【CEGUI】Font资源加载流程

CEGUI Font资源加载流程

Font（字体），主要两个类型的字体：位图字体、矢量字体。
位图字体：PixmapFont，相当于每个字形（glyph）对应一个图片元素。有时候也称为光栅字体。
矢量字体：FreetypeFont，动态字体。每个字形(glyph)由数学矢量组成，支持任意缩放。
本文以CEGUI 0.8.7为例子

Font加载流程

CEGUI种可以通过Scheme文件加载，也可以使用下面的代码显式加载。

FontManager::getSingleton().createFromFile("DejaVuSans-12.font");

DejaVuSans-12.font 文件内容。

<?xml version="1.0" ?>
<Font version="3" name="DejaVuSans-12" filename="DejaVuSans.ttf" type="FreeType" size="12" nativeHorzRes="1280" nativeVertRes="720" autoScaled="vertical"/>

createFromFile会调用到其父类NamedXMLResourceManager的定义。

//----------------------------------------------------------------------------//
template<typename T, typename U>
T& NamedXMLResourceManager<T, U>::createFromFile(const String& xml_filename,const String& resource_group,XMLResourceExistsAction action)
{U xml_loader;xml_loader.handleFile(xml_filename, resource_group);return doExistingObjectAction(xml_loader.getObjectName(),&xml_loader.getObject(), action);
}

这里 U为 Font_xmlHandler 类型，T为 Font类型。Font_xmlHandler为重载handleFile，调用到其父类XMLHandler中的定义。

    void XMLHandler::handleFile(const String& fileName, const String& resourceGroup){System::getSingleton().getXMLParser()->parseXMLFile(*this, fileName, getSchemaName(),resourceGroup.empty() ? getDefaultResourceGroup() :resourceGroup);}

调用到XMLParser中的parseXMLFile函数。FileName就是字体资源文件名，shcemaName为“Font.xsd”，resourceGroup为CEGUI中资源组的概念（可以理解为资源路径），接下来开始解析 .Font文件。这里注意一点，对于Font加载，传入的this，为Font_xmlHandler这个类型。

    void XMLParser::parseXMLFile(XMLHandler& handler, const String& filename, const String& schemaName, const String& resourceGroup){// 省略// Acquire resource using CEGUI ResourceProvider// 这里会把.font文件内容，读入内存RawDataContainer rawXMLData;System::getSingleton().getResourceProvider()->loadRawDataContainer(filename, rawXMLData, resourceGroup);CEGUI_TRY{// The actual parsing action (this is overridden and depends on the specific parser)// 这里开始解析.Font文件中的元素parseXML(handler, rawXMLData, schemaName);}CEGUI_CATCH (const Exception&){// 省略，这里是一些异常的处理}// Release resource// 释放资源System::getSingleton().getResourceProvider()->unloadRawDataContainer(rawXMLData);}

接下来调用具体xml解析模块的parseXML函数，这里handler（Font_xmlHandler）传入。例如走的是LibxmlParser

void LibxmlParser::parseXML(XMLHandler& handler,const RawDataContainer& source,const String& /*schemaName*/)
{// 从内存中解析，因为之前已经将.font文件内容，加载到内存中了。xmlDocPtr doc = xmlParseMemory(reinterpret_cast<const char*>(source.getDataPtr()),source.getSize());if (!doc){xmlError* err = xmlGetLastError();CEGUI_THROW(GenericException(String("xmlParseMemory failed in file: '") +err->file + "' at line number" +PropertyHelper<uint>::toString(err->line) + ".  Error is:" +err->message));}// get root elementxmlNode* root = xmlDocGetRootElement(doc);// 这里这里开始解析xml元素。processXMLElement(handler, root);// release the xmlDoc xmlFreeDoc(doc);
}

processXMLElement的入参为Handler(Font_xmlHandler)和XML的RootElement。

// internal helper function to process elements
void processXMLElement(XMLHandler& handler, xmlNode* node)
{// build attributes block for the element// 省略// element start processing// Font_xmlHandler在这里发挥了这种。element的信息，在这里传给对应的handler。handler.elementStart(reinterpret_cast<const encoded_char*>(node->name), attrs);// 遍历for (xmlNode* cur_node = node->children; cur_node; cur_node = cur_node->next){switch(cur_node->type){case XML_ELEMENT_NODE:// 迭代processXMLElement(handler, cur_node);break;case XML_TEXT_NODE:if (cur_node->content != 0 && *cur_node->content!= '\0')handler.text(reinterpret_cast<const encoded_char*>(cur_node->content));break;default:break;}}// element end processing// 结束解析handler.elementEnd(reinterpret_cast<const encoded_char*>(node->name));
}

这里最重要的是，调用了Font_xmlHandler的elementStart，这里面会真正加载.ttf字体。

//----------------------------------------------------------------------------//
void Font_xmlHandler::elementStart(const String& element,const XMLAttributes& attributes)
{// handle root Font elementif (element == FontElement) // 解析 <Font />中的内容。elementFontStart(attributes);   // handle a Mapping elementelse if (element == MappingElement)elementMappingStart(attributes);// anything else is a non-fatal error.elseLogger::getSingleton().logEvent("Font_xmlHandler::elementStart: ""Unknown element encountered: <" + element + ">", Errors);
}

这个函数里，根据Element Name，做不同的处理。elementFontStart函数中，会根据 Font元素中的内容，加载字体文件。

void Font_xmlHandler::elementFontStart(const XMLAttributes& attributes)
{validateFontFileVersion(attributes);// get type of font being created// 获取字体类型 // 最上面的.font文件中，写明了 type="FreeType"const String font_type(attributes.getValueAsString(FontTypeAttribute));// log the start of font creation.CEGUI_LOGINSANE("Started creation of Font from XML specification:");if (font_type == FontTypeFreeType)  // 矢量字体createFreeTypeFont(attributes);else if (font_type == FontTypePixmap)  // 位图字体createPixmapFont(attributes);elseCEGUI_THROW(InvalidRequestException("Encountered unknown font type of '" + font_type + "'"));
}

接下来调用 createFreeTypeFont，加载矢量字体。

void Font_xmlHandler::createFreeTypeFont(const XMLAttributes& attributes)
{// name="DejaVuSans-12"const String name(attributes.getValueAsString(FontNameAttribute));// filename="DejaVuSans.ttf"const String filename(attributes.getValueAsString(FontFilenameAttribute));const String resource_group(attributes.getValueAsString(FontResourceGroupAttribute));#ifdef CEGUI_HAS_FREETYPE// 创建FreeTypeFont对象，FreeTypeFont在创建过程中，会加载ttf字体文件// 并，构建 字形索引 和字符映射表d_font = CEGUI_NEW_AO FreeTypeFont(name,attributes.getValueAsFloat(FontSizeAttribute, 12.0f),attributes.getValueAsBool(FontAntiAliasedAttribute, true),filename, resource_group,PropertyHelper<AutoScaledMode>::fromString(attributes.getValueAsString(FontAutoScaledAttribute)),Sizef(attributes.getValueAsFloat(FontNativeHorzResAttribute, 640.0f),attributes.getValueAsFloat(FontNativeVertResAttribute, 480.0f)),attributes.getValueAsFloat(FontLineSpacingAttribute, 0.0f));
#elseCEGUI_THROW(InvalidRequestException("CEGUI was compiled without freetype support."));
#endif
}

创建FreeTypeFont对象

FreeTypeFont::FreeTypeFont(const String& font_name, const float point_size,const bool anti_aliased, const String& font_filename,const String& resource_group,const AutoScaledMode auto_scaled,const Sizef& native_res,const float specific_line_spacing) :Font(font_name, Font_xmlHandler::FontTypeFreeType, font_filename,resource_group, auto_scaled, native_res),d_specificLineSpacing(specific_line_spacing),d_ptSize(point_size),d_antiAliased(anti_aliased),d_fontFace(0)
{if (!ft_usage_count++)FT_Init_FreeType(&ft_lib);  // 初始化 FreeTypeaddFreeTypeFontProperties();updateFont(); // 这里会使用 freetype字体引擎处理字体文件char tmp[50];snprintf(tmp, sizeof(tmp), "Successfully loaded %d glyphs",static_cast<int>(d_cp_map.size()));Logger::getSingleton().logEvent(tmp, Informative);
}

freetype是一个开源的字体引擎库，关于其概念和使用可以字形百度。接下来updateFont，会使用freetype加载ttf字体文件，进行相关的初始化。

void FreeTypeFont::updateFont()
{free();// 将.ttf 读入到内存中System::getSingleton().getResourceProvider()->loadRawDataContainer(d_filename, d_fontData, d_resourceGroup.empty() ?getDefaultResourceGroup() : d_resourceGroup);FT_Error error;// 使用FreeType创建FontFace对象// create face using input fontif ((error = FT_New_Memory_Face(ft_lib, d_fontData.getDataPtr(),static_cast<FT_Long>(d_fontData.getSize()), 0,&d_fontFace)) != 0)CEGUI_THROW(GenericException("Failed to create face from font file '" +d_filename + "' error was: " +((error < FT_Err_Max) ? ft_errors[error] : "unknown error")));// check that default Unicode character map is availableif (!d_fontFace->charmap){FT_Done_Face(d_fontFace);d_fontFace = 0;CEGUI_THROW(GenericException("The font '" + d_name + "' does not have a Unicode charmap, and ""cannot be used."));}uint horzdpi = static_cast<uint>(System::getSingleton().getRenderer()->getDisplayDPI().d_x);uint vertdpi = static_cast<uint>(System::getSingleton().getRenderer()->getDisplayDPI().d_y);float hps = d_ptSize * 64;float vps = d_ptSize * 64;if (d_autoScaled != ASM_Disabled){hps *= d_horzScaling;vps *= d_vertScaling;}// 设置像素尺寸，其实就是根据字号，进行设定if (FT_Set_Char_Size(d_fontFace, FT_F26Dot6(hps), FT_F26Dot6(vps), horzdpi, vertdpi)){// For bitmap fonts we can render only at specific point sizes.// Try to find nearest point size and use it, if that is possiblefloat ptSize_72 = (d_ptSize * 72.0f) / vertdpi;float best_delta = 99999;float best_size = 0;for (int i = 0; i < d_fontFace->num_fixed_sizes; i++){float size = d_fontFace->available_sizes [i].size * float(FT_POS_COEF);float delta = fabs(size - ptSize_72);if (delta < best_delta){best_delta = delta;best_size = size;}}if ((best_size <= 0) ||FT_Set_Char_Size(d_fontFace, 0, FT_F26Dot6(best_size * 64), 0, 0)){char size [20];snprintf(size, sizeof(size), "%g", d_ptSize);CEGUI_THROW(GenericException("The font '" + d_name + "' cannot be ""rasterised at a size of " + size + " points, and cannot be ""used."));}}if (d_fontFace->face_flags & FT_FACE_FLAG_SCALABLE){//float x_scale = d_fontFace->size->metrics.x_scale * FT_POS_COEF * (1.0/65536.0);float y_scale = d_fontFace->size->metrics.y_scale * float(FT_POS_COEF) * (1.0f / 65536.0f);d_ascender = d_fontFace->ascender * y_scale;d_descender = d_fontFace->descender * y_scale;d_height = d_fontFace->height * y_scale;}else{d_ascender = d_fontFace->size->metrics.ascender * float(FT_POS_COEF);d_descender = d_fontFace->size->metrics.descender * float(FT_POS_COEF);d_height = d_fontFace->size->metrics.height * float(FT_POS_COEF);}if (d_specificLineSpacing > 0.0f){d_height = d_specificLineSpacing;}// 构建字符映像initialiseGlyphMap();
}

字符映像其实是字符码与字形索引的映射关系。字符码，就是某个字符在某种编码下得值，比如C的ASCII码为83。字形索引，就是字体文件中用来查找某个字形的索引。通过字体文件提供的字符映射表，来查找某个字符码对应的字形索引。

void FreeTypeFont::initialiseGlyphMap()
{FT_UInt gindex;FT_ULong codepoint = FT_Get_First_Char(d_fontFace, &gindex);FT_ULong max_codepoint = codepoint;while (gindex){if (max_codepoint < codepoint)max_codepoint = codepoint;// 这里将字体中，所有的字符码，存储到map中。d_cp_map[codepoint] = FontGlyph();codepoint = FT_Get_Next_Char(d_fontFace, codepoint, &gindex);}setMaxCodepoint(max_codepoint);
}

到这里完成了字体加载的主要部分。字体渲染时，会根据传入的字符码，使用FT_Load_Char函数，将对应的字符码渲染出位图，并进行OpenGL的相应纹理（CEGUI的Render为OPENGL类型时）进行渲染。

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