Cairo 图形指南 (4) —— 基本绘图

这一部分讲述如何绘制一些简单的图元，包括直线、填充与笔画操作、虚线、线端（Cap）与线的交合等图形的绘制方法。

直线段

直线段是非常基础的矢量图形对象。画一条直线段，需要调用两个函数：

cairo_move_to()

函数，用于设置线段起点；

cairo_line_to()

用于设定线段终点。

#include <cairo.h>

#include <gtk/gtk.h>

double coordx[100];

double coordy[100];

int count = 0;

static gboolean

on_expose_event(GtkWidget *widget,

GdkEventExpose *event,

gpointer data)

{

cairo_t *cr;



cr = gdk_cairo_create(widget->window);



cairo_set_source_rgb(cr, 0, 0, 0);

cairo_set_line_width (cr, 0.5);



int i, j;

for ( i = 0; i <= count - 1; i++ ) {

for ( j = 0; j <= count -1; j++ ) {

cairo_move_to(cr, coordx[i], coordy[i]);

cairo_line_to(cr, coordx[j], coordy[j]);

}

}



count = 0;

cairo_stroke(cr);

cairo_destroy(cr);



return FALSE;

}

gboolean clicked(GtkWidget *widget, GdkEventButton *event,

gpointer user_data)

{

if (event->button == 1) {

coordx[count] = event->x;

coordy[count++] = event->y;

}



if (event->button == 3) {

gtk_widget_queue_draw(widget);

}



return TRUE;

}

int

main (int argc, char *argv[])

{



GtkWidget *window;



gtk_init(&argc, &argv);



window = gtk_window_new(GTK_WINDOW_TOPLEVEL);



gtk_widget_add_events (window, GDK_BUTTON_PRESS_MASK);



g_signal_connect(window, "expose-event",

G_CALLBACK(on_expose_event), NULL);

g_signal_connect(window, "destroy",

G_CALLBACK(gtk_main_quit), NULL);

g_signal_connect(window, "button-press-event",

G_CALLBACK(clicked), NULL);



gtk_window_set_position(GTK_WINDOW(window), GTK_WIN_POS_CENTER);

gtk_window_set_title(GTK_WINDOW(window), "lines");

gtk_window_set_default_size(GTK_WINDOW(window), 400, 300);

gtk_widget_set_app_paintable(window, TRUE);



gtk_widget_show_all(window);



gtk_main();



return 0;

}

该示例会创建一个支持鼠标交互绘制直线段的 GTK+ 窗口。在窗口中使用鼠标左键随便点几下，每一次点击时，光标位置的坐标都会被记入长度为 100 的数组；然后点击鼠标右键，所有由鼠标左键点击所得到的点会被彼此连接形成直线段；在窗口中再次点击鼠标右键时，会对窗口绘图区域进行清除。

下面对该示例程序代码进行分析：

cairo_set_source_rgb(cr, 0, 0, 0);

cairo_set_line_width (cr, 0.5);

设置颜色为黑色，线宽为 0.5pt 为参数，绘制直线段。

int i, j;

for ( i = 0; i <= count - 1; i++ ) {

for ( j = 0; j <= count -1; j++ ) {

cairo_move_to(cr, coordx[i], coordy[i]);

cairo_line_to(cr, coordx[j], coordy[j]);

}

}

用 cairo_move_to() 和 cairo_line_to() 函数在 cr 中定义绘图路径 (path)，连接 coordx[] 和 coordy[] 所记录的每个点。

cairo_stroke(cr);

cairo_stroke() 函数会将 cr 中的路径绘制出来。

g_signal_connect(window, "button-press-event",

G_CALLBACK(clicked), NULL);

设定

button-press-event

事件的回调函数为

clicked
 ()

。

if (event->button == 1) {

coordx[count] = event->x;

coordy[count++] = event->y;

}

在

clicked ()

函数中，当鼠标左键点击事件发生时，讲光标所在位置的 x 和 y 坐标分别记入数组

coordx
 和 coordy

。

if (event->button == 3) {

gtk_widget_queue_draw(widget);

}

在

clicked ()

函数中，当鼠标右键单击时，调用 gtk_widget_queue_draw () 函数重绘窗口区域。

描绘 (Stroke) 与填充 (Fill)

描绘 (Stroke) 可以绘制形状的轮廓，填充 (Fill) 则用于向形状内部灌注颜色。

#include <math.h>

#include <cairo.h>

#include <gtk/gtk.h>

static gboolean

on_expose_event (GtkWidget * widget,

GdkEventExpose * event, gpointer data)

{

cairo_t *cr;

cr = gdk_cairo_create (widget->window);

int width, height;

gtk_window_get_size (GTK_WINDOW (widget), &width, &height);

cairo_set_line_width (cr, 9);

cairo_set_source_rgb (cr, 0.69, 0.19, 0);

cairo_arc (cr, width / 2, height / 2,

(width < height ? width : height) / 2 - 10, 0,

2 * M_PI);

cairo_stroke_preserve (cr);

cairo_set_source_rgb (cr, 0.3, 0.4, 0.6);

cairo_fill (cr);

cairo_destroy (cr);

return FALSE;

}

int

main (int argc, char *argv[])

{

GtkWidget *window;

gtk_init (&argc, &argv);

window = gtk_window_new (GTK_WINDOW_TOPLEVEL);

g_signal_connect (G_OBJECT (window), "expose-event",

G_CALLBACK (on_expose_event), NULL);

g_signal_connect (G_OBJECT (window), "destroy",

G_CALLBACK (gtk_main_quit), NULL);

gtk_window_set_position (GTK_WINDOW (window),

GTK_WIN_POS_CENTER);

gtk_window_set_default_size (GTK_WINDOW (window), 200, 150);

gtk_widget_set_app_paintable (window, TRUE);

gtk_widget_show_all (window);

gtk_main ();

return 0;

}

这个示例绘制一个内部填充灰色的圆。

下面对代码进行解析：

#include <math.h>

之所以引入这个头文件，是因为程序中使用了圆周率常量 M_PI。

int width, height;

gtk_window_get_size (GTK_WINDOW (widget), &width, &height);

获取窗口的宽度与高度尺寸。程序中将使用这些值作为绘制圆形的参考尺寸，以实现窗口尺寸变化时，所绘制的圆的尺寸也会相应变化。

cairo_set_source_rgb (cr, 0.69, 0.19, 0);

cairo_arc (cr, width / 2, height / 2,

(width < height ? width : height) / 2 - 10, 0,

2 * M_PI);

cairo_stroke_preserve (cr);

描绘圆的轮廓。这里要注意一下 cairo_stroke_preserve () 函数与 cairo_stroke () 函数的区别（最好的办法是用后者替换一下前者，看看程序执行效果）。cairo_stroke_preserve () 函数会将它绘制的路径依然保存在 cairo 环境中，而 cairo_stroke () 所绘制的路径，在绘制完成后，就从 cairo的环境中清除了。

cairo_set_source_rgb (cr, 0.3, 0.4, 0.6);

cairo_fill (cr);

对使用 cairo_stroke_preserve () 函数绘制的路径进行蓝色填充。

虚线 (Dash)

每条线都可以用不同的虚线笔 (dash pen) 来画。虚线模式是通过 cairo_set_dash () 函数来设定。模式类型通过一个数组来定义，数组中的值均为正数，它们用于设置虚线的虚部分与实部分。数组的长度与偏移量可以在程序中设定。如果数组的长度 为 0，虚线模式就是被禁止了，那所绘制的线是实线。如果数组长度为 1，则对应着虚实均匀分布的虚线模式。偏移量是用来设置在虚线的始端在一个虚线周期（包含一个实部单元和一个虚部单元）内的起始位置。

#include <cairo.h>

#include <gtk/gtk.h>

static gboolean

on_expose_event (GtkWidget * widget,

GdkEventExpose * event, gpointer data)

{

cairo_t *cr;

cr = gdk_cairo_create (widget->window);

cairo_set_source_rgba (cr, 0, 0, 0, 1);

static const double dashed1[] = { 4.0, 1.0 };

static int len1 = sizeof (dashed1) / sizeof (dashed1[0]);

static const double dashed2[] = { 4.0, 10.0, 4.0 };

static int len2 = sizeof (dashed2) / sizeof (dashed2[0]);

static const double dashed3[] = { 1.0 };

cairo_set_line_width (cr, 1.5);

cairo_set_dash (cr, dashed1, len1, 0);

cairo_move_to (cr, 40, 60);

cairo_line_to (cr, 360, 60);

cairo_stroke (cr);

cairo_set_dash (cr, dashed2, len2, 10);

cairo_move_to (cr, 40, 120);

cairo_line_to (cr, 360, 120);

cairo_stroke (cr);

cairo_set_dash (cr, dashed3, 1, 0);

cairo_move_to (cr, 40, 180);

cairo_line_to (cr, 360, 180);

cairo_stroke (cr);

cairo_destroy (cr);

return FALSE;

}

int

main (int argc, char *argv[])

{

GtkWidget *window;

GtkWidget *darea;

gtk_init (&argc, &argv);

window = gtk_window_new (GTK_WINDOW_TOPLEVEL);

darea = gtk_drawing_area_new ();

gtk_container_add (GTK_CONTAINER (window), darea);

g_signal_connect (darea, "expose-event",

G_CALLBACK (on_expose_event), NULL);

g_signal_connect (window, "destroy",

G_CALLBACK (gtk_main_quit), NULL);

gtk_window_set_position (GTK_WINDOW (window),

GTK_WIN_POS_CENTER);

gtk_window_set_default_size (GTK_WINDOW (window), 400, 300);

gtk_widget_show_all (window);

gtk_main ();

return 0;

}

该示例演示了三种虚线模式的设置及绘制。

下面分析一下关键代码。

static const double dashed1[] = { 4.0, 1.0 };

设定第一条虚线的模式，它的实部是 4 个像素，虚部是 1 个像素。

static int len1 = sizeof (dashed1) / sizeof (dashed1[0]);

计算数组 dashed1 的长度。

cairo_set_dash (cr, dashed1, len1, 0);

设置虚线模式。

darea = gtk_drawing_area_new ();

gtk_container_add (GTK_CONTAINER (window), darea);

这次，我们是在 drawing_area 部件上绘图，不再是窗口区域了。

线帽 (Line caps)

线帽是针对直线段的端点形状而言的，分为三种：

CAIRO_LINE_CAP_SQUARE
CAIRO_LINE_CAP_ROUND
CAIRO_LINE_CAP_BUTT

对应形状如下图所示：



同一条直线段，CAIRO_LINE_CAP_SQUARE 线帽与 CAIRO_LINE_CAP_BUTT 线帽会导致直线段长度有所差别，前者会比后者长一个线宽尺寸。

#include <cairo.h>

#include <gtk/gtk.h>

static gboolean

on_expose_event (GtkWidget * widget,

GdkEventExpose * event, gpointer data)

{

cairo_t *cr;

cr = gdk_cairo_create (widget->window);

cairo_set_source_rgba (cr, 0, 0, 0, 1);

cairo_set_line_width (cr, 10);

cairo_set_line_cap (cr, CAIRO_LINE_CAP_BUTT);

cairo_move_to (cr, 40, 60);

cairo_line_to (cr, 360, 60);

cairo_stroke (cr);

cairo_set_line_cap (cr, CAIRO_LINE_CAP_ROUND);

cairo_move_to (cr, 40, 150);

cairo_line_to (cr, 360, 150);

cairo_stroke (cr);

cairo_set_line_cap (cr, CAIRO_LINE_CAP_SQUARE);

cairo_move_to (cr, 40, 240);

cairo_line_to (cr, 360, 240);

cairo_stroke (cr);

cairo_set_line_width (cr, 1.5);

cairo_move_to (cr, 40, 40);

cairo_line_to (cr, 40, 260);

cairo_stroke (cr);

cairo_move_to (cr, 360, 40);

cairo_line_to (cr, 360, 260);

cairo_stroke (cr);

cairo_move_to (cr, 365, 40);

cairo_line_to (cr, 365, 260);

cairo_stroke (cr);

cairo_destroy (cr);

return FALSE;

}

该示例绘制三条具有不同线帽的直线段，同时也展示了不同线帽对线的长度的影响。

下面对关键代码进行简单分析：

cairo_set_line_width (cr, 10);

设置线的宽度为 10px。

cairo_set_line_cap (cr, CAIRO_LINE_CAP_ROUND);

cairo_move_to (cr, 40, 150);

cairo_line_to (cr, 360, 150);

cairo_stroke (cr);

画了一条线帽为 CAIRO_LINE_CAP_ROUND 的直线段。

cairo_move_to (cr, 40, 40);

cairo_line_to (cr, 40, 260);

cairo_stroke (cr);

这是三条竖线之一，用于表现线帽对线的长度的影响。

线的交合 (Line joins)

线的交合存在以下三种风格：

CAIRO_LINE_JOIN_MITER
CAIRO_LINE_JOIN_BEVEL
CAIRO_LINE_JOIN_ROUND

对应形状如下图所示。



#include <cairo.h>

#include <gtk/gtk.h>

static gboolean

on_expose_event (GtkWidget * widget,

GdkEventExpose * event, gpointer data)

{

cairo_t *cr;

cr = gdk_cairo_create (widget->window);

cairo_set_source_rgb (cr, 0.1, 0, 0);

cairo_rectangle (cr, 30, 30, 100, 100);

cairo_set_line_width (cr, 14);

cairo_set_line_join (cr, CAIRO_LINE_JOIN_MITER);

cairo_stroke (cr);

cairo_rectangle (cr, 160, 30, 100, 100);

cairo_set_line_width (cr, 14);

cairo_set_line_join (cr, CAIRO_LINE_JOIN_BEVEL);

cairo_stroke (cr);

cairo_rectangle (cr, 100, 160, 100, 100);

cairo_set_line_width (cr, 14);

cairo_set_line_join (cr, CAIRO_LINE_JOIN_ROUND);

cairo_stroke (cr);

cairo_destroy (cr);

return FALSE;

}

int

main (int argc, char *argv[])

{

GtkWidget *window;

GtkWidget *darea;

gtk_init (&argc, &argv);

window = gtk_window_new (GTK_WINDOW_TOPLEVEL);

darea = gtk_drawing_area_new ();

gtk_container_add (GTK_CONTAINER (window), darea);

g_signal_connect (darea, "expose-event",

G_CALLBACK (on_expose_event), NULL);

g_signal_connect (window, "destroy",

G_CALLBACK (gtk_main_quit), NULL);

gtk_window_set_position (GTK_WINDOW (window),

GTK_WIN_POS_CENTER);

gtk_window_set_default_size (GTK_WINDOW (window), 300, 280);

gtk_widget_show_all (window);

gtk_main ();

return 0;

}



该示例采用不同的交合类型绘制了三个矩形。

下面对关键代码进行简单分析：

cairo_rectangle (cr, 30, 30, 100, 100);

cairo_set_line_width (cr, 14);

cairo_set_line_join (cr, CAIRO_LINE_JOIN_MITER);

cairo_stroke (cr);

绘制了一个线宽为 14px，交合类型为 CAIRO_LINE_JOIN_MITER 的矩形。