引子

任何一門語言的第一個(gè)教程幾乎都是Hello，world。我們也不例外，但是這里不是教大家打印Hello，world，而是編寫一個(gè)簡(jiǎn)單的D2D繪制程序，讓大家對(duì)Direct2D的程序結(jié)構(gòu)及編程方法有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)。下面我們來看如何一步一步繪制一個(gè)矩形。

基本概念

在開始之前，還是先介紹一些基本的概念，有助于大家理解程序，這些概念包括，Brush（畫刷），Render target（渲染目標(biāo)），Geometry（幾何圖形），它們會(huì)貫穿整個(gè)教程，所以越早介紹越好，對(duì)于有Windows GDI基礎(chǔ)的人來說，理解這些概念很容易。沒有基礎(chǔ)的也沒關(guān)系，我們可以先了解一下，隨著學(xué)習(xí)的深入，會(huì)有更加深刻的認(rèn)識(shí)。

Brush

Brush-畫刷，畫刷是繪圖的工具，它管理圖形的顏色，虛實(shí)，畫刷可以繪制幾何圖形，也可以繪制位圖。

Render target

Render target-渲染目標(biāo)（姑且這么翻譯吧）是繪制的場(chǎng)所，其實(shí)這就是一個(gè)surface，一個(gè)表面，再具體點(diǎn)就是一塊內(nèi)存，可以是顯存，也可能是系統(tǒng)內(nèi)存。所有的繪圖操作都在這里完成。

Geometry, Bitmap, Text

Geometry-幾何圖形，Bitmap-位圖， Text-文本。這三者是要繪制的內(nèi)容，幾何圖形包括矩形，圓角矩形，橢圓等，當(dāng)然Direct2D除了可以繪制幾何圖形之外，還可繪制位圖和文本，D2D沒有提供加載位圖的接口，所以對(duì)位圖的加載都是使用WIC來實(shí)現(xiàn)的。而對(duì)文本的繪制則是通過DirectWrite來實(shí)現(xiàn)的，DirectWrite在分類上屬于D2D，但是目前已經(jīng)獨(dú)立成一個(gè)組件了。為了便于理解以上三者之間的關(guān)系，大家可以想象一個(gè)畫家，他在作畫的時(shí)候，都需要那些東西呢？第一，他需要一支畫筆用來繪制，這相當(dāng)于上面的畫刷，第二，他需要一張紙或者一張畫布用來承載繪制的東西，這就是上面的Render target，最后，他想畫什么呢？山水？花鳥？亦或是人物？這就是繪制的內(nèi)容，相當(dāng)于上面的幾何圖形，位圖或者文本。

Resource

在Direct2D中主要有兩種資源，一是設(shè)備無關(guān)的資源，另一個(gè)是設(shè)備相關(guān)的資源。所謂設(shè)備無關(guān)，是指該資源不與特定的硬件渲染設(shè)備相關(guān)聯(lián)，所以設(shè)備無關(guān)的資源都分配在CPU中，而設(shè)備相關(guān)是指該資源與特定的渲染硬件相關(guān)聯(lián)，比如當(dāng)硬件加速可用時(shí)，使用GPU渲染，否則使用CPU渲染。

設(shè)備無關(guān)的資源

• ID2D1DrawingStateBlock
• ID2D1Factory
• ID2D1Geometry及繼承自它的接口
• ID2D1GeometrySink和ID2D1SimplifiedGeometrySink
• ID2D1StrokeStyle

除了ID2D1RenderTarget之外，所有使用ID2D1Factory創(chuàng)建的資源都是設(shè)備無關(guān)的。

設(shè)備相關(guān)的資源

• ID2D1Brush及繼承自它的接口
• ID2D1Layer
• ID2D1RenderTarget及繼承自它的接口

一般來說，使用ID2D1RenderTarget創(chuàng)建的資源都是設(shè)備相關(guān)的。

程序框架

一個(gè)簡(jiǎn)單的D2D程序大致包含下面三個(gè)核心函數(shù)。

1 創(chuàng)建資源（CreateResources） - 設(shè)備無關(guān)的資源可以一次性創(chuàng)建，永久使用，而設(shè)備相關(guān)的資源則需要隨著設(shè)備改變而相應(yīng)的改變。

2 渲染（Render） - 響應(yīng)WM_PAINT消息進(jìn)行繪制。

3 清理資源（Cleanup） - DX是基于COM的，所有COM對(duì)象在使用完畢時(shí)，都要釋放。

為了便于大家理解，我畫了一張圖，這個(gè)圖簡(jiǎn)單描述了D2D程序的基本渲染流程。

需要說明的是，Direct2D的渲染時(shí)機(jī)與D3D有些不同，D3D是在沒有消息處理時(shí)進(jìn)行渲染，而D2D則是響應(yīng)WM_PAINT消息進(jìn)行渲染。下面的代碼中會(huì)有詳細(xì)的解釋。

代碼

添加頭文件

除了Win32編程需要的頭文件（比如Windows.h）之外，任何D2D程序都需要頭文件d2d1.h。

#include?<windows.h>
#include?<D2D1.h>

聲明全局變量

首先我們需要一個(gè)ID2D1Factory*類型的對(duì)象，也就是D2D工廠接口，這個(gè)接口是所有D2D程序的起始點(diǎn)，幾乎所有的D2D資源都是由這個(gè)接口創(chuàng)建的，其次我們需要一個(gè)渲染的場(chǎng)所，也就是Render Target，在D2D中有多種類型的Render Target，這里我們選擇ID2D1HwndRenderTarget類型，用來在窗口中進(jìn)行渲染。最后我們定義一個(gè)畫刷，用來繪制圖形，這里選擇固定顏色的畫刷，即ID2D1SolidColorBrush。?

ID2D1Factory*?pD2DFactory?=?NULL ;?//?Direct2D factory
ID2D1HwndRenderTarget*?pRenderTarget?=?NULL;?? //?Render target
ID2D1SolidColorBrush*?pBlackBrush?=?NULL ;?//?A black brush, reflect the line color

RECT rc ;?//?Render area
HWND g_Hwnd ;?//?Window handle

創(chuàng)建D2D工廠

接下來創(chuàng)建D2D工廠對(duì)象，有了這個(gè)對(duì)象才能創(chuàng)建后續(xù)的資源，這個(gè)函數(shù)有兩個(gè)參數(shù)，第一個(gè)參數(shù)是工廠的類型，這里只有單線程和多線程兩類，如果是單線程的話，意味著D2D不會(huì)為所創(chuàng)建的工廠的對(duì)象以及由這個(gè)對(duì)象創(chuàng)建的子對(duì)象提供同步機(jī)制，也就是說，如果有多個(gè)線程訪問了這個(gè)資源，那么需要自己提供同步機(jī)制。如果是多線程類型，那么D2D會(huì)為你提供同步機(jī)制。第二個(gè)參數(shù)用來接收創(chuàng)建的工廠。

HRESULT hr ;

hr?=?D2D1CreateFactory(D2D1_FACTORY_TYPE_SINGLE_THREADED,?&pD2DFactory) ;
if?(FAILED(hr))
{
　　MessageBox(hWnd,?"Create D2D factory failed!",?"Error",?0) ;
　　return?;
}

創(chuàng)建Render target

有了工廠對(duì)象以后，開始創(chuàng)建RenderTarget，CreateHwndRenderTarget函數(shù)有三個(gè)參數(shù)，第一個(gè)參數(shù)是Render target屬性，包括渲染模式，象素格式，DPI等，D2D提供了一個(gè)函數(shù)D2D1::RenderTargetProperties()，可以用來生成默認(rèn)的屬性，我們這里直接使用這個(gè)函數(shù)。第二個(gè)參數(shù)是Hwnd類型的Render target屬性，它包含三個(gè)參數(shù)，第一個(gè)是窗口句柄，第二個(gè)是Render target的大小，第三個(gè)參數(shù)是Present選項(xiàng)，這個(gè)參數(shù)有個(gè)默認(rèn)值，這里我們使用它的默認(rèn)值。CreateHwndRenderTarget函數(shù)的最后一個(gè)參數(shù)用來接收創(chuàng)建的Render target。

//?Create a Direct2D render target
hr?=?pD2DFactory->CreateHwndRenderTarget(
　　D2D1::RenderTargetProperties(),
　　D2D1::HwndRenderTargetProperties(
　　　　hWnd,?
　　　　D2D1::SizeU(rc.right?-?rc.left,rc.bottom?-?rc.top)
　　),?
　　&pRenderTarget
) ;
if?(FAILED(hr))
{
　　MessageBox(hWnd,?"Create render target failed!",?"Error",?0) ;
　　return?;
}

創(chuàng)建畫刷

有了Render target，再使用函數(shù)CreateSolidColorBrush創(chuàng)建畫刷，這里創(chuàng)建一個(gè)固定顏色的畫刷，第一個(gè)參數(shù)是畫刷的顏色，第二個(gè)參數(shù)接收創(chuàng)建的畫刷，畫刷的顏色就是繪制線條所用的顏色，比如這里創(chuàng)建一個(gè)紅色的畫刷，那么后面繪制的矩形就是紅色的。

//?Create a brush
hr?=?pRenderTarget->CreateSolidColorBrush(
　　D2D1::ColorF(D2D1::ColorF::Red),
　　&pBlackBrush
) ;
if?(FAILED(hr))
{
　　MessageBox(hWnd,?"Create brush failed!",?"Error",?0) ;
　　return?;
}

繪制矩形

萬事俱備，只欠渲染！渲染的代碼很簡(jiǎn)單，首先調(diào)用CreateD2DResource函數(shù)來創(chuàng)建資源，這是個(gè)自定義函數(shù)，用來創(chuàng)建資源，比如Render target，畫刷之類的，該函數(shù)包含了上面提到的代碼。繪制的代碼要放在BeginDraw和EndDraw函數(shù)之間，調(diào)用Clear函數(shù)可以將Render target清除為指定的背景色。DrawRectangle函數(shù)用來繪制矩形，它有兩個(gè)參數(shù)，第一個(gè)是被繪制的矩形，第二個(gè)是繪制所用的畫刷。函數(shù)EndDraw的返回值標(biāo)識(shí)了渲染是否成功。

VOID DrawRectangle()
{
　　CreateD2DResource(g_Hwnd) ;

　　pRenderTarget->BeginDraw() ;

　　//?Clear background color white
　　pRenderTarget->Clear(D2D1::ColorF(D2D1::ColorF::White));

　　//?Draw Rectangle
　　pRenderTarget->DrawRectangle(
　　D2D1::RectF(100.f,?100.f,?500.f,?500.f),
　　pBlackBrush
);

HRESULT hr?=?pRenderTarget->EndDraw() ;

if?(FAILED(hr))
{
　　MessageBox(NULL,?"Draw failed!",?"Error",?0) ;
　　return?;
}

清理資源

最后，在程序退出時(shí)，清理程序資源，每個(gè)COM對(duì)象都有一個(gè)Release方法，用來釋放自己，這里我們定義一個(gè)宏來釋放COM對(duì)象。

VOID Cleanup()
{
　　SAFE_RELEASE(pRenderTarget) ;
　　SAFE_RELEASE(pBlackBrush) ;
　　SAFE_RELEASE(pD2DFactory) ;
}

釋放COM對(duì)象的宏。

#define?SAFE_RELEASE(P) if(P){P->Release() ; P = NULL ;}

效果圖如下

代碼下載

Happy Coding

== THE END ==

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Direct2D教程（二）来看D2D世界中的Hello，World的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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