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设置双缓冲减少窗体闪烁  

2011-11-30 23:21:39|  分类: VC++ |  标签: |举报 |字号 订阅

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什么是闪烁
闪烁可以这样定义:当后面一幅图像以很快的速度画在前面一幅图像上时,在后面图像显示前,你可以很快看到前面那一个图像,这样的现象就是闪烁。我认为,闪烁会让使用者对程序很不满,原因是:如果用户接口编码如此糟糕,那么程序的其他部分呢,如何能相信数据的正确性呢?一个具有平滑,快速相应的程序会给用户带来信心,这个道理很简单。
程序出现闪烁可以由多种形式造成,最常见的原因是窗口大小发生改变时,其内容重画造成闪烁。
仅仅画一次
这是一个黄金法则,在任何计算机(Windows或者你使用的任何操作系统)上处理画法逻辑都需要遵循,即永远不要将同一像素画两次。一个懒惰的程序员常常不愿意在画法逻辑上投入过多精力,而是采用简单的处理逻辑。要避免闪烁,就需要确保不会出现重复绘制的情况发生。现在,WIndows和计算机还是很笨的,除非你给他们指令,否则他们不会做任何事情。如果闪烁的现象发生,那是因为你的程序刻意地多绘制了屏幕的某些区域造成的. 这个现象可能是因为一些明确的命令,或者一些被你忽视了的地方。如果程序有闪烁的现象出现,你需要你知道如何找到好的方案去解决这个问题。
WM_ERASEBKGND
通常,首先需要怀疑的是WM_ERASEBKGND消息。当一个窗口的背景需要被擦除时,这个消息会被发送。这是因为窗口的绘画通常经历了两个过程
? WM_ERASEBKGND: 清除背景  
? WM_PAINT: 在上面绘制内容  
这两个过程让窗体在绘制内容时变得很简单,即:每次当收到WM_PAINT消息时,你知道已经有了一个新画布等待去绘制。然而,画窗口两次(一次是通过WM_ERASEBKGND画背景,另外一次是WM_PAINT)将会导致窗口出现比较糟糕的闪烁现象。只要看看标准的编辑框-打开Windows的写字板并改变窗口大小,就可以看到那种闪烁的效果。
那么,如何避免窗口背景的重刷呢?有如下两种方法:
? 设置窗口背景刷子为NULL(当注册Windows类时,设置WNDCLASS结构中的hbrBackground成员为零)  
? 在WM_ERASEBKGND消息处理时 返回非零值  
以上任何一种方法都可以阻止WM_ERASEBKGND 消息去清除窗口。其中,第二个方案的通常可以以如下代码实现:
case WM_ERASEBKGND:
  return 1;
当你标记窗口内容无效并试图更新时,还有如下办法可以防止WM_ERASEBKGND消息:InvalidateRect函数的最后一个参数可以指明在下一次窗口重画时,是否窗口的部分背景会被重刷。将该参数置为False可以防止当窗口需要重画时系统发出WM_ERASEBKGND消息。
InvalidateRect(hwnd, &rect, FALSE);
不该画的时候一定不要画
有一个比较普遍的现象:即使窗口中只有一个小的部分发生了改变,往往所有的部分都会被重画。比如,经常地,当窗口大小被改变时,一些(不是所有)的程序会重画所有的窗口。通常,这是个是不必要的,这是因为当窗口大小被改变时,经常是之前窗口的内容是不变的,仅仅是改变大小造成的一个小的边界区域需要重画。此时,没有必要重画所有区域。如果在这里多注意,多考虑,就可以使用好的算法以使得一次只有最小的部分被画。
系统中每个窗口都有更新区域。这个区域描述了窗口中变得无效需要重画的地方。如果一个窗口仅仅其需要更新的区域,不多绘制其他地方,那么窗口的绘制效果将会非常快。
有几种方法可以获得窗口的更新区域。通过GetUpdateRgn 函数可以获得准确的更新区域,这个函数返回的结果可以使矩形的区域也可以是非矩形的区域。通过GetUpdateRect 函数可以获得需要更新的最小矩形区域。通常使用矩形的更新区域比较容易。第三个方法是在BeginPaint/EndPaint中得到PAINTSTRUCT 结构,从而得到准确的更新区域信息。
一个常规的画法函数是这样的:
PAINTSTRUCT ps;
HDC hdc;
case WM_PAINT:
  hdc = BeginPaint(hwnd, &ps);
  // do painting
  EndPaint(hwnd, &ps);
  return 0;
BeginPaint函数初始化PS(PAINTSTRUCT)结构,其中,成员rcPaint是一个RECT结构,描述了包含了需要更新的最小矩形区域(就像GetWindowRect函数)。
如果仅仅在这个矩形区域上绘制窗口,速度上绘有很好地提高。
现在,当使用BeginPaint/EndPaint时Windows会自动剪切掉画在更新区域外面的部分。这意味着,你没有机会画到更新区域以外的地方。可能你会认为,如果是这样的话,花功夫确保代码不试图画到更新区域外是没有意义的,反正没有画出任何东西来。然而,你仍然可以避免不必要的API调用和相关计算,所以,我认为放一些精力在如何工作地更快上是绝对值得的。
如果还是不能解决
有些时候,当你花了很多努力去考虑非常好的画法时,发现窗口还是会被全部刷新。这通常是由两个Window 类的属性造成的:CS_VREDRAW 和 CS_HREDRAW。如果有其中一个标志被设置时,那么当窗口水平或者竖直方向有大小被改变时,其内容每次都会被重新刷新。所有,你需要关掉这两个标志,解决的唯一的方式是在创建窗体和窗体类被注册时,确保这两个属性不被设置。
WNDCLASSEX wc;
wc.cbSize = sizeof(wc);
wc.style = 0; /* CS_VREDRAW | CS_HREDRAW; */  
...
RegisterClassEx(&wc);
上面的例子描述了当窗体类被注册时,这两个属性不被设置的实现方法。
有一点需要注意:如果主窗体有了这两个属性,即使子窗体没有重画标志,会导致所有子窗体在其大小被改变时会被重绘。可以通过以下方式避免这个情况发生:
剪切子窗体
有时,闪烁的原因是因为当重画时,父窗体没有剪切其子窗体区域。这样的结果导致,整个父窗口内容被重画,而子窗体又被显示在了上面(造成闪烁)。这个可以通过在父窗体上设置WS_CLIPCHILDREN 来解决。当这个标志被设置时,被子窗体占据的任何区域将会被排除在更新区域外。因此,即使你尝试在子窗体所在的位置上绘制(父窗口的内容),BeginPaint中的剪切区域也会阻止其绘制效果。
双缓冲和内存设备描述表(Memory Device Context, 简称Memory-DC)
常见的彻底避免闪烁的方法是使用双缓冲。其基本的思路是:将窗体的内容画在屏幕外的一个缓冲区内,然后,将该缓冲区的内容再传递到屏幕上(使用BilBlt函数)。这是一个非常好的减少闪烁的方法,但是经常被滥用,特别是当程序员并不真正地理解如何有效地绘制窗口时。
典型的双缓冲代码如下:
HDC hdcMem;
HBITMAP hbmMem;
HANDLE hOld;
PAINTSTRUCT ps;
HDC hdc;
....
case WM_PAINT:
// Get DC for window
hdc = BeginPaint(hwnd, &ps);
// Create an off-screen DC for double-buffering
hdcMem = CreateCompatibleDC(hdc);
hbmMem = CreateCompatibleBitmap(hdc, win_width, win_height);
hOld = SelectObject(hdcMem, hbmMem);
// Draw into hdcMem
// Transfer the off-screen DC to the screen
BitBlt(hdc, 0, 0, win_width, win_height, hdcMem, 0, 0, SRCCOPY);
// Free-up the off-screen DC
SelectObject(hdcMem, hOld);
DeleteObject(hbmMem);
DeleteDC (hdcMem);
EndPaint(hwnd, &ps);
return 0;
这个方法比较慢,因为在每次窗体需要重画的时候内存设备描述表(Memory-DC)都需要被重新创建。更有效的方法是,仅仅创建内存设备描述表(Memory-DC)一次,并使其足够大到能满足任何时候的整个窗体刷新。当程序结束时,再销毁这个内存设备描述表(Memory-DC)。这两种方法都存在对内存开销的问题,特别是如果内存设备描述表(Memory-DC)是针对真个屏幕的大小。双缓冲也需要两倍的时间去画。这是因为其第一次是在内存设备描述表(Memory-DC)上画,然后再使用BitBlt画回到屏幕上。当然,好的显卡会使BitBlt更快,但是仍然会耗CPU 时间。
如果程序需要显示相当复杂的信息,比如像网页,那么你应该使用内存设备描述表(Memory-DC)。比如IE,如果不使用双缓冲,是没有办法在绘制网页时不闪烁的。
没有必要将双缓冲技术用于整个窗体的绘制中。可以这样设想,窗口中仅仅有一个小部分包含了复杂的图形对象(比如半透明的位图或者其他)。你应该将内存设备描述表(Memory-DC)仅仅用于着一个小区域,其他区域使用常规的方法。 有时,通过仔细的思考,经常可以避免使用双缓冲而直接将结果画到屏幕上。只要你不破坏黄金法则,即“永远不要将一个像素画两次”,就可以防止闪烁的出现。
避免过度绘制
我想说的关于这个话题是这样的:有一个需要自己定义画法的窗体的标题栏。首先,你画了标题,接着在上面画一些其他的图形。现在,只要标题需要被重画,就会出现闪烁现象。这是因为你没有合乎黄金法则。这里,标题被很快地显示在其他图形在上面绘制时,导致了闪烁。
有两种技术可以组织这种类型的闪烁。第一个是使用剪切,第二个是使用你的大脑。
使用剪切时,你可以使用ExcludeClipRect 函数在设备描述表中去标记一个特定的区域。当一个区域被标记上时,即使在该区域上面重画也不会产生效果。一旦背景已经被绘制了,可以通过SelectClipRgn移掉该标记的区域,其他图形能被画到前面标记的区域上。通过准确的标记(剪切),可以在很多时候被避免过度绘制。
另外一个方案就是找更聪明的解决办法。比如,当你需要画一个表格,通常应该先画空的背景,再画网格线从而产生表格。但是,这个方法会使网格线产生闪烁,这是因为在网格线被画之前,下面背景被很快地显示了一下。然而可以使用不同的做法达到想要的结果。即,不是一次画一个大的空背景,而是画一系列的空方块,每一个方块边是被一个像素的宽度分开。这样,当画网格线时,他们刚好能被画到一个之前没有画过的地方。其结果是不会有闪烁现象,因为没有像素被画了超过两次。
使用你的头脑去想一个好的算法可能需要长一点的时间,但是却是值得的,因为这能让结果更好。
结论
希望你再也不会问:“为什么我的窗体会闪烁”这样的问题。我已经讲解了闪烁的主要原因和解决办法。如果你遇到了闪烁的问题,你应该能找到原因并且使用这里提到的技术来解决了。
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