图形设备接口概述

• MFC的DC类包括CDC、CPaintDC、CClientDC、 CWindowDC和CMetaFileDC等，其中CDC类是 MFC设备环境类的基类，其它的MFC设备环境类 都是CDC的派生类。
MFC设备环境类：
• CDC类既作为其它MFC设备环境类的基类，又可 以作为一个一般的设备环境类使用。利用它可以访 问设备属性和设置绘图属性。CDC类对GDI的所有 绘图函数进行了封装。
• CPaintDC类是OnPaint()函数使用的设备环境类， 它代表一个窗口的绘图画面。如果添加 WM_PAINT消息处理函数OnPaint()，就需要使用 CPaintDC类来定义一个设备环境对象。
• CClientDC类代表了客户区设备环境。当在客户区 实时绘图时，需要利用CClientDC类定义一个客户 区设备环境。
8.1.2 设备环境
• 为了实现设备无关性，应用程序的输出不直接面 向显示器等物理设备，而是面向一个称之为设备 环境DC(Device Context)的虚拟逻辑设备。
• 设备环境也称设备描述表或设备上下文，它是由 Windows管理的一个数据结构，它保存了绘图操 作中一些共同需要设置的信息，如当前的画笔、 画刷、字体和位图等图形对象及其属性，以及颜 色和背景等影响图形输出的绘图模式。
8.1 图形设备接口
• Windows提供了一个称为图形设备接口GDI （Graphics Device Interface）的抽象接口。GDI 作为Windows的重要组成部分，它负责管理用户 绘图操作时功能的转换。用户通过调用GDI函数 与设备打交道，GDI通过不同设备提供的驱动程 序将绘图语句转换为对应的绘图指令，避免了直 接对硬件进行操作，从而实现所谓的设备无关性。
• 形象地说，一个设备环境提供了一张画布和一些 绘画的工具，我们可以使用不同颜色的工具在上 面绘制点、线、圆和文本。
• 设备环境中的“设备”是指任何类型的显示器或 打印机等输出设备，绘图时用户不用关心所使用 设备的编程原理和方法。所有的绘制操作必须通 过设备环境进行间接的处理，Windows自动将设 备环境所描述的结构映射到相应的物理设备上。
映射模式
• 映射模式确定了在绘制图形时所依据的坐标系， 它定义了逻辑单位的实际大小、坐标增长方向， 所有映射模式的坐标原点均在设备输出区域（如 客户区或打印区）的左上角。此外，对于某些映 射模式，用户还可以自定义窗口的长度和宽度， 设置视图区的物理范围。
• Windows定义了8种映射模式：MM_TEXT、 MM_LOMETRIC、MM_HIMETRIC、MM_LOENGLISH、MM_HIENGLISH、MM_TWIPS、MM _ISOTROPIC、MM_ANISOTROPIC
• 从根本上来说，设备环境DC是一个Windows数据 结构，该结构存储着程序向设备输出时所需要的 信息，应用程序利用它定义图形对象及其属性， 并实现应用程序、设备驱动程序和输出设备之间 绘图命令的转换。
• 在Windows中不使用DC无法进行输出，在使用任 何GDI绘图函数之前，必须建立一个设备环境。
Windows鼠标位置使用设备坐标系，以客户区 窗口原点作为基准，而在OnDraw()函数中使用逻辑 坐标。因此，为了在滚动视图中重绘图形，必须在 存储线段起点和终点之前将其坐标转换为逻辑坐标。 实质上，OnDraw()函数由OnPaint()函数调用，在 调用OnDraw()函数前，OnPaint()函数已经调用了 函数OnPrepareDC()对设备环境进行了调整。
• 除了映射模式，窗口和视口也是决定一个点的逻 辑坐标如何转换为设备坐标的一个因素。一个点 的逻辑坐标按照如下式子转换为设备坐标：
设备（视口）坐标 = 逻辑坐标 – 窗口原点坐标 + 视口原点坐标
• 如果采用MFC方法编程，MFC提供了不同类型的 DC类，每一个类都封装了DC句柄，并且它们的构 造函数自动调用获取DC的API函数，析构函数自动 调用释放DC的API函数。因此，在程序中通过声明 一个MFC设备环境类的对象就自动获取了一个DC， 而当该对象被销毁时就自动释放了获取的DC。 MFC AppWizard应用程序向导创建的OnDraw()函 数自动支持所获取的DC。
• CWindowDC类代表了整个程序窗口设备环境，可 以在整个窗口区域绘图。
8.1.3 GDI坐标系和映射模式
• Windows坐标系分为逻辑坐标系和设备坐标系两 种，GDI支持这两种坐标系。一般而言，GDI的文 本和图形输出函数使用逻辑坐标，而在客户区移 动或按下鼠标的鼠标位置是采用设备坐标。
• 映射模式使得程序员可不必考虑输出设备的具体 设备坐标系，而在一个统一的逻辑坐标系中进行 图形的绘制。
Windows映射模式
映射模式 MM_TEXT MM_LOMETRIC MM_HIMETRIC MM_LOEN MM_ISOTROPIC
MM_ANISOTROPIC
• 窗口坐标系以窗口左上角为坐标原点，它包括窗口 标题栏、菜单栏和工具栏等范围。
• 客户区坐标系以窗口客户区左上角为原点，主要用 于客户区的绘图输出和窗口消息的处理。鼠标消息 的坐标参数使用客户区坐标，CDC类绘图成员函数 使用与客户区坐标对应的逻辑坐标。
坐标之间的相互转换
• 编程时，有时需要根据当前的具体情况进行三 种设备坐标之间或与逻辑坐标的相互转换。
// CScrollView::OnLButtonDown(nFlags, point); }
void CMyDrawView::OnMouseMove(UINT nFlags, CPoint point) {
if(m_bDragging) {
CMyDrawDoc *pDoc=GetDocument(); ASSERT_VALID(pDoc); CClientDC dc(this); OnPrepareDC(&dc); dc.DPtoLP(&point); pDoc->AddLine(m_ptOrigin, point); dc.MoveTo(m_ptOrigin); dc.LineTo(point); m_ptOrigin=point; } // CScrollView::OnMouseMove(nFlags, point); }
打开应用程序项目MyDraw，修改单击鼠标和 鼠标移动的消息处理函数。
void CMyDrawView::OnLButtonDown( UINT nFlags, CPoint point)
{ // TODO: Add your message handler code here . . . CClientDC dc(this); OnPrepareDC(&dc); // 调整设备环境的属性 dc.DPtoLP(&point); // 将设备坐标转换为逻辑坐标 SetCapture(); // 捕捉鼠标 ::SetCursor(m_hCross); // 设置十字光标 m_ptOrigin=point; m_bDragging=TRUE; // 设置拖拽标记
第15讲
课 题： 图形处理（1） 目的要求： 让学生了解图形设备接口、画笔和画刷，
掌握基本几何图形的绘制。 教学重点： 设备环境、颜色的设置及GDI对象的使用。 教学难点： 画笔及画刷的使用 教学课时： 2课时 教学方法： 授课为主、鼓励课堂交流 本次课涉及的学术前沿：
Windows是一个图形操作系统，其所有的图 形可视效果都是通过绘制操作而完成的。图形显 示的实质就是利用Windows提供的图形设备接口 将图形绘制在显示器上。大多数应用程序都需要 在客户区绘制一些图形，如绘制文本、几何图形、 位图和光标等。
屏幕坐标系、窗口坐标系和客户区坐标系 • 设备坐标系分为屏幕坐标系、窗口坐标系和客户区
坐标系三种相互独立的坐标系。
• 屏幕坐标系以屏幕左上角为原点，一些与整个屏幕 有关的函数均采用屏幕坐标，如GetCursorPos()、 SetCursorPos()、CreateWindow()、MoveWindow()。 弹出式菜单使用的也是屏幕坐标。
前面几章已经涉及到有关图形处理的内容， 只是使用了Windows系统默认的图形设备接口和 设备环境，绘制的图形没有颜色、线型和字体的 变化。
本章主要学习内容： • 图形处理的基本原理：
– 图形设备接口 – 设备环境 – GDI坐标系 – 映射模式
• 使用画笔和画刷绘制图形 • 文本与字体 • 位图、图标和光标
• MFC提供了两个函数CWnd::ScreenToClient() 和CWnd::ClientToScreen()用于屏幕坐标与客 户区坐标的相互转换。
• MFC提供了两个函数CDC::DPtoLP()和CDC:: LPtoDP()用于设备坐标与逻辑坐标之间的相互 转换。
例 修改例5-13中的程序MyDraw，采用将设备坐标 转换为逻辑坐标的方法实现滚动视图的功能。
设置原点的坐标：
• 通过调用函数CDC::SetWindowOrg()设置设备环 境的窗口原点的坐标，调用 CDC::SetViewportOrg()重新设置设备的视口原点 的坐标。这里，窗口是对应于逻辑坐标系（设备 环境）由用户设定的一个区域，而视口是对应于 实际输出设备由用户设定的一个区域。
• 窗口原点是指逻辑窗口坐标系的原点在视口（设 备）坐标系中的位置，视口原点是指设备实际输 出区域的原点。
• 编程时采用MFC方法绘制图形也很方便，MFC对 GDI函数和绘图对象进行了封装。
8.1.1 概述
• 图形设备接口GDI管理Windows应用程序图形的 绘制，在应用程序中，通过调用GDI函数绘制不 同尺寸、颜色、风格的几何图形、文本和位图。 这些图形处理函数组成了图形设备接口GDI。
• GDI是形成Windows核心的三种动态链接库之一， MFC将GDI函数封装在一个名为CDC的设备环境 类中，因此我们可以通过调用CDC类的成员函数 来完成绘图操作。