MiniGUI源码分析：GDI（2）-- DC分析

虽然MiniGUI的应用范围越来越窄，很多功能和思想都落后于时代的发展，但是，作为一款开源的优秀的GUI库，具有很好的学习和参考价值。基于这个考虑，在我忘掉MiniGUI之前，把我所知道的写下来。

前言

熟悉windows的朋友都了解，GDI对外提供一个HDC的DC句柄。DC为(Device Context)的缩写，表示一个抽象的设备当前绘图情况。

一般情况下，屏幕、打印设备、内存像素都可以抽象出一个HDC句柄。 一个设备可以抽象多个HDC句柄，每个HDC句柄，都有自己独立的上下文信息。

在MiniGUI中，从窗口创建的DC都称为硬件DC，而从位图或者其他DC衍生的DC，称为MemDC。

注：MiniGUI源码目录中有gdi和newgdi两个目录。其中gdi已经被废弃，newgdi是目前使用的。但gdi和newgdi很多文件和函数名都是一样的，容易发生混淆，阅读源码时，要注意区分。

通常，在DC中保存的上下文信息有

当前点，当调用LineTo一类函数时，会绘制一条从当前点到LineTo指定参数的线。可以通过MoveTo来改变；

当前画笔的属性，如：画笔宽度(SetPenWidth), 颜色(SetPenColor)，线段连接类型(SetPenJoinStyle), 线段端点的类型（SetPenCapStyle）

当前画刷的属性，如：画刷类型（SetBrushType），颜色（SetBrushColor)，等

当前文字的信息：如，选择当前字体(SelectFont)，文字颜色(SetTextColor）等

当前剪切域信息：如，SelectClipRect, SelectClipRgn等

逻辑坐标的信息：如，SetWindowOrg，SetWindowExt等。

几乎所有绘图函数，都是通过HDC来操作的。

HDC及tagDC

HDC只是一个简单的句柄，被定义为

typedef unsigned long HDC;

而它真正对应的结构体就是tagDC。 HDC就是将tagDC的指针转为unsigned long后的值。

tagDC的定义如下

/* Device Context */struct tagDC{    short DataType;  /* the data type, always be TYPE_HDC */    short DCType;    /* the dc type */                BOOL inuse; //对于硬件DC，它从一个固定长度的数组缓存中获取一个DC对象。inuse TRUE表示这个DC已经被分配出去了，FALSE表示空闲。这是为了避免频繁调用malloc和free函数。    HWND hwnd; //和硬件DC关联的 (DCType == TYPE_GENDC)    /* surface of this DC */    GAL_Surface* surface; //DC所依赖的surface，最重要的数据结构    /* background color */    gal_pixel bkcolor;    /* pen color */    gal_pixel pencolor;    /* solid brush color */    gal_pixel brushcolor;    /* text color */    gal_pixel textcolor;    int bkmode;    int tabstop;    int cExtra;     /* Character extra */    int alExtra;    /* Above line extra */    int blExtra;    /* Bellow line extra */    int mapmode;    /* mappping mode */    int ta_flags;   /* Text alignment flags */#ifdef _MGHAVE_ADV_2DAPI    /* pen attributes */    int pen_type;    int pen_cap_style;    int pen_join_style;    unsigned int pen_width;    /* brush attributes */    int brush_type;    POINT brush_orig;    const BITMAP* brush_tile;    const STIPPLE* brush_stipple;    /* custom dash info */    int dash_offset;    const unsigned char* dash_list;    size_t dash_list_len;#endif    PLOGFONT pLogFont;    POINT CurPenPos;    POINT CurTextPos;    POINT ViewOrig;    POINT ViewExtent;    POINT WindowOrig;    POINT WindowExtent;    /* raster operation */    int rop;    /* used by the text rendering for anti-aliasing fonts. */    gal_pixel gray_pixels [17];    /* used by the text rendering for low-pass filtering. */    gal_pixel filter_pixels [17];    GAL_PixelFormat* alpha_pixel_format;    /* pixel and line operation */    CB_COMP_SETPIXEL draw_pixel;    CB_COMP_SETHLINE draw_pixel_span;    CB_COMP_PUTHLINE draw_src_span;    DC_MOVE_TO move_to;    DC_STEP_X  step_x;    /* === context information. ============================================= */    /* DK[01/22/10]:This segment is binary compatible with _COMP_CTXT struct */    int step;    gal_uint8* cur_dst;    gal_pixel skip_pixel;    gal_pixel cur_pixel;    void * user_comp_ctxt;    /* ====================================================================== */    CLIPRECT* cur_ban;    RECT rc_output;    /* local clip region information */    CLIPRGN  lcrgn;    /* effective clip region information */    CLIPRGN  ecrgn;    /* device rect */    BOOL bIsClient;    RECT DevRC;    PGCRINFO pGCRInfo;    unsigned int oldage;    CB_BITMAP_SCALER_FUNC bitmap_scaler; //图片绘制所使用的数据结构};

和窗口相关的DC

和窗口相关的DC，有几个重要函数：

BeginPaint/EndPaint, GetDC, GetClientDC/ReleaseDC。还有一种PrivateDC，是一个历史遗留的DC，现在几乎不使用，不必考虑它。

BeginPaint/EndPaint是必须用在窗口回调的MSG_PAINT消息中的。之所以这样做，是因为BeginPaint会清除窗口的无效区域（详细了解 MiniGUI源码分析--Helloworld（3）：消息概览）。

GetDC针对整个窗口，而GetClientDC则针对客户区。 这两个函数在MSG_CREATE消息中和所有的key, mouse消息等都可以使用。但是对于 MSG_NCCREATE, MSG_SIZECHANGING的极个别消息不能使用。

这些DC创建方法大同小异，我以GetClientDC为例来说明

HDC GUIAPI GetClientDC(HWND hWnd){    int i;#ifndef _LITE_VERSION    pthread_mutex_lock (&dcslot);#endif    for (i = 0; i < DCSLOTNUMBER; i++) { //从固定缓冲区分配        if (!DCSlot[i].inuse) {            DCSlot[i].inuse = TRUE;            DCSlot[i].DataType = TYPE_HDC;            DCSlot[i].DCType   = TYPE_GENDC;            break;         }    }#ifndef _LITE_VERSION    pthread_mutex_unlock (&dcslot);#endif    if (i >= DCSLOTNUMBER)        return HDC_SCREEN;    dc_InitDC (DCSlot + i, hWnd, TRUE); //这是关键函数    return (HDC) (DCSlot + i);}

GetClientDC和GetDC都是通过dc_InitDC来初始化的，这是DC创建的关键点 (请仔细看注释）

/* This function initializes a DC: set the default parameters. */static void dc_InitDC (PDC pdc, HWND hWnd, BOOL bIsClient){    PCONTROL pCtrl;    CLIPRGN ergn;    pdc->hwnd = hWnd; //关联窗口    //初始化上下文代码的内容，基本可以跳过不看    memset (pdc->gray_pixels, 0, sizeof (pdc->gray_pixels));    memset (pdc->filter_pixels, 0, sizeof (pdc->filter_pixels));    pdc->bkcolor = GAL_MapRGB (pdc->surface->format, 0xFF, 0xFF, 0xFF);    pdc->bkmode = 0;    pdc->pencolor = GAL_MapRGB (pdc->surface->format, 0x00, 0x00, 0x00);    pdc->brushcolor = GAL_MapRGB (pdc->surface->format, 0xFF, 0xFF, 0xFF);    pdc->textcolor = GAL_MapRGB (pdc->surface->format, 0x00, 0x00, 0x00);    if (!(pdc->pLogFont = GetWindowFont (hWnd)))        pdc->pLogFont = GetSystemFont (SYSLOGFONT_WCHAR_DEF);    pdc->tabstop = 8;    pdc->CurTextPos.x = pdc->CurTextPos.y = 0;    pdc->cExtra = pdc->alExtra = pdc->blExtra = 0;    pdc->mapmode = MM_TEXT;    pdc->ta_flags = TA_LEFT | TA_TOP | TA_NOUPDATECP;    pdc->ViewOrig.x = pdc->ViewOrig.y = 0;    pdc->ViewExtent.x = pdc->ViewExtent.y = 1;    pdc->WindowOrig.x = pdc->WindowOrig.y = 0;    pdc->WindowExtent.x = pdc->WindowExtent.y = 1;#ifdef _MGHAVE_ADV_2DAPI    pdc->pen_type = PT_SOLID;    pdc->pen_cap_style = PT_CAP_BUTT;    pdc->pen_join_style = PT_JOIN_MITER;    pdc->pen_width = 0;    pdc->dash_offset = 0;    pdc->dash_list = NULL;    pdc->dash_list_len = 0;    pdc->brush_type = BT_SOLID;    pdc->brush_orig.x = pdc->brush_orig.y = 0;    pdc->brush_tile = NULL;    pdc->brush_stipple = NULL;#endif    /* Assume that the local clip region is empty. */    /* Get global clip region info and generate effective clip region. */    if (dc_IsGeneralDC (pdc)) {        RECT minimal;        pdc->pGCRInfo = kernel_GetGCRgnInfo (hWnd);        LOCK_GCRINFO (pdc);        pdc->oldage = pdc->pGCRInfo->age;        ClipRgnCopy (&pdc->ecrgn, &pdc->pGCRInfo->crgn);         pdc->bIsClient = bIsClient;        if (bIsClient)  // 限制DC的剪切域为客户区/整个窗口            WndClientRect (pdc->hwnd, &pdc->DevRC);        else            WndRect (pdc->hwnd, &pdc->DevRC);        minimal = pdc->DevRC;        pCtrl = gui_Control (pdc->hwnd);        if (pCtrl && !(pCtrl->dwExStyle & WS_EX_CTRLASMAINWIN))        {            InitClipRgn (&ergn, &__mg_FreeClipRectList);            if (RestrictControlECRGNEx (&minimal, pCtrl, &ergn)) {                ClipRgnIntersect (&pdc->ecrgn, &pdc->ecrgn, &ergn);                EmptyClipRgn (&ergn);            }            else {                EmptyClipRgn (&pdc->ecrgn);            }        }        else {            IntersectClipRect (&pdc->ecrgn, &minimal);        }        UNLOCK_GCRINFO (pdc);    }    /* context info and raster operations. */    pdc->CurPenPos.x = pdc->CurTextPos.x = 0;    pdc->CurPenPos.y = pdc->CurTextPos.y = 0;    //设置图像和背景的混合方法，同windows中的 NOT画笔、异或笔等类型的功能    pdc->rop = ROP_SET;    pdc->step = 1;    //每种混合方式都有对应的函数，这是为了提高绘制速度    pdc->draw_pixel = draw_pixel_ops [pdc->rop]          [pdc->surface->format->BytesPerPixel - 1];    pdc->draw_pixel_span = draw_pixel_span_ops [pdc->rop]        [pdc->surface->format->BytesPerPixel - 1];    pdc->draw_src_span = draw_src_span_ops [pdc->rop]        [pdc->surface->format->BytesPerPixel - 1];    //设置dc的像素起点值    pdc->cur_dst = (BYTE*)pdc->surface->pixels             + pdc->surface->pitch * pdc->DevRC.top            + pdc->surface->format->BytesPerPixel * pdc->DevRC.left;    pdc->move_to = move_to_ops [pdc->surface->format->BytesPerPixel - 1];    pdc->step_x = step_x_ops [pdc->surface->format->BytesPerPixel - 1];    pdc->alpha_pixel_format = NULL;    SetBitmapScalerType((HDC)pdc, BITMAP_SCALER_DDA); //设置默认的位图缩放算法：DDA 这是一种速度快但是效果差的缩放算法}

这里，值得一提的是关于HDC如何确定像素的内存地址的。这需要一个重要的概念：pitch。pitch表示一行像素的字节宽度（单位为字节）。

像素在显存（内存）中，是一段连续的内存。如 800x600-16bpp的一个屏幕，它的像素占用的内存是 800*2*600 = 960000 byte。 每一行占用的字节数为800x2 = 1600。那么，它的pitch=1600。

pitch和3个因素相关：像素矩阵的宽度、单个像素占用的字节数和对齐。在32位设备上，每一行像素必须是4的倍数。宽度为799的像素矩阵，其pitch = 1600，因为最后两个字节因为对其的原因，必须是补充进来。

上图中，外层为屏幕的surface的像素矩阵；内层位DC的大小和位置。DecRC表示的DC在surface中的大小和位置。

cur_dst的像素指针为

   pdc->cur_dst = (BYTE*)pdc->surface->pixels             + pdc->surface->pitch * pdc->DevRC.top            + pdc->surface->format->BytesPerPixel * pdc->DevRC.left;

如果要计算DC中某个点(a,b)的像素位置，只要进行如下运算：

pixel = cur_dst + a + b * pitch;

兼容的MemDC

兼容的概念指，创建的内存DC的像素格式和屏幕的像素格式一样。

创建兼容DC，使用CreateCompatibleDCEx。这个函数，接受一个HDC参数（可以是任意一个有效的HDC）。

它们的实际实现是，根据传递的DC类型，创建一个和DC的像素格式一样的内存DC。 

但是CreateComnpatibleDCEx将直接分配内存来供新的DC来使用。

自定义的MemDC

另外，我们还可以创建的DC包括CreateMemDCEx和CreateMemDCFromBitmap。CreateMemDC(CreateMemDCEx)这个函数会为dc生成专门的surface，而CreateMemDCFromBitmap则利用位图的像素矩阵作为surface。 这样做就可以在一个位图上绘制信息了。

Sub DC

SubDC的含义为子DC。即在原DC的基础上，创建一个区域小于或者等于原DC的新DC。这个DC将继承原DC的所有属性值。SubDC和原DC都基于同一个surface，这样，SubDC和原DC都可以在同一位置绘制了。

SubDC的概念来自于java的AWT。主要用于窗口的绘制（从父窗口向子窗口绘制时，创建一个SubDC，可以避免子窗口的绘制上下文污染父窗口）

涉及的函数包括 GetSubDC（针对BeginPaint, GetDC和GetClientDC得到的dc）和CreateSubMemDC。

Secondary DC

SecondaryDC是在MiniGUI 3.0引入的。它是和窗口关联的一个后备缓冲区。起到的作用是防止闪烁（实际有限）和在窗口不可见的情况下获取窗口的内容（目的是为了实现窗口特效）。

SecondaryDC只有主窗口才有，子窗口是没有SecondaryDC的。通过给窗口的扩展风格，增加WS_EX_AUTOSECONDARYDC（必须在窗口创建时），可以自动创建一个SecondaryDC。 通过GetSecondaryDC能够获取到该DC。

个人认为SecondaryDC的设置不是很成功，读者不需要给予过多关注。