C#学习笔记（十七）：图形绘制基础

在Windows的用户界面中，当创建一个窗口，并在该窗口进行绘图时，一般要声明一个派生于System.Windows.Forms.Form的类。如果要编写一个定制控件，就要声明一个派生于System.Windows.Forms.UserControl的类。在这两种情况下，都重写了虚拟函数OnPaint()。只要窗口的任何一部分需要重新绘制，Windows都会调用这个函数。

在这个事件中，PaintEventArgs类是一个参数。在PaintEventArgs中有两个重要的信息：Graphics对象和ClipRectangle对象。

 

Graphics类：

这个类封装了一个GDI+绘图界面。有3种基本类型的绘图界面：

l         Windows和屏幕上的控件

l         要发送给打印机的页面

l         内存中的位图和图像

Graphics类提供了可以在这些绘图界面上绘图的功能。在其他功能中，我们可以使用它绘制圆弧、曲线、Bezier曲线、椭圆、图像、线条、矩形和文本。

给窗口获得Graphics对象有两种不同的方式。首先是重写OnPaint()事件，该事件是一个Form类继承Control类的虚拟方法。下面利用从该事件的PaintEventArgs中获取Graphics对象：

            protected override void OnPaint(PaintEventArgs e)

            {

                Graphics g = e.Graphics;

                // do our drawing here

            }

有时，需要直接在窗口中绘图，而无需等待OnPaint()事件。例如要编写代码，选择窗口中的某些图像（类似于在Windows Explorer中选择图标），或者用鼠标拖动一些对象，就是这种情况。在窗体上调用CreateGraphics()方法就可以获得一个Graphics对象，这是Form类继承Control类的另一个方法：

            protected void Form1_Click(object sender, System.EventArgs e)

            {

                Graphics g = this.CreateGraphics();

                // do our drawing here

                g.Dispose();    // this is important

            }

只有在无用存储单元收集器（GC）调用了析构函数时，我们才不必调用Dispose()，但不能确保GC何时运行。所以很可能在释放这些资源前系统资源就被用尽了，所以需要手动释放这些资源。还有一种方法就是使用using关键字，在对象超出作用域时using结构会自动调用Dispose()。

            using(Graphics g = this.CreateGraphics())

            {

                g.DrawLine(Pens.Black,new Point(0,0),new Point(3,5));

            }

 

坐标系统：

GDI+的坐标系统建立在通过像素中心的假想数学直线上，这些直线从0开始，其左上角的交点是X=0,Y=0（简短记号是(0,0)/Ponit(0,0）。

在绘制线条时，GDI+ 会把绘制出来的像素在指定的数学直线上对中。在绘制整数坐标的水平线时，可以认为每个像素的一半落在假想数学直线的上半部分，而另一半落在假想数学直线的下半部分。

这里有一点需要注意的地方，如果指定了宽度为5（例如画一个从(1,0)到(6,4)的矩形），就会在水平方向上绘制6个像素。但如果考虑到数学直线通过像素中心，则该矩形只有5个像素宽，绘制的线条有一半像素落在假想数学直线的外面，一半像素则落在假想数学直线的里面。

不仅如此，如果使用图形保真技术进行绘图，其他像素就会上一半的颜色，创建出光滑的线条，部分避免了对角线的“台阶”外观。

在绘图时，常常用3种结构指定坐标：Point，Size和Rectangle。

Point：

GDI+使用Point表示一个点。这是一个二维平面上的点——一个像素的表示方式。许多GDI+函数例如DrawLine()，以Point作为其参数。声明和构造Point的代码如下所示：

Point p = new Point(1,1);

通过其公用属性可以获得和设置Point的X和Y坐标。

Size：

GDI+使用Size表示一个尺寸（像素）。Size结构包含宽度和高度。声明和构造Size的代码如下所示：

Size s = new Size(5,5);

通过其公用属性可以获得和设置Size的宽度和高速。

Rectangle：

有两个构造函数。一个构造函数的参数是X坐标、Y坐标、宽度和高度。另一个构造函数的参数是Point和Size结构（Point定义矩形的左上角，Size定义其大小）。声明方式如下：

            Rectangle r1 = new Rectangle(1,2,5,6);

 

            Point p = new Point(1,2);

            Size s = new Size(5,6);

            Rectangle r2 = new Rectangle(p,s);

Rectangle的成员：

公共字段：

Empty：表示其属性未被初始化的 Rectangle 结构。

公共属性：

Bottom：获取此 Rectangle 结构下边缘的 y 坐标。

Height：获取或设置此 Rectangle 结构的高度。

IsEmpty：测试此 Rectangle 的所有数值属性是否都具有零值。

Left：获取此 Rectangle 结构左边缘的 x 坐标。

Location：获取或设置此 Rectangle 结构左上角的坐标。

Right：获取此 Rectangle 结构右边缘的 x 坐标。

Size：获取或设置此 Rectangle 的大小。

Top：获取此 Rectangle 结构上边缘的 y 坐标。

Width：获取或设置此 Rectangle 结构的宽度。

X：获取或设置此 Rectangle 结构左上角的 x 坐标。

Y：获取或设置此 Rectangle 结构左上角的 y 坐标。

公共方法：

Ceiling：通过将 RectangleF 值舍入到比它大的相邻整数值，将指定的 RectangleF 结构转换为 Rectangle 结构。

Contains：已重载。确定指定的点是否包含在此 Rectangle 定义的矩形区域范围内。

Equals：已重写。测试 obj 是否为与此 Rectangle 结构具有相同位置和大小的 Rectangle 结构。

FromLTRB：创建一个具有指定边缘位置的 Rectangle 结构。

GetHashCode：已重写。返回此 Rectangle 结构的哈希代码。有关如何使用哈希代码的信息，请参见 Object.GetHashCode。

Inflate：已重载。创建并返回指定 Rectangle 结构的放大副本。该副本被放大指定的量。

Intersect：已重载。将此 Rectangle 结构替换为其自身与指定 Rectangle 结构的交集。

IntersectsWith：确定此矩形是否与 rect 相交。

Offset：已重载。将此矩形的位置调整指定的量。

Round：通过将 RectangleF 舍入到最近的整数值，将指定的 RectangleF 转换为 Rectangle。

ToString：已重写。将此 Rectangle 的属性转换为可读字符串。

Truncate：通过截断 RectangleF 值，将指定的 RectangleF 转换为 Rectangle。

Union：获取包含两个 Rectangle 结构的交集的 Rectangle 结构。

公共运算符：

相等运算符：测试两个 Rectangle 结构的位置和大小是否相同。

不等运算符：测试两个 Rectangle 结构的位置或大小是否不同。

GraphicsPaths：

这个类表示一系列连接的线条和曲线。在构造一条路径时，可以添加线条、Bezier曲线、圆弧、饼形图、多边形和矩形等。在构造一条复杂的路径后，可以用一个操作绘制路径：调用DrawPath()。可以调用FillPath()填充路径。

使用一个点数组和PathTypes构造GraphicsPath，PathTypes是一个byte数组，其中的每个元素对应于点数组中的每一个元素，并给出了路径如何通过这些点来构造的其他信息。例如，如果点是路径的起始点，那么这个点的路径类型就是PathPointType.Start。如果点是两个线条的连接点，那么这个点的路径类型就是PathPointType.Line。如果点用于构造一条从前一点到后一点之间的Bezier曲线，路经类型就是PathPointType.Bezier。

注意要使用GraphicsPaths需要引入如下命名空间：

using System.Drawing.Drawing2D;

示例，用四条线段创建一个图形路径：

            GraphicsPath path;

            path = new GraphicsPath(new Point[]{

                new Point(10,10),

                new Point(150,10),

                new Point(200,150),

                new Point(10,150),

                new Point(200,160)

                },new byte[]{

                    (byte)PathPointType.Start,

                    (byte)PathPointType.Line,

                    (byte)PathPointType.Line,

                    (byte)PathPointType.Line,

                    (byte)PathPointType.Line

                }

            );

            using(Graphics g = this.CreateGraphics())

            {

                g.DrawPath(Pens.Black,path);

            }

Regions：

这个类是一个复杂的图形，由矩形和路径组成。在构造了一个Region后，就可以使用FillRegion()方法绘制该区域。

下面的代码创建了一个区域，给它添加一个Rectangle和一个GraphicsPath，再用蓝色填充该区域：

            Rectangle r1 = new Rectangle(10,10,50,50);

            Rectangle r2 = new Rectangle(40,40,50,50);

            Region r = new Region(r1);

            r.Union(r2);

 

            GraphicsPath path;

            path = new GraphicsPath(new Point[]{

                new Point(45,45),

                new Point(145,55),

                new Point(200,150),

                new Point(75,150),

                new Point(45,45)

                },new byte[]{

                    (byte)PathPointType.Start,

                    (byte)PathPointType.Bezier,

                    (byte)PathPointType.Bezier,

                    (byte)PathPointType.Bezier,

                    (byte)PathPointType.Line

                }

            );

            r.Union(path);

            using(Graphics g = this.CreateGraphics())

            {

                g.FillRegion(Brushes.Blue,r);

            }

颜色：

可以用两种不同的方式来表示，一种是RGB（将红、绿、蓝色值传送给Color结构的一个函数），另一种是把颜色分解为3种组件（色调、饱和度和亮度）。

GetBrightness：获取此 Color 结构的“色调-饱和度-亮度”(HSB) 的亮度值。

GetHue：获取此 Color 结构的“色调-饱和度-亮度”(HSB) 的色调值，以度为单位。

GetSaturation：获取此 Color 结构的“色调-饱和度-亮度”(HSB) 的饱和度值。

GDI+中的颜色还有第4个组件：Alpha组件。使用这个组件可以设置颜色的不透明度，以便创建淡入淡出效果。