4.4 Рисование отрезков

Теоретически, все, что необходимо драйверу устройства для рисования, это функция SetPixel (и, в некоторых случаях, функция GetPixel). Все остальное можно осуществить с помощью высокоуровневых функций, реализуемых или модулем GDI или даже кодом вашей программы. Рисование отрезка, к примеру, просто требует неоднократных вызовов функции "рисование пикселя" с соответствующим изменением координат x и y.

Если вас не волнует время ожидания результата, вы можете выполнить почти любой рисунок с помощью только процедур рисования и чтения пикселя. Значительно более эффективным в графических системах является реализация функций рисования отрезков и других сложных графических операций на уровне драйвера устройства, который содержит код, оптимизированный для выполнения этих операций. По мере того, как технология видеоадаптеров становится все более изощренной, платы адаптеров будут содержать графические сопроцессоры, которые позволят рисовать объекты на аппаратном уровне.

Windows GDI, тем не менее, содержит функции SetPixel и GetPixel. В реальной жизни при программировании графики эти функции используются редко. Для большинства задач наиболее низкоуровневым векторным графическим примитивом является линия.

Windows способна отображать прямые линии (отрезки), эллиптические кривые и сплайны Безье. В Windows поддерживаются несколько функций для рисования линий. Это функции LineTo (отрезки прямых), Polyline и PolylineTo (ряды смежных отрезков прямой, ломаные), PolyPolyline (множественные ломаные), Arc (дуги эллипса), PolyBezier, PolyBezierTo, ArcTo, AngleArc и PolyDraw.

Пять атрибутов контекста устройства влияют на представление линий, созданных с использованием этих функций: текущая позиция пера (только для функций LineTo, PolylineTo и PolyBezierTo), перо, режим фона (для несплошных перьев), цвет фона (для режима фона OPAQUE) и режим рисования.

По причинам, которые мы обсудим ниже, в данном разделе будут также рассмотрены функции Rectangle, Ellipse, RoundRect, Chord и Pie, хотя эти функции закрашивают замкнутую область и рисуют линии.

Функция LineTo — одна из немногих функций GDI, которые содержат не все размеры отображаемого объекта. Вместо этого LineTo рисует отрезок прямой из точки, называемой текущим положением пера и определенной в контексте устройства, до точки, заданной при вызове функции. Эта точка не включается в отрезок. Текущая позиция пера — это просто начальная точка для некоторых других функций GDI. В контексте устройства текущее положение пера по умолчанию устанавливается в точку (0,0). Если вы вызываете функцию LineTo без предварительной установки текущей позиции, она рисует отрезок, начинающийся в левом верхнем углу рабочей области окна.

Для рисования отрезка из точки с координатами (xStart, yStart) в точку с координатами (xEnd, yEnd) вы должны сначала использовать функцию MoveToEx для установки текущего положения пера в точку с координатами (xStart, yStart):

MoveToEx(hdc, xStart, yStart, &pt);

где pt — структура типа POINT, определенная в заголовочном файле Windows как:

typedef struct tagPOINT

{

LONG x;

LONG y;

} POINT;

MoveToEx ничего не рисует. Она просто изменяет текущее положение пера. Предыдущее текущее положение заносится в структуру POINT. Вы можете использовать LineTo для рисования отрезка:

LineTo(hdc, xEnd, yEnd);

Эта функция рисует отрезок до точки (xEnd, yEnd), не включая ее в отрезок. Для последующих вызовов LineTo текущее положение пера устанавливается в точку (xEnd, yEnd).

Краткое историческое замечание: в 16-битовых версиях Windows функция, изменяющая текущее положение пера, называлась MoveTo и имела три параметра — описатель контекста устройства и координаты по x и y. Функция возвращала предыдущее текущее положение пера, упакованное как два 16-разрядных значения в одном 32- разрядном беззнаковом длинном целом. Теперь, в 32-битных версиях Windows координаты представлены 32-разрядными величинами. Поскольку 32-битные версии языка C не имеют 64- битного типа данных, потребовалось заменить функцию MoveTo на MoveToEx. Это изменение необходимо еще и потому, что возвращаемое из MoveTo значение почти никогда не использовалось в программировании реальных задач.

Теперь хорошие новости: если вам не нужно предыдущее текущее положение пера — что часто встречается на практике — вы можете просто установить в NULL последний параметр функции MoveToEx. Вы можете определить такой макрос:

#define MoveTo(hdc, x, y) MoveToEx(hdc, x, y, NULL)

Этот макрос будет нами использоваться в дальнейшем.

А сейчас плохие новости: несмотря на то, что координаты в Windows описываются 32-битными значениями, используются только младшие 16 бит. Значения координат возможны только в интервале от —32 768 до 32 767.

Вы можете узнать текущее положение пера посредством вызова:

GetCurrentPositionEx(hdc, &pt);

Следующий фрагмент программы рисует сетку в рабочей области окна с интервалом в 100 пикселей, начиная от левого верхнего угла. Переменная hwnd представляет собой описатель окна, hdc — описатель контекста устройства, а x и y — целые:

GetClientRect(hwnd, &rect);

for (x = 0; x < rect.right; x += 100)

{

MoveToEx(hdc, x, 0, NULL);

LineTo (hdc, x, rect.bottom);

}

for (y = 0; y < rect.bottom; y += 100)

{

MoveToEx(hdc, 0, y, NULL);

LineTo (hdc, rect.right, y);

}

Хотя может показаться странным, что для рисования одного отрезка надо использовать две функции, атрибут текущего положения пригодится, когда вы захотите нарисовать ряд связанных отрезков. Например, вы можете определить массив из 5 точек (10 значений), описывающих контур прямоугольника:

POINT pt [5] = { 100, 100, 200, 100, 200, 200, 100, 200, 100, 100 };

Обратите внимание, что последняя и первая точки совпадают. Теперь вам нужно только вызвать MoveToEx для первой точки и LineTo для остальных:

MoveToEx(hdc, pt[0].x, pt[0].y, NULL);

for (i = 1; i < 5; i++)

LineTo(hdc, pt[i].x, pt[i].y);

Поскольку функция LineTo рисует из текущей точки до конечной (не включая ее), ни одна точка не будет прорисована дважды. Повторное рисование точки на экране не создает никаких проблем, оно может плохо выглядеть на плоттере или в некоторых других режимах рисования, которые будут рассмотрены ниже.

Когда имеется массив точек, которые надо соединить отрезками, можно нарисовать их более простым способом, используя функцию Polyline. Этот оператор рисует такой же прямоугольник, как и код, приведенный выше:

Polyline(hdc, pt, 5);

Последний параметр — число точек. Мы могли бы также представить это число как (sizeof(pt) / sizeof(POINT)).

Результат применения Polyline такой же, как и при использовании начального вызова функции MoveToEx с последующими многократными вызовами функции LineTo. Тем не менее, Polyline не учитывает и не изменяет текущее положение пера. PolylineTo немного отличается. Эта функция использует текущее положение для начальной точки и устанавливает текущее положение в конец последнего нарисованного отрезка. Приведенный ниже код рисует тот же прямоугольник, как и в предыдущих примерах:

MoveToEx(hdc, pt[0].x, pt[0].y, NULL);

PolylineTo(hdc, pt + 1, 4);

Хотя вы можете использовать функции Polyline и PolylineTo для рисования нескольких отрезков или ломаных, эти функции более применимы при рисовании сложных кривых, состоящих из сотен и тысяч отрезков. Например, предположим, вы хотите изобразить синусоидальную волну. Программа SINEWAVE иллюстрирует то, как это делается.

Эта программа содержит массив из 1000 структур POINT. В цикле от 0 до 999 член x структуры растет от 0 до cxClient. В каждом цикле член y структуры определяет значение синуса и масштабируется до размеров клиентской области окна. Вся кривая целиком отображается с использованием одного вызова функции Polyline. Поскольку функция Polyline реализована на уровне драйвера устройства, это работает значительно быстрее, чем 1000-кратные вызовы функции LineTo.