设置双缓冲减少窗体闪烁
2011-11-30 23:21:39| 分类：
VC++
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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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