《C# GDI+ 破境之道》：第一境 GDI+基礎 —— 第一節：畫直線
今天正式開一本新書，《C# GDI+ 破鏡之道》，同樣是破鏡之道系列叢書的一分子。
關於GDI+呢，官方的解釋是這樣的：
GDI+ 是 Microsoft Windows 作業系統的窗體子系統應用程式程式設計介面 (API)。 GDI+ 是負責在螢幕和印表機上顯示的資訊。 顧名思義，GDI+ 是包含 GDI 與早期版本的 Windows 圖形裝置介面的後續版本。
好，兩個關鍵資訊：
- 窗體子系統應用的程式設計介面
- 圖形裝置介面
充分說明了GDI+的應用場景與用途。需要了解更多呢，就去查閱一下吧。
本書的開始，不打算去解釋一些枯燥的概念，比如什麼是Graphics、Brush、Pen甚至是Color；第一境畢竟是基礎，我打算先帶大家玩兒，等玩兒開了、玩兒嗨了，咱們再來總結這些概念，就會相當好理解了。咱們就先從最基本的畫元素開始吧：）
本節，主要是說道一下如何使用GDI+畫直線。體育老師說了，兩點確定一條直線，那麼，畫直線的關鍵呢，就是確定兩個點了。音樂老師也說了，直線呢，是向兩邊無限延長的，木有盡頭。那我們還是別挑戰無極限了，所以，咱們在這裡說的畫直線呢，其實是畫線段。
這是我建立的一個簡單的WinForm窗體（FormDrawLines）。 擺了幾個按鈕，用來繪製各種不同的線條以及展示不同線條的特性。
兩個輔助按鈕，用來切換線條的顏色和窗體是否使用雙緩衝。
1 using System;
2 using System.Collections.Generic;
3 using System.Drawing;
4 using System.Drawing.Drawing2D;
5 using System.Windows.Forms;
6
7 public partial class FormDrawLines : Form
8 {
9 private Random random = null;
10 private Color penColor = Color.Transparent;
11 private Point lastMouseDownLocation = Point.Empty;
12 private bool startDrawPointToPointLine = false;
13 private bool startDrawFollowMouseLine = false;
14
15 public FormDrawLines()
16 {
17 InitializeComponent();
18 random = new Random(DateTime.Now.Millisecond);
19 penColor = Color.White;
20 }
21
22 ……
23
24 }幾個輔助方法，不是本節重點，這裡簡單說明一下用途，一筆帶過：P
1、獲取畫布中的一個隨機點
1 private Point GetRandomPoint()
2 {
3 return new Point(random.Next(0, ClientRectangle.Width), random.Next(0, ClientRectangle.Height - pnlToolbox.Height));
4 }
獲取隨機點 —— GetRandomPoint
2、顯示資訊，其中，lblInformation為一個Label控制元件。
1 private void ShowInformation(string message)
2 {
3 lblInformation.Text = message;
4 }3、切換線條顏色，其中，colors為ColorDialog元件。
1 private void btnChangePenColor_Click(object sender, EventArgs e)
2 {
3 if (colors.ShowDialog(this) == DialogResult.OK)
4 {
5 penColor = colors.Color;
6 }
7 }
切換線條顏色 —— btnChangePenColor_Click
4、切換是否使用雙緩衝
1 private void btnSwitchDoubleBuffered_Click(object sender, EventArgs e)
2 {
3 DoubleBuffered = !DoubleBuffered;
4
5 ShowInformation($"二級緩衝：{DoubleBuffered}。");
6 }
切換是否使用雙緩衝 —— btnSwitchDoubleBuffered_Click
下面是本節的重點：
1、隨機畫線
1 private void btnDrawRandomLine_Click(object sender, EventArgs e)
2 {
3 var pointA = GetRandomPoint();
4 var pointB = GetRandomPoint();
5
6 using (var g = CreateGraphics())
7 using (var pen = new Pen(penColor, 2f))
8 {
9 g.Clear(SystemColors.AppWorkspace);
10 g.DrawLine(pen, pointA, pointB);
11 }
12
13 ShowInformation($"畫隨機線，{pointA}->{pointB}。");
14 }
隨機畫線 —— btnDrawRandomLine_Click
g.Clear(SystemColors.AppWorkspace); 是用來清屏的。
關鍵方法是
// // Summary: // Draws a line connecting two System.Drawing.Point structures. // // Parameters: // pen: // System.Drawing.Pen that determines the color, width, and style of the line. // // pt1: // System.Drawing.Point structure that represents the first point to connect. // // pt2: // System.Drawing.Point structure that represents the second point to connect. // // Exceptions: // T:System.ArgumentNullException: // pen is null. public void DrawLine(Pen pen, Point pt1, Point pt2);Graphics.DrawLine 方法原型
這是畫線的最基礎方法，給一根筆、兩個點，就可以在畫布上作畫了：）
- 筆，決定了線的顏色及粗細；
- 兩點，決定了線的位置及長度；
應該不難理解。
2、消除鋸齒
通過“隨機畫線”，我們發現，畫出的線邊緣鋸齒狀嚴重，垂直和水平線還好，帶點角度就慘不忍睹了。還好，GDI+為我們提供了一系列消除鋸齒的選項，雖然有時也很難差強人意，不過總的來說還是可以接受的。
1 private void btnDrawSmoothLine_Click(object sender, EventArgs e)
2 {
3 var pointA = GetRandomPoint();
4 var pointB = GetRandomPoint();
5 var mode = (SmoothingMode)(random.Next(0, 5));
6
7 using (var g = CreateGraphics())
8 using (var pen = new Pen(penColor, 2f))
9 {
10 g.Clear(SystemColors.AppWorkspace);
11 g.SmoothingMode = mode;
12 g.DrawLine(pen, pointA, pointB);
13 }
14
15 ShowInformation($"消除鋸齒，{pointA}->{pointB}，模式：{mode.ToString()}。");
16 }
消除鋸齒 —— btnDrawSmoothLine_Click
關鍵點在於g.SmoothingMode = mode；為了儘量多的展示平滑模式帶來的效果，mode來自於System.Drawing.Drawing2D.SmoothingMode的隨機取值；
1 //
2 // Summary:
3 // Specifies whether smoothing (antialiasing) is applied to lines and curves and
4 // the edges of filled areas.
5 public enum SmoothingMode
6 {
7 //
8 // Summary:
9 // Specifies an invalid mode.
10 Invalid = -1,
11 //
12 // Summary:
13 // Specifies no antialiasing.
14 Default = 0,
15 //
16 // Summary:
17 // Specifies no antialiasing.
18 HighSpeed = 1,
19 //
20 // Summary:
21 // Specifies antialiased rendering.
22 HighQuality = 2,
23 //
24 // Summary:
25 // Specifies no antialiasing.
26 None = 3,
27 //
28 // Summary:
29 // Specifies antialiased rendering.
30 AntiAlias = 4
31 }
System.Drawing.Drawing2D.SmoothingMode
嚴格來講，消除鋸齒並不屬於畫線的範疇，在畫其他圖形元素時同樣有效，他歸屬於GDI+的2D渲染質量，指定是否將平滑（抗鋸齒）應用於直線和曲線以及填充區域的邊緣。這一點，需要明確。
3、畫虛線
1 private void btnDrawDashLine_Click(object sender, EventArgs e)
2 {
3 var pointA = GetRandomPoint();
4 var pointB = GetRandomPoint();
5 var style = (DashStyle)(random.Next(1, 5));
6
7 using (var g = CreateGraphics())
8 using (var pen = new Pen(penColor, 2f))
9 {
10 g.Clear(SystemColors.AppWorkspace);
11 g.SmoothingMode = SmoothingMode.HighQuality;
12 pen.DashStyle = style;
13 g.DrawLine(pen, pointA, pointB);
14 }
15
16 ShowInformation($"畫虛線，{pointA}->{pointB}，樣式：{style.ToString()}。");
17 }
畫虛線 —— btnDrawDashLine_Click
畫虛線的關鍵點在於制定筆的樣式：pen.DashStyle = style；同樣，為了多展示集中樣式，style取了列舉的隨機值；
//
// Summary:
// Specifies the style of dashed lines drawn with a System.Drawing.Pen object.
public enum DashStyle
{
//
// Summary:
// Specifies a solid line.
Solid = 0,
//
// Summary:
// Specifies a line consisting of dashes.
Dash = 1,
//
// Summary:
// Specifies a line consisting of dots.
Dot = 2,
//
// Summary:
// Specifies a line consisting of a repeating pattern of dash-dot.
DashDot = 3,
//
// Summary:
// Specifies a line consisting of a repeating pattern of dash-dot-dot.
DashDotDot = 4,
//
// Summary:
// Specifies a user-defined custom dash style.
Custom = 5
}
System.Drawing.Drawing2D.DashStyle
沒有取0和5，Solid = 0為實線，Custom = 5為自定義樣式，我們在第一境裡先不介紹這類自定義的用法，容易玩兒不嗨……
4、畫線冒
這是一個很樸實的需求，比如我想畫一個連線線，一頭帶箭頭，或者兩頭都帶箭頭，又或者一頭是圓點另一頭是箭頭等。經常被問到，其實在GDI+中，非常容易實現，甚至還可以指定虛線的線冒，可愛：）
1 private void btnDrawLineCap_Click(object sender, EventArgs e)
2 {
3 var pointA = GetRandomPoint();
4 var pointB = GetRandomPoint();
5 var style = (DashStyle)(random.Next(0, 6));
6 var lineCaps = new List<int> { 0, 1, 2, 3, 16, 17, 18, 19, 20, 240 };
7 var dashCaps = new List<int> { 0, 2, 3 };
8 var startCap = (LineCap)lineCaps[random.Next(0, 10)];
9 var endCap = (LineCap)lineCaps[random.Next(0, 10)];
10 var dashCap = (DashCap)dashCaps[random.Next(0, 3)];
11
12 using (var g = CreateGraphics())
13 using (var pen = new Pen(penColor, 4f))
14 {
15 g.Clear(SystemColors.AppWorkspace);
16 g.SmoothingMode = SmoothingMode.HighQuality;
17 pen.DashStyle = style;
18 pen.SetLineCap(startCap, endCap, dashCap);
19 g.DrawLine(pen, pointA, pointB);
20 }
21
22 ShowInformation($"畫線冒，{pointA}->{pointB}，起點線冒：{startCap.ToString()}，終點線冒：{endCap.ToString()}，虛線冒：{dashCap.ToString()}，線條樣式：{style.ToString()}。");
23 }
畫線冒 —— btnDrawLineCap_Click
關鍵點在於pen.SetLineCap(startCap, endCap, dashCap)；同樣，startCap, endCap分別取了System.Drawing.Drawing2D.LineCap的隨機值；dashCap取了System.Drawing.Drawing2D.DashCap的隨機值；
//
// Summary:
// Specifies the available cap styles with which a System.Drawing.Pen object can
// end a line.
public enum LineCap
{
//
// Summary:
// Specifies a flat line cap.
Flat = 0,
//
// Summary:
// Specifies a square line cap.
Square = 1,
//
// Summary:
// Specifies a round line cap.
Round = 2,
//
// Summary:
// Specifies a triangular line cap.
Triangle = 3,
//
// Summary:
// Specifies no anchor.
NoAnchor = 16,
//
// Summary:
// Specifies a square anchor line cap.
SquareAnchor = 17,
//
// Summary:
// Specifies a round anchor cap.
RoundAnchor = 18,
//
// Summary:
// Specifies a diamond anchor cap.
DiamondAnchor = 19,
//
// Summary:
// Specifies an arrow-shaped anchor cap.
ArrowAnchor = 20,
//
// Summary:
// Specifies a mask used to check whether a line cap is an anchor cap.
AnchorMask = 240,
//
// Summary:
// Specifies a custom line cap.
Custom = 255
}
System.Drawing.Drawing2D.LineCap
//
// Summary:
// Specifies the type of graphic shape to use on both ends of each dash in a dashed
// line.
public enum DashCap
{
//
// Summary:
// Specifies a square cap that squares off both ends of each dash.
Flat = 0,
//
// Summary:
// Specifies a circular cap that rounds off both ends of each dash.
Round = 2,
//
// Summary:
// Specifies a triangular cap that points both ends of each dash.
Triangle = 3
}
System.Drawing.Drawing2D.DashCap
同樣，我們也可以通過分別設定pen的StartCap、EndCap、DashCap屬性來達到相同目的；
好了，到這裡呢，關於線的基本畫法就已經全部介紹完了，感覺有點EZ？ BORED？那麼我們就來利用現有的知識，耍個花活？
5、點點連線
這裡比簡單的畫線，稍微複雜一點點，需要兩個事件配合：
1 private void btnDrawPointToPointLine_Click(object sender, EventArgs e)
2 {
3 startDrawPointToPointLine = true;
4 lastMouseDownLocation = Point.Empty;
5
6 using (var g = CreateGraphics())
7 {
8 g.Clear(SystemColors.AppWorkspace);
9 }
10
11 ShowInformation($"點點連線，等待起點(滑鼠單擊畫布內任意位置)。");
12 }
點點連線 —— btnDrawPointToPointLine_Click
1 private void FormDrawLines_MouseDown(object sender, MouseEventArgs e)
2 {
3 if (startDrawPointToPointLine)
4 {
5 if (Point.Empty.Equals(lastMouseDownLocation))
6 {
7 lastMouseDownLocation = e.Location;
8 ShowInformation($"點點連線，起點：{lastMouseDownLocation}，等待終點(滑鼠單擊畫布內任意位置)。");
9 }
10 else
11 {
12 using (var g = CreateGraphics())
13 using (var pen = new Pen(penColor, 2f))
14 {
15 g.Clear(SystemColors.AppWorkspace);
16 g.SmoothingMode = SmoothingMode.HighQuality;
17 g.DrawLine(pen, lastMouseDownLocation, e.Location);
18 }
19
20 ShowInformation($"點點連線，{lastMouseDownLocation}->{e.Location}。");
21
22 startDrawPointToPointLine = false;
23 lastMouseDownLocation = Point.Empty;
24 }
25 }
26 }
點點連線 —— FormDrawLines_MouseDown
原理很簡單，當我們點選“點點連線”按鈕的時候，啟用標記位startDrawPointToPointLine、歸位lastMouseDownLocation，並提示需要滑鼠操作，選擇一個起始點；
當我們在畫布區域內單擊一個下，就觸發了FormDrawLines_MouseDown事件， 它會判斷，當startDrawPointToPointLine處於啟用狀態並且lastMouseDownLocation處於原位時，它就把滑鼠的當前位置賦值給lastMouseDownLocation，作為線段的起始點位置，並提示需要滑鼠操作，選擇一個終點；
當我們再次在畫布區域內單擊一個下，就又觸發了FormDrawLines_MouseDown事件， 它會判斷，當startDrawPointToPointLine處於啟用狀態並且lastMouseDownLocation不處於原位時，它就把滑鼠的當前位置作為線段的終點位置，並畫出線段；然後就是恢復startDrawPointToPointLine為未啟用狀態，並歸位 lastMouseDownLocation；
恐怕要非常適應這種多事件配合的方式了，因為滑鼠跟隨也是多事件配合一起玩兒的：P
6、滑鼠跟隨
在點點連線的基礎上，我們把標記位換成了startDrawFollowMouseLine；同時，增加了FormDrawLines_MouseMove事件；
1 private void FormDrawLines_MouseMove(object sender, MouseEventArgs e)
2 {
3 if (startDrawFollowMouseLine && !Point.Empty.Equals(lastMouseDownLocation))
4 {
5 using (var g = CreateGraphics())
6 using (var pen = new Pen(penColor, 2f))
7 {
8 g.Clear(SystemColors.AppWorkspace);
9 g.SmoothingMode = SmoothingMode.HighQuality;
10 g.DrawLine(pen, lastMouseDownLocation, e.Location);
11 }
12
13 ShowInformation($"滑鼠跟隨，{lastMouseDownLocation}->{e.Location}。");
14 }
15 }
滑鼠跟隨 —— FormDrawLines_MouseMove
原理也不難，就是在選了起點以後，滑鼠的移動事件會把滑鼠的當前位置作為終點，重繪線段，以達到跟隨的效果；由於截圖也看不出動態效果，就不上圖了，有興趣的童鞋可以Run程式碼看看效果：）
Okay，關於GDI+畫線的部分，我們就到此告一段落了。
篇外話
這裡涉及了座標系，美術老師說：
橫座標，座標原點左為負，座標原點右為正，從左到右越來越大；
縱座標，座標原點下為負，座標原點上為正，從下到上越來越大；
但是在GDI+的世界座標系裡，縱座標的描述正好相反；並且座標原點初始時在畫布的左上角，而不是畫布的中央； 用心體會一下：）
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