【愚公系列】2024年01月 GDI+绘图专题（裁剪、变换、重绘）

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🚀前言

裁剪（Clipping）指的是将图像或元素的一部分进行裁剪，只显示所需区域，而隐藏不需要的部分。

变换（Transforming）指的是将图像或元素进行缩放、旋转、平移等操作，以改变其大小、方向或位置。

重绘（Repainting）指的是根据新的布局或者样式信息，重新绘制图像或元素的外观。当元素的位置、大小、样式发生变化时，需要重新绘制来更新外观。

这些操作常常在图形处理、界面设计、游戏开发等领域中使用。

🚀一、裁剪

🔎1.SetClip

Graphics.SetClip 方法是 GDI+ 绘图中的一个方法，它可以设置裁剪区域，以便在绘制图形时只绘制指定区域内的部分。该方法可以接受多种类型的参数来指定裁剪区域，例如一个矩形、一个多边形、一个路径和一个区域等。

下面是一个使用 Graphics.SetClip 方法设置裁剪区域的示例：

private void Form1_Paint(object sender, PaintEventArgs e)
{
    Graphics graphics = e.Graphics;

    // 绘制矩形
    Rectangle rect = new Rectangle(10, 10, 100, 100);
    graphics.DrawRectangle(Pens.Black, rect);

    // 设置裁剪区域为矩形的一半
    Rectangle clipRect = new Rectangle(10, 10, 50, 100);
    Region region = new Region(clipRect);
    graphics.SetClip(region, CombineMode.Replace);

    // 绘制椭圆
    Rectangle ellipseRect = new Rectangle(50, 50, 100, 50);
    graphics.FillEllipse(Brushes.Red, ellipseRect);
}

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
    // 重绘图形
    Invalidate();
}

在上述代码中，首先绘制了一个矩形，然后使用 Region 对象指定了一个裁剪区域。接着使用 Graphics.SetClip 方法将该区域设置为裁剪区域，只有该区域内的图形才会被绘制。在此之后绘制了一个椭圆，它只被绘制在了矩形的左半部分区域内。

需要注意的是，裁剪区域可以通过多次调用 Graphics.SetClip 方法来叠加，也可以通过 Graphics.ResetClip 方法清除。而裁剪模式则可以用 CombineMode 枚举类型来指定，例如 CombineMode.Replace、CombineMode.Intersect、CombineMode.Union 和 CombineMode.Exclude 等等。

🚀二、重绘

🔎1.Invalidate

Invalidate是在Graphics中使用的方法之一，它用于指示Graphics对象无效并需要重新绘制。当调用该方法时，Graphics对象将被标记为需要重新绘制，在屏幕更新之前将使用新的绘图数据更新。使用Invalidate方法是在屏幕上显示动态图形的一种常见方法。调用Invalidate方法后，必须等待下一次屏幕更新才能看到更新后的图形。

与之相对应的方法是Refresh方法。Refresh方法会立即重绘Graphics对象，而不是等待下一次屏幕更新。因此，如果您需要立即更新图形，可以使用Refresh方法。

如果您正在处理与用户交互的图形，例如响应鼠标单击事件，则可能需要使用Invalidate方法来更新屏幕上的图形，而不是使用Refresh。如果使用Refresh，则可能会在用户交互时引起闪烁或不必要的图形更新。

以下是一个简单的案例，演示如何在WinForm中使用Invalidate方法进行GDI+绘图的重绘：

//在窗体中定义一个标志位，用于指示是否需要重新绘制图形
private bool isNeedToRedraw = false;

//在窗体中定义一个方法，用于绘制图形
private void DrawGraphics(Graphics g)
{
   //绘制代码
}

//在窗体的Paint事件中调用DrawGraphics方法进行绘制
private void Form1_Paint(object sender, PaintEventArgs e)
{
   if (isNeedToRedraw)
   {
      DrawGraphics(e.Graphics);
   }
}

//在窗体的其他事件中调用Invalidate方法进行图形更新
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
   isNeedToRedraw = true;
   this.Invalidate();
}

//在窗体的Load事件中设置双缓冲
private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{
   this.SetStyle(ControlStyles.AllPaintingInWmPaint | ControlStyles.DoubleBuffer | ControlStyles.UserPaint, true);
   this.UpdateStyles();
}

在上述代码中，我们定义了一个标志位isNeedToRedraw，用于指示是否需要重新绘制图形。在窗体的Paint事件中，如果标志位为True，则调用DrawGraphics方法进行绘制。

在窗体的其他事件中，例如按钮单击事件，我们将标志位设置为True，并调用Invalidate方法来更新图形。通过这种方式，我们可以确保只有在需要更新图形时才执行绘图操作，从而提高了程序的效率。

为了避免出现图形闪烁的情况，我们在窗体的Load事件中设置了双缓冲。这样可以在绘制时使用一个缓存图像，等绘制完成后再将整个图像一次性绘制到屏幕上，从而消除了图形闪烁的问题。

🚀三、变换

🔎1.缩放

GDI+通过ScaleTransform方法实现图形缩放，该方法可以在水平方向和垂直方向上分别缩放图形。具体使用方法如下：

//在Graphics对象上调用ScaleTransform方法
graphics.ScaleTransform(float scaleX, float scaleY);

其中，scaleX和scaleY分别表示水平方向和垂直方向上的缩放比例，它们的取值范围是0到正无穷大的浮点数。

下面是一个简单的案例，演示如何使用ScaleTransform方法实现图形的缩放：

//创建一个Graphics对象
Graphics g = e.Graphics;

//设置缩放比例
float scaleX = 2.0f;
float scaleY = 1.5f;

g.DrawRectangle(Pens.Red, 10, 10, 50, 50);

//调用ScaleTransform方法进行缩放
g.ScaleTransform(scaleX, scaleY);

//绘制图形
g.DrawLine(Pens.Black, 0, 0, 100, 100);
g.DrawRectangle(Pens.Red, 10, 10, 50, 50);

在上述代码中，我们在窗体的Paint事件中创建了一个Graphics对象，然后设置了水平方向上的缩放比例为2，垂直方向上的缩放比例为1.5。

接着，我们调用Graphics对象的ScaleTransform方法进行缩放，并使用DrawLine和DrawRectangle方法绘制了一条直线和一个矩形。在绘制时，由于已经对图形进行了缩放，因此绘制出的直线和矩形大小与原来的大小不同。

需要注意的是，ScaleTransform方法是矩阵变换的一种，因此会对Graphics对象上所有的绘制操作产生影响，包括线条粗细、字体大小等。如果需要还原Graphics对象的状态，可以使用ResetTransform方法，该方法会将Graphics对象的矩阵变换重置为默认状态。

🔎2.平移

在Graphics中，可以使用TranslateTransform方法来实现平移。该方法可将平移量添加到当前的坐标系中，从而实现平移效果。

下面是一个简单的示例代码：

//创建一个Graphics对象
Graphics g = e.Graphics;

g.DrawRectangle(Pens.Red, 10, 10, 50, 50);

//调用ScaleTransform方法进行缩放
g.TranslateTransform(100, 50);

//绘制图形
g.DrawLine(Pens.Black, 0, 0, 100, 100);
g.DrawRectangle(Pens.Red, 10, 10, 50, 50);

使用TranslateTransform方法将坐标系平移100个单位的水平方向和50个单位的垂直方向。最后，在平移后的位置绘制一个矩形。注：实际上这里的矩形的左上角坐标为原点坐标(0,0)，但是因为平移了 (100,50) 的距离，所以它在屏幕上显示的位置应该是 (100,50)。最后，释放Graphics对象的资源。

通过修改TranslateTransform方法中的参数，可以实现不同的平移效果。例如，如果将平移量改为(-50, 100)，则坐标系将向上平移50个单位，向左平移100个单位。

g.TranslateTransform(-50, 100);

需要注意的是，TranslateTransform方法不会改变绘图对象的位置，而是会改变坐标系的位置。如果要将绘图对象移动到新的位置，应该使用其他的绘图方法或属性，例如DrawRectangle方法中的x和y参数。

🔎3.旋转

在使用Graphics进行绘图时，可以使用RotateTransform方法实现旋转操作。该方法可以应用一个旋转变换到当前的Graphics对象上，从而改变绘制的方向。

具体操作步骤如下：

1. 创建一个Graphics对象，例如：Graphics g = this.CreateGraphics();
2. 调用RotateTransform方法实现旋转操作，例如：g.RotateTransform(45);

该方法需要一个参数，表示旋转的角度。这里的参数为45度，表示将当前的Graphics对象旋转45度。

1. 在旋转后的Graphics对象上进行绘制操作，例如：g.DrawLine(pen, 0, 0, 100, 0);

这里使用DrawLine方法在旋转后的Graphics对象上绘制一条线段，起点坐标为(0,0)，终点坐标为(100,0)。

1. 重置Graphics对象的变换，以便后续的绘制操作不受影响，例如：g.ResetTransform();

这里使用ResetTransform方法重置Graphics对象的变换，以便后续的绘制操作不受影响。

完整的代码示例如下：

//创建一个Graphics对象
Graphics g = e.Graphics;

g.DrawRectangle(Pens.Red, 10, 10, 50, 50);
g.TranslateTransform(100, 50);
//调用ScaleTransform方法进行缩放
g.RotateTransform(45);

//绘制图形
g.DrawLine(Pens.Black, 0, 0, 100, 100);
g.DrawRectangle(Pens.Red, 10, 10, 50, 50);