關鍵字 內存緩衝,畫圖
原作者姓名 相生昌
介紹
用雙緩衝進行繪圖可解決在VC中繪圖時的閃爍現象
正文
用vc做程序，如何畫圖是一個大家都很關心，但是卻感到很難以理解的問題，因爲在mfc的封裝之下，沒有現成的畫圖函數供你直接調用，像vb等等裏面直接來個point之類的，常常讓人感到無從下手。這兩天幫人解決了一個用內存緩衝畫圖的問題，順便也就談談這些東西，也算是總結。
我先來解釋一下在mfc裏面很關鍵的設備環境描述符，也就是所謂的DC（device context）。
還是從歷史來看吧，dos時代，我們如果要繪圖，必須通過一系列系統函數來啓動圖形環境（用過turbo pascal或者turbo c的人該還有印象吧），這之間對各種硬件的初始化參數都不相同，非常的煩人，常常還要查閱硬件手冊，那時的程序智能針對最流行的硬件來編寫，對不流行的就沒有辦法了。windows操作系統爲了屏蔽不同的硬件環境，讓編程時候不考慮具體的硬件差別，採取了一系列辦法，設備環境描述符就是這樣產生的。簡單的說，設備描述符抽象了不同的硬件環境爲標準環境，用戶編寫時使用的是這個虛擬的標準環境，而不是真實的硬件，與真實硬件打交道的工作一般交給了系統和驅動程序完成（這同樣解釋了爲什麼我們需要經常更新驅動程序的問題）。使用在windows圖形系統（gdi，而不包括direct x）上面，就體現在一系列的圖形DC上面，我們如果要在gdi上面繪圖，就必須先得到圖形DC的句柄（handle），然後指定句柄的基礎上進行圖形操作。
再來回憶一下，我們怎麼在sdk的環境下面繪圖呢，我想這個大家都不太清楚吧，但是確實很基礎。在windows的sdk環境下面，我們用傳統的c編寫程序，在需要的繪圖地方（比如響應WM_PAINT消息的分支）這樣做：
hdc = GetDC( hwnd );
oldGdiObject = SelectObject( hdc,newGdiObject );
...繪圖操作...
SelectObject( hdc,oldGdiObject );
DeleteObject( newGdiObject );
ReleaseDC( hdc);
或者是這樣
BeginPaint( hwnd,&ps );//PAINTSTRUCT ps -- ps is a paint struct
...繪圖操作...
EndPaint( hwnd )
這就是大概的過程，我們看到了hdc（圖形DC句柄）的應用，在繪圖的部分，每一個繪圖函數基本上也要用到這個句柄，最後我們還必須釋放它，否則將嚴重影響性能。每次我們都必須調用GetDC這個api函數得到（不能用全局變量保存結果重複使用，我在後面解釋）。這些是最最基本的windows圖形操作的方式，相比dos時代簡單了些，但是有些概念也難理解了些。vb裏面的簡單的point函數其實最後也是被轉化爲這樣的方式來執行，系統幫助做了很多事情。
到了mfc裏面，由於有了封裝，所有的hdc被隱藏在對象中做爲隱藏參數傳遞（就是DC類的this啦～～），所以我們的關鍵話題就轉變爲了怎樣得到想要的DC類而已，這個過程其實大同小異的。在消息響應的過程中，WM_PAINT被轉變爲OnDraw()，OnPaint()一系列函數來響應，這些函數一般都有個參數CDC *pDC傳入進來，因此在這些函數裏面，我們就只需要直接畫圖就可以了，和以前sdk的方式一樣。
但是WM_PAINT消息響應的頻度太高了，比如最小化最大化，移動窗體，覆蓋等等都引起重繪，經常的這樣畫圖，很是消耗性能；在有些場合，比如隨機作圖的場合，每一次就改變，還導致了程序的無法實現。怎麼解決後一種問題呢。
ms在msdn的例子裏面交給我們document/view的經典解決辦法，將圖形的數據存儲在document類裏面，view類只是根據這些數據繪圖。比如你要畫個圓，只是將圓心和半徑存在document裏面，view類根據這個裏面的數據在屏幕上面重新繪製。那麼，我們只需要隨機產生一次數據就可以了。
這樣還是存在性能的問題，於是我們開始考慮另外的解決方法。我們知道，將內存中的圖片原樣輸出到屏幕是很快的，這也是我們在dos時代經常做的事情，能不能在windows也重新利用呢？答案就是內存緩衝繪圖，我們今天的主題。
我們還是回到DC上來，既然DC是繪圖對象，我們也就可以自己來在內存裏面造一個，讓它等於我們想要的圖，圖（CBitmap）可以存儲在document類裏面，每一次刷新屏幕都只是將這個圖輸出到屏幕上面，每一次作圖都是在內存裏面繪製，保存在document的圖裏面，必要時還可以將圖輸出到外存保存。這樣既保證了速度，也解決了隨機的問題，在複雜作圖的情況下對內存的開銷也不大（總是一副圖片的大小）。這是一個很好的解決辦法，現在讓我們來實現它們。
我們在document類裏面保存一個圖片
CBitmap m_bmpBuf;//這裏面保存了我們做的圖，存在於內存中
在view類裏面我們需要將這個圖拷貝到屏幕上去
位於OnDraw(CDC *pDC)函數中：
CDC dcMem;//以下是輸出位圖的標準操作
CBitmap *pOldBitmap = NULL;
dcMem.CreateCompatibleDC(NULL);
pOldBitmap = dcMem.SelectObject(&pDoc->m_bmpBuf);
BITMAP bmpinfo;
pDoc->m_bmpBuf.GetBitmap(&bmpinfo);
pDC->BitBlt(0,0,bmpinfo.bmWidth,bmpinfo.bmHeight,&dcMem,0,0,SRCCOPY);
dcMem.SelectObject(pOldBitmap);
dcMem.DeleteDC();
在我們需要畫圖的函數裏面，我們完成繪圖工作
CBmpDrawDoc *pDoc = GetDocument(); //得到document中的bitmap對象
CDC *pDC = GetDC();
CDC dcMem;
dcMem.CreateCompatibleDC(NULL);//這裏我們就在內存中虛擬建造了DC
pDoc->m_bmpBuf.DeleteObject();
pDoc->m_bmpBuf.CreateCompatibleBitmap(pDC,100,100);//依附DC創建bitmap
CBitmap *pOldBitmap = dcMem.SelectObject(&pDoc->m_bmpBuf);//我們調入了我們bitmap目標
dcMem.FillSolidRect(0,0,100,100,RGB(255,255,255));//這些時繪圖操作，隨便你^_^
dcMem.TextOut(0,0,"Hello,world!");
dcMem.Rectangle(20,20,40,40);
dcMem.FillSolidRect(40,40,50,50,RGB(255,0,0));
pDC->BitBlt(0,0,100,100,&dcMem,0,0,SRCCOPY);//第一次拷貝到屏幕
dcMem.SelectObject(pOldBitmap);
dcMem.DeleteDC();
全部的過程就是這樣，很簡單吧。以此爲例子還可以實現2個緩衝或者多個緩衝等等，視具體情況而定。當然在緩衝區還可以實現很多高級的圖形操作，比如透明，合成等等，取決於具體的算法，需要對內存直接操作（其實就是當年dos怎麼做，現在還怎麼做）。
再來解釋一下前面說的爲什麼不能用全局變量保存DC問題。其實DC也是用句柄來標識的，所以也具有句柄的不確定性，就是隻能隨用隨取，不同時間兩次取得的是不同的（使用過文件句柄地話，應該很容易理解的）。那麼我們用全局變量保存的DC就沒什麼意義了，下次使用只是什麼也畫不出來。（這一點的理解可以這樣：DC需要佔用一定的內存，那麼在頻繁的頁面調度中，位置難免改變，於是用來標誌指針的句柄也就不同了）。
