基于Windows GDI+的几何线条处理

摘要 介绍了GDI+对几何线条创建、应用等基本方法，并以实例的方式对其中难于理解的部分提供了示例代码，实现了原先GDI不易实现的功能，并为进一步利用GDI+进行更复杂的图形处理奠定了良好的基础。

　　关键词 GDI+ ；几何线条

　　引言

　　GDI+是原Windows GDI的扩展，增加了新功能并对原功能模块进行了优化，使编程人员更易实现多种高级功能。因GDI+的强大功能及其完美的性能，微软倡导新应用程序的开发基于GDI+进行。

　　所谓路径，是指可以被填充的、画出轮廓或同时被画出轮廓并填充的一个或多个图形。路径的引入，大大地丰富了Windows的图形功能，使得应用程序可以方便地建立复杂区域，绘制和填充不规则图形。

　　路径一般由以下元素组成：直线、矩形、椭圆、圆弧、多边形、三次样条和贝塞尔曲线。在GDI+中，几何线条的处理主要是通过调用图形路径（GraphicsPath）的方法来实现的。使用GraphicsPath对象可以将这些元素收集到一个单元中。以后只需调用Graphics类的DrawPath方法，就可以一次绘制出该对象收集的全部元素序列。

　　编程方法与实例

　　1、准备工作

　　使用GDI+编程，必须包含gdiplus.h头文件，要使用Gdiplus名称空间，连接时需要Gdiplus.lib。使用GDI+绘制对象时需要获取一个设备描述表句柄，把它作为参数传递给Graphics的构造函数，这样就可以使用Graphics对象的库函数了。

　　使用GDI+编程必须在创建GDI+对象前执行GdiplusStartup实现初始化，在程序结束时调用GdiplusShutdown关闭GDI+功能，清理占用的资源。两组函数要成对调用。

　　示例代码如下所示：

//---------------------------在stdafx.h文件中-----------------------------------//
#include "Gdiplus.h"
using namespace Gdiplus ;
#pragma comment (lib, "Gdiplus.lib")
//----------------------在应用程序类的InitInstance函数中-----------------------//
GdiplusStartupInput gdiplusStartupInput ;
GdiplusStartup (&m_GdiplusToken, &gdiplusStartupInput, NULL) ;
//-----------------------在应用程序类的ExitInstance函数中---------------------//
GdiplusShutdown (m_GdiplusToken) ;

　　注：其中变量m_GdiplusToken应该是ULONG_PTR类型的全局变量，或者是应用程序类的成员变量

　　2、路径的创建

　　GraphicsPath类提供了许多创建路径元素的接口：AddArc（圆弧）、AddBezier（贝塞尔曲线）、AddBeziers（贝塞尔曲线序列）、AddClosedCurve（闭合的基数样条曲线）、AddCurve（基数样条曲线）、AddEllipse（椭圆）、AddLine（直线段）、AddLines（直线段序列）、AddPie（扇形）、AddPolygon（多边形）、AddRectangle（矩形）、AddRectangles（矩形序列）和AddString（字符串轮廓路径）。

图1 MSDN中提供的路径的例子

　　3、子路径的添加和提取

　　GraphicsPath还可以包含多个图形，其中每一个图形被称为子路径（figures）。如果在GraphicsPath对象中使用了StartFigure或CloseFigure函数，在这两个之后对路径所添加的线条都将构成一个的子路径。[5]这两个函数的区别是，StartFigure方法不闭合当前图形即开始一个新图形，而CloseFigure方法闭合当前图形并开始新的图形。 

　　下面两段示例代码在路径中添加了两个条路径，前一条子路径由两条直线段组成，后一条子路径是一个圆形。两段代码不同的地方仅仅在于StartFigure和CloseFigure函数的使用，因而它们的效果也不相同，如图2和图3所示。

//示例代码1----使用StartFigure
GraphicsPath path;
path.AddLine(100,100,100,150);
path.AddLine(100,150,150,150);
path.StartFigure();
path.AddEllipse(75,75,50,50);
Graphics g(hdc);
g.DrawPath(&Pen(Color::Black,1),&path);
//示例代码2----使用CloseFigure
GraphicsPath path;
path.AddLine(100,100,100,150);
path.AddLine(100,150,150,150);
path.CloseFigure();
path.AddEllipse(75,75,50,50);
Graphics g(hdc);
g.DrawPath(&Pen(Color::Black,1),&path);

图2　StartFigure效果

图3　CloseFigure效果

　　GDI+的GraphicsPathIterator类完成了对路径的一个或多个子路径的描述、管理、测试等功能。GraphicsPathIterator能够从给定的路径中进行多种与子路径相关的操作。

　　表1　GraphicsPathIterator类常用成员函数

常用成员函数	功能描述
HasCurve	指示与此GraphicsPathIterator对象关联的路径是否包含曲线
NextSubpath	将此子路径移到指定的GraphicsPath对象中的下一子路径
Rewind	将此GraphicsPathIterator对象重绕到其关联路径的起始处
GetSubpathCount	获取路径中子路径的数目

　4、路径的几何变形

　　GDI+提供的Matrix类封装表示几何变形的3×3仿射矩阵。通过设置Matrix对象，可以旋转、缩放、错切或平移GraphicsPath对象。

　　表2　Matrix类常用成员函数

常用成员函数	功能描述
Rotate	相对于原点顺时针旋转指定角度
Scale	缩放操作
Shear	错切变换操作
Translate	平移操作
Reset	重置此Matrix对象，使其成为单位矩阵

　　以矩形为例，路径变形的示例代码如下：

Graphics g(hdc);
GraphicsPath path;
path.AddRectangle(Rect(40, 10, 200, 50));
g.DrawPath(&Pen(Color(255, 0, 0, 0),1), &path); // 在应用变形矩阵之前绘制矩形
// 路径变形
Matrix matrix;
matrix.Rotate(30.0f); //旋转顺时针30度
matrix.Scale(0.5f,0.5f);//缩小一半
path.Transform(&matrix);//应用变形
g.DrawPath(&Pen(Color(255, 0, 0, 0),3), &path); // 以3象素宽的粗线绘制变换后的矩形

图4　矩形的旋转与缩放

　　类似的，用GraphicsPath类的Warp方法，可以对路径应用由一个矩形和一个平行四边形定义的扭曲变形。

　　5、路径的存储与读取

　　GraphicsPath 对象存储一系列直线和贝塞尔样条。尽管可以将若干种类型的曲线（椭圆、弧形和基数样条）添至路径，但在存储到路径中之前，各种曲线都会自动转化为贝塞尔样条。直线可以由起点和终点来构成，而贝塞尔样条曲线是由起点、终点和控制点定义。所以，对于一个路径的描述，可以通过对路径点信息的处理来实现。

　　1) 存储路径

　　在GraphicsPath对象的存储过程中，有三个函数非常重要，那就是GetPointCount、GetPathPoints和GetPathTypes，利用这3个函数，可以获得路径中路径点的数目、坐标和类型。具体代码如下： 

INT count = path.GetPointCount(); // 获得路径点数目
ar＜＜count; // 存储路径点数目
dataPoints = new Point[count]; 
path.GetPathPoints(dataPoints, count); // 获得路径点坐标
pTypes = new BYTE[count];
path.GetPathTypes(pTypes, count); // 获得路径点类型
//开始存储
for(INT i=0;i＜count;i++){
　ar＜＜dataPoints[i].X＜＜dataPoints[i].Y; // 存储路径点坐标
　ar＜＜pTypes[i]; // 存储路径点类型
}
……………………
delete dataPoints; // 回收内存
delete pTypes;

　　2) 读取路径

　　由于GraphicsPath类中只有构造函数才能由路径点创建，读取路径的方法就要复杂一些了。具体代码如下：

path.Reset(); // 重置路径
INT count;
ar＞＞count; // 读取路径点数目
dataPoints = new Point[count]; // 定义路径点坐标
pTypes = new BYTE[count]; // 定义路径点类型
//开始读取
for(INT i=0;i＜count;i++){
　ar＞＞dataPoints[i].X＞＞dataPoints[i].Y; // 读取路径点坐标
　ar＞＞pTypes[i]; // 读取路径点类型
}
GraphicsPath pa(dataPoints,pTypes,count); // 由路径点创建临时路径pa
path.AddPath(&pa,false); // 将临时路径pa添加到路径path中
……………………
delete dataPoints; // 回收内存
delete pTypes;

　　6、路径的线段逼近

　　调用GraphicsPath对象的Flatten方法，可以将路径中的曲线全部转换成多段相连的直线段，如图5所示，这种方法也被称为"拉平"或"展平"。Flatten方法接收拉平参数，该参数指定拉平的路径和原始路径之间的最大距离。

图5 原始曲线路径与拉平后的路径（这里拉平参数为8.0）

　　将路径拉平后，使用直线段长度累加的方法，可以轻易地计算出路径曲线的长度和其他信息，并可以通过降低拉平参数值的方法来提高计算的精度。由于路径点的坐标是以浮点数的形式保存的，因而用这种方式得到的曲线长度的精度还是相当高的。

　　结束语

　　GraphicsPath还有很多种用法，比如可以使用IsVisible方法判断坐标点是否落在路径上，使用IsOutlineVisible方法指示当使用指定的Pen对象绘制此GraphicsPath 对象时，指定点是否包含在后者的轮廓内。

　　从开发的实践过程来看，使用GDI+进行图形编程，比原先的GDI编程过程要容易很多，而且最终的图形功能也更强大。