GDI+入门教程：C++实现Windows图像处理

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"GDI+教程（C++中文版）.pdf" 是一本关于Windows平台上图形设备接口GDI+的详细教程，适用于C++开发者，旨在帮助他们理解和使用GDI+进行图形绘制和图像处理。该教程以中文编写，便于国内开发者阅读。文档内容涵盖了GDI+的基础知识、新特性、编程模式以及各种图形元素的绘制和操作。 GDI+是Windows API的一个扩展，它提供了一组强大的图形处理功能，包括矢量图形、图像处理、文本渲染等。GDI+的主要目标是提供一个比传统GDI更易用、功能更丰富的图形库。教程适用于那些希望在Visual Studio环境下开发图形界面或进行图像处理的C++程序员。文档首先介绍了GDI+的基本概念，包括它的适用范围、目标读者和运行环境。GDI+的文档组织结构清晰，方便读者按需查阅。此外，还特别强调了在使用GDI+时的安全考虑，如构造函数的正确使用、内存管理、错误验证和线程同步，这些都是在实际编程中避免程序出错的关键点。 GDI+包含三个主要部分：图形绘制、图像处理和文本渲染。它引入了基于类的接口，使得操作更加直观。GDI+不仅提供了新的图形绘制特性，如线条、曲线、图形、画刷、填充、区域、裁剪等，还改进了编程模式，支持更高级别的抽象，如路径、画笔和画刷的灵活使用。教程详细讲解了如何使用GDI+进行图形绘制，包括线条、曲线、矢量图形、路径、画刷和填充、图像处理（如位图、图元文件的加载、显示、裁剪、缩放等）。此外，还涉及坐标系统、变换矩阵、图形容器的使用，以及如何提高性能的技术，如高速缓存位图和避免自动缩放。在图像处理方面，GDI+支持抗锯齿、图层混合、渐变填充、纹理映射等功能。开发者可以使用GDI+实现复杂的图像操作，如旋转、反射、扭曲和缩放，并能控制缩放时的图像质量。同时，GDI+还提供了读取和写入图像元数据的能力，以及通过编码器和解码器进行图像格式的转换。这本GDI+教程是C++开发者深入学习Windows图形编程的重要参考资料，它全面覆盖了GDI+的核心技术和实用技巧，有助于提升开发者在图形用户界面设计和图像处理方面的专业技能。

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Graphics 对象和设备场景一样，与屏幕上的特定窗体有关，它包含着图形绘制的有关属性信息（比

如，平滑模式和隐式文本渲染）。然而，Graphics 对象并没有像 GDI 那样与 Pen、Path、Image 或者

Font 等搅在一起。比如，在 GDI 中，您必须先调用 SelectObject 将一个 Pen 对象与设备场景关联，然

后您才能使用设备场景绘制一条线。这被称为将画笔选入设备场景。您在设备场景中绘制的所有线条都将

采用这个画笔直到您选择另一个画笔为止。在 GDI+中，您只需将一个 Pen对象作为参数传递给 Graphics

类的 DrawLine 方法即可。您可以在一连串的 DrawLine 调用中传入不同的 Pen 对象，而不必将给定的

Pen 对象与 Graphics 对象关联。

• 画线的 2 种方法

下面两个例子都是从位置(20, 10)到位置(200,100)绘制一条宽度为 3 的红色线条。前一个例子采

用 GDI 调用，第二个例子通过 C++类接口调用 GDI+。

o Drawing a line with GDI

采用 GDI 画线，您需要 2 个对象：设备场景和画笔。您通过调用 CreatePen 获取一个句柄。紧接着，

您调用 SelectObject 将画笔选入设备场景。然后调用 MoveToEx 将画笔位置设为(20,10)，然后调用

绘制一条直线到位置(200,100)。注意 MoveToEx 和 LineTo 均需要一个 hdc 作为参数。

HDC hdc;

PAINTSTRUCT ps;

HPEN hPen;

HPEN hPenOld;

hdc = BeginPaint(hWnd, &ps);

hPen = CreatePen(PS_SOLID, 3, RGB(255, 0, 0));

hPenOld = (HPEN)SelectObject(hdc, hPen);

MoveToEx(hdc, 20, 10, NULL);

LineTo(hdc, 200, 100);

SelectObject(hdc, hPenOld);

DeleteObject(hPen);

EndPaint(hWnd, &ps);

o 采用 GDI+和 C++类接口画线

通过 GDI+和 C++类接口画线，您需要一个 Graphics 对象和一个 Pen 对象。注意您不需要向这

些对象提供窗体句柄。相反，您只需要构造一个 Graphics 类（一个 Graphics 对象）和一个 Pen 类（一

个 Pen 对象）即可。画线涉及 Graphics 类的 Graphics::DrawLine 方法。Graphics::DrawLine

方法的第一个参数是一个 Pen 对象的指针。较之前面将 Pen 选入设备场景的 GDI 例子，这种方案更加更

加简单灵活。

HDC hdc;

PAINTSTRUCT ps;

Pen* myPen;

Graphics* myGraphics;

hdc = BeginPaint(hWnd, &ps);

myPen = new Pen(Color(255, 255, 0, 0), 3);

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myGraphics = new Graphics(hdc);

myGraphics->DrawLine(myPen, 20, 10, 200, 100);

delete myGraphics;

delete myPen;

EndPaint(hWnd, &ps);

• 钢笔、画刷、路径、图形和字体作为参数

前面的例子说明了 Pen 对象可以独立于 Graphics 对象被创建和保留，该对象提供具体绘图方式。

同样地，画刷、图形路径、图象和字体对象可以独立于 Graphics 对象被创建和保留。Graphics 类提供

的许多绘图方法都接受 Brush、GrpahicsPath、Image 或者 Font 对象作为参数之一。例如，一个

Brush 对象的地址作为参数传递给 FillRectangle 方法，而一个 GraphicsPath 对象的地址作为参数传

递给 DrawPath 方法。类似地，Image 和 Font 对象的地址传递给 DrawImage 和 DrawString 方法。

这与 GDI 中需要先选入一个画刷、路径、图象或者字体到指定设备场景，然后再将设备句柄作为参数传递

给绘图函数的方法相比形成了强烈对比。

• 方法重载

许多 GDI+方法被重载了；也就是说，存在不同的方法，它们拥有相同的函数名和不同的参数列表。

例如，Graphics 类的 DrawLine 方法有以下几种形式：

Status DrawLine(IN const Pen* pen,

IN REAL x1,

IN REAL y1,

IN REAL x2,

IN REAL y2);

Status DrawLine(IN const Pen* pen,

IN const PointF& pt1,

IN const PointF& pt2);

Status DrawLine(IN const Pen* pen,

IN INT x1,

IN INT y1,

IN INT x2,

IN INT y2);

Status DrawLine(IN const Pen* pen,

IN const Point& pt1,

IN const Point& pt2);

所有上面 DrawLine 方法的四种变体都接受一个 Pen 对象指针、起点坐标和终点坐标。前两个方

法接受浮点数字型的坐标参数，而后面两个方法接受整数类型的坐标参数。第一个和第三个方法接受由数

字分隔开的坐标；第二个和第四个方法接受由一对 Point（或者 PointF）对象表示的坐标。

• 不再有当前位置

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注意，前面显示的 DrawLine 方法同时提供了线段的起点和终点作为参数。不同的是，在 GDI 中您

必须先设置当前位置然后才能绘制一个起于(x1, y1)终于(x2, y2)的线段。GDI+中已经完全摒弃了当前

位置的概念。

• 绘图与填充方法分离

在绘制图形比如矩形的边框和填充其内部区域方面，GDI+比 GDI 更加灵活。GDI 有个 Rectangle

函数可以一步实现绘制矩形和填充其内部区域。边框采用当前选入的画笔绘制，内部区域采用当前选入的

笔刷填充。

hBrush = CreateHatchBrush(HS_CROSS, RGB(0, 0, 255));

hPen = CreatePen(PS_SOLID, 3, RGB(255, 0, 0));

SelectObject(hdc, hBrush);

SelectObject(hdc, hPen);

Rectangle(hdc, 100, 50, 200, 80);

在 GDI+中，绘制矩形边框和填充其内部区域的方法是独立开来的。Graphics 类的

DrawRectangle 方法有一个参数，用于传入 Pen 对象的地址。而 FillRectangle 方法有一个参数，用

于传入 Brush 对象的地址。

HatchBrush* myHatchBrush = new HatchBrush(

HatchStyleCross,

Color(255, 0, 255, 0),

Color(255, 0, 0, 255));

Pen* myPen = new Pen(Color(255, 255, 0, 0), 3);

myGraphics.FillRectangle(myHatchBrush, 100, 50, 100, 30);

myGraphics.DrawRectangle(myPen, 100, 50, 100, 30);

注意，GDI+中 FillRectangle 和 DrawRectangle 方法的参数指定矩形的左、上、宽度和高度。

相对地，在 GDI 的 Rectangle 函数中，参数指定的是矩形的左、右、上、下。同时还要注意，GDI+中

的 Color 类的构造函数有 4 个参数。后面的 3 个参数就是通常的红、绿、蓝的值；第一个参数指定的是α

半透明值，它表示该颜色与背景色混合的程度。

• 构造区域

GDI 提供了几个函数可以创建区域：CreateRectRgn、CreateEllpticRgn、CreateRoundRectRgn、

CreatePolygonRgn 和 CreatePolyPolygonRgn。您可能也期望 GDI+中的 Region 类提供类似的构造

函数，传入矩形、椭圆、圆角矩形和多边形作为参数，但是情况并非如此。在 GDI+中，Region 类提供

一个传入 Rect 对象引用的构造函数，和另一个传入 GraphicsPath 对象地址的构造函数。如果您想创

建一个基于椭圆、圆角矩形或者多边形的区域，您可以很容易地通过创建一个 GraphicsPath 对象（包

含椭圆等），然后将 GraphicsPath 对象的地址传递给 Region 构造函数即可。

在 GDI+中可以很简单地通过图形和路径的组合创建一个复杂的区域。Region 类有 Union 和

Intersect 方法，用于加入一个路径或者另一个区域到一个已有区域中。GDI+中一个很好的特性是，当一

个 GraphicsPath 对象作为 Region 构造函数的参数传入的时候，它本身并不会被销毁。而在 GDI 中，

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协同工作，来判断哪个象素应该开启用于显示线条、矩形和曲线。下面所示，显示一条从点(4, 2)到点(12,

8)的线条的象素情况。

总的来说，某些基本的构成块已经证明是最对建立二维图形非常有用。这些基本构成块，GDI+均支

持，包括：

o Lines （线条）

o Rectangles （矩形）

o Ellipses （椭圆）

o Arcs （弧形）

o Polygons （多边形）

o Cardinal splines （基数样条）

o Bézier splines （贝塞尔样条）

GDI+中的 Graphics 类提供这些方法来绘制前面列表中的对象：DrawLine、DrawRectangle、

DrawEllipse、DrawPolygon、DrawArc、DrawCurve (用于基数样条)和 DrawBezier。每个方法都已

被重载；也就是说，每种方法都以不同参数列表的变体出现。例如，DrawLine 方法的一个变体接受一个

Pen 对象的地址和四个整型值，而它的另一个变体则接受一个 Pen对象地址和两个 Point 对象引用。

绘制线条、矩形和贝塞尔样条的方法都有其复数形式的伴随方法，这些方法在一次调用中绘制多个项

目：DrawLines、DrawRectangles 和 DrawBeziers。同样地，DrawCurve 方法也有一个伴随方法

DrawClosedCurve，该函数通过连接曲线的起点和终点创建一个闭合图形。

所有的 Graphics 类的方法都得配合 Pen 对象使用。因此，为了绘制任何东西，您必须至少创建 2

个对象：一个 Graphics 对象和一个 Pen 对象。Pen 对象存储诸如线条宽度、颜色等绘图属性。Pen

对象的地址将作为一个参数传递给绘图方法。例如，一个 DrawRectangle 方法的变体需要传入一个 Pen

对象地址和 4 各整数值作为参数，该方法绘制一个左上角为(20,10)、宽度为 100、高度为 50 的矩形。

myGraphics.DrawRectangle(&myPen, 20, 10, 100, 50);

钢笔、线条和矩形

采用 GDI+绘制线条需要一个 Graphics 对象和一个 Pen对象。Graphics 对象提供实际的绘图方法，

而 Pen对象存储线条属性，例如颜色、宽度和样式等。绘制线条只需要简单调用 Graphics对象的 DrawLine

方法即可。Pen 对象的地址作为参数之一传递给 DrawLine 方法。下面的例子是绘制一条从点(4, 2)到点

(12, 6)的线段。

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