【计算机图形学课程】一.MFC基本绘图函数使用方法

这是最近我《计算机图形学》课程实践编程课介绍的相关知识，主要是想通过MFC C++绘图，让学生体会下图形学相关的编程及简单的图形绘制，同时非常佩服学生的想象力，他们做得真的不错。希望这篇基础文章对你有所帮助吧！尤其是有这门课程的学生或编程爱好者，如果文章存在错误或不足之处，还请海涵。
参考书籍：孔令德·《计算机图形学基础教程（Visual C++版）》
学生绘制的图形还是非常有创新的，表示很满意，哈哈哈~

一. MFC绘图基础知识 CDC类

PS：这部分主要引入孔令德老师的知识，这篇文章以后面的编程为主。

VC++具有强大的绘图功能，虽然基于对话框的应用我推荐大家使用C# Winform程序，但是计算机图形和图像的基础知识，还是强烈推荐使用VC++ MFC实现。这有助于让你深入的理解图形变换、图像处理等知识。在Windows平台下，GDI（Graphics Device Interface）图形设备接口被抽象为上下文CDC类（Device Context，DC）。Windows平台直接接收图形数据信息的不是显示器和打印机等硬件设备，而是CDC对象。MFC中，CDC类定义设备上下文对象的基类，封装了所需的成员函数，调用CDC类的成员函数，绘制和打印图形及文字。

CDC类派生出CClientDC类、CMetaFileDC类、CPaintDC类和CWindowDC类，请读者自行学习，同时推荐阅读原书。
MFC常用CPoint、CRect、CSize等数据类型。
(1) CPoint类：存放点坐标(x，y)；
(2) CRect类：存放矩形左上顶点和右下角顶点的坐标(top、left、right、bottom)，其中(top，left)为矩形的左上角点，(right，bottom)为矩形的右下角点；
(3) CSzie类：存放矩形的宽度和高度的坐标(cx，cy)，其中cx为矩形的宽度，cy为矩形的高度。

MFC绘图工具类包括CGdiObject、CBitmap、CBrush、CFont、CPallette、CPen和CRgn等。常用的包括：
(1) CBitmap：封装了一个GDI位图，提供位图操作的接口；
(2) CFont：封装了GDI字体，可以选作设备上下文中的当前字体；
(3) CBrush：封装了GDI画刷，选作设备上下文的当前画刷，画刷用于填充图形内部；
(4) CPen：封装了GDI画笔，选作设备上下文的当前画笔，画笔用于绘制图形边界线；
(5) CPallette：封装了GDI调色板，提供应用程序和显示器之间的颜色接口；
(6) CGdiObject：GDI绘图工具的基类，一般不能直接使用。

二. MFC单文档编程介绍

首先创建MFC项目，选择"MFC AppWizard"工程，命名为"test01"。

然后选择"单文档"格式，其中"基于对话框"是Dialog对话框工程。

创建完工程，在工作区间主要包括：ClassView（类视图）、ResourceView（资源视图）和FileView（文件视图）。其中类视图主要包含各个类，文件视图包括源文件.cpp和头文件.h。

打开资源ResourceView视图如下所示：

MFC写代码通常在xxxView.cpp文件下，在"test01View.cpp"中找到OnDraw()函数，用于绘图：

/
// CTest01View drawingvoid CTest01View::OnDraw(CDC* pDC)
{CTest01Doc* pDoc = GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);// TODO: add draw code for native data here
}

下面将详细介绍MFC基础绘图函数

三. MFC绘图函数及扩展

1.MFC绘图函数

(1)绘制直线
CDC::MoveTo(int x, int y)
将画笔移动到当前位置，即坐标(x, y)处，并没有画线。
CDC::LineTo(int x, int y)
画笔从当前位置绘制一条子线到(x, y)点，但不包含(x, y)点。

void CTest01View::OnDraw(CDC* pDC)
{CTest01Doc* pDoc = GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);pDC->MoveTo(100,150);pDC->LineTo(300,400);// TODO: add draw code for native data here
}

绘制图形如下所示，坐标(100, 150)表示距离左边100，距离顶部150。

注意：绘制图形主要调用CDC* pDC方法实现，MFC可以补充提示函数。

(2) 设置画笔
通常可以设置绘制图形的颜色及线条属性，函数为：
CPen::CreatePen(int nPenStyle, int nWidth, COLORREF color)
其中第一个参数为画笔的风格，实现、虚线等，第二个参数为画笔粗细，第三个参数使画笔的颜色，采用RGB(255, 255, 255)赋值。

CPen::SelectObject(Cpen *pen)
调用CPen选中画笔对象指针，即将画笔指向新画笔，同时指向指针。

void CTest01View::OnDraw(CDC* pDC)
{CTest01Doc* pDoc = GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);//绘制直线pDC->MoveTo(100,150);pDC->LineTo(300,400);//定义画笔绘制直线CPen pen(PS_DASH, 4, RGB(255,0,0)); //虚线 粗4 红色pDC->SelectObject(&pen);pDC->MoveTo(100,150);pDC->LineTo(400,300);//方法二 CreatePen定义画笔CPen pen2;   pen2.CreatePen(PS_DASHDOTDOT, 1, RGB(0,255,0)); //双点画线 粗2 绿色pDC->SelectObject(&pen2);pDC->MoveTo(100,150);pDC->LineTo(500,200);}

运行结果如下图所示，注意定义画笔后需要选择画笔SelectObject()，才能使用。

(3) 绘制矩形
CDC::Rectangle(int x1, int y1, int x2, int y2)
参数x1、y1表示矩形左上角坐标，参数x2、y2表示矩形右下角坐标。

void CTest01View::OnDraw(CDC* pDC)
{CTest01Doc* pDoc = GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);//定义画笔绘制矩形CPen pen(PS_DASH, 2, RGB(0,0,255)); //虚线 粗2 蓝色pDC->SelectObject(&pen);//定义坐标点CPoint point1(100,150);CPoint point2(400,300);//绘制矩形pDC->Rectangle(point1.x, point1.y, point2.x, point2.y);}

运行结果如下图所示，同时定义点是CPoint，可以调用point.x和point.y获取坐标。

(4) 设置画刷填颜色
CBrush::CreateSolidBrush(COLORREF crColor)
参数为画刷颜色，主要用于填充图形。
CBrush::SelectObject(CBrush* pBrush)
选择画刷，填充颜色，参数pBrush为选中CBrush对象的指针。
CGdiObject::DelectObject()
把已成自由状态的画刷从系统内存中清除，此函数同删除画笔函数。

void CTest01View::OnDraw(CDC* pDC)
{CTest01Doc* pDoc = GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);//定义画笔绘制矩形CPen pen(PS_DASH, 2, RGB(0,0,255)); //虚线 粗2 蓝色pDC->SelectObject(&pen);CBrush bush;bush.CreateSolidBrush(RGB(255,0,0));pDC->SelectObject(bush);//定义坐标点CPoint point1(100,150);CPoint point2(400,300);//绘制矩形pDC->Rectangle(point1.x, point1.y, point2.x, point2.y);}

选择画刷填充如下图所示：

(5) 清除画笔及画刷
真实操作中，通常会在画笔和画刷使用完毕时，把已成为自由状态的画笔和画刷从系统内存中删除。

void CTest01View::OnDraw(CDC* pDC)
{CTest01Doc* pDoc = GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);//定义画笔绘制矩形CPen MyPen, *OldPen; MyPen.CreatePen(PS_DASH, 2, RGB(0,0,255)); //虚线 粗2 蓝色OldPen = pDC->SelectObject(&MyPen);        //旧画笔赋值//画刷CBrush MyBrush, *OldBrush;MyBrush.CreateSolidBrush(RGB(255,0,0));OldBrush = pDC->SelectObject(&MyBrush);//定义坐标点CPoint point1(100,150);CPoint point2(400,300);//绘制矩形pDC->Rectangle(point1.x, point1.y, point2.x, point2.y);//清除pDC->SelectObject(OldPen);MyPen.DeleteObject();pDC->SelectObject(OldBrush);MyBrush.DeleteObject();}

(6) 绘制椭圆函数
CDC::Ellipse(int x1, int y1, int x2, int y2)
参数x1、y1是绘制椭圆外接矩形左上角的坐标，x2、y2是外接矩形的右下角坐标。当绘制的外接矩形长和宽相同，即绘制的是圆。

void CTest01View::OnDraw(CDC* pDC)
{CTest01Doc* pDoc = GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);//定义画笔CPen MyPen, *OldPen; MyPen.CreatePen(PS_DASH, 2, RGB(0,0,255)); //虚线 粗2 蓝色OldPen = pDC->SelectObject(&MyPen);        //旧画笔赋值//画刷CBrush MyBrush, *OldBrush;MyBrush.CreateSolidBrush(RGB(255,0,0));OldBrush = pDC->SelectObject(&MyBrush);//定义坐标点CPoint point1(100,150);CPoint point2(400,300);//绘制椭圆pDC->Ellipse(point1.x, point1.y, point2.x, point2.y);//绘制圆pDC->Ellipse(0, 0, 100, 100);//清除pDC->SelectObject(OldPen);MyPen.DeleteObject();pDC->SelectObject(OldBrush);MyBrush.DeleteObject();}

输出如下图所示：

注意：还有些方法，包括绘制圆弧、绘制多边形，方法类似，只是注意下参数即可。

(7) 绘制文字
CDC::TextOut(int x, int y, const CString & str)
参数x、y是文本的起点坐标，参数str是CString对象，文字内容。同时可以结合Format格式控制字符串输出变量。

void CTest01View::OnDraw(CDC* pDC)
{CTest01Doc* pDoc = GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);//定义画笔CPen MyPen, *OldPen; MyPen.CreatePen(PS_DASH, 2, RGB(0,0,255)); //虚线 粗2 蓝色OldPen = pDC->SelectObject(&MyPen);        //旧画笔赋值//画刷CBrush MyBrush, *OldBrush;MyBrush.CreateSolidBrush(RGB(255,0,0));OldBrush = pDC->SelectObject(&MyBrush);//定义坐标点CPoint point1(100,150);CPoint point2(400,300);//绘制椭圆pDC->Ellipse(point1.x, point1.y, point2.x, point2.y);pDC->TextOut(405,305,_T("绘制椭圆"));//绘制圆pDC->Ellipse(0, 0, 100, 100);//使用Format写文字CString str1 = "绘制圆 半径=";int r = 50;CString data;data.Format("%s %d", str1,r);pDC->TextOut(105,105,data);//清除pDC->SelectObject(OldPen);MyPen.DeleteObject();pDC->SelectObject(OldBrush);MyBrush.DeleteObject();}

输出如下图所示：

2.扩展知识

第一个扩展是，绘制直线过程中，如果围绕一个圆心进行循环绘制，可以得到很好看的圆形直线。

#include <math.h>void CTest01View::OnDraw(CDC* pDC)
{CTest01Doc* pDoc = GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);//定义画笔并选择CPen pen(PS_SOLID,4,RGB(120,32,240));pDC->SelectObject(&pen);//定义点绘制一条竖直直线CPoint p0(300,300);CPoint p1(300,550);pDC->MoveTo(p0);pDC->LineTo(p1);//半径和PIint R = 250;float pi = 3.14f;//定义150个点 循环按照圆形绘制CPoint p[100];for(int i=0;i<100;i++){p[i].x = int(p0.x+R*sin((pi+i+1)/20));  //x坐标 sin涉及数学知识p[i].y = int(p0.y+R*cos((pi+i+1)/20));  //y坐标//先移动到圆形p0(300,300) 再绘制直线pDC->MoveTo(p0);pDC->LineTo(p[i]);}}

输出如下图所示：

该内容就是常见的图形旋转知识，核心内容：计算新坐标，通过sin和cos数学知识，同时圆形不变，每次循环先MoveTo(p0)即可。
第二段代码涉及图形平移，就是绘制矩形图形平移操作。

void CTest01View::OnDraw(CDC* pDC)
{CTest01Doc* pDoc = GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);//定义画笔并选择CPen pen(PS_SOLID,4,RGB(120,32,240));pDC->SelectObject(&pen);CBrush brush(RGB(250,12,30));pDC->SelectObject(&brush);//循环绘制矩形int x1=100,y1=100,x2=300,y2=400;for(int j=0; j<100; j=j+3){pDC->Rectangle(x1+j, y1+j, x2+j, y2+j);}}

输出如下所示：

四. 学生成果及创新

下面的代码是做得比较好的同学的，感觉还是不错的。
夏KH同学：

#include <math.h>void CTest01View::OnDraw(CDC* pDC)
{CTest01Doc* pDoc = GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);// TODO: add draw code for native data hereint d,k,x1,x2,y1,y2;float pi,a,e;CPen pen;pen.CreatePen(PS_SOLID,1,RGB(155,0,0));CPen *pOldPen = pDC->SelectObject(&pen);pi = 3.1415926f;d = 80;for (a = 0; a<=2 * pi; a+= pi/360){e = d * (1+0.25*sin(4*a));e = e * (1 + sin(8*a));x1 = int(320+e*cos(a));x2 = int(320+e*cos(a + pi/8));y1 = int(200+e*sin(a));y2 = int(200+e*sin(a + pi/8));pDC->MoveTo(x1,y1);pDC->LineTo(x2,y2);}}

输出如下所示：

李N同学：

void CTest01View::OnDraw(CDC* pDC)
{CTest01Doc* pDoc = GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);// TODO: add draw code for native data here//定义画笔CPen pen(PS_SOLID,2,RGB(0,255,0));pDC->SelectObject(&pen);CPoint p0(400,200);int R=200;CPoint p1(400,600);pDC->MoveTo(p0);pDC->LineTo(p1);float pi=3.14f;CPoint p[126];for(int i=0;i<126;i++){p[i].x=int(p0.x + R*sin((pi+i+1)/20));p[i].y=int(p0.y + R*cos((pi+i+1)/20));pDC->MoveTo(p0);pDC->LineTo(p[i]);}CBrush bush(RGB(255,255,0));pDC->SelectObject(&bush);int x1=700,y1=100,x2=900,y2=400;for(int j=0;j<50;j++){pDC->Rectangle(x1+j,y1+j, x2+j, y2+j);}
}

输出如下所示：

杨J同学：

void CTest01View::OnDraw(CDC* pDC)
{CTest01Doc* pDoc = GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);// TODO: add draw code for native data hereCPen pen(PS_SOLID,1,RGB(255,0,0));pDC->SelectObject(&pen);CPoint p0(400,300);int R=200;CPoint p1;p1.x=p0.x;p1.y=p0.y+R;pDC->MoveTo(p0);pDC->LineTo(p1);CPoint p2;float pi=3.14f;p2.x=int(p0.x+R*sin(pi/20));p2.y=int(p0.y+R*cos(pi/20));pDC->MoveTo(p0);pDC->LineTo(p2);CPoint p[1000];for(int i=0;i<1000;i++){p[i].x=int(p0.x+R*sin((pi+i+1)/20));p[i].y=int(p0.y+R*cos((pi+i+1)/20));pDC->MoveTo(p0);pDC->LineTo(p[i]);}CBrush bush(RGB(0,255,255));pDC->SelectObject(&bush);for(int j=0;j<200;j=j+3){pDC->Rectangle(600+j,100+j,800+j,400+j);}}

输出如下图所示：

张J同学：

#include <math.h>void CTest01View::OnDraw(CDC* pDC)
{CTest01Doc* pDoc = GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);// TODO: add draw code for native data hereCPen pen(PS_SOLID,1,RGB(255,80,0));pDC->SelectObject(&pen);CPoint p0(200,200);CPoint p1;int R=200,P=100;p1.x=p0.x;p1.y=p0.y+R;pDC->MoveTo(p0);pDC->LineTo(p1);float pi=3.14;CPoint p[200];for(int i=0,h=1;i<200,i<200;i=i+2,h=h+2){p[i].x=int(R*sin((pi+i)/20)+p0.x);p[i].y=int(R*cos((pi+i)/20)+p0.y);p[h].x=int(P*sin((pi+h)/20)+p0.x);p[h].y=int(P*cos((pi+h)/20)+p0.y);pDC->MoveTo(p0);pDC->LineTo(p[i]);pDC->MoveTo(p0);pDC->LineTo(p[h]);}CBrush bush(RGB(255,190,0));pDC->SelectObject(&bush);int x1=500,y1=100,x2=600,y2=300;for(int j=0;j<100;j++){pDC->Rectangle(500-j,100+j,600+j,300-j);}int x3=700,y3=100,x4=800,y4=300;for(int k=0;k<100;k++){pDC->Ellipse(700-k,100+k,800+k,300-k);}int x5=900,y5=100,x6=1000,y6=300;for(int l=0;l<100;l++){pDC->Rectangle(900+l,100+l,1000+l,300+l);}}

输出如下图所示：

郑DD同学：

#include <math.h>void CTest01View::OnDraw(CDC* pDC)
{CTest01Doc* pDoc = GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);// TODO: add draw code for native data hereCPen pen(PS_SOLID,1,RGB(0,255,0,));pDC->SelectObject(&pen);CPoint p1,p2;int R=200;p1.x=200;p1.y=300;p2.x=100;p2.y=p1.y+R;pDC->MoveTo(p1);pDC->MoveTo(p2);float pi=3.14f;CPoint p[400];for(int i=0;i<400;i++){p[i].x = int(R*sin((pi+i+1)/3)+p1.x);p[i].y = int(R*cos((pi+i+1)/6)+p1.y);pDC->MoveTo(p1);pDC->LineTo(p[i]);}pDC->TextOut(190,280,_T("wow")),RGB(255,0,0);float ph=3.14f;for(int h=0;h<400;h++){p[h].x = int(R*sin((ph+h+1)/6)+p1.x);p[h].y = int(R*cos((ph+h+1)/3)+p1.y);pDC->MoveTo(p1);pDC->LineTo(p[i]);}}

输出如下图所示：

赵BL同学：

#include <math.h>void CTest01View::OnDraw(CDC* pDC)
{CTest01Doc* pDoc = GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);// TODO: add draw code for native data here//定义画笔CPen pen(PS_SOLID,2,RGB(255,32,150));pDC->SelectObject(&pen);//定义点CPoint p0(300,400);CPoint p1(300,600);pDC->MoveTo(p0);pDC->LineTo(p1);float pi=3.14f;int R=200;CPoint p[249];for(int i=0; i<249; i++){p[i].x = int(p0.x + R*cos((pi+i+1)/20));p[i].y = int(p0.y + R*tan((pi+i+1)/20));pDC->MoveTo(p0);pDC->LineTo(p[i]);}CBrush bush(RGB(255,166,123));pDC->SelectObject(bush);int x=600,y=100;int x2=900,y2=300;pDC->Rectangle(x,y,x2,y2);for(int j=0;j<100;j=j+4){pDC->Rectangle(x+j,y+j,x2+j,y2+j);}
}

输出如下图所示：

陈Y同学：

void CTest01View::OnDraw(CDC* pDC)
{CTest01Doc* pDoc = GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);// TODO: add draw code for native data hereCPen pen(PS_SOLID,8,RGB(132,255,255));pDC->SelectObject(&pen);CPoint p0(220,300);int R=200;CPoint p1;p1.x=p0.x;p1.y=p0.y+R;pDC->MoveTo(p0);pDC->LineTo(p1);CPoint p2;float pie=3.14f;CPoint p[45];for(int i=0;i<60;i++) {p2.x=int(p0.x+R*sin((pie-i)/10));p2.y=int(p0.y+R*tan((pie-i)/10));pDC->MoveTo(p0);pDC->LineTo(p2);}
}

输出如下图所示：

文FB同学代码：

#include <math.h>void CTest01View::OnDraw(CDC* pDC)
{CTest01Doc* pDoc = GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);// TODO: add draw code for native data hereCPen pen(PS_SOLID, 3, RGB(0, 0, 255));pDC->SelectObject(&pen);CPoint p0(350, 200);int r = 200;CPoint p1(350, 300 + r);pDC->MoveTo(p0);pDC->LineTo(p1);CPoint p2;float PI = 3.14f;p2.x = int(p0.x + r*sin(PI / 10));p2.y = int(p0.y + r*cos(PI / 10));pDC->MoveTo(p0);pDC->LineTo(p2);CPoint p[1000];for (int i = 0; i <300; i++){p[i].x = int(p0.x + r*sin((PI + i + 1) / 10));p[i].y = int(p0.y + r*cos((PI + i + 1) / 10));r--;pDC->MoveTo(p0);pDC->LineTo(p[i]);}
}

输出如下图所示：

刘JL同学代码如下：

void CTest01View::OnDraw(CDC* pDC)
{CTest01Doc* pDoc = GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);// TODO: add draw code for native data hereCPen pen(PS_SOLID,2,RGB(255,0,0));pDC->SelectObject(&pen);CPoint p0(300,200);int R=170;CPoint p1(350,400);pDC->MoveTo(p0);pDC->LineTo(p1);float pi=3.14f;CPoint p[45];for(int i=0;i<45;i++){p[i].x=int(p0.x*sin((pi+i)/20));p[i].y=int(p0.y*cos((pi+i)/20)+R);pDC->MoveTo(p0);pDC->LineTo(p[i]);}
}

输出如下图所示：

希望文章对你有所帮助，上课内容还需要继续探索，这篇文章主要讲述MFC绘制图形的基础知识，再结合计算机图形学的旋转和平移应用进行扩展。原来课程可以这么上，挺有意思的，同时学生的想象力真实厉害，而且也很优秀。下周专家就来了，真的很忙，但是再忙，写博客的时候自己都是最放松最享受的时候，上课也是一样。加油~
(By:Eastmount 2016-11-16 半夜4点半 http://blog.csdn.net/eastmount/ )