C++ MFC/BCG编程（五）：Windows绘图引擎、图形设备接口GDI、设备描述表DC

YxVoyager

已于 2025-04-19 23:28:41 修改

阅读量1.4k

点赞数 27

分类专栏： MFC 文章标签： mfc c++ windows

于 2024-11-08 13:23:15 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_39281631/article/details/143487403

版权

文章目录

绘图引擎简介
GDI绘图
DC设备上下文/设备描述表
CDC类
HDC和CDC的区别与转换
屏幕绘图成员函数

绘图引擎简介

Windows环境下二维绘图引擎有多种选择：GDI、GDI+、DirectDraw、Qt/QPainter、Agg、Cairo、skia、Direct2D、Direct3D、OpenGL、Vulkan等。

GDI：微软原生的二维绘图引擎。
优点：微软的全力支持，作为操作系统核心层效率方面不用担心，支持多种开发框架（含语言）：WinSDK、MFC、Delphi等。
缺点：不是面向C++对象组织的，使用起来较为繁琐；不支持反锯齿，不支持复杂的绘图效果（这个相对于GDI+而言）。
GDI+/GdiPlus：微软后来推出的二维绘图引擎。
优点：微软的全力支持，支持多种开发框架（含语言）：WinSDK、MFC、Delphi等，可以实现复杂的绘图效果，如反锯齿、路径画刷等；面向对象的架构，使用起来比较方便。
缺点：绘图效率较GDI稍低，绘图交互性不如GDI（缺少GDI的支持位运算的绘图模式），开启反锯齿后效率不如Qt。如果不考虑绘图的效果，使用Win32 GDI函数直接绘图的效率大约是同样的GDI+的10倍以上。
DirectDraw：从GDI、GDI+到Direct 2D的一个过渡产品，微软已明确表示不推荐使用。
Direct2D：微软在WindowsVista及之后的Windows版本推出的意在取代GDI、GDI+的二维绘图引擎，支持硬件加速。Direct 2D是微软在后XP时代开发的开发二维绘图引擎。微软出于兼容性的考虑还会继续对GDI、GDI+进行支持，但毫无疑问微软的策略是要Direct 2D取代GDI和GDI+的，因此在WindowsVista及其之后的Windows上进行二维绘图开发，建议是直接使用Direct2D。Direct 2D支持硬件加速，在绘图效率应有一定程度的提升。
Direct3D：微软开发的3D绘图引擎。

DirectX（Direct eXtension，简称DX）是由微软公司创建的多媒体编程接口，也是一种应用程序接口（API）。它可以让以Windows为平台的游戏或多媒体程序获得更高的执行效率，加强3D图形和声音效果，并提供设计人员一个共同的硬件驱动标准。这样，游戏开发者不必为每一品牌的硬件来写不同的驱动程序，同时也降低了用户安装及设置硬件的复杂度。
DirectX已被广泛使用于Microsoft Windows、Microsoft XBOX、Microsoft XBOX 360和Microsoft XBOX ONE电子游戏开发。其主要包括多个组件，如Direct3D（3D图形渲染）、DirectSound（音频处理）、DirectInput（输入设备管理）等，以满足不同的多媒体应用需求。
OpenGL：SGI开发的绘图引擎，是用于渲染2D和3D矢量图形的跨语言、跨平台的应用程序编程接口（API）。它由近350个不同的函数调用组成，用以绘制复杂的三维场景从简单的图形。OpenGL被广泛应用于游戏开发、CAD、虚拟现实等多个领域。OpenGL的优势是三维绘图，不建议用来二维绘图，因为OpenGL在二维一些操作并不合适，如二维中的点、线捕捉、自定义图例的添加、打印的支持等等。
作为图形渲染API，OpenGL和Direct3D的全方位对比
Vulkan：Vulkan是一个跨平台的2D和3D绘图应用程序接口。同 OpenGL一样，Vulkan也由 Khronos 集团开发。它是 AMD Mantle 的后续版本，继承了前者强大的低开销架构，使软件开发人员能够全面获取 RadeonGPU 与多核 CPU 的性能、效率和功能。Linux上Vulkan是OpenGL的指定接班人。
Qt：Qt的二维图形引擎是基于QPainter类的,绘图的效果取决于QPainter的设置。面向对象的方式组织，使用起来较为方便。
Cairo：C编写的开源绘图引擎（基于LGPL协议），大名鼎鼎的FireFox就是用这个绘图引擎的。Cairo是非常流行的开源2D图形渲染引擎库，它支持包括X-Windos，Win32，图像，pdf在内的各种输出设备。目前，Cairo已被广泛的使用在多个平台上来渲染图形界面，包括Firefox/Webkit-EFL/GTK+/Poppler/Qt等等。GTK+底层的绘图引擎就是使用Cairo。Qt的QPainter提供的抗锯齿效果没有cairo的好，在理想情况下，cairo的用户可以在打印机和屏幕上获得非常接近的输出效果。cairo 是用 C 编写的，但是为大多数常用的语言提供了绑定。选用 C 语言有助于创建新的绑定，同时在进行 C 语言调用时可以提供高性能。应该特别注意 Python 绑定，它支持快速原型开发，而且降低了学习 cairo 绘图 API 的门槛。 Cairo的绘图效率是接近GDI/GDIPlus的。经过优化算法，可以做到完全忽略绘图效率上的差别。此外，gtk不如qt流行，Qt支持cairo。
Skia：Google的Android的绘图引擎。它是一个C++的开源2D向量图形处理函数库，包括字型、坐标转换、位图等等，相当于轻量级的Cairo(Cairo是矢量图形库)。
angle：Google宣布了新的开源项目 ANGLE （全称 Almost Native Graphics Layer Engine），这个项目的目标是在 Direct X 9.0c API 的基础上实现一层 OpenGL ES 2.0 API中的 Web GL 子集接口。在开发的早期，ANGLE 项目将使用 BSD 授权发布，而最终完成后，类似 Google Chrome 之类的浏览器在 Windows 平台上运行 WebGL 内容将不再依赖于任何的 OpenGL 驱动程序。

GDI绘图

GDI（Graphics Device Interface，图形设备接口）：Windows API的一个库。 其相关的函数接口、数据类型等都在WinGDI.h中声明（已经由Windows.h引入），在程序开发时，需要链接到Gdi32.lib。

它的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Windows程序的图形输出。当Windows应用程序需要显示点、线、图像、文字等内容，在显示器或打印输入这些内容时，就需要用到GDI。Windows应用程序不能直接操作系统的硬件（比如显卡），GDI就为应用程序提供了相关的接口。

GDI是如何实现输出的
要想在屏幕或者其它输出设备上输出图形或者文字，那么我们就必须先获得一个称为设备描述表DC的对象的句柄，以它为参数，调用各种GDI函数实现各种文字或图形的输出。设备描述表DC是GDI内部保存数据的一种数据结构，此结构中的属性内容与特定的输出设备（显示器，打印机等）相关，属性定义了GDI函数的工作细节。