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托管C 中GDI 和GDI混合编程技术

敬业的IT人 互联网 佚名 2008-1-4 17:55:15
　　1．引言

　　早期的Windows程序中，可以使用GDI(Graphics Device Interface，图形设备接口)在一个窗体中绘制图形、文本和图像，但它的功能比较有限，尤其是图像处理方面。GDI 是GDI的一个新版本，它不仅在GDI基础上添加许多新特性，而且对原有的GDI功能进行优化，并在为开发人员提供的二维矢量图形、文本、图像处理、区域、路径以及图形数据矩阵等方面构造了一系列相关的类。其中，图形类Graphics是GDI 接口中的一个核心类，许多绘图操作都可用它来完成。

　　与GDI相比，GDI 增加了渐变画刷、样条曲线、持久的路径对象、矩阵和矩阵变换、Alpha混色、色彩修正、消除走样以及元数据等新的特性。但是，GDI 却并不支持GDI中的AND(与)、OR(或)以及XOR(异或)等光栅操作(ROP)以及硬件加速。其中，XOR光栅操作是实现图元动态定位的橡皮条技术的最重要方法，其次GDI 中的图像处理速度上并不比GDI更具优势。为此，本文通过若干托管C 实例来探讨在托管环境下GDI 和GDI的混合编程的方法和技巧。

　　2．托管C 和GDI

　　在Visual C .NET 2003中，程序员可以使用MFC和托管C ( Managed Extensions for C ，C 托管扩展)等编程方式进行图形图像程序开发。MFC是一套Microsoft基础类库，它是使用面向对象技术对Windows API进行封装。因此在MFC中进行图形图像程序开发时既可以使用MFC类CDC来编程，也可直接使用GDI API中的函数和结构。

　　托管C 是在C 基础上建立的，用来为Visual C 程序员开发.NET框架应用程序而设计。它除了保留标准C 的全部功能，还可通过.NET Framework(.NET框架)来创建对象，实现自动化内存管理以及与其他.NET语言的互操作性。由于托管环境与非托管环境的区别，因此GDI API并不能像MFC那样直接在托管C 中进行调用。但在GDI 中的Graphics类[4]提供了与GDI交互的一些方法，如GetHdc和ReleaseHdc，分别用于获取或释放与Graphics对象相关联的设备环境句柄。

　　由于GDI API不使用托管代码，它使用的数据类型与托管C 中所用的数据类型不同，且它也不是COM对象，所以在托管C 使用GDI是通过平台调用(PInvoke)来实现的。

　　3．平台调用和数据封送

　　平台调用[5]是一种服务，它使托管代码能够调用DLL中实现的非托管函数，使用时需要指定Runtime::InteropServices命名空间。

　　3.1 调用GDI API函数的一般方法

　　在托管C 中调用GDI API(GDI32.DLL)一般是按标识 DLL中的函数、在托管代码中创建原型和函数调用三个部分。其中，函数调用与一般托管C 中调用相同，这里不作讨论。

　　在托管C 中，DLL 函数的标识是通过DllImport属性来操作的，它包括常用的EntryPoint、CharSet、ExactSpelling和CallingConvention等字段。EntryPoint字段用来指定要调用的DLL入口点的名称。CharSet字段用来指定控制名称损坏和封送字符串参数的方式。ExactSpelling字段用来指定是否在非托管DLL中搜索入口点指定的函数或方法名称。CallingConvention字段用来指定入口点的调用约定，默认为WinAPI。

　　需要说明的是，DLL 函数的标识中不一定全部指定上述字段，通过设置一个或多个字段可以改变DllImport属性的默认行为。例如：

using namespace System::Runtime::InteropServices;
typedef void* HDC;
[DllImport("gdi32", EntryPoint="LineTo")]
extern "C" bool LineTo(HDC hDC, int nXEnd, int nYEnd);
　　在托管代码中访问非托管DLL函数之前，首先需要用DllImport属性操作来指定该函数的名称以及将其导出的DLL的名称。获取以上信息后，就可以为该DLL中的非托管函数编写托管方法的定义，即在托管代码中创建函数或方法的原型。例如上面的紧跟DllImport属性操作后的代码是用来创建gdi32.dll中的LineTo函数原型，extern "C"是在托管C 中创建原型的标记，除了此标记名外，函数原型的声明和C 函数的声明是一样的，函数名可以与EntryPoint字段指定的函数名相同，也可不同。为了避免声明的函数名与托管程序中其他方法重名，通常将要调用的DLL函数放在一个自定义的命名空间或自定义类中。例如：

namespace GDI32API // 自定义的命名空间
{
　using namespace System;
　using namespace System::Runtime::InteropServices;
　typedef void* HDC;
　[DllImport("gdi32", EntryPoint="LineTo")]
　extern "C" bool LineTo(HDC hDC, int nXEnd, int nYEnd);
}
　　此时调用LineTo函数时须指定其所在的命名空间，例如：

Graphics *g = this->panel1->CreateGraphics();
// 创建与panel1控件相关联的Graphics
IntPtr hdc = g->GetHdc();
GDI32API::LineTo( (GDI32API::HDC)hdc,100, 200 );
g->ReleaseHdc( hdc );
　　若将将要调用的DLL函数放在一个自定义类中，则该函数一般要定义成静态类型。但由于extern "C"标记会在自定义的类中出现编译错误，若不使用extern "C"标记，对于没有内置结构或类的GDI API函数是可以的。例如：

public __gc class GDI32API
{
　public:
　　typedef void* HDC;
　　[DllImport("gdi32", EntryPoint="LineTo")]
　　static bool LineTo(HDC hDC, int nXEnd, int nYEnd);
};

　　3.3 实例

　　这个实例是用来显示实现绘制直线的橡皮条过程，如图1所示的窗体。其中平台调用的GDI函数和结构如下面的代码：

namespace GDI32
{
　using namespace System;
　using namespace System::Runtime::InteropServices;
　typedef void* HDC;
　typedef void* HPEN;
　[StructLayout(LayoutKind::Sequential)]
　public __value struct POINT
　{
　　public:
　　　long x; // long或Int32
　　　long y;
　};
　[DllImport("gdi32", EntryPoint="SetROP2")]
　extern "C" int SetROP2(HDC hDC, int fnDrawMode); // 设置光栅操作模式
　[DllImport("gdi32", EntryPoint="CreatePen")]
　extern "C" HPEN CreatePen(int fnPenStyle, int nWidth, unsigned long crColor);
　// 创建画笔
　[DllImport("gdi32", EntryPoint="SelectObject")]
　extern "C" void* SelectObject(HDC hDC, void* hGdiobj);
　// 选入GDI属性对象
　[DllImport("gdi32", EntryPoint="LineTo")]
　extern "C" bool LineTo(HDC hDC, int nXEnd, int nYEnd);
　// 画线
　[DllImport("gdi32", EntryPoint="MoveToEx")]
　extern "C" bool MoveTo(HDC hDC, int x, int y, POINT* pt);
　// 移动当前位置
}
　　在鼠标移动事件(MouseMove)处理方法中的主要代码如下：

private: System::Void border=0>
图1 GDI 和GDI混合编程实例

　　4．调用MFC DLL封装的GDI

　　通过平台调用可以在托管C 中使用GDI API，但代码有时比较繁琐。事实上，还可以使用MFC DLL[6]来封装GDI API，然后再通过平台调用，则显得比较简洁。例如，创建一个扩展MFC DLL应用程序MFCGDIDLL，在MFCGDIDLL.cpp文件的最后添加下列代码：

extern "C" __declspec(dllexport)
void DrawGDIXorSolidLine( HDC hDC, DWORD color, int nWidth, int x1, int y1, int x2, int y2 )
{
　HPEN pen = ::CreatePen( 0, nWidth, color );
　HPEN oldPen = (HPEN)::SelectObject( hDC, pen );
　int nOldDrawMode = ::SetROP2( hDC, R2_XORPEN );
　::MoveToEx( hDC, x1, y1, NULL );
　::LineTo( hDC, x2, y2 );
　::SelectObject( hDC, oldPen );
　::SetROP2( hDC, nOldDrawMode );
}
　　然后将编译后的mfcgdidll.dll复制到前面实例中的项目文件夹中，并添加下列平台调用的函数代码：

namespace MFCGDI
{
　using namespace System;
　using namespace System::Runtime::InteropServices;
　typedef void* HDC;
　[DllImport("mfcgdidll", EntryPoint="DrawGDIXorSolidLine")]
　extern "C" void DrawGDIXorSolidLine( HDC hdc, unsigned long color,
　int nWidth, int x1, int y1, int x2, int y2);
}
　　最后修改前面实例中的鼠标移动事件(MouseMove)处理方法中的代码：

private: System::Void On_MouseMove(System::Object * sender, System::Windows::Forms::MouseEventArgs * e)
{
　……
　Graphics *g = this->panel1->CreateGraphics();
　// 创建与panel1控件相关联的Graphics
　IntPtr hdc = g->GetHdc();
　MFCGDI::DrawGDIXorSolidLine( (MFCGDI::HDC)hdc,
　0xA0A0A0, 1, pt.X, pt.Y, ptPrev.X, ptPrev.Y );
　ptPrev = Point( e->X, e->Y );
　MFCGDI::DrawGDIXorSolidLine( (MFCGDI::HDC)hdc,
　0xA0A0A0, 1, pt.X, pt.Y, ptPrev.X, ptPrev.Y );
　g->ReleaseHdc( hdc );
}
　　5．结语

　　Visual C .NET中，虽然MFC和托管C 均可以使用.NET框架中的GDI ，但托管C 专为Visual C 程序员开发.NET框架应用程序而设计，它除了保留标准C 的全部功能，还可通过.NET Framework(.NET框架)来创建对象，实现自动化内存管理以及与其他.NET语言的互操作性。在托管C 中通过平台调用来实现GDI 和GDI的混合编程，不仅可以克服GDI 中的不足，更主要的是可以借助MFC DLL来拓展GDI 的图形图像的开发能力。

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