visual c++图形程序设计基础.docx
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visualc++图形程序设计基础
VisualC++图形程序设计基础
一、前言：
VisualC++是在MicrosoftC的基础上发展而来的，随着计算机软、硬件技术的快速发展，如今VisualC++已成为集编辑、编译、运行、调试于一体功能强大的集成编程环境。
本章以VisualC++6.0为对象，主要介绍VisualC++集成编成环境的使用、图形设备接口和常用图形程序设计、鼠标编程以及菜单设计等基础，目的是通过对VisualC++的学习，掌握VisualC++图形程序设计的方法，为计算机图形学原理部分的算法实现提供程序工具和方法。
大致以下目的：
1．学习VisualC++图形程序设计的方法；
2．掌握VisualC++集成编成环境的使用、图形设备接口和常用图形程序设计、鼠标编程、橡皮筋交互技术、画刷与画笔以及菜单设计等；
二、VisualC++图形程序设计基础
2．1VisualC++6.0应用程序开发方法
介绍VisualC++6.0集成开发环境，以一个简单的实例介绍利用VisualC++应用程序工程建立方法和程序设计框架。
2．1．1VisualC++的集成开发环境
从开始菜单中启动VisualC++6.0，进入开发集成环境。
打开一个项目后，可以看到VisualC++6.0的开发环境由标题栏、工具栏、工作区窗口、源代码编辑窗口、输出窗口和状态栏组成，见图2．1所示。
标题栏用于显示应用程序名和所打开的文件名，标题栏的颜色可以表明对应窗口是否被激活。
菜单栏包括文件、编辑、显示、插入、工程、编译、工具、窗口和帮助九项主菜单，包含了从源代码的编辑、界面设计、程序调试和编译运行在内的所有功能。
工具栏列出了常用的菜单命令功能和对象方法。
工具栏的下面是两个窗口，一个是工作区窗口，用于列出工程中的各种对象，一个是源代码编辑窗口，用于各个对象的程序设计。
输出窗口显示项目建立过程中所产生的各种信息。
屏幕底端是状态栏，它给出当前操作或所选择命令的提示信息。
状态栏
图2．1VisualC++6.0集成开发环境
2．1．2应用程序工程的建立方法
VisualC++提供了一种称为AppWizard的工具，利用该工具，用户可以方便地按照自己的需要创建符合需要的应用程序框架。
在这个基础上，用户可以进一步将自己编写的程序加入到这个框架中，实现用户程序的功能。
下面介绍建立VcApp应用程序框架的方法，其它应用程序的方法都与此类似。
第一步：
启动VisualC++,选择工程方法
从开始菜单中选择VisualC++，进入VisualC++集成环境。
从文件菜单中选择新建（New）命令，弹出图3-2对话框。
切换到工程（Projects）标签，项目类型选择MFCAppWizard（exe），输入工程的名字（如VcApp），选择项目放置的位置，然后单击“确定”按钮。
图3-2VisualC++的New对话框
第二步：
设置应用程序的特性。
这些设置包括六个问题，每一个问题都有不同的选项供选择。
一个问题选择完后，通过“下一步”（Next）选择下一个问题，直到六个问题选择完毕。
还可以通过“上一步”（Back）返回上一个问题重新选择。
下面继续上面的例子，在单击“确定”按钮后，弹出第一个问题窗口，如图3-3所示。
第一个问题是建立什么类型的应用程序，有三个选项：
单个文档（Singledocument）、多重文档（Multipledocument）和基本对话（Dialogbased）。
单个文档应用程序主窗口中只有一个窗口，多重文档可以在主窗口中开多个子窗口，基本对话主窗口是一个对话框。
例中选择单个文档，单击“确定”，进入下一个问题，如图3-4所示。
第二个问题是数据库的支持，是否用ODBC存取数据库，有四个选项：
不包括数据库的支持（None）、仅包含ODBC头文件（Headerfilesonly）、指定一个数据库但没有文件支持和指定一个数据库但需要文件支持。
当选择了后两项，则需要用户选择一个已经建立的数据库。
例中不需要数据库支持，选择第一个选项“否”，进入第三个问题，如图3-5所示。
图3-3第一个问题：
选择应用程序的类型
图3-4第二个问题：
选择是否要用ODBC支持
第三个问题是对ActiveX的支持。
有五个选项：
（1）没有对ActiveX的支持；
（2）ActiveX容器，它可以包含链接和嵌入对象。
容器不能为其它的ActiveX程序提供支持，它只能维护嵌入对象；（3）微型服务器（Mini-server），应用程序不能独立运行，只能被调用为其它程序建立ActiveX对象。
（4）完整服务器（Full-server），它能够独立运行，并能够为其它应用程序建立ActiveX对象。
（5）容器和服务器，一个应用程序可以同时是容器和服务器。
在例子中，选择第一个选项，没有对ActiveX的支持，单击“下一个”（Next）进入下一个问题。
图3-5第三个问题：
选择是否对ActiveX的支持
第四个问题是应用程序的特性和高级选项，如图3-6所示。
图3-6应用程序的特性和高级选项
例中全部采用默认选项，进入下一个问题。
第五个问题是项目的风格、原文件注释和MFC库类型，如图3-7所示。
在例子中全部采用默认选项，进入第六个问题。
第六个问题是确定类名和文件名，如图3-8所示。
基于第一个问题到第五个问题的回答，AppWizard会把将要建立的新类的名称通知用户。
AppWizard将为应用程序建立四个新类，CVcAppApp是应用程序类，它是CWinApp的派生类。
CMainFrame是一个拥有应用程序主窗口的类。
CVcAppDoc和CVcAppView是该应用程序的文档和视图类。
这些名字用户可以改变。
最后单击“完成”（Finish）,显示所建项目的信息，单击“确定”后，项目建立完成。
图3-7项目的风格、原文件注释和MFC库类型
图3-8通知MFC产生的类名称
2．1．3输入源程序进行程序设计
应用程序项目工程建立以后，就为应用程序的开发建立了一个框架，这是不输入任何程序代码，对该项目程序进行编译和运行，可以生成一个完整的窗口程序。
用户根据项目工程中的不同类，输入自己设计的程序代码，完成用户的程序设计。
例如，从VcAppClasses中找到CVcAppView的OnDraw（）函数，如图3-9所示。
双击OnDraw（）函数，这时系统会打开VcAppView.cpp文件，而且光标正置于OnDraw（）函数中，在其中输入下列语句：
pDc->TextOut（30,30,”同学们好，欢迎使用VC++编程！
”）；
编译并运行该程序，运行结果如图3-10所示。
图3-9输入程序源代码
图3-10运行结果
2．2图形设备接口和图形程序设计
2．2．1图形设备接口简介
在Windows系统中，程序都是通过一个叫做图形设备接口（GDI,GraphicsDeviceInterface）的抽象接口和硬件打交道，Windows会自动将设备环境表映射到相应的物理设备，并且会提供正确的输入/输出指令。
GDI是Windows系统核心的三种动态链接库之一，它管理Windows系统的所有程序的图形输出。
在Windows系统中，GDI向程序员提供了高层次的绘图函数，只要掌握这些绘图函数，就可以很方便地进行图形程序设计。
另一个概念是设备描述表（DC,DeviceContext）。
DC是一个数据结构，当程序向GDI设备中绘图时，需要访问该设备的DC。
MFC将GDI的DC封装在C++类中，包括CDC类和CDC派生类，这些类中的许多成员都是对本地GDI绘图函数进行简单封装而形成的内联函数。
DC的作用就是提供程序与物理设备或者虚拟设备之间的联系，除此之外，DC还要处理绘图属性的设置，如文本的颜色等。
程序员可以通过调用专门的GDI函数修改绘图属性，如SetTextColor（）函数。
CDC类是GDI封装在MFC中最大的一个类，它表示总的DC。
表2．1列出了CDC中的一些常用绘图函数。
表2．1CDC类中常用绘图函数
函数
描述
使用频率
Arc（）
椭圆弧
****
BitBlt（）
把位图从一个DC拷贝到另一个DC
*
Draw3dRect（）
绘制三维矩形
**
DrawDragRect（）
绘制用鼠标拖动的矩形
**
DrawEdge（）
绘制矩形的边缘
**
DrawIcon（）
绘制图标
***
Ellipse（）
绘制椭圆
****
FillRect（）
绘制用给定的画刷颜色填充矩形
***
FillRgn（）
绘制用给定的画刷颜色填充区域
***
FillSolidRed（）
绘制用给定的颜色填充矩形
***
FloodFill（）
用当前的画刷颜色填充区域
***
FrameRect（）
绘制矩形边界
**
FrameRgn（）
绘制区域边界
**
GetBKColor（）
获取背景颜色
*****
GetCurrentBitmap（）
获取所选位图的指针
**
GetCurrentBrush（）
获取所选画刷的指针
***
GetCurrentFont（）
获取所选字体的指针
***
GetCurrentPalette（）
获取所选调色板的指针
***
GetCurrentPen（）
获取所选画笔的指针
***
GetCurrentPosition（）
获取画笔的当前位置
****
GetDeviceCaps（）
获取显示设备能力的信息
**
GetMapMode（）
获取当前设置映射模式
***
Getpixel（）
获取给定像素的RGB颜色值
*****
GetPolyFillMode（）
获取多边形填充模式
***
GetTextColor（）
获取文本颜色
****
GetTextExtent（）
获取文本的宽度和高度
**
GetTextMetrics（）
获取当前文本的信息
**
GetWindow（）
获取DC窗口的指针
**
GrayString（）
绘制灰色文本
***
LineTo（）
绘制直线
******
MoveTo（）
设置当前画笔位置
******
Pie（）
绘制饼图
***
Polygon（）
绘制多边形
***
PolyLine（）
绘制一组直线
***
RealizePalette（）
将逻辑调色板映射到系统调色板
**
Rectangle（）
绘制矩形
****
RoundRect（）
绘制圆角矩形
***
SelectObject（）
选择GDI绘图对象
**
SelectPalette（）
选择逻辑调色板
**
SelectStockObject（）
选择预定义图形对象
**
SetBkColor（）
设置背景颜色
******
SetMapMode（）
设置映射模式
***
SetPixel（）
把像素设定为给定的颜色
******
SetTextColor（）
设置文本颜色
******
StretchBlt（）
把位图从一个DC拷贝到另一个DC，并根据需要扩展或压缩位图
*
TextOut（）
绘制字符串文本
*****
这些函数的语法和使用可以通过MSDN帮助查询。
2．2.2节主要介绍Windows中基本图形，包括电、直线、圆、圆弧、矩形、椭圆、扇形、折线等程序设计
2．2．2绘制基本图形
（1）画点
SetPixel（）函数可以在指定的坐标位置按指定的颜色画点。
函数原型说明如下：
COLORREFCDC:
:
SetPixel（intX,intY,COLORREFcrColor）;
其中，（X，Y）为点的坐标位置，crColor参数为点的颜色值。
如果函数调用成功，则函数返回像素的颜色值，否则返回值为-1。
颜色值通过RGB（Red,Green,Blue）来设置，其中三个参数取值0~255。
例如，在VcAPP项目中，在CVcAppView类中的OnDraw（）函数中加入下列画点语句：
//绘制一组彩色点
//绘制一组彩色点
pDC->TextOut（20,20,"point:
"）;
pDC->SetPixel（100,20,RGB（255,0,0））;
pDC->SetPixel（110,20,RGB（0,255,0））;
pDC->SetPixel（120,20,RGB（0,0,255））;
pDC->SetPixel（100,20,RGB（255,255,0））;
pDC->SetPixel（100,20,RGB（255,0,255））;
pDC->SetPixel（100,20,RGB（0,255,255））;
pDC->SetPixel（100,20,RGB（0,0,0））;
pDC->SetPixel（100,20,RGB（255,255,255））;
运行程序，查看运行结果。
（2）画直线和折线
画直线需要LineTo（）和MoveTo（）两个函数的配合使用。
LineTo（）函数以当前位置所在的点为直线的起点，另指定一个点为直线的终点，画出一段直线。
直线的颜色通过画笔的颜色来设定，在后面介绍。
LineTo（）函数原型说明如下：
BOOLCDC:
:
LineTo（intnXEnd,intnYEnd）;
直线的终点位置由（nXEnd,nYEnd）指定。
如果函数调用成功，那么该点就成为当前位置，并返回TRUE，否则返回FALSE。
MoveTo（）函数只是将当前位置移动到指定位置，它并没有画出直线，其函数说明为：
BOOLCDC:
:
MoveTo（intX,intY）;
示例：
在CVcAppView类中的OnDraw（）函数中加入下列画点语句：
//绘制直线
pDC->TextOut（20,60,"Line:
"）;
pDC->MoveTo（20,90）;
pDC->LineTo（160,90）;
Polyline（）函数用来画一条折线，而PolyPolyline（）函数则用来画多条折线，它们的函数原型说明如下：
BOOLCDC:
:
Polyline（COUSTPOINT*lppt,intcPoints）;
BOOLCDC:
:
PolyPolyline（COUSTPOINT*lppt,COUSTDWORD*lpdwPolyPoints,
DWORDcCount）;
在Polyline（）函数中，lppt是指向折线顶点数组的指针，而cPoints是折线顶点数组中的顶点数。
例如，绘制一条具有4个顶点的折线，程序如下：
POINTpolylinepoint[4]={{70,240},{20,190},{70,190},{20,240}};
pDC->Polyline（polylinepoint,4）;
在PolyPolyline（）函数中，lppt是指向保存顶点数组的指针，而各条折线的顶点数则保存在lpdwPolyPoints参数所指向的数组中，最后的cCount参数指定折线的数目。
例如：
POINTpolypolylinePt[9]={{95,160},{120,185},{120,250},{145,160},{120,185},
{90,185},{150,185},{80,210},{160,210}};
DWORDdwPolyPoints[4]={3,2,2,2};//分四段折线，分别占用3，2，2，2个顶点
pDC->PolyPolyline（polypolylinePt,dwPolyPoints,4）;
注：
由于一条折线至少需要2个顶点，因此dwPolyPoints数组中的数不应该小于2。
（3）画弧线和曲线
通过Arc（）函数画弧线或整个椭圆。
椭圆限定在一个矩形内，称为外接矩形。
Arc（）函数的圆形说明如下：
BOOLCDC:
:
Arc（intnLeftRect,intnTopRect,intnRightRect,intnBottomRect,
intnXStartArc,intnYStartArc,intnXEndArc,intnYEndArc）;
其中，（nLeftRect,nTopRect）是外接矩形的左上角坐标值，（nRightRect,nBottomRect）是外接矩形的右下角坐标值。
而椭圆中心与点（nXStartArc,nYStartArc）所构成的射线与椭圆的交点成为弧线的起点，椭圆中心与点（nXEndArc,nYEndArc）所构成的射线与椭圆的交点成为弧线的终点。
椭圆上从始点到终点就形成一条弧线。
在Windows系统中，弧线从始点到终点的方向是逆时针方向，但可以通过SetArcDirection（）函数将绘制弧线方向设置为顺时针方向。
示例，用Arc（）绘制圆、圆弧和椭圆，程序如下：
for（i=0;i<6;i++）
{
pDC->Arc（260-5*i,70-5*i,260+5*I,70+5*i,260+5*i,70,260+5*i,70）;
}
for（i=3;i<6;i++）
{
pDC->Arc（260-10*i,70-10*i,260+10*i,70+10*i,
（int）260+10*i*cos（60*2．1415926/180）,
（int）70+10*i*sin（60*2．1415926/180）,
（int）260+10*i*cos（60*2．1415926/180）,
（int）70-10*i*sin（60*2．1415926/180））;
pDC->Arc（260-10*i,70-10*i,260+10*i,70+10*i,
（int）260-10*i*cos（60*2．1415926/180）,
（int）70-10*i*sin（60*2．1415926/180）,
（int）260-10*i*cos（60*2．1415926/180）,
（int）70+10*i*sin（60*2．1415926/180））;
}
Bezier曲线是最常见的非规则曲线之一。
Bezier曲线属于三次曲线，需要四个控制顶点来确定一条Bezier曲线，其中曲线通过第一点和最后一点，并且第一条边和最后一条边是曲线在起点和终点处的切线，从而确定了曲线的走向。
PolyBezier（）函数可以画出一条或多条Bezier曲线，其函数原型说明如下：
BOOLCDC:
:
PolyBezier（CONSTPOINT*lppt,DWORDcPoints）;
其中，lppt参数是曲线控制顶点所组成的数组，cPoints参数表示lppt数组中的顶点数，一条Bezier曲线需要四个控制顶点。
如果lppt数组用于画多条Bezier曲线，第二条以后的曲线只需要三个控制顶点，因为后面的曲线总是把前一条曲线的终点作为自己的起点。
示例，给出四个控制顶点，画出一条Bezier曲线和特征多边形。
//绘制Bezier曲线
POINTpolyBezier[4]={{20,310},{60,240},{120,300},{160,330}};
pDC->Polyline（polyBezier,4）;
pDC->PolyBezier（polyBezier,4）;
（4）画封闭曲线
Windows中提供了一组画封闭曲线的函数，包括绘制矩形、多边性、椭圆等，这些画封闭曲线的函数不但可以利用画笔来画出轮廓线，同时还可以利用画刷来填充这些封闭曲线所围成的区域。
Rectangle（）函数用来画矩形，其函数原型说明如下：
BOOLCDC:
:
Rectangle（intnLeftRect,intnTopRect,
intnRightRect,intnBottomRect）;
其中，参数nLeftRect和nTopRect给出了矩形左上角的坐标，而nRightRect和nBottomRect则给出矩形的右下角坐标。
Ellipse（）函数的作用则是画椭圆形。
在Ellipse（）函数中，椭圆是由其外接矩形来确定的，外接矩形的中心与椭圆中心重合，矩形的长与宽和椭圆的长短轴相等。
函数说明如下：
BOOLCDC:
:
Ellipse（intnLeftRect,intnTopRect,
intnRightRect,intnBottomRect）;
其中的参数说明与Rectangle（）函数相同。
RoundRect（）函数用来画圆角矩形，其函数的原型说明如下：
BOOLCDC:
:
RoundRect（intnLeftRect,intnTopRect,
intnRightRect,intnBottomRect,
intnWidth,intnHeight）;
其中的前四个参数与Rectangle（）函数相同，nWidth表示圆角的宽度,nHeight表示圆角的高度。
Polygon（）函数用来画封闭的任意多边形，其函数原型说明如下：
BOOLCDC:
:
Polygon（（COUSTPOINT*lpPoints,intcCount）;
其中的参数说明与Polyline（）函数相同。
但两个函数有区别，Polygon（）函数会自动将起点和终点相连形成封闭的多边形，而Polyline（）函数则画出多条折线，只有当最后一点与起点相同时才画出封闭的多边形。
示例，绘制矩形、圆角矩形、椭圆和多边形，程序如下：
//绘制矩形、圆角矩形、椭圆和多边形
pDC->Rectangle（190,270,250,310）;
pDC->RoundRect（265,270,330,310,30,20）;
pDC->Ellipse（260-50,200-30,260+50,200+30）;
POINTpolygonPts[3]={{390,160},{430,220},{350,210}};
pDC->Polygon（polygonPts,3）;
2．2．3画笔与画刷
（1）画笔
当绘制图形时，线条的属性，包括颜色、宽度、样式等都是由画笔来确定的。
程序员可以创建画笔，定义画笔的属性，从而画出多彩的图形。
创建画笔包括CreatePen（）和CreatePenIndirect（）两个函数。
MFC将这些函数封装在CPen类中，这样画笔就能够被视为对象进行处理。
下面介绍创建画笔的方法。
方法一：
直接构造一个CPen对象，并将定义画笔的参数传给它，例如：
CPenpen（PS-SOLID,1,RGB（255,0,0））;
创建一个宽度为一个像素、实线和红色的画笔。
方法二：
首先声明一个没有初始化的CPen类对象，然后再用CreatePen（）函数定义画笔的属性。
例如，
CPenPen;
Pen->CreatePen（PS-SOLID,1,RGB（255,0,0））;
方法三：
先声明一个CPen类对象和一个描述画笔结构的LOGPEN类对象，并填入画笔的属性值，然后调用CreatePenIndirect（）函数来创建画笔。
如下所示：
CPenPen;
LOGPENLogPen;
LogPen.lop
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