SegeX MemDC：实用型双缓冲内存DC （内存DC 封装MemDC）（附免费源代码）

----哆啦刘小洋原创，转载需说明出处 2022-12-28

SegeX MemDC

1 简介
2 基础双缓存技术
- 2.1 MFC绘图机制
- - 2.1.1 Window绘图消息
  - 2.1.2 背景刷新与屏幕闪烁
- 2.2 双缓存技术消除屏幕闪烁
- 2.3 封装
3 更加实用的扩充

1 简介

在VC中用MFC绘制图像时，为避免屏幕闪烁，一般使用双缓存技术（MemDC），也就是绘制时，现将所有的元素绘制到内存句柄，然后一次性显示出来，同时禁用VC自带的背景填充。原理比较简单，网上也有很多现成的代码使用，但一般都只具备基本功能，且只适用于映射模式为MM_TEXT的情况，复杂的场景，比如视图需要放大、缩小，这时很可能要出现问题。
本文旨在详细介绍实际应用的MemDC需要解决的各种问题。将从基础开始，一步一步讲解技术的实现过程、解决问题以及为什么要这么做。
本文附免费的源代码下载，源代码为SegeX组件之一，本次为首次公开。

2 基础双缓存技术

为了统一，我们以视图上的绘制为例，当然在对话框或控件窗口上绘图也是一样的，MFC均针对CDC类实现绘制操作。

2.1 MFC绘图机制

为了保持文件的完整性，先介绍一下MFC绘图的机制，如果你已经很熟悉了，可跳过2.1。
假定工程中的视图类是CcsdnBlogView，与绘制相关的地方有两处：
void CcsdnBlogView::OnDraw(CDC* pDC) 和 BOOL CcsdnBlogView::OnEraseBkgnd(CDC* pDC)。

2.1.1 Window绘图消息

我们可以很轻松的在OnDraw函数中绘制，但OnDraw是怎么实现绘制响应的呢。其实不管是CView、CWnd、CStatic…等等各种窗口，其绘图的时机均来自于Windows消息WM_PAINT，该消息不传送任何参数，只是告诉你屏幕需要绘制了，绘制原因可能是覆盖在上面的窗口移走了，或是你需要更新图像发送了WM_PAINT消息等等，这个我们不用多考虑，MFC和Windows操作系统基本上帮我们处理好了。

我们可以通过类向导添加WM_PAINT消息，添加后会生成消息函数和消息映射入口项，如下：

函数： afx_msg void OnPaint(); void CDlgTest::OnPaint()

消息映射：在BEGIN_MESSAGE_MAP和END_MESSAGE_MAP之间多了一行：ON_WM_PAINT()

本文不介绍消息映射原理。CcsdnBlogView中的OnDraw函数也是这样来的，但要隐蔽一点，它响应WM_PAINT消息是在基类CView中，代码大概是这样的：

void CView::OnPaint()
{CPaintDC dc(this); OnPrepareDC(&dc); OnDraw(&dc);
}

看到没有，OnDraw是从这里来的。这里又多了个东西CPaintDC和函数OnPrepareDC：
CPaintDC：就是一个CDC，也即是MFC绘图操作的对象，本文不过多纠结。
OnPrepareDC：这是一个虚函数，是MFC架构的一个东西，从名字就可以知道，目的是让你在真正绘图前，做一些可能需要的额外准备工作，比如设置视图滚动条的范围、视图比例等等。在CcsdnBlogView中如果你需要额外准备，可通过类向导添加此虚函数。

2.1.2 背景刷新与屏幕闪烁

但是，为什么要用MemDC呢？背景刷新就和MemDC相关了。

MFC在执行OnPaint之前，会将绘制区域进行刷新处理，也就是将绘制区域清理掉，这个一般是必须的，除非你绘制的东西可以充满绘制区域，不然你第二次绘制的东西和屏幕上以前的东西混在一起了，那就没法看了。因此，VC有个消息来执行这个动作：WM_ERASEBKGND。缺省CcsdnBlogView是不会添加这个消息的响应的，或者说缺省为基类去处理了。

BOOL CcsdnBlogView::OnEraseBkgnd(CDC* pDC)
{// TODO: 在此添加消息处理程序代码和/或调用默认值return CView::OnEraseBkgnd(pDC);
}

基类是怎么处理的呢，如上述代码，在CView::OnEraseBkgnd(pDC)中，很简单，用背景色（一般都是白色）把绘制区域整个重新画一遍。形象的比喻就是，相当于我们在画布画画，有一块要重画了，我们就把那一块用白纸贴上，然后再画。这个处理机制很合理，也是必须的。但是MFC给出的处理方式简单粗暴，会出现屏幕闪烁！！！为什么呢？其实前面的机制已经给出答案了，但为初学者快速理解，这里再啰嗦一下：

1）绘制前贴了一张白纸；
2）在白纸上绘制；
下一次：
1）绘制前又贴了一张白纸；
2）在白纸上绘制；

执行代码的顺序就是：

OnEraseBkgnd();
OnDraw();
...
OnEraseBkgnd();
OnDraw();

所以！首先屏幕先变白，然后再显示图案，因此闪烁出现了。

2.2 双缓存技术消除屏幕闪烁

如果简单粗暴的去掉背景清除，如下：

void CcsdnBlogView::OnEraseBkgnd(CDC* pDC)
{return TRUE;//CView::OnPrepareDC(pDC, pInfo);
}

就会出现绘制重叠，甚至显示后面的其他窗口内容。

怎么办呢？如果是画画，我们会怎么办？我们不先贴纸，而是先画在小纸上，然后直接将画好的纸贴上去不就行了吗？正是如此！这个就是双缓存技术的思路（比喻和实际还是有差异）。具体实现如下：

1）不用MFC提供的清除背景操作。在OnEraseBkgnd消息函数中直接返回TRUE即可。
2）在OnDraw时，先创建另一个CDC对象（相当于那小张白纸），名字就叫CMemDC吧，先将CMemDC的背景清除。（由于CMemDC是我们临时创建的一个内存DC，所以CMemDC上的所有操作都暂时不会反应到真实屏幕）
3）在CMemDC上绘制（相当于在小张白纸上画画）。
4）将CMemDC上整个区域拷贝到屏幕相关的CDC上。（相当于把画好的小纸贴到画布上）。

思路清楚了，接下来要解决下问题：

1）如何准备CMemDC，比如小白纸要多大，清除背景用什么颜色（我们需要小白纸的颜色和画布的背景颜色一样），等等。
2）如何让小白纸上画画就和在整张纸上画画的感觉一样，相当于我们小白纸虽然不先贴到大纸上，但要放到大纸上正确的位置。
3）CMemDC上画好了，如何拷贝到屏幕CDC上去。

代码如下：

void CcsdnBlogView::OnDraw(CDC* pDC)
{CDC            MemDC;CBitmap       bitmap;CBitmap* pOldBitmap;CRect        rectDev;COLORREF    bkclr = pDC->GetBkColor();pDC->GetClipBox(&rectDev);     //获取需要重画的区域MemDC.CreateCompatibleDC(pDC);   //创建的MemDC是和pDC适配的  bitmap.CreateCompatibleBitmap(pDC, rectDev.Width(), rectDev.Height());//按重画的区域大小，创建一个位图pOldBitmap = MemDC.SelectObject(&bitmap);//MemDC绘制基于bitmap   MemDC.SetBkColor(bkclr);//设置背景色 MemDC.FillSolidRect(rectDev, bkclr);// 填充背景（也即是清除背景）//do drawingMemDC.MoveTo(10, 10);for(int i=0; i< 1000; ++i)MemDC.LineTo(rand() % 1000, rand() % 600);//将画好的MemDC拷贝到屏幕CDC（pDC）pDC->BitBlt(rectDev.left, rectDev.top, rectDev.Width(), rectDev.Height(),&MemDC, rectDev.left, rectDev.top, SRCCOPY);//清理MemDC.SelectObject(&pOldBitmap);
}

尝试逐句解释一下：

1）pDC->GetClipBox(&rectDev)：获取需要重画的区域，相当于小纸片要多大。大多数时候窗口不需要全部重绘，比如窗口局部被遮挡部分移走了，又比如你自己想重画窗口中局部地方。这是Windows处理的机制，目的是提高绘制效率。
2）MemDC.CreateCompatibleDC(pDC)：创建临时的MemDC，就这么用就行了，是固定语式。
3）bitmap.CreateCompatibleBitmap(pDC, rectDev.Width(), rectDev.Height())：CBitmap是位图，Windows内部运行用的就是这种图像格式。就这么用就行了。
4）pOldBitmap = MemDC.SelectObject(&bitmap)：将创建的位图加载到MemDC。MemDC绘制时，实际上是绘制在bitmap上的。
5）MemDC.SetBkColor(bkclr)：保持MemDC和pDC的背景色一样。
6）MemDC.FillSolidRect(rectDev, bkclr)：设置MemDC的背景，相当于让小纸片和画布的颜色一样。

中间的代码是画画。我们随机方式画了1000条线：

7）pDC->BitBlt(rectDev.left, rectDev.top, rectDev.Width(), rectDev.Height(), &MemDC, rectDev.left, rectDev.top, SRCCOPY)：将画好的MemDC拷贝到屏幕CDC（pDC）。

这样就实现了基本的双缓存技术。双缓存指的就是这里的MemDC。为什么叫双呢？呃，…我也不知道。或许把OnDraw传递的pDC作为了屏幕的第一道缓存吧？

2.3 封装

我们利用C++特性，通过一个类的构造和析构来实现1）~6）和第7）步。

class CEvwMemDC : public CDC
{private:CDC         *m_pDC;CBitmap      m_bitmap;CBitmap*   m_pOldBitmap;CRect      m_rectDev;public:CEvwMemDC(CDC* pDC) //1）~6）步{pDC->GetClipBox(&m_rectDev);     //获取需要重画的区域CreateCompatibleDC(pDC); //创建的MemDC是和pDC适配的  m_bitmap.CreateCompatibleBitmap(pDC, m_rectDev.Width(), m_rectDev.Height());//按重画的区域大小，创建一个位图m_pOldBitmap = SelectObject(&m_bitmap);//MemDC绘制基于bitmapFillSolidRect(m_rectDev, pDC->GetBkColor());// 填充背景（也即是清除背景）m_pDC = pDC;}~CEvwMemDC() //第7）步{//将画好的MemDC拷贝到屏幕CDC（pDC）m_pDC->BitBlt(m_rectDev.left, m_rectDev.top, m_rectDev.Width(), m_rectDev.Height(),this, m_rectDev.left, m_rectDev.top, SRCCOPY);SelectObject(m_pOldBitmap);}};void CcsdnBlogView::OnDraw(CDC* pDC)
{CEvwMemDC MemDC(pDC);//do drawingMemDC.MoveTo(10, 10);for(int i=0; i< 1000; ++i)MemDC.LineTo(rand() % 1000, rand() % 600);
}

封装之后，主代码OnDraw简洁了，并且类可以复用。

3 更加实用的扩充

如果你绘制的窗口没有滚动条，也不会移动视图，映射模式也是MM_TEXT（一个像素对应一个逻辑点），视图也不会放大或缩小，并且永远不用打印，那么上述代码就够了。

如果需要应对以上各种场景，我们需要进一步完善代码。我这里尝试直接给出最终代码，再用解释的方式来介绍。

//*****************************************************
//  CEvwMemDC
//*****************************************************
class CEvwMemDC : public CDC
{private:CBitmap  m_bitmap;      CBitmap* m_pOldBitmap;  CDC*     m_pDC;         CRect    m_rectLogi;    BOOL     m_bMemDC;      public:CEvwMemDC(     CDC* pDC , CRect* pRectClipLogi = NULL //需要绘制的矩形区域（逻辑坐标）){CRect rectDev;ASSERT(pDC != NULL);m_pDC = pDC;m_pOldBitmap = NULL;m_bMemDC = !pDC->IsPrinting();// Get the rectangle to drawif (pRectClipLogi == NULL)pDC->GetClipBox(&m_rectLogi);elsem_rectLogi = *pRectClipLogi;m_rectLogi.NormalizeRect();rectDev = m_rectLogi;pDC->LPtoDP(&rectDev);rectDev.NormalizeRect();// Create a Memory DCif (m_bMemDC){CreateCompatibleDC(pDC);//create bitmapm_bitmap.CreateCompatibleBitmap(pDC, rectDev.Width(), rectDev.Height());m_pOldBitmap = SelectObject(&m_bitmap);SetMapMode(pDC->GetMapMode());SetWindowExt(pDC->GetWindowExt());SetViewportExt(pDC->GetViewportExt());CPoint ptWinOrg = pDC->GetWindowOrg();CPoint ptViewOrg = pDC->GetViewportOrg();ptViewOrg.x -= rectDev.left; ptViewOrg.y -= rectDev.top;SetWindowOrg(ptWinOrg);SetViewportOrg(ptViewOrg);// paint backgroundFillSolidRect(m_rectLogi, pDC->GetBkColor());}else {m_bPrinting = pDC->m_bPrinting;m_hDC = pDC->m_hDC;m_hAttribDC = pDC->m_hAttribDC;}}~CEvwMemDC(){if(m_pDC != NULL && m_bMemDC){m_pDC->BitBlt(m_rectLogi.left, m_rectLogi.top, m_rectLogi.Width(), m_rectLogi.Height(),this, m_rectLogi.left, m_rectLogi.top, SRCCOPY);SelectObject(m_pOldBitmap);} }
};

上述代码主要扩充了逻辑坐标和设备坐标的转换处理：
创建MemDC时，CreateCompatibleDC(pDC)函数创建了一个和pDC适配的DC，但其实有很多还不适配，比如逻辑坐标和设备坐标的对应关系，原点位置等。不知道微软为什么这么做，在我看来，CreateCompatibleDC(pDC)函数时，应该基本完全复制pDC，最起码也要提供一个更适配的CreateCompatibleDC版本吧。
上面大量代码做的就是这个事情。考虑了几个方面：逻辑坐标和设备坐标的比例、坐标方向。设备坐标总是以左上角为原点，向右和向下方向为坐标增大方向，这和我们的常用数学坐标在y方向是反的，而很多视图采用了数学坐标方向，这时而逻辑坐标和设备坐标的y方向相反，因此代码中要注意这一点。
另外介绍一下设置原点的方式，举例说明，比如最开始设置的视图比例是1:1，即一个设备坐标对应一个逻辑坐标，当通过改变设备坐标和逻辑坐标的比例来放大视图时，一个逻辑坐标就对应多个设备坐标了，这时如果设置原点的方式以设备坐标为基础，则在边缘会出现没有刷新的问题，必须以逻辑坐标为基础。如果你的程序要支持视图的放大缩小，建议初始比例不要设为1:1，而是采用0.01MM或0.001MM的映射模式，反正一个设备坐标对应大数值的逻辑坐标，然后对视图放大的比例做限制，最多放大到设备坐标和逻辑坐标1:1，这样还可以避免很多别的麻烦（这里就不多讲了）。

最后说点感想，MFC没落了，没落也是有道理的，MFC虽然十分十分庞大，但就是不给你好用，其方便性和易用性总感觉差一点，我觉得在不牺牲任何性能的前提下完全可以做的更好，可惜30余年，微软就从没有这么做，后来又转投.Net去了。另外，说实话，都2022年了，我这篇文章写得太晚了，实际上没有多大实际价值了，现在谁还去考虑什么VC、双缓存技术，特别是这个双缓存技术，本来就应该是MFC该做的事情啊！我们用户的精力应该是面对问题，而你MFC还要我们花费大量精力来写这些基础代码，不没落才怪！当然，这个也不是完全没有好处，这些基础的东西会让我们更深入理解Windows的运行机制，从而也拓宽、提高了我们的编程思路、能力，只是代价稍微大一点。

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