Рисование в форме

Графика необходима при организации пользовательского интерфейса. Образы информативнее текста. Framework .Net реализует расширенный графический интерфейс GDI+, обладающий широким набором возможностей. Но для рисования в формах достаточно иметь три объекта – перо, кисть и, хочется сказать, бумагу, но третий нужный объект – это объект класса Graphics, методы которого позволяют в формах заниматься графикой – рисовать и раскрашивать.

Класс Graphics

Класс Graphics – это основной класс, необходимый для рисования. Класс Graphics, так же, как и другие рассматриваемые здесь классы для перьев и кистей, находятся в пространстве имен Drawing, хотя классы некоторых кистей вложены в подпространство Drawing2D.

Объекты этого класса зависят от контекста устройства, (графика не обязательно отображается на дисплее компьютера, она может выводиться на принтер, графопостроитель или другие устройства), поэтому создание объектов класса Graphics выполняется не традиционным способом – без вызова конструктора класса. Создаются объекты специальными методами разных классов. Например, метод CreateGraphics класса Control – наследника класса Form – возвращает объект, ассоциированный с выводом графики на форму.

При рисовании в формах можно объявить в форме поле, описывающее объект класса Graphics:

Graphics graph;

а в конструкторе формы произвести связывание с реальным объектом:

graph = CreateGraphics();

Затем всюду в программе, где нужно работать с графикой, используется глобальный для формы объект graph и его методы. Есть другой способ получения этого объекта – обработчики некоторых событий получают объект класса Graphics среди передаваемых им аргументов. Например, в обработчике события Paint, занимающегося перерисовкой, этот объект можно получить так:

protected override void OnPaint(System.Windows.Forms.PaintEventArgs e)

{

Graphics gr = e.Graphics;

//перерисовка, использующая методы объекта gr

}

Для получения этого объекта можно использовать и статические методы самого класса Graphics.

Методы класса Graphics

У класса Graphics большое число методов и свойств. Упомяну лишь о некоторых из них. Группа статических методов класса позволяет создать объект этого класса, задавая например описатель (handle) контекста устройства.

Для рисования наиболее важны три группы методов. К первой относится перегруженный метод DrawString, позволяющий выводить тексты в графическом режиме. Вторую группу составляют методы Draw – DrawEllipse, DrawLine, DrawArc и другие, позволяющие цветным пером (объектом класса Pen) рисовать геометрические фигуры: линии, различные кривые, прямоугольники, многоугольники, эллипсы и прочее. К третьей группе относятся методы Fill – FillEllipse, FillPie, FillRectangle и другие, позволяющие нарисовать и закрасить фигуру кистью. Кисти (объекты классов, производных от Brush), могут быть разные – сплошные, узорные, градиентные.

Класс Pen

Методам группы Draw класса Graphics, рисующим контур фигуры, нужно передать перо – объект класса Pen. В конструкторе этого класса можно задать цвет пера и его толщину (чаще говорят “ширину пера”). Цвет задается объектом класса (структурой) Color. Для выбора подходящего цвета можно использовать упоминавшееся выше диалоговое окно Color либо одно из многочисленных статических свойств класса Color, возвращающее требуемый цвет. Возможно и непосредственное задание элементов структуры в виде комбинации RGB – трех цветов – красного, зеленого и голубого. Вместо создания нового пера с помощью конструктора можно использовать специальный класс предопределенных системных перьев.

Класс Brush

Класс Brush, задающий кисти, устроен более сложно. Начну с того, что класс Brush является абстрактным классом, так что создавать кисти этого класса нельзя, но можно создавать кисти классов-потомков Brush. Таких классов пять – они задают кисть:

• SolidBrush – для сплошной закраски области заданным цветом;
• TextureBrush – для закраски области заданной картинкой (image);
• HatchBrush – для закраски области предопределенным узором;
• LinearGradientBrush – для сплошной закраски с переходом от одного цвета к другому, где изменение оттенков задается линейным градиентом;
• PathGradientBrush – для сплошной закраски с переходом от одного цвета к другому, где изменение оттенков задается более сложным путем.

Первые два класса кистей находятся в пространстве имен System.Drawing, остальные – в System.Drawing.Drawing2D.

У каждого из этих классов свои конструкторы. В примере, обсуждаемом далее, рассмотрим создание кистей трех разных классов, там и поговорим о конструкторах классов.

Проект “Паутина Безье, кисти и краски”

Построим проект для рисования в формах. В одной из форм будем рисовать пером, в другом – кистями различного типа. Главную форму сделаем простой кнопочной формой. Вот как она выглядит.

Рис. 24.13. Кнопочная форма “кисть или перо”

Выбор соответствующей командной кнопки открывает форму для рисования пером или кистью.

Паутина Безье

В форме BezierWeb будем рисовать несколько кривых Безье, исходящих из одной точки – центра. Положение центра определяется курсором. Перемещая мышь, меняем положение курсора, а, следовательно, и центра, так что рисунок в форме будет все время перерисовываться, следуя за мышью. (кривые Безье – это широко используемый в графике и технических приложениях вид гладких кривых. Кривая Безье задается четырьмя точками, первая и последняя из которых являются начальной и конечной точками кривой. Две оставшиеся точки являются точками притяжения. Прямую, заданную началом и концом, они притягивают к себе, превращая ее в гладкую кривую. Строгое математическое определение несложно, но мы приводить его не будем.)

Прежде чем рассмотреть программный код, давайте посмотрим, как выглядят нарисованные программой кривые Безье, исходящие из одной точки.

Рис. 24.14. Паутина Безье

Перейдем к рассмотрению кода. Первым делом добавим в поля формы нужные нам объекты:

//fields

Point center;

Point[] points = new Point[10];

Pen pen;

Graphics graph;

int count;

Точка center будет задавать общую начальную точку для всех рисуемых кривых Безье, массив points будет задавать остальные точки, используемые при построении кривых Безье. О роли объектов pen и graph, необходимых при рисовании, уже говорилось. Объект count играет техническую роль, о которой скажу чуть позже, прямого отношения к рисованию он не имеет.

В конструкторе формы вызывается метод MyInit, инициализирующий введенные объекты:

void MyInit()

{

int cx = ClientSize.Width;

int cy = ClientSize.Height;

points[0] = new Point(0,0);

points[1] = new Point(cx/2,0);

points[2] = new Point(cx,0);

points[3] = new Point(0,cy/2);

points[4] = new Point(cx,cy/2);

points[5] = new Point(0,cy);

points[6] = new Point(cx/2,cy);

points[7] = new Point(cx,cy);

points[8] = new Point(0,0);

points[9] = new Point(cx/2,0);

graph = this.CreateGraphics();

center = new Point(cx/2,cy/2);

count =1;

}

Рисование кривых Безье выполняется в методе DrawWeb, устроенном очень просто. В цикле рисуется 8 кривых, используя точку center и массив points:

void DrawWeb()

{

for (int i = 0; i<8; i++)

graph.DrawBezier(pen,center,points[i],points[i+2],

points[i+1]);

}

Метод DrawBezier, вызываемый объектом graph класса Graphics, принадлежит группе рассмотренных нами методов Draw. Первым аргументом у всех этих методов является объект класса Pen, а остальные зависят от типа рисуемой фигуры. Для кривой Безье, как уже говорилось, необходимо задать четыре точки.

Главный вопрос, требующий решения: где же вызывать сам метод DrawWeb, где инициализировать рисование в форме? Будем вызывать этот метод в двух местах – в двух обработчиках событий. Поскольку нам хочется реализовать стратегию, по которой точка center будет следовать за курсором мыши, то естественно, чтобы рисование инициировалось обработчиком события MouseMove нашей формы BezierWeb. (Напомню, для подключения события формы или элемента управления достаточно в режиме проектирования выбрать нужный элемент, в окне свойств этого элемента щелкнуть по значку с изображением молнии и из списка возможных событий данного элемента выбрать нужное, что приведет к созданию заготовки обработчика событий.)

Вот текст обработчика этого события:

private void BezierWeb_MouseMove(object sender,

System.Windows.Forms.MouseEventArgs e)

{

pen = SystemPens.Control;

DrawWeb();

center.X = e.X; center.Y = e.Y;

//pen = new Pen(Color.Aquamarine);

pen = SystemPens.ControlText;

DrawWeb();

}

Метод DrawWeb вызывается дважды – первый раз с пером цвета фона, другой – с цветом, принятым системой для отображения текста. Обратите внимание, для создания нужного пера в данном случае не вызывается конструктор класса, а используется класс предопределенных системных перьев. Оператор, создающий объект pen с помощью конструктора, закомментирован. Он может использоваться, если нужно рисовать кривые определенным цветом.

Перед рисованием кривых цветом переднего плана общая для всех кривых точка center получает координаты курсора мыши, передаваемые аргументом обработчика события.

Событие Paint

Вызов метода DrawWeb добавлен еще и в обработчик события Paint:

protected override void OnPaint(System.Windows.Forms.PaintEventArgs e)

{

pen = SystemPens.ControlText;

DrawWeb();

Debug.WriteLine(count++);

}

Говоря о рисовании, нельзя не упомянуть о событии Paint. Оно возникает всякий раз, когда область, в которой происходило рисование, повреждена. Причины этого могут быть разные – пользователь свернул форму, изменил ее размеры, произошло перекрытие другой формой, был вызван метод Invalidate – во всех этих случаях требуется перерисовать область. Тогда-то и возникает событие Paint, в задачу его обработчика входит перерисовка поврежденной области. Первый раз событие Paint возникает при открытии формы. Переменная count, введенная нами, позволяет в режиме отладки подсчитывать число вызовов события Paint.

Событие Paint подключают обычно не так, как это делалось, например, для события MouseMove. Вместо этого переопределяют родительский метод OnPaint. (Как переопределяются родительские методы группы On, занимающиеся обработкой событий, другие методы классов родителей и базовых интерфейсов? В режиме проектирования в окне классов, отражающем структуру класса, нужно выбрать соответствующий класс (в нашем случае класс формы BezierWeb), раскрыть узел BasesAndInterfaces этого класса и из появившегося списка всех наследованных свойств и методов выбрать нужный (в нашем случае метод OnPaint). В результате появится заготовка для переопределения метода.)

В данном контексте перерисовка сводится, как это обычно делается, к вызову метода, выполняющего рисование. Для повышения эффективности можно анализировать поврежденную область и выполнять рисование только в ее пределах.

Закончим на этом с рисованием пером и перейдем к рассмотрению рисования кистью.

Кисти и краски

Создадим в нашем проекте новую форму RandomShapes, в которой будем рисовать и закрашивать геометрические фигуры трех разных типов – эллипсы, сектора, прямоугольники. Для каждого типа фигуры будем использовать свой тип кисти: эллипсы будем закрашивать градиентной кистью, сектора – сплошной, а прямоугольники – узорной. Цвет фигуры, ее размеры и положение будем выбирать случайным образом. Рисование фигур будет инициироваться в обработчике события Click. При каждом щелчке кнопкой мыши на форме будут рисоваться три новых экземпляра фигур каждого типа. В отличие от кривых Безье, старые фигуры стираться не будут.

На рис. 24.15 показана форма после нескольких щелчков кнопки мыши. Конечно, черно-белый рисунок в книге не может передать цвета, особенно смену оттенков для градиентной кисти. На экране дисплея или цветном рисунке все выглядит красивее.

А теперь приведем программный код, реализующий рисование. Начнем, как обычно, с полей класса:

//fields

int cx,cy;

Graphics graph;

Brush brush;

Color color;

Random rnd;

Инициализация полей производится в методе MyInit, вызываемом конструктором класса:

Рис. 24.15. Рисование кистями разного типа

void MyInit()

{

cx = ClientSize.Width;

cy = ClientSize.Height;

graph = CreateGraphics();

rnd = new Random();

}

Рассмотрим теперь основной метод, реализующий рисование фигур различными кистями:

void DrawShapes()

{

for(int i=0; i<3; i++)

{

//выбирается цвет – красный, желтый, голубой

int numcolor = rnd.Next(3);

switch (numcolor)

{

case 0:

color = Color.Blue; break;

case 1:

color = Color.Yellow; break;

case 2:

color = Color.Red; break;

}

//градиентной кистью рисуется эллипс,

//местоположение случайно

Point top = new Point(rnd.Next(cx), rnd.Next(cy));

Size sz = new Size(rnd.Next(cx-top.X), rnd.Next(cy-top.Y));

Rectangle rct = new Rectangle(top, sz);

Point bottom = top + sz;

brush = new LinearGradientBrush(top, bottom,

Color.White,color);

graph.FillEllipse(brush,rct);

//сплошной кистью рисуется сектор,

//местоположение случайно

top = new Point(rnd.Next(cx), rnd.Next(cy));

sz = new Size(rnd.Next(cx-top.X), rnd.Next(cy-top.Y));

rct = new Rectangle(top, sz);

brush = new SolidBrush(color);

graph.FillPie(brush,rct,30f,60f);

//узорной кистью рисуется прямоугольник,

//местоположение случайно

top = new Point(rnd.Next(cx), rnd.Next(cy));

sz = new Size(rnd.Next(cx-top.X), rnd.Next(cy-top.Y));

rct = new Rectangle(top, sz);

HatchStyle hs = (HatchStyle)rnd.Next(52);

brush = new HatchBrush(hs,Color.White, Color.Black);

graph.FillRectangle(brush,rct);

}

}

Приведу некоторые комментарии в дополнение к тем, что встроены в текст метода. Здесь многое построено на работе со случайными числами. Случайным образом выбирается один из возможных цветов для рисования фигуры, ее размеры и положение. Наиболее интересно рассмотреть создание кистей разного типа. Когда создается градиентная кисть.

brush = new LinearGradientBrush(top, bottom, Color.White,color);

то нужно в конструкторе кисти задать две точки и два цвета. Точки определяют интервал изменения оттенков цвета от первого до второго. В начальной точке имеет место первый цвет, в конечной – второй, в остальных точках – их комбинация. Разумно, как это сделано у нас, в качестве точек выбирать противоположные углы прямоугольника, ограничивающего рисуемую фигуру.

Наиболее просто задается сплошная кисть:

brush = new SolidBrush(color);

Для нее достаточно указать только цвет. Для узорной кисти нужно задать предопределенный тип узора, всего их возможно 52. В нашем примере тип узора выбирается случайным образом:

HatchStyle hs = (HatchStyle)rnd.Next(52);

brush = new HatchBrush(hs,Color.White, Color.Black);

Помимо первого аргумента, задающего тип узора, указываются еще два цвета – первый определяет цвет повторяющегося элемента, второй – цвет границы между элементами узора.

Непосредственное рисование кистью осуществляют методы группы Fill:

graph.FillEllipse(brush,rct);

graph.FillPie(brush,rct,30f,60f);

graph.FillRectangle(brush,rct);

Первый аргумент всегда задает кисть, а остальные зависят от типа рисуемой фигуры. Как правило, всегда задается прямоугольник, ограничивающий данную фигуру.

Вызов метода DrawShapes, как уже говорилось, встроен в обработчик события Click формы RandomShapes:

private void RandomShapes_Click(object sender, System.EventArgs e)

{

DrawShapes();

}

На этом поставим точку в рассмотрении данной темы. По сути, этим завершается и наш учебный курс. В последней лекции будет рассмотрен некоторый заключительный проект.

В этой заключительной лекции новый материал появляться не будет, не будет и традиционных вопросов в конце лекции. Лекция особенная – она посвящена описанию финального проекта, в котором объединены многие, надеюсь, уже хорошо знакомые элементы.

В финальном проекте создается семейство классов, описывающих геометрические фигуры. Проектирование начинается с абстрактного класса поведения, который описывает общие свойства и методы, характерные для всех фигур семейства. Затем, используя наследование, создаются классы конкретных геометрических фигур, начиная с простейших, таких, как круги и прямоугольники, до составных, таких, как класс Person. Мы добавим в наш проект динамические структуры данных, такие, как список с курсором, для хранения в нем фигур семейства. Наконец, мы создадим интерфейс, включающий меню с десятками команд и панель с инструментальными кнопками. Интерфейс позволяет конечному пользователю выполнять различные действия над геометрическими фигурами – создавать, рисовать их на форме, перемещать их с помощью команд и перетаскивать их мышью, менять их размеры и цвет, сохранять в списке и удалять из списка, отображать все фигуры списка или очистить его полностью.

Проект может служить образцом полноценного Windows-приложения, примером проектирования в классах с демонстрацией преимуществ, предоставляемых наследованием. Закончим на этом рекламную часть и приступим к делу. Хочу предупредить, вас ждут программные тексты, почти без всяких комментариев. Все нужные комментарии были даны в предыдущих лекциях. С моей точки зрения, наиболее интересная часть программистских книжек – это та, в которой приводится программный код. И значит, эта глава самая интересная.