几何概述

项目
06/13/2023

本概述介绍如何创建和使用 ID2D1Geometry 对象来定义和操作 2D 图形。其中包含以下各节。

什么是 Direct2D 几何图形？

Direct2D 几何图形是 ID2D1Geometry 对象。此对象可以是 ID2D1RectangleGeometry (简单几何图形， ID2D1RoundedRectangleGeometry 或 ID2D1EllipseGeometry) 、 (ID2D1PathGeometry) 的路径几何图形，或 (ID2D1GeometryGroup 和 ID2D1TransformedGeometry) 复合几何图形。

使用 Direct2D 几何图形可以描述二维图形并提供许多用途，例如定义命中测试区域、剪辑区域甚至动画路径。

Direct2D 几何图形是由 ID2D1Factory 创建的不可变且与设备无关的资源。通常，应创建一次几何图形，并在应用程序的生命周期内保留它们，或者直到必须更改它们为止。有关与设备无关和依赖于设备的资源的详细信息，请参阅资源概述。

以下部分介绍不同类型的几何图形。

简单几何图形

简单几何图形包括 ID2D1RectangleGeometry、 ID2D1RoundedRectangleGeometry 和 ID2D1EllipseGeometry 对象，可用于创建基本几何图形，如矩形、圆角矩形、圆和椭圆。

若要创建简单的几何图形，请使用 ID2D1Factory：：Create<geometryType>Geometry 方法之一。这些方法创建指定类型的对象。例如，若要创建矩形，请调用 ID2D1Factory：：CreateRectangleGeometry，这将返回 ID2D1RectangleGeometry 对象;若要创建圆角矩形，请调用 ID2D1Factory：：CreateRoundedRectangleGeometry，这将返回 ID2D1RoundedRectangleGeometry 对象，依此类移。

下面的代码示例调用 CreateEllipseGeometry 方法，传入一个椭圆形结构， 中心设置为 ( 100，100) ， x 半径 设置为 100， y 半径 设置为 50。然后，它调用 DrawGeometry，传入返回的椭圆几何图形、指向黑色 ID2D1SolidColorBrush 的指针和 5 的笔划宽度。下图显示了代码示例的输出。

椭圆形图示

ID2D1EllipseGeometry *m_pEllipseGeometry;

if (SUCCEEDED(hr))
{
    hr = m_pD2DFactory->CreateEllipseGeometry(
        D2D1::Ellipse(D2D1::Point2F(100.f, 60.f), 100.f, 50.f),
        &m_pEllipseGeometry
        );
}

m_pRenderTarget->DrawGeometry(m_pEllipseGeometry, m_pBlackBrush, 5);

若要绘制任何几何图形的轮廓，请使用 DrawGeometry 方法。若要绘制其内部，请使用 FillGeometry 方法。

路径几何图形

路径几何图形由 ID2D1PathGeometry 接口表示。这些对象可用于描述由弧线、曲线和线条等线段组成的复杂几何图形。下图显示了使用路径几何图形创建的绘图。

河流、山脉和太阳的插图

有关详细信息和示例，请参阅路径几何图形概述。

复合几何图形

复合几何图形是分组或与另一个几何对象组合的几何图形，或与转换组合的几何图形。复合几何图形包括 ID2D1TransformedGeometry 和 ID2D1GeometryGroup 对象。

几何组

几何组是同时组合多个几何图形的便捷方法，因此多个不同几何图形的所有图形都连接成一个。若要创建 ID2D1GeometryGroup 对象，请对 ID2D1Factory 对象调用 CreateGeometryGroup 方法，传入 fillMode，其可能的值为 D2D1_FILL_MODE_ALTERNATE (备用) 和D2D1_FILL_MODE_WINDING、要添加到几何图形组的几何对象数组以及此数组中的元素数。

下面的代码示例首先声明 geometry 对象的数组。这些对象是四个同心圆，其半径如下：25、50、75 和 100。然后对 ID2D1Factory 对象调用 CreateGeometryGroup，传入D2D1_FILL_MODE_ALTERNATE、要添加到 geometry 组的 geometry 对象数组以及此数组中的元素数。

ID2D1Geometry *ppGeometries[] =
{
    m_pEllipseGeometry1,
    m_pEllipseGeometry2,
    m_pEllipseGeometry3,
    m_pEllipseGeometry4
};

hr = m_pD2DFactory->CreateGeometryGroup(
    D2D1_FILL_MODE_ALTERNATE,
    ppGeometries,
    ARRAYSIZE(ppGeometries),
    &m_pGeoGroup_AlternateFill
    );

if (SUCCEEDED(hr))
{
    hr = m_pD2DFactory->CreateGeometryGroup(
        D2D1_FILL_MODE_WINDING,
        ppGeometries,
        ARRAYSIZE(ppGeometries),
        &m_pGeoGroup_WindingFill
        );
}

下图显示了呈现示例中的两个组几何图形的结果。

两组四个同心圆的插图，一组填充了交替环，一组填充了所有圆环

转换后的几何图形

有多种方法可以转换几何图形。可以使用呈现目标的 SetTransform 方法转换呈现器目标绘制的所有内容，也可以通过使用 CreateTransformedGeometry 方法创建 ID2D1TransformedGeometry 将转换直接与几何图形相关联。

应使用的方法取决于所需的效果。使用呈现器目标转换然后呈现几何图形时，转换会影响有关几何图形的所有内容，包括已应用的任何笔划的宽度。另一方面，使用 ID2D1TransformedGeometry 时，转换仅影响描述形状的坐标。绘制几何图形时，转换不会影响笔划粗细。

注意

从Windows 8开始，世界转换不会影响具有D2D1_STROKE_TRANSFORM_TYPE_FIXED或D2D1_STROKE_TRANSFORM_TYPE_HAIRLINE的笔划粗细。应使用这些转换类型来实现独立于转换的笔划

以下示例创建 ID2D1RectangleGeometry，然后绘制它而不转换它。它生成下图所示的输出。

矩形图示

hr = m_pD2DFactory->CreateRectangleGeometry(
    D2D1::RectF(150.f, 150.f, 200.f, 200.f),
    &m_pRectangleGeometry
    );

// Draw the untransformed rectangle geometry.
m_pRenderTarget->DrawGeometry(m_pRectangleGeometry, m_pBlackBrush, 1);

下一个示例使用呈现器目标将几何图形缩放为 3，然后绘制它。下图显示了不使用转换和转换绘制矩形的结果。请注意，转换后笔划较粗，即使笔划粗细为 1。

较大矩形内具有较粗笔划的较小矩形的插图

// Transform the render target, then draw the rectangle geometry again.
m_pRenderTarget->SetTransform(
    D2D1::Matrix3x2F::Scale(
        D2D1::SizeF(3.f, 3.f),
        D2D1::Point2F(175.f, 175.f))
    );

m_pRenderTarget->DrawGeometry(m_pRectangleGeometry, m_pBlackBrush, 1);

下一个示例使用 CreateTransformedGeometry 方法将几何图形缩放为 3，然后绘制它。它生成下图所示的输出。请注意，尽管矩形较大，但其笔划并没有增加。

图示：具有相同笔划粗细的较大矩形内的较小矩形

 // Create a geometry that is a scaled version
 // of m_pRectangleGeometry.
 // The new geometry is scaled by a factory of 3
 // from the center of the geometry, (35, 35).

 hr = m_pD2DFactory->CreateTransformedGeometry(
     m_pRectangleGeometry,
     D2D1::Matrix3x2F::Scale(
         D2D1::SizeF(3.f, 3.f),
         D2D1::Point2F(175.f, 175.f)),
     &m_pTransformedGeometry
     );

// Replace the previous render target transform.
m_pRenderTarget->SetTransform(D2D1::Matrix3x2F::Identity());

// Draw the transformed geometry.
m_pRenderTarget->DrawGeometry(m_pTransformedGeometry, m_pBlackBrush, 1);

作为掩码的几何图形

调用 PushLayer 方法时，可以使用 ID2D1Geometry 对象作为几何掩码。几何蒙板指定复合到呈现目标的图层的区域。有关详细信息，请参阅层概述的几何掩码部分。

几何运算

ID2D1Geometry 接口提供了多个可用于操作和测量几何图形的几何运算。例如，可以使用它们来计算和返回其边界，比较以查看一个几何图形与另一个几何图形在空间上如何相关， (可用于命中测试) 、计算面积和长度等。下表描述了常见的几何运算。

操作	方法
Combine	CombineWithGeometry
边界/扩大边界/检索边界，脏区域更新	Widen、 GetBounds、 GetWidenedBounds
命中测试	FillContainsPoint、 StrokeContainsPoint
笔划	StrokeContainsPoint
比较	CompareWithGeometry
简化 (消除了弧线和二次贝塞尔曲线)	简化
分割	Tessellate
大纲 (删除交集)	大纲
计算几何图形的面积或长度	ComputeArea、 ComputeLength、 ComputePointAtLength

注意

从 Windows 8 开始，可以使用 ID2D1PathGeometry1 上的 ComputePointAndSegmentAtLength 方法计算几何图形的面积或长度。

组合几何图形

若要将一个几何图形与另一个几何图形合并，请调用 ID2D1Geometry：：CombineWithGeometry 方法。组合几何图形时，可以指定执行合并操作的四种方法之一： D2D1_COMBINE_MODE_UNION (联合) 、 D2D1_COMBINE_MODE_INTERSECT (与) 相交、 D2D1_COMBINE_MODE_XOR (xor) ，以及 D2D1_COMBINE_MODE_EXCLUDE (排除) 。下面的代码示例演示使用联合组合模式组合的两个圆，其中第一个圆的中心点为 (75，75) ，半径为 50，第二个圆的中心点为 (125，75) ，半径为 50。

HRESULT hr = S_OK;
ID2D1GeometrySink *pGeometrySink = NULL;

// Create the first ellipse geometry to merge.
const D2D1_ELLIPSE circle1 = D2D1::Ellipse(
    D2D1::Point2F(75.0f, 75.0f),
    50.0f,
    50.0f
    );

hr = m_pD2DFactory->CreateEllipseGeometry(
    circle1,
    &m_pCircleGeometry1
    );

if (SUCCEEDED(hr))
{
    // Create the second ellipse geometry to merge.
    const D2D1_ELLIPSE circle2 = D2D1::Ellipse(
        D2D1::Point2F(125.0f, 75.0f),
        50.0f,
        50.0f
        );

    hr = m_pD2DFactory->CreateEllipseGeometry(circle2, &m_pCircleGeometry2);
}


if (SUCCEEDED(hr))
{
    //
    // Use D2D1_COMBINE_MODE_UNION to combine the geometries.
    //
    hr = m_pD2DFactory->CreatePathGeometry(&m_pPathGeometryUnion);

    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = m_pPathGeometryUnion->Open(&pGeometrySink);

        if (SUCCEEDED(hr))
        {
            hr = m_pCircleGeometry1->CombineWithGeometry(
                m_pCircleGeometry2,
                D2D1_COMBINE_MODE_UNION,
                NULL,
                NULL,
                pGeometrySink
                );
        }

        if (SUCCEEDED(hr))
        {
            hr = pGeometrySink->Close();
        }

        SafeRelease(&pGeometrySink);
    }
}

下图显示了结合联合模式的两个圆圈。

合并成联合的两个重叠圆的插图

有关所有组合模式的插图，请参阅 D2D1_COMBINE_MODE 枚举。

扩大

Wide 方法生成一个新的几何图形，其填充等同于抚摸现有几何图形，然后将结果写入指定的 ID2D1SimplifiedGeometrySink 对象。下面的代码示例在 ID2D1PathGeometry 对象上调用 Open。如果 Open 成功，它会在 geometry 对象上调用 Wide 。

ID2D1GeometrySink *pGeometrySink = NULL;
hr = pPathGeometry->Open(&pGeometrySink);
if (SUCCEEDED(hr))
{
    hr = pGeometry->Widen(
            strokeWidth,
            pIStrokeStyle,
            pWorldTransform,
            pGeometrySink
            );

Tessellate

Tessellate 方法创建一组顺时针三角形，这些三角形在使用指定的矩阵进行转换后覆盖几何图形，并使用指定的容差平展几何图形。下面的代码示例使用 Tessellate 创建表示 pPathGeometry 的三角形列表。三角形存储在 ID2D1Mesh、pMesh 中，然后传输到类成员m_pStrokeMesh，供以后在呈现时使用。

ID2D1Mesh *pMesh = NULL;
hr = m_pRT->CreateMesh(&pMesh);
if (SUCCEEDED(hr))
{
    ID2D1TessellationSink *pSink = NULL;
    hr = pMesh->Open(&pSink);
    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        hr = pPathGeometry->Tessellate(
                NULL, // world transform (already handled in Widen)
                pSink
                );
        if (SUCCEEDED(hr))
        {
            hr = pSink->Close();
            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                SafeReplace(&m_pStrokeMesh, pMesh);
            }
        }
        pSink->Release();
    }
    pMesh->Release();
}

FillContainsPoint 和 StrokeContainsPoint

FillContainsPoint 方法指示由几何图形填充的区域是否包含指定的点。可以使用此方法执行命中测试。下面的代码示例在 ID2D1EllipseGeometry 对象上调用 FillContainsPoint，传入 (0，0) 和 Identity 矩阵的点。

BOOL containsPoint1;
hr = m_pCircleGeometry1->FillContainsPoint(
    D2D1::Point2F(0,0),
    D2D1::Matrix3x2F::Identity(),
    &containsPoint1
    );

if (SUCCEEDED(hr))
{
    // Process containsPoint.
}

StrokeContainsPoint 方法确定几何图形的笔划是否包含指定的点。可以使用此方法执行命中测试。下面的代码示例使用 StrokeContainsPoint。

BOOL containsPoint;

hr = m_pCircleGeometry1->StrokeContainsPoint(
    D2D1::Point2F(0,0),
    10,     // stroke width
    NULL,   // stroke style
    NULL,   // world transform
    &containsPoint
    );

if (SUCCEEDED(hr))
{
    // Process containsPoint.
}

简化

Simplify 方法从指定的几何图形中删除弧线和二次贝塞尔曲线。因此，生成的几何图形仅包含线条和（可选）三次方贝塞尔曲线。下面的代码示例使用 Simplify 将具有贝塞尔曲线的几何图形转换为仅包含线段的几何图形。

HRESULT D2DFlatten(
    ID2D1Geometry *pGeometry,
    float flatteningTolerance,
    ID2D1Geometry **ppGeometry
    )
{
    HRESULT hr;
    ID2D1Factory *pFactory = NULL;
    pGeometry->GetFactory(&pFactory);

    ID2D1PathGeometry *pPathGeometry = NULL;
    hr = pFactory->CreatePathGeometry(&pPathGeometry);

    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        ID2D1GeometrySink *pSink = NULL;
        hr = pPathGeometry->Open(&pSink);

        if (SUCCEEDED(hr))
        {
            hr = pGeometry->Simplify(
                    D2D1_GEOMETRY_SIMPLIFICATION_OPTION_LINES,
                    NULL, // world transform
                    flatteningTolerance,
                    pSink
                    );

            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                hr = pSink->Close();

                if (SUCCEEDED(hr))
                {
                    *ppGeometry = pPathGeometry;
                    (*ppGeometry)->AddRef();
                }
            }
            pSink->Release();
        }
        pPathGeometry->Release();
    }

    pFactory->Release();

    return hr;
}

ComputeLength 和 ComputeArea

如果每个段都展开为一条线， ComputeLength 方法将计算指定几何图形的长度。如果几何图形已关闭，则包括隐式结束段。下面的代码示例使用 ComputeLength 计算指定圆的长度 (m_pCircleGeometry1) 。

float length;

// Compute the area of circle1
hr = m_pCircleGeometry1->ComputeLength(
    D2D1::IdentityMatrix(),
    &length
    );

if (SUCCEEDED(hr))
{
    // Process the length of the geometry.
}

ComputeArea 方法计算指定几何图形的面积。下面的代码示例使用 ComputeArea 计算指定圆 (m_pCircleGeometry1) 的区域。

float area;

// Compute the area of circle1
hr = m_pCircleGeometry1->ComputeArea(
    D2D1::IdentityMatrix(),
    &area
    );

CompareWithGeometry

CompareWithGeometry 方法描述调用此方法的几何图形与指定几何图形之间的交集。交集的可能值包括 D2D1_GEOMETRY_RELATION_DISJOINT (不连续) 、 D2D1_GEOMETRY_RELATION_IS_CONTAINED (包含在) 、 D2D1_GEOMETRY_RELATION_CONTAINS (包含) ，以及 D2D1_GEOMETRY_RELATION_OVERLAP (重叠) 。 “不相交”表示两个几何填充根本不相交。 “包含”表示该几何图形完全包含在指定的几何图形中。 “contains”表示几何图形完全包含指定的几何图形，“重叠”表示两个几何图形重叠，但两个几何图形都不完全包含另一个几何图形。

下面的代码示例演示如何比较具有相同半径为 50 但偏移量为 50 的两个圆圈。

HRESULT hr = S_OK;
ID2D1GeometrySink *pGeometrySink = NULL;

// Create the first ellipse geometry to merge.
const D2D1_ELLIPSE circle1 = D2D1::Ellipse(
    D2D1::Point2F(75.0f, 75.0f),
    50.0f,
    50.0f
    );

hr = m_pD2DFactory->CreateEllipseGeometry(
    circle1,
    &m_pCircleGeometry1
    );

if (SUCCEEDED(hr))
{
    // Create the second ellipse geometry to merge.
    const D2D1_ELLIPSE circle2 = D2D1::Ellipse(
        D2D1::Point2F(125.0f, 75.0f),
        50.0f,
        50.0f
        );

    hr = m_pD2DFactory->CreateEllipseGeometry(circle2, &m_pCircleGeometry2);
}

D2D1_GEOMETRY_RELATION result = D2D1_GEOMETRY_RELATION_UNKNOWN;

// Compare circle1 with circle2
hr = m_pCircleGeometry1->CompareWithGeometry(
    m_pCircleGeometry2,
    D2D1::IdentityMatrix(),
    0.1f,
    &result
    );

if (SUCCEEDED(hr))
{
    static const WCHAR szGeometryRelation[] = L"Two circles overlap.";
    m_pRenderTarget->SetTransform(D2D1::IdentityMatrix());
    if (result == D2D1_GEOMETRY_RELATION_OVERLAP)
    {
        m_pRenderTarget->DrawText(
            szGeometryRelation,
            ARRAYSIZE(szGeometryRelation) - 1,
            m_pTextFormat,
            D2D1::RectF(25.0f, 160.0f, 200.0f, 300.0f),
            m_pTextBrush
            );
    }
}

轮廓

Outline 方法计算几何图形的轮廓 (一个版本的几何图形，其中没有图形交叉自身或任何其他图形) ，并将结果写入 ID2D1SimplifiedGeometrySink。下面的代码示例使用 Outline 构造一个没有任何自交的等效几何图形。它使用默认的平展容差。

HRESULT D2DOutline(
    ID2D1Geometry *pGeometry,
    ID2D1Geometry **ppGeometry
    )
{
    HRESULT hr;
    ID2D1Factory *pFactory = NULL;
    pGeometry->GetFactory(&pFactory);

    ID2D1PathGeometry *pPathGeometry = NULL;
    hr = pFactory->CreatePathGeometry(&pPathGeometry);

    if (SUCCEEDED(hr))
    {
        ID2D1GeometrySink *pSink = NULL;
        hr = pPathGeometry->Open(&pSink);

        if (SUCCEEDED(hr))
        {
            hr = pGeometry->Outline(NULL, pSink);

            if (SUCCEEDED(hr))
            {
                hr = pSink->Close();

                if (SUCCEEDED(hr))
                {
                    *ppGeometry = pPathGeometry;
                    (*ppGeometry)->AddRef();
                }
            }
            pSink->Release();
        }
        pPathGeometry->Release();
    }

    pFactory->Release();

    return hr;
}

GetBounds 和 GetWidenedBounds

GetBounds 方法检索几何图形的边界。下面的代码示例使用 GetBounds 检索指定圆 (m_pCircleGeometry1) 的边界。

D2D1_RECT_F bounds;

hr = m_pCircleGeometry1->GetBounds(
      D2D1::IdentityMatrix(),
      &bounds
     );

if (SUCCEEDED(hr))
{
    // Retrieve the bounds.
}

GetWidenedBounds 方法检索几何图形的边界后，该几何图形按指定的笔划宽度和样式加宽并按指定矩阵进行转换。下面的代码示例使用 GetWidenedBounds 检索指定圆 (m_pCircleGeometry1) 的边界后，指定笔划宽度扩大。

float dashes[] = {1.f, 1.f, 2.f, 3.f, 5.f};

m_pD2DFactory->CreateStrokeStyle(
    D2D1::StrokeStyleProperties(
        D2D1_CAP_STYLE_FLAT,
        D2D1_CAP_STYLE_FLAT,
        D2D1_CAP_STYLE_ROUND,
        D2D1_LINE_JOIN_ROUND,   // lineJoin
        10.f,   //miterLimit
        D2D1_DASH_STYLE_CUSTOM,
        0.f     //dashOffset
        ),
     dashes,
     ARRAYSIZE(dashes)-1,
     &m_pStrokeStyle
     );

D2D1_RECT_F bounds1;
hr = m_pCircleGeometry1->GetWidenedBounds(
      5.0,
      m_pStrokeStyle,
      D2D1::IdentityMatrix(),
      &bounds1
     );
if (SUCCEEDED(hr))
{
    // Retrieve the widened bounds.
}

ComputePointAtLength

ComputePointAtLength 方法计算沿几何图形的指定距离处的点和切向量。以下代码示例使用 ComputePointAtLength。

D2D1_POINT_2F point;
D2D1_POINT_2F tangent;

hr = m_pCircleGeometry1->ComputePointAtLength(
    10, 
    NULL, 
    &point, 
    &tangent);

路径几何图形概述
Direct2D 参考

通过

几何概述

什么是 Direct2D 几何图形？

简单几何图形

路径几何图形

复合几何图形

几何组

转换后的几何图形

作为掩码的几何图形

几何运算

组合几何图形

扩大

Tessellate

FillContainsPoint 和 StrokeContainsPoint

简化

ComputeLength 和 ComputeArea

CompareWithGeometry

轮廓

GetBounds 和 GetWidenedBounds

ComputePointAtLength

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什么是 Direct2D 几何图形？

简单几何图形

路径几何图形

复合几何图形

几何组

转换后的几何图形

作为掩码的几何图形

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组合几何图形

扩大

Tessellate

FillContainsPoint 和 StrokeContainsPoint

简化

ComputeLength 和 ComputeArea

CompareWithGeometry

轮廓

GetBounds 和 GetWidenedBounds

ComputePointAtLength

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