偷渡去美国的经历:在VC++中实现设备无关位图类CDib

众所周知，Windows可以进行各种各样的图像处理，这归功于它全面的位图支持能力。早在DOS时代就存在着许多的图像文件格式，较著名的如PCX、GIF、JPEG、TGA等，在Windows中，Microsoft又制定了一个BMP格式。Windows把位图（bitmap）分成两大类：“设备相关位图”（Device Dependent Bitmap，简称DDB）与“设备独立位图”（Device Independent Bitmap，简称DIB）。严格的说，DIB是一种“格式”，它可以存放在内存中，也可以存储成文件，即常见的BMP文件，不过有时候它的扩展名可能是DIB.

大体而言，DIB格式由三部分组成，即：图片信息、调色板信息、像素阵列。“图片信息”中记录着图像文件的大小、色彩数（可分为单色、16色、256色和真彩四种），以及仅有参考价值的“分辨率”等信息。“调色板信息”指的是这张图像所需参考的调色板，虽然“调色板信息”很重要，但是“真彩”的DIB图像却没有调色板。“像素阵列”则是实际存放图像的部分，它是一个很大的数组，对应于屏幕上的像素。

VC++的MFC中，以CBitmap类代表DDB图像，极大的方便了编程人员对DDB的使用。然而通常情况下，没有人会把DDB图像存储成文件，因此我们使用更多的是DIB，遗憾的是MFC不象Borland的OWL，有TDib类可以用来处理DIB文件，它对于DIB的支持几乎可以说是没有，因此有必要设计可以重复使用的类CDib，专门用来处理DIB.

二、CDib的具体实现

在一个涉及DIB操作的应用程序中，常用到的数据结构有BITMAPFILEHEADER、BITMAPINFO、BITMAPINFOHEAD、RGBQUAD.简单的说就是：

BMP文件=BITMAPFILEHEADER+ BITMAPINFO+位图数据

= BITMAPFILEHEADER+ BITMAPINFOHEAD+ RGBQUAD+位图数据

而存在内存中的DIB对象为：

DIB对象= BITMAPINFO+位图数据

= BITMAPINFOHEAD+ RGBQUAD+位图数据

1.Dib类的头文件定义

在所实现的CDib类中，将完成与DIB操作有关的大部分功能，例如把DDB转换成DIB、从BMP文件建立DIB、建立空白DIB、拷贝调色板、读取BMP文件、存储BMP文件、绘制图像等等。在自定义的类的头文件中所需加入的函数与变量具体如下：

class CDib:public CObject

{

public:

CDib(CBitmap& ddb,CPalette *palette);

CDib(char *bmpfile);

CDib(CFile& file);

CDib(int Width,int Height,int BitsPerPixel);

~CDib( );

//取得DIB相关信息

//返回像素阵列

void* GetBits( );

//返回每像素的位数

int GetBitsPerPixel( );

//返回图像尺寸

BOOL GetDimension(CSize& size);

DWORD Width( );

DWORD Height( );

//调色板大小

int GetPaletteCount( );

//每条扫描线所需的字节数

DWORD BytesPerLine( );

//取得调色板

CPalette* GetPalette( );

//绘图函数

//在DC上缩放输出

int StretchToDC(CDC& dc,CRect& src,CRect& dst,DWORD rop=SRCCOPY);

//在DC上等尺寸输出

int SetToDC(CDC& dc,CRect& src,CPoint& dst);

//输出到DDB

BOOL CopyToDDB(CBitmap& ddb);

//文件相关

//存文件

BOOL DoSaveFile(char* bmpfile);

//写入指定文件

BOOL DoWriteFile(CFile& file);

//读入指定文件

BOOL DoReadFile(CFile& file);

Protected:

//计算像素阵列的大小

long GetImageBodySize( );

//计算BITMAPINFOHEADER和RGBQUAD数组的大小

int GetBITMAPINFOSize( );

//初始化文件头的信息

void InitDibInfo(int BitsPerPixel,int w=0,int h=0);

//复制调色板

void CopyPalette(CPalette& palette);

//文件头

BITMAPINFO *DibInfo;

//像素阵列

void* DibBits;

}

2.成员函数的实现

下面就CDib类中的几个关键成员函数的实现加以分析，使读者可以根据自己的需要设计相应的成员函数。

（1） 构造函数

在CDib类中一共有四种不同的构造函数：第一种可以把DDB转换成DIB，第二种用来读取BMP图形文件，第三种也是用来读取图形文件，但这里给的参数是CFile对象，第四种用来建立指定长、宽与色彩数的DIB.

①把DDB转化成DIB

DIB与DDB最大的差别就是前者有调色板，而后者没有。首先调用GetBitmap（ ）取得DDB的相关信息，再调用成员函数InitDibInfo（ ），填写BITMAPINFO结构，接着调用GetImageBodySize（ ）计算DIB像素阵列的大小，分配相应的内存，如果有调色板，就调用CopyPalette（ ）把palette中的entry拷贝到BITMAPINFO中的RGBQUAD数组中，最后将DDB图像拷贝到新建立的DIB中，这步可以利用Win32 API的GetDIBits（ ）函数。在此步骤中需要一个DC，可以调用GetDeskopWindow（ ），这个API函数会返回桌面窗口的句柄，再用Attach（ ）把它转换成CWnd对象，随后就可以产生桌面窗口的DC.它的源代码如下：

CDib::CDib(CBitmap& ddb,CPalette* palette)

:DibBits(NULL),DibInfo(NULL)

{

BITMAP ddbinfo;

ddb.GetBitmap(&ddbinfo);

InitDibInfo(ddbinfo.bmPlanes*ddbinfo.bmBitsPixel,

ddbinfo.bmWidth,ddbinfo.bmHeight);

DibBits=(void*)new char[GetImageBodySize( )];

if(palette) CopyPalete(*palette);

CWnd DesktopWnd;

DesktopWnd.Attach(::GetDesktopWindow( ));

CWindowDC desktopDC(&DesktopWnd);

::GetDIBits(desktopDC.m_hDC,

HBITMAP(ddb),

0,

ddbinfo.bmHeight,

LPVOID(DibBits),

DibInfo,

DIB_RGB_COLORS);

DesktopWnd.Detach( );

}

②自BMP文件建立DIB

第二、三种构造函数都是由BMP文件读取信息，建立DIB.前者根据文件名建立CFile对象，再调用成员函数DoReadFile（ ）执行实际的读取、转换操作，而后者直接调用DoReadFile（ ）函数。

③建立空白的DIB

第四种构造函数调用InitDibInfo（ ）建立BITMAPINFO结构，再分配一块内存来存储DIB图形。

（2）填写BITMAPINFO表

成员函数InitDibInfo（ ）负责填写BITMAPINFO结构。该函数有三个参数：DIB的宽度与高度，每像素需要几个bit.先根据每像素需要几个bit来设定调色板的大小，也就是RGBQUAD数组的大小，接着申请一块内存给BITMAPINFO使用，再按BITMAPINFO的结构填入信息，其中RGBQUAD数组中的每一个元素全部填入0.它的源代码如下：

void CDib::InitDibInfo(int BitsPerPixel,int w,int h)

{

int i;

int PaletteSize=0,cbHeaderSize;

switch(BitsPerPixel)

{

case 1:

PaletteSize=2;

break;

case 4:

PaletteSize=16;

break;

case 8:

PaletteSize=256;

break;

case 15:

case 16:

BitsPerPixel=16;

break;

}

cbHeaderSize=sizeof(BITMAPINFOHEADER)+PaletteSize*sizeof(RGBQUAD);

if(DibInfo) delete[ ] DibInfo;

DibInfo=(BITMAPINFO*)new char[cbHeaderSize];

//填写BITMAPINFO表

DibInfo->bmiHeader.biSize=sizeof(BITMAPINFOHEADER);

DibInfo->bmiHeader.biWidth=w;

DibInfo->bmiHeader.biHeight=h;

DibInfo->bmiHeader.biPlanes=1;

DibInfo->bmiHeader.biBitCount=short(BitsPerPixel);

DibInfo->bmiHeader.biCompression=BI_RGB;

DibInfo->bmiHeader.biSizeImage=BytesPerLine( )*DibInfo->bmiHeader.biHeight;

DibInfo->bmiHeader.biXPelsPerMeter=

DibInfo->bmiHeader.biYPelsPerMeter=120;

DibInfo->bmiHeader.biClrUsed=PaletteSize;;

DibInfo->bmiHeader.biClrImportant=PaletteSize;

if(PaletteSize)

{

for(i=0;i

{

DibInfo->bmiColors[i].rgbRed=0;

DibInfo->bmiColors[i].rgbGreen=0;

DibInfo->bmiColors[i].rgbBlue=0;

DibInfo->bmiColors[i].rgbReserved=0;

}

}

}

（3）拷贝调色板

成员函数CopyPalette（ ）与GetPalette（ ）的功能恰好相反。前者把CPalette中每一项调色板元素拷贝到BITMAPINFO的RGBQUAD数组中，充当DIB的调色板；后者把RGBQUAD转换成CPalette对象。因为CPalette所代表的调色板本质上也是一个数组，因此这两个函数只是复制两个格式互异的数组而已。下面给出CopyPalette（ ）的实现，GetPalette（ ）的实现也是类似的。其源代码如下：

void CDib::CopyPalette(CPalette& palette)

{

int i;

PALETTEENTRY *pe;

if(!DibInfo->bmiheader.biBitCount) return;

pe=new PALETTEENTRY[palette.GetEntryCount( )];

palette.GetPaletteEntries(0,palette.GetEntryCount( ),pe);

for(i=0;i

{

DibInfo->bmiColors[i].rgbRed=pe[i].peRed;

DibInfo->bmiColors[i].rgbGreen=pe[i].peGreen;

DibInfo->bmiColors[i].rgbBlue=pe[i].peBlue;

DibInfo->bmiColors[i].rgbReserved=0;

}

delete[ ] pe;

}

（4）读取BMP文件

成员函数DoReadFile（ ）负责从文件中读出DIB的信息，它的参数是CFile对象，代表一个已经打开的文件。首先读取文件指针的位置，这个位置对以后“定位”DIB图像阵列十分关键。接着把BMP的文件头结构BITMAPFILEHEADER读进来，先检查这是不是一个BMP文件，再把BITMAPINFOHEADER读进来，这样BITMAPINFO的前半段信息就确定了。由BITMAPINFOHEADER可以计算出RGBQUAD的大小，随后分配一块内存给BITMAPINFO使用，并且将读进来的BITMAPINFOHEADER拷贝给DibInfo->bmiHeader，再把RGBQUAD数组读进内存，最后将文件指针移到DIB图像阵列的起点，事实上是将文件指针移到BITMAPFILEHEADER中的偏移量所指的位置读取图像阵列信息。它的源代码如下：

BOOL CDib::DoReadFile(CFile& file)

{

BITMAPFILEHEADER bmfileheader;

BITMAPINFOHEADER bmheader;

long size,headpos;

int PaletteSize=0;

int ret,cbHeaderSize;

headpos=file.GetPosition( );

ret=file.Read(&bmfileheader,sizeof(BITMAPFILEHEADER));

if((ret!=sizeof(BITMAPFILEHEADER))||(bmfileheader.bfType!=0x4d42))

return FALSE;

ret=file.Read(&bmheader,sizeof(BITMAPINFOHEADER));

if(ret!=sizeof(BITMAPINFOHEADER))

return FALSE;

switch(bmheader.biBitCount)

{

case 1:

PaletteSize=2;

break;

case 4:

PaletteSize=16;

break;

case 8:

PaletteSize=256;

break;

}

cbHeaderSize=sizeof(BITMAPINFOHEADER)+PaletteSize*sizeof(RGBQUAD);

DibInfo=(BITMAPINFO*)new char[cbHeaderSize];

DibInfo->bmiHeader=bmheader;

if(PaletteSize)

{

ret=file.Read(&(DibInfo->bmiColors[0]),PaletteSize*sizeof(RGBQUAD));

if(ret!=int(PaletteSize*sizeof(RGBQUAD)))

{

delete[ ] DibInfo;

DibInfo=NULL;

return FALSE;

}

}

size=BytesPerLine( )*DibInfo->bmiHeader.biHeight;

DibBits=(void*)new char[GetImageBodySize( )];

File.Seek(headpos+bmifileheader.bfOffBits,CFile::begin);

ret=file.Read(DibBits,size);

if(ret!=int(size))

{

delete[ ] DibInfo;

delete[ ] DibBits;

DibInfo=NULL;

DibBits=NULL;

}

return TRUE;

}

（5）存储BMP文件

成员函数DoSaveFile（ ）把DIB存储成文件，该函数只是产生一个CFile对象，实际的操作由DoWriteFile（ ）完成。先填写BMP文件头信息BITMAPFILEHEADER，再分别把文件头、BITMAPINFO以及图像阵列写入文件，它的实现是很方便的。

（6）绘制图像

CDib的成员函数SetToDc（ ）、StretchToDC（ ）和CopyToDDB（ ），用来把DIB画在DC上，或者拷贝到DDB，这几个函数其实只是调用了Win32 API中的SetDIBitsToDevice（ ）、StretchDIBits（ ）和SetDIBits（ ）这几个与DIB有关的函数。

（7）取得DIB的相关信息

成员函数GetBits（ ）、GetBitsPerPixel（ ）、GetDimension（ ）、Width（ ）、Height（ ）、GetPaletteCount（ ）、BytesPerLine（ ）、GetImageBodySize（ ）和GetBITMAPINFOSize（ ）是用来取得DIB的相关信息，它们的实现都比较简单，只需参考BITMAPINFO、BIPMAPINFOHEADER、RGBQUAD的数据结构，返回相应的值就可以了。

以上给出了CDib类中几个关键的成员函数的源代码和编程要点，基本上包含了所有与DIB操作有关的数据结构和Win32 API函数，使读者对DIB的编程有了更深入的了解。由于篇幅所限，以上一些未提及的成员函数读者不难自己实现。

三、总结

通过CDib类的实现，我们弥补了Microsoft MFC类库中没有提供与DIB有关的类的不足，基本实现了Borland OWL中TDib类的功能。以后，在应用程序中使用CDib类时，只需包含该类的头文件，所设计的函数就可以直接调用了。

参考文献

1.《MFC开发Windows95/NT4应用程序》，清华大学出版社，1998年。

2.《Visual C++高级编程技巧》，人民邮电出版社，2000年。