MATLAB学习文档（二十六）-优快云博客

11.3灵活强大的图形对象句柄

11.3.1 从简单的示例引出图形对象句柄

11.3.2 高频应用的图形句柄函数：gcf、gca、get 和 set

gcf - Get Current Figure (获取当前窗口句柄)

gca - Get Current Axes (获取当前坐标轴句柄)

层次结构（Parent-Child Relationship）

delete 与 clf, cla, close 的区别

allchild 函数

动画中的应用示例

11.3灵活强大的图形对象句柄

11.3.1 从简单的示例引出图形对象句柄

场景一：简单的绘图

先从最基本的绘图命令开始。假设想画一个正弦波：

x = 0:0.1:2*pi;

y = sin(x);

plot(x, y);

执行这行代码，MATLAB会弹出一个窗口，里面有一条蓝色的曲线。

现在，加点东西，比如给这条线加上标签：

xlabel('X轴');

ylabel('Y轴');

title('正弦函数图像');

grid on;

会发现，xlabel, ylabel, title 这些命令“知道”要操作的是刚才那个窗口和那条曲线。

这背后，MATLAB其实是在操作一个“当前”的图形对象。

这种方式很方便，但问题来了：如果我有多个图呢？

场景二：多个图形的“混乱”

假设想在一个窗口里画两条线，一条正弦，一条余弦。

x = 0:0.1:2*pi;

y1 = sin(x);

y2 = cos(x);

plot(x, y1); % 画第一条线

hold on;      % 保持当前图形，准备叠加

plot(x, y2); % 画第二条线

hold off;     % 解除保持

legend('sin(x)', 'cos(x)'); % 添加图例

这看起来也没问题。

但如果我想把第二条线（余弦线）变成红色，并且线宽加粗呢？

可能会想，有没有一个命令叫 changethesecondline？

当然没有。

这时，就需要一个更精确、更强大的工具来“指名道姓”地操作想要的任何一个图形元素。

这个工具，就是“句柄”（Handle）。

核心概念：图形句柄

把MATLAB的图形想象成一棵“家族树”：

最顶层是 Figure（整个窗口）。
Figure里面可以有 Axes（坐标系）。
Axes里面有各种 Line（线条）、Text（文字）、Patch（色块）等。

在MATLAB中，创建的每一个图形元素（窗口、坐标轴、线条、文本等）都是一个对象。

句柄（Handle）就是访问这些对象的唯一标识符，可以把它想象成一个“遥控器”。

只要拿到了这个“遥控器”，就可以随时随地读取或修改该对象的任何属性（如颜色、大小、位置、数据等），而不需要重新绘制整个图形。

场景三：获取并使用句柄

回到刚才的正弦余弦图，用一种更专业的方式来画：

x = 0:0.1:2*pi;

y1 = sin(x);

y2 = cos(x);

% 1. 创建一个Figure窗口，并把它的句柄存到变量 fig 中

fig = figure;

% 2. 在这个窗口里创建坐标系，把句柄存到 ax 中

ax = axes;

% 3. 在这个坐标系里画第一条线，并把线的句柄存到 h1 中

h1 = plot(x, y1, 'b-', 'LineWidth', 2);

% 4. 画第二条线，并把句柄存到 h2 中

h2 = plot(x, y2, 'k--');

现在，有了三个“遥控器”：fig (窗口)、ax (坐标系)、h1 和 h2 (两条线)。

现在，实现刚才的需求：把余弦线变红、加粗，就变得异常简单：

% 使用 h2 这个“遥控器”来修改第二条线的属性

set(h2, 'Color', 'red', 'LineWidth', 3);

看，直接对 h2 进行操作，完全不会影响到 h1。

这就是句柄的威力：精确控制。

还可以用 get 命令查看一个对象的所有属性：

% 查看第一条线的所有当前属性和属性值

get(h1)

会看到它的颜色、线型、数据源等所有信息。

场景四：更复杂的操作

句柄的用处远不止修改颜色。比如，想在程序运行一段时间后，动态更新曲线上的数据点。

% 假设要更新 h1 这条线的数据

new_y_data = sin(x + pi/4); % 新的数据

% 直接通过句柄修改它的 YData 属性

set(h1, 'YData', new_y_data);

或者，想获取坐标系的范围，然后根据这个范围来添加一些标注：

% 获取坐标系的 X 和 Y 轴范围

x_lim = get(ax, 'XLim');

y_lim = get(ax, 'YLim');

% 在图的右上角添加文本

text(x_lim(2)*0.8, y_lim(2)*0.9, '相位移动', 'Parent', ax);

注意这里 'Parent', ax 的用法，它明确告诉 text 函数，要把这个文本放到 ax 这个坐标系里。

11.3.2 高频应用的图形句柄函数：gcf、gca、get 和 set

函数	全称	功能	常用语法	示例
gcf	Get Current Figure	获取当前窗口的句柄	h = gcf	set(gcf, 'Name', 'Results');
gca	Get Current Axes	获取当前坐标轴的句柄	h = gca	set(gca, 'FontSize', 14);
get	Get	获取对象的属性值	v = get(h, 'Color')	current_xlim = get(gca, 'XLim');
set	Set	设置对象的属性值	set(h, 'Color', 'r')	set(plot_handle, 'LineWidth', 2);

gcf - Get Current Figure (获取当前窗口句柄)

功能

返回当前Figure窗口的句柄。

“当前窗口”通常指最后被点击、创建或绘图的窗口。

语法

h = gcf

参数说明

无输入参数。

返回值

h 是一个包含当前窗口句柄的变量。

使用举例

% 先创建一个图形

plot(1:10);

% 获取当前窗口的句柄

fig_handle = gcf;

% 使用句柄修改窗口属性

set(fig_handle, 'Name', '我的数据图', 'Color', [0.9 0.9 0.9]); % 设置窗口标题和背景色

gca - Get Current Axes (获取当前坐标轴句柄)

功能

返回当前坐标轴（Axes）的句柄。

“当前坐标轴”是当前窗口中最后被创建或绘图的坐标系。

语法

h = gca

参数说明

无输入参数。

返回值

h 是一个包含当前坐标轴句柄的变量。

使用举例

% 绘制图形

x = linspace(0, 2*pi);

y = sin(x);

plot(x, y);

% 获取当前坐标轴的句柄

ax_handle = gca;

% 使用句柄修改坐标轴属性

set(ax_handle, 'XLim', [0, 2*pi]); % 设置X轴范围

set(ax_handle, 'XTick', 0:pi/2:2*pi); % 设置X轴刻度

set(ax_handle, 'FontSize', 12, 'GridLineStyle', '--'); % 设置字体大小和网格线样式

grid on;

get - 获取对象属性

功能

查询指定句柄所对应对象的某个或所有属性值。

语法

v = get(h)           % 获取对象h的所有属性及其值

v = get(h, 'PropertyName') % 获取对象h的指定属性'PropertyName'的值

参数说明

h：图形对象的句柄。

'PropertyName'：要查询的属性的名称（字符串，如 'Color', 'Position'）。

返回值

v 是查询到的属性值。

使用举例

% 绘制一条线

h_line = plot(1:10, 'r-o');

% 1. 获取这条线的所有属性

all_properties = get(h_line); % all_properties将是一个结构体

% 2. 获取这条线的颜色属性

line_color = get(h_line, 'Color'); % 返回 [1 0 0]，即红色

% 3. 获取当前坐标轴的X轴范围

x_range = get(gca, 'XLim'); % 返回 [1 10]

set - 设置对象属性

功能

设置指定句柄所对应对象的属性值。这是动态修改图形的核心函数。

语法

set(h, 'PropertyName1', PropertyValue1, 'PropertyName2', PropertyValue2, ...)

参数说明

h：图形对象的句柄。

'PropertyName'：要设置的属性的名称。

PropertyValue：要为该属性设置的新值。

返回值

无

使用举例

% 绘制一条默认的蓝色细线

h_line = plot(1:10);

% 一次性设置多个属性

set(h_line, ...

    'Color', [0 0.5 0.8], ... % 设置为自定义蓝色

    'LineWidth', 3, ...       % 设置线宽为3

    'Marker', 's', ...        % 设置数据点标记为方形

    'MarkerSize', 8, ...      % 设置标记大小

    'MarkerFaceColor', 'y');  % 设置标记填充颜色为黄色

% 获取当前窗口句柄并设置其位置和大小 [left, bottom, width, height]

set(gcf, 'Position', [100, 100, 800, 600]);

知识扩展

层次结构（Parent-Child Relationship）

MATLAB的图形对象是分层的，理解这一点至关重要：

Figure (窗口) 是顶层容器。

Axes (坐标轴) 是 Figure 的子对象。

Line, Text, Surface 等是 Axes 的子对象。

可以通过 'Parent' 和 'Children' 属性来导航这个层次结构。

% 获取当前坐标轴的所有子对象（如线条、文本等）

all_lines_in_axes = get(gca, 'Children');

% 获取某条线的父对象（即它所在的坐标轴）

parent_axis = get(h_line, 'Parent');

findobj - 强大的对象搜索函数

当没有在创建时保存句柄，gca 和 gcf 又不够用时，findobj 是的救星。

它可以根据属性值在整个图形层次中查找对象。

语法

h = findobj('PropertyName', PropertyValue)

示例

% 在一个复杂的图中，找到所有颜色为红色的线条

plot(rand(5));

hold on;

plot(sin(linspace(0,2*pi)), 'r-', 'LineWidth', 2);

plot(cos(linspace(0,2*pi)), 'r--', 'LineWidth', 2);

red_lines = findobj(gcf, 'Type', 'line', 'Color', 'r');

% 现在把所有红色线条的线宽都改为5

set(red_lines, 'LineWidth', 5);

句柄属性的最佳实践

（1）显式获取优于隐式获取

在编写复杂的脚本或函数时，尽量在创建对象时就显式获取其句柄（如 h = plot(...)），而不是依赖 gca 或 gcf。这会让的代码更健壮、更可读，避免因用户交互（如点击其他窗口）导致的意外错误。

（2）批量设置属性

像 set 举例中那样，一次性设置多个属性，比多次调用 set 效率更高。

（3）利用函数句柄进行回调

在GUI设计中，句柄是实现交互（如按钮点击）的关键。可以将一个函数句柄赋值给图形对象的 'Callback' 属性。

11.3.3 为图形设置默认的属性

设置级别	语法	作用范围	示例
根级别	set(0, 'Default...')	全局：当前MATLAB会话中所有新创建的图形	set(0, 'DefaultAxesFontSize', 14);
窗口级别	set(gcf, 'Default...')	局部：仅在指定Figure窗口内新创建的对象	set(gcf, 'DefaultLineLineWidth', 2);

核心概念：为什么要设置默认属性？

在之前的实践中，可能经常写这样的代码：

plot(x, y1);

set(gca, 'FontSize', 12, 'LineWidth', 1.5, 'GridLineStyle', '--');

set(gcf, 'Color', 'w');

legend('Line 1');

set(findobj(gca, 'Type', 'line'), 'Color', 'b');

如果每个图都要这样设置，会非常繁琐且容易出错。

设置默认属性就是为了解决这个问题。

它允许“预设”一套规则，让MATLAB在创建新图形时自动应用这些规则，从而实现：

（1）效率提升：一次设置，处处生效。

（2）风格统一：确保所有图表（如报告、论文中的）风格一致。

（3）代码简洁：绘图代码更专注于数据本身，而非格式。

核心机制：default 属性前缀

MATLAB通过一个特殊的属性前缀 'Default' 来实现默认属性的设置。

语法

'Default<ObjectType><PropertyName>'

参数说明

Default：固定的前缀，告诉MATLAB这是一个默认属性设置。

<ObjectType>：要应用默认值的图形对象类型，如 Figure, Axes, Line, Text 等。首字母大写。

<PropertyName>：要设置的属性名称，如 Color, FontSize, LineWidth 等。首字母大写。

例如，'DefaultLineLineWidth' 就表示“所有新建线条的默认线宽”。

设置默认属性的方法与举例

设置默认属性主要有两种级别：根级别和图形窗口级别。

根级别设置（全局默认）

在根级别（即整个MATLAB会话）设置的默认属性对所有新创建的图形都有效，直到MATLAB关闭。

语法：

set(0, 'Default<ObjectType><PropertyName>', PropertyValue);

参数说明：

0：代表根对象的句柄。

'Default<ObjectType><PropertyName>'：默认属性名。

PropertyValue：要设置的默认值。

使用举例：

% --- 在脚本开头或命令行窗口执行 ---

% 1. 设置所有新Figure窗口的默认背景色为白色

set(0, 'DefaultFigureColor', 'w');

% 2. 设置所有新坐标轴的默认字体大小为12

set(0, 'DefaultAxesFontSize', 12);

% 3. 设置所有新线条的默认线宽为1.5，颜色为深蓝色

set(0, 'DefaultLineLineWidth', 1.5);

set(0, 'DefaultLineColor', [0 0.2 0.5]);

% 4. 设置所有新文本对象（如标题、标签）的默认字体大小为14

set(0, 'DefaultTextFontSize', 14);

% --- 现在，开始绘图 ---

figure;

plot(1:10); % 这条线会自动是深蓝色，线宽1.5

title('我的标题'); % 标题字体大小自动为14

xlabel('X轴'); % X轴标签字体大小自动为14

ylabel('Y轴'); % Y轴标签字体大小自动为14

% 坐标轴上的刻度数字字体大小自动为12

注意：

根级别的设置是持久性的，会影响之后所有的图形。

通常建议在脚本或函数的开头进行设置，并在结束时恢复（见知识扩展）。

图形窗口级别设置（局部默认）

在特定Figure窗口上设置的默认属性，只对该窗口及其内部新创建的对象有效。

这非常适合为单个报告或应用创建统一的风格。

语法：

set(gcf, 'Default<ObjectType><PropertyName>', PropertyValue);

参数说明：

gcf：或任何Figure窗口的句柄。

其他参数同根级别设置。

使用举例：

% --- 创建一个Figure并为其设置专属默认值 ---

fig1 = figure;

% 只在这个窗口里，设置坐标轴的默认字体为Times New Roman

set(fig1, 'DefaultAxesFontName', 'Times New Roman');

set(fig1, 'DefaultAxesFontSize', 10);

% 只在这个窗口里，设置线条的默认线型为虚线

set(fig1, 'DefaultLineLineStyle', '--');

% 在fig1中绘图

subplot(2, 1, 1);

plot(1:10); % 这条线会是虚线

subplot(2, 1, 2);

plot(sin(linspace(0, 2*pi))); % 这条线也会是虚线

% --- 创建另一个Figure ---

fig2 = figure;

plot(1:5); % 在fig2中，线条是默认的实线，不受fig1设置的影响

扩展

查询和移除默认属性

（1）查询默认值：使用 get 函数。

% 查询根级别下线条的默认颜色

default_line_color = get(0, 'DefaultLineColor');

% 查询当前窗口下坐标轴的默认字体大小

default_ax_fontsize = get(gcf, 'DefaultAxesFontSize');

（2）移除默认值：将属性值设置为 'remove'。

% 移除根级别下线条颜色的默认设置，恢复为MATLAB出厂设置

set(0, 'DefaultLineColor', 'remove');

（3）临时覆盖默认值：在绘图函数中直接指定属性，会临时覆盖默认设置。

set(0, 'DefaultLineColor', 'r'); % 设置默认线条为红色

figure;

h1 = plot(1:5); % h1是红色

hold on;

h2 = plot(1:5, 'Color', 'b'); % h2是蓝色，覆盖了默认的红色

使用 struct 组织默认值

当默认属性很多时，可以使用结构体来组织代码，使其更清晰。

% 定义一个包含所有默认值的结构体

myDefaults.figureColor = 'w';

myDefaults.axesFontSize = 12;

myDefaults.axesFontName = 'Arial';

myDefaults.lineWidth = 1.5;

myDefaults.lineColor = [0.2 0.4 0.8];

% 应用这些默认值

set(0, 'DefaultFigureColor', myDefaults.figureColor);

set(0, 'DefaultAxesFontSize', myDefaults.axesFontSize);

set(0, 'DefaultAxesFontName', myDefaults.axesFontName);

set(0, 'DefaultLineLineWidth', myDefaults.lineWidth);

set(0, 'DefaultLineColor', myDefaults.lineColor);

% ... 绘图代码 ...

% 恢复默认设置（良好习惯）

set(0, 'DefaultFigureColor', 'remove');

set(0, 'DefaultAxesFontSize', 'remove');

set(0, 'DefaultAxesFontName', 'remove');

set(0, 'DefaultLineLineWidth', 'remove');

set(0, 'DefaultLineColor', 'remove');

结合 startup.m

如果希望每次启动MATLAB时都使用一套自己偏好的默认设置，可以将根级别的默认属性代码写入 startup.m 文件中。

这个文件会在MATLAB启动时自动运行。

可以在MATLAB的“预设”中找到该文件的位置，或直接在命令行输入 edit startup.m 来创建或编辑它。

11.3.4 delete 函数

操作目标	语法	说明	示例
单个对象	delete(handle)	删除句柄指定的单个对象	delete(h_line);
多个对象	delete([h1, h2, ...])	删除句柄向量中的所有对象	delete(text_handles);
整个窗口	delete(fig_handle)	关闭句柄指定的Figure窗口	delete(gcf);
坐标轴内容	delete(get(gca, 'Children'))	清空当前坐标轴内的所有内容	delete(allchild(gca));

核心概念：为什么需要手动删除图形对象？

在MATLAB中，当创建一个图形对象（如窗口、线条、坐标轴）时，它会在内存中占据空间。

虽然MATLAB有自己的垃圾回收机制，但在以下场景中，手动、精确地删除对象至关重要：

（1）动态图形更新：在制作动画时，通常需要在每一帧删除旧的图形对象（如移动的点、变化的曲线），然后绘制新的，以避免图形对象无限累积导致性能下降。

（2）内存管理：在生成了大量图形的长时间脚本或函数中，及时删除不再需要的Figure窗口可以释放大量内存。

（3）GUI开发：在图形用户界面（GUI）中，动态地添加和删除控件（如按钮、文本框）是实现交互逻辑的基础。

（4）清理画布：当想从一个复杂的坐标轴中只移除某个特定元素（如一条线或一个图例），而不影响其他元素时。

delete 函数就是执行这些操作的“手术刀”。

核心函数：delete

delete 函数的作用是销毁指定的图形对象，并将其从其父对象的 Children 列表中移除，同时释放相关资源。

语法

delete(h)

参数说明

h：要删除的一个或多个图形对象的句柄。h 可以是单个句柄，也可以是一个包含多个句柄的向量。

返回值

无

不同使用方法的举例

删除单个图形对象

这是最常见的用法，精准地移除一个已获取其句柄的对象。

示例

删除坐标轴中的一条线x = linspace(0, 2*pi);

y1 = sin(x);

y2 = cos(x);

h1 = plot(x, y1, 'b-', 'LineWidth', 2); hold on;

h2 = plot(x, y2, 'r--', 'LineWidth', 2);

legend('sin(x)', 'cos(x)');

title('删除前');

pause(2); % 暂停2秒以观察效果

% 获取h1的句柄并删除它

delete(h1);

title('删除后：sin(x)线已被移除');

在这个例子中，只有代表 sin(x) 的蓝色线条被删除，而坐标轴、另一条线、图例和标题都完好无损。

删除多个图形对象

可以将多个句柄放入一个向量中，然后一次性删除它们。

示例

删除一个Figure中的所有文本对象figure;

plot(1:10);

title('这是标题');

xlabel('这是X轴标签');

ylabel('这是Y轴标签');

text(5, 8, '这是一个文本注释');

pause(2);

% 找到当前坐标轴中所有类型为'text'的对象

text_handles = findobj(gca, 'Type', 'text');

% 一次性删除所有找到的文本对象

delete(text_handles);

执行后，标题、轴标签和文本注释都会消失。

删除整个Figure窗口

删除Figure句柄等同于关闭该窗口。

示例

创建并关闭多个窗口fig1 = figure('Name', '数据图1');

fig2 = figure('Name', '数据图2');

fig3 = figure('Name', '临时图');

% ... 在这里进行一些绘图操作 ...

% 假设fig3不再需要，直接关闭它

delete(fig3);

% 也可以一次性关闭多个窗口

delete([fig1, fig2]);

删除坐标轴的所有子对象

这是一个非常实用的技巧，相当于“清空画布”，但保留坐标轴本身（如范围、标签等）。

示例

清空坐标轴figure;

ax = axes;

plot(ax, 1:10, 'o-');

hold on;

bar(ax, 5:2:15, 'FaceColor', 'r');

title('清空前');

pause(2);

% 获取坐标轴的所有子对象并删除

delete(get(ax, 'Children'));

title('清空后：坐标轴保留，内容已清除');

% 注意：此时坐标轴范围可能因为数据的消失而自动调整

这比 cla 命令更底层，cla 是一个高级命令，它本质上也是通过删除子对象来工作的，但会额外重置一些属性。

知识扩展

函数	作用对象	作用效果	等效的 delete 操作
delete	任意图形对象	销毁指定的对象，非常灵活	delete(h)
clf	当前Figure	清空当前Figure窗口（删除所有子对象），但保留窗口本身和其属性。	delete(get(gcf, 'Children'))
cla	当前Axes	清空当前坐标轴（删除所有子对象），但保留坐标轴本身和其属性。	delete(get(gca, 'Children'))
close	Figure	关闭Figure窗口，并删除其所有内容。	delete(gcf)