70
векторная система рисования, она также может применяться и для относительно низкоуровневых манипуляций с пикселями.
С этой точки зрения, Windows GDI это такой же традиционный графический язык, как C — язык программирования. Язык C — хорошо известен своей высокой степенью переносимости относительно разных операционных систем и сред. C также хорошо известен тем, что дает программисту возможность выполнять низкоуровневые системные функции, что часто недоступно в других языках программирования высокого уровня. Также как C иногда называют "ассемблером высокого уровня", так можно считать, что GDI — это высокоуровневый интерфейс для аппаратных средств графики.
Как уже было сказано выше, по умолчанию Windows использует систему координат, основанную на пикселях. Большинство традиционных графических языков используют "виртуальные" системы координат, с границами 0 и 32767 для горизонтальной и вертикальной осей. Хотя некоторые графические языки не дают вам возможности использовать пиксельную систему координат, Windows GDI позволяет применять обе системы (также как дополнительные координатные системы на базе физических единиц измерения). Вы можете работать с виртуальной системой координат и абстрагировать вашу программу от аппаратуры или использовать систему координат устройства и приблизиться вплотную к аппаратуре.
Некоторые программисты думают, что как только начинается работа в терминах пикселей, нарушается аппаратурная независимость. В главе 3 мы уже видели, что это не всегда верно. Хитрость состоит в использовании пикселей в аппаратно-независимых образах. Это требует, чтобы язык графического интерфейса давал программе возможность определить аппаратные характеристики устройства и выполнить соответствующее согласование. Например, в программе SYSMETS мы использовали размер символа стандартного системного шрифта в пикселях для расчета пробелов в тексте на экране. Этот подход позволил программе работать на различных дисплейных адаптерах с разной разрешающей способностью, размерами текста и коэффициентом искажения. В этой главе будут показаны другие методы определения размеров дисплея.
Когда-то работа под Windows с монохромным дисплеем была нормой. Даже еще совсем недавно дисплеи переносных компьютеров были ограничены оттенками серого. Поэтому GDI был разработан так, что можно писать программу, не беспокоясь по поводу цветов — Windows может преобразовать цвета в оттенки серого. И сегодня видеомониторы, используемые с Windows 95, имеют различные цветовые возможности (16 цветов, 256 цветов, "полноцветные"), а большинство пользователей работают с монохромными принтерами. Можно применять эти устройства вслепую, но ваша программа вполне способна определить, сколько цветов доступно на конкретном дисплее, а затем наилучшим образом воспользоваться устройством.
Есть вероятность, что в то самое время когда вы пишете программы на C и мастерски решаете проблемы переносимости с компьютера на компьютер, в ваши программы для Windows, естественно непреднамеренно, будут включены аппаратно-зависимые фрагменты. Это часть цены за то, что вы не полностью изолированы от аппаратуры. Мы рассмотрим некоторые из этих аппаратно-зависимых аспектов в данной главе.
Также следует упомянуть об ограничениях Windows GDI. GDI не в состоянии (в настоящее время) сделать все, что вы можете пожелать. Несмотря на то, что существует возможность перемещения графических объектов по экрану, GDI, в основном, статическая система отображения с ограниченной поддержкой анимации. В реализации Windows 95 GDI не обеспечивает трехмерных представлений или возможности вращения объектов. Например, при рисовании эллипса, его оси должны быть параллельны горизонтальной и вертикальной осям. Несмотря на то, что некоторые графические языки используют числа с плавающей точкой для представления виртуальных координат, Windows 95 из соображений производительности всегда использует 16-разрядные знаковые целые. Это особенность Windows 95. Windows NT поддерживает 32-разрядные координаты.
Структура GDI
С точки зрения программиста GDI состоит из нескольких сотен функций и нескольких связанных с ними типов данных, макросов и структур. Но прежде, чем рассматривать некоторые из этих функций подробно, следует остановиться на общей структуре GDI .
Типы функций
В основном, функции GDI могут быть разбиты на несколько крупных групп. Это группы не имеют четких границ и частично перекрываются. Все они, тем не менее, перечислены ниже:
•Функции, которые получают (или создают) и освобождают (или уничтожают) контекст устройства.
Как уже указывалось в главе 3, вам для рисования необходим описатель контекста устройства. Функции GetDC и ReleaseDC позволяют вам сделать это внутри обработчиков сообщений, отличных от WM_PAINT. Функции BeginPaint и EndPaint (хотя технически — это часть подсистемы USER в Windows) используются в теле обработчика сообщения WM_PAINT для рисования. Некоторые другие функции, относящиеся к работе с контекстом устройства, мы рассмотрим ниже.
71
•Функции, которые получают информацию о контексте устройства. Вспомним, в программе SYSMETS в
главе 3 мы использовали функцию GetTextMetrics для получения информации о размерах выбранного в контексте устройства шрифта. Далее в этой главе мы рассмотрим программу DEVCAPS1, с помощью которой можно получить самую общую информацию о контексте устройства.
•Функции рисования. Очевидно, из всех предварительно рассмотренных функций — это одна из самых важных. В главе 3 мы использовали функцию TextOut для отображения текста в рабочей области окна. Как мы увидим далее, другие функции GDI позволяют рисовать линии, залитые области, растровые образы.
•Функции, которые устанавливают и получают атрибуты контекста устройства. Атрибут контекста устройства определяет различные особенности работы функции рисования. Например, вы используете функцию SetTextColor для задания любого текста, выводимого с использованием функции TextOut (или любой другой функции вывода текста). В программах SYSMETS в главе 3 мы использовали функцию SetTextAlign для того, чтобы сообщить GDI, что начальное положение текстовой строки при вызове функции TextOut должно быть справа, по умолчанию — левое начальное положение. Все атрибуты контекста устройства имеют значение по умолчанию, которое устанавливается, при получении контекста устройства. Для всех функций Set есть функции Get, позволяющие получить текущее значение атрибута контекста устройства.
•Функции, которые работают с объектами GDI. Именно эти функции вносят в GDI некоторый беспорядок. Сначала пример: по умолчанию любые линии, которые вы рисуете, используя GDI, — сплошные и стандартной ширины. Вы хотите изобразить линии более широкими или сделать их штрихпунктирными. Ширина линии и стиль линии не являются атрибутами контекста устройства. Это характеристики "логического карандаша". Вы можете создать логический карандаш, указав данные характеристики в функциях CreatePen, CreatePenIndirect, ExtCreatePen. Эти функции возвращают описатель логического карандаша. (Хотя считается, что эти функции являются частью GDI, в отличие от большинства функций GDI они не требуют описателя контекста устройства.) Для использования логического карандаша вы "выбираете" описатель в контекст устройства. С этого момента все рисуемые линии будут отображаться с использованием этого карандаша. Затем вы отменяете выбор объекта "карандаш" и уничтожаете его. Кроме карандашей, вы также используете объекты GDI для создания кистей, которыми зарисовываются замкнутые области для создания шрифтов, растровых образов и других объектов GDI, о которых будет рассказано в этой главе.
Примитивы GDI
Типы графических объектов, выводимых на экран или принтер, которые могут быть разделены на несколько категорий, часто называют "примитивами". Это:
•Прямые (отрезки) и кривые. Прямые — основа любой векторной графической системы. GDI поддерживает прямые линии, прямоугольники, эллипсы (включая окружности), дуги, являющиеся частью кривой эллипса, и сплайны Безье. Все они будут рассмотрены в этой главе. Более сложные кривые могут быть изображены как ломаные линии, которые состоят из очень коротких прямых, определяющих кривые. Линии рисуются с использованием карандаша, выбранного в контексте устройства.
•Закрашенные области. Если набор прямых и кривых линий ограничивает со всех сторон некоторую область, то она может быть закрашена с использованием объекта GDI "кисть", выбранного в контексте устройства. Эта кисть может быть сплошной, штриховой (состоящей из горизонтальных, вертикальных или диагональных штрихов) или шаблонной, заполняющей область горизонтально и вертикально.
•Битовые шаблоны (растровые шаблоны, растровые образы). Битовые шаблоны — это двумерный массив битов, соответствующий пикселям устройства отображения. Это базовый инструмент в растровой графике. Битовые образы используются, в основном, для отображения сложных (часто из реального мира) изображений на дисплее или принтере. Битовые образы также используются для отображения маленьких картинок, таких как значки, курсоры мыши, кнопки панели инструментов программ, которые нужно быстро нарисовать. GDI поддерживает два типа битовых образов или шаблонов — старые, но все еще используемые, аппаратно-зависимые, являющиеся объектами GDI, и новые (начиная с версии Windows 3.0) аппаратно-независимые (Device Independent Bitmap, DIB), которые могут быть сохранены в файлах на диске.
•Текст. Текст отличается от других математических объектов компьютерной графики. Типов текста бесконечно много. Это известно из многолетней истории типографского дела, которое многие считают искусством. Поэтому поддержка текста часто наиболее сложная часть в системах компьютерной графики, и, вместе с тем, наиболее важная. Структуры данных, используемые для описания объектов GDI — шрифтов, а также для получения информации о них — самые большие среди других структур данных в Windows. Начиная с версии Windows 3.1, GDI поддерживает шрифты TrueType, основанные на закрашенных контурах, которыми могут манипулировать другие функции GDI. Windows 95 из