (&rect) ;
将矩形复制给另一个矩形：
CopyRect (&DestRect, &SrcRect) ;
取得两个矩形的交集：
IntersectRect (&DestRect, &SrcRect1, &SrcRect2) ;
取得两个矩形的联集：
UnionRect (&DestRect, &SrcRect1, &SrcRect2) ;
确定矩形是否为空：
bEmpty = IsRectEmpty (&rect) ;
确定点是否在矩形内：
bInRect = PtInRect (&rect, point) ;
随机矩形
不能简单地在WM_PAINT消息中使用一个while(TRUE)循环。当然，它能够执行，但是程序将停止对其他消息的处理，同时，这个程序不能中止或者最小化。
一种可以接受的方法是设定一个Windows定时器，给窗口程序发送WM_TIMER消息。对于每条WM_TIMER消息，使用GetDC取得一个设备内容，画一个随机的矩形，然后用ReleaseDC释放设备内容。
在Windows中一定有很多「闲置时间」，在这个时间内，所有消息队列为空，Windows只停在一个小循环中等待键盘或者鼠标输入。可以使用PeekMessage在闲置时间内获得控制，绘制矩形，并且只在有消息加入程序的消息队列之后才释放控制.如:
PeekMessage (&msg, NULL, 0, 0, PM_REMOVE) ;
面的四个参数（一个指向MSG结构的指针、一个窗口句柄、两个值指示消息范围）与GetMessage的参数相同。将第二、三、四个参数设定为NULL或0时，表明PeekMessage传回程序中所有窗口的所有消息。如果要将消息从消息队列中删除，则将PeekMessage的最后一个参数设定为PM_REMOVE。如果不希望删除消息，那么可以将这个参数设定为PM_NOREMOVE。
GetMessage不将控制传回给程序，直到从程序的消息队列中取得消息，但是PeekMessage总是立刻传回，而不论一个消息是否出现。当消息队列中有一个消息时，PeekMessage的传回值为TRUE（非0），并且将按通常方式处理消息。当队列中没有消息时，PeekMessage传回FALSE。
注意:不能用PeekMessage从消息队列中删除WM_PAINT消息,从队列中删除WM_PAINT消息的唯一方法是令窗口显示区域的失效区域变得有效
建立和绘制剪裁区域
最简单的剪裁区域是矩形，有两种建立矩形的方法：
hRgn = CreateRectRgn (xLeft, yTop, xRight, yBottom) ;
hRgn = CreateRectRgnIndirect (&rect) ;
也可以建立椭圆剪裁区域：
hRgn = CreateEllipticRgn (xLeft, yTop, xRight, yBottom) ;
hRgn = CreateEllipticRgnIndirect (&rect) ;
建立多边形剪裁区域的函数类似于Polygon函数：
hRgn = CreatePolygonRgn (&point, iCount, iPolyFillMode) ;
剪裁区域的作用：
iRgnType = CombineRgn (hDestRgn, hSrcRgn1, hSrcRgn2, iCombine) ;
这一函数将两个剪裁区域（hSrcRgn1和hSrcRgn2）组合起来并用句柄hDestRgn指向组合成的剪裁区域。这三个剪裁区域句柄都必须是有效的，但是hDestRgn原来所指向的剪裁区域被破坏掉了
从CombineRgn传回的iRgnType值是下列之一：NULLREGION，表示得到一个空剪裁区域；SIMPLEREGION，表示得到一个简单的矩形、椭圆或者多边形；COMPLEXREGION，表示多个矩形、椭圆或多边形的组合；ERROR，表示出错了。
剪裁区域的句柄可以用于四个绘图函数：
FillRgn (hdc, hRgn, hBrush) ;
FrameRgn (hdc, hRgn, hBrush, xFrame, yFrame) ;
InvertRgn (hdc, hRgn) ;
PaintRgn (hdc, hRgn) ;
在用完一个区域后，可以像删除其它GDI对象那样删除它：
DeleteObject (hRgn) ;
矩形与区域的剪裁
Windows有两个作用于剪裁区域而不是矩形的函数，它们类似于InvalidateRect和ValidateRect：
InvalidateRgn (hwnd, hRgn, bErase) ;
ValidateRgn (hwnd, hRgn) ;
剪裁区域不一定是矩形
可以使用以下两个函数之一
SelectObject (hdc, hRgn) ;
SelectClipRgn (hdc, hRgn) ;
通过将一个剪裁区域选进设备内容来建立自己的剪裁区域，这个剪裁区域使用
设备坐标。
