Windows编程系列——第四讲：GDI
GDI是Graphics Devices Interface 的缩写，含义是图形设备接口。主要任务是负责系统与绘图程序之间的信息交换，处理所有的图形输出。利用GDI提供的大量函数可以方便地在屏幕、打印机以及其他输出设备上完成输出图形、文本等操作。GDI的出现使程序员无需关系硬件设备与驱动，实现了程序开发与硬件的隔离，大大简化了开发工作。
4.1 图形设备上下文
图形设备上下文（Device Context，这个词有很多翻译，直译应该是设备上下文）是GDI内部保存数据的一种数据结构，它定义了GDI函数在不同设备特定区域的工作方式。以视频显示器为例，图形设备上下文代表了屏幕的一块区域。要想在屏幕上这个区域输出图形或文字，就必须先获得代表此区域的图形设备上下文句柄（HDC），以该HDC作为参数调用的GDI函数都是针对该区域的操作！（这句话很重要，可以拿小本本记下来（っ╹◡╹)ﾉ）
一旦获得HDC，系统就是使用默认的属性值填充图形设备上下文。如果有必要，我们还可以使用一些GDI函数获取和改变图形设备上下文中的属性值。
4.2 WM_PAINT消息
当客户区一部分或全部变为“无效”或者必须“刷新”时，窗口函数将接收到WM_PAINT消息，并且完成各种计算结果的输出工作。
客户区为什么会无效呢？当用户改变窗口大小时、当窗口由最小化状态恢复到以前大小时，都会使客户区无效。事实上，在最初创建窗口的时候，整个客户区都是无效的，所以通常在系统空闲的时候向窗口发送一个WM_PAINT消息。为了保证在系统比较忙的时候能够正确显示窗口内容，通常会在显示窗口后调用UpdateWindow强迫窗口函数进行绘制。
窗口过程接收到WM_PAINT消息后，并不代表整个客户区都要被刷新，有可能客户区无效的区域只有一小块（称为无效区域），程序只需要更新这个区域。所以，Windows为每个窗口维护了一个绘图信息结构体（PAINTSTRUCT）类型的变量，无效区域的坐标就在其中。WM_PAINT消息也是一个低级别的消息，Windows总是在消息队列为空时才把WM_PAINT放入其中。
typedef struct tagPAINTSTRUCT {
HDC hdc;//图形设备上下文的句柄
BOOL fErase;//是否用背景画刷擦除
RECT rcPaint;//无效区域的矩形位置
BOOL fRestore;//以下三个参数保留
BOOL fIncUpdate;
BYTE rgbReserved[32];
} PAINTSTRUCT, *PPAINTSTRUCT, *NPPAINTSTRUCT, *LPPAINTSTRUCT;注意，如果在窗口函数处理WM_PAINT消息之前，客户区的另一块区域变为无效，则Windows计算出一个包围两个无效矩形的新的矩形区域，并将这种变化后的信息存放到PAINTSTRUCT中。Windows不会将多个WM_PAINT放到消息队列中。
4.3 GDI版本的 Hello World
正如前面所说，应该在处理WM_PAINT消息的时候完成各种输出工作。或许你也注意到了，在前面我们创建的项目代码中，WndProc函数里面就有处理WM_PAINT消息，见下图：
当时之所以没讲解这段代码就是因为HDC还没有讲。不过，WndProc只是提供了一个处理WM_PAINT消息的模板，如果想要输出Hello World ，还要自己添加代码。在这之前，我们先来看一下模板~
BeginPaint和EndPaint的第一个参数都是窗口句柄，也就是通过窗口函数第一个参数传过来的；第二个参数是指向PAINTSTRUCT结构体的指针，这个结构体如上所述包含了一些可以在重绘客户区时使用的信息。BeginPaint会把ps中的无效区域清空。如果不调用BeginPaint，无效区域始终不会被清空，那么根据前面讲的，每当系统发现消息队列为空，而又总是存在不被清空的无效区域，操作系统就会不断向消息队列发送WM_PAINT消息，导致CPU占用率提高。
现在我们开始显示Hello World喽，修改case语句如下——
case WM_PAINT:
{
const TCHAR * str = L"Hello World !";
PAINTSTRUCT ps;
HDC hdc = BeginPaint(hWnd, &ps);
// TODO: 在此处添加使用 hdc 的任何绘图代码...
RECT r;//矩形框结构体
GetClientRect(hWnd, &r);
DrawText(hdc, str, -1, &r, DT_SINGLELINE | DT_CENTER | DT_VCENTER);
EndPaint(hWnd, &ps);
}
break;运行效果图：
首先，RECT是一个结构体，用来描述一个矩形框，在MSDN中可以找到它的详细信息。
然后，使用GetClientRect(hWnd, &r)获得客户区的矩形框。
再然后，就是调用DrawText输出文本了。它的函数原型见下面：
int DrawText(
HDC hdc,//图形设备上下文句柄
LPCTSTR lpchText,//要输出的字符串
int cchText,//输出字符串的个数；
//-1则代表输出整个字符串（NULL-teminated）
LPRECT lprc,//输出的矩形区域
UINT format//字符绘制的各种选项
); 第五个参数用来设置格式，例如DT_SINGLELINE 表示单行， DT_CENTER表示水平居中， DT_VCENTER表示垂直居中。如果函数成功, 则返回值是逻辑单元中文本的高度。如果指定了 DT_VCENTER 或 DT_BOTTOM, 则返回值是从矩形框顶部到文本底部的偏移量。如果函数失败, 返回值为零。
需要知道的是，DrawText是一个用户级别的函数，它的实现包含在user32.dll中。DrawText最终还是要调用GDI函数中的TextOutA函数（旧版本好像是TextOut，不过我在MSDN中没找到）。TextOutA函数原型如下：
BOOL TextOutA(
//输出成功，返回非零值；否则返回0
HDC hdc,
int x,//起始位置的x轴坐标
int y,//起始位置的y轴坐标
LPCSTR lpString,//要输出的字符串
int c//要输出的字符串的长度
); x、y 指定客户区内字符串的开始位置，也就是第一个字符的左上角位置。采用的是逻辑坐标（Logical Coordinates）。Windows有多种映射方式可以把逻辑坐标转换成显示器的物理像素坐标。图形设备上下文中记录了采用什么映射方式，它的默认值是MM_TEXT。在该模式的映射下，逻辑单位与物理单位相同，都是以客户区左上角为坐标原点，横坐标的值按像素数从左到右递增，纵坐标的值从上到下递增。
可以使用SetMapMode函数设置映射方式，具体参考MSDN
好了，GDI先讲这么多，以后还会讲到。博主现在忙于OpenCV，忙完再更。