iOS之在内存中绘图

Posted 2020-07-25 仗剑走天下

与直接在UIView控件上绘图不同，在内存中绘图时，需要开发者自己准备绘图环境，Quartz 2D提供了一个非常便捷的函数：UIGraphicsBeginImageContext(CGSize size)，该函数用于准备绘图环境。当图形绘制完成后，可调用UIGraphicsEndImageContext()函数结束绘图和关闭绘图环境。

总结来说，在内存中绘图的步骤如下。

 调用UIGraphicsBeginImageContext(CGSize size)函数准备绘图环境。

 调用UIGraphicsGetCurrentContext()函数获取绘图CGContextRef。

 用前面介绍的绘制集合图形、使用路径等方式进行绘图。

 调用UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext()函数获取当前绘制的图形，该方法返回一个UIImage对象。

 调用UIGraphicsEndImageContext()函数结束绘图，并关闭绘图环境。

除了使用前面介绍需要CGContextRef参数的方法绘图之外，还可调用如下函数进行绘图。

Ø UIRectFill(CGRect rect)：向当前绘图环境所创建的内存中的图片上填充一个矩形。

Ø UIRectFillUsingBlendMode(CGRect rect , CGBlendMode blendMode)：向当前绘图环境所创建的内存中的图片上填充一个矩形，绘制使用指定的混合模式。

Ø UIRectFrame(CGRect rect)：向当前绘图环境所创建的内存中的图片上绘制一个矩形边框。

Ø UIRectFrameUsingBlendMode(CGRect rect , CGBlendMode blendMode)：向当前绘图环境所创建的内存中的图片上绘制一个矩形边框，绘制使用指定的混合模式。

上面4个方法都是直接绘制在当前绘图环境所创建的内存中的图片上，因此，这些方法都不需要传入CGContextRef作为参数。

下面的程序示范了在内存中绘图，并将图片输出到手机本地。首先创建一个Single View Application，该Application包含一个应用程序委托代理类、一个视图控制器和配套的Storyboard界面设计文件。本程序无须修改界面设计文件，也无须自定义UIView控件，该程序只是向该UIView上添加一个UIImageView，并控制该UIImageView显示内存中绘制的图片即可。因此，该程序只要修改视图控制器类，该视图控制器类的实现代码如下。

程序清单：codes/12/12.2/DrawImage/DrawImage/FKViewController.m

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@implementation FKViewController   - (void)viewDidLoad {     [super viewDidLoad];     self.view.backgroundColor = [UIColor whiteColor];     UIImageView* iv = [[UIImageView alloc]         initWithImage: [self drawImage:self.view.frame.size]];     [self.view addSubview:iv]; } - (UIImage*) drawImage:(CGSize) size {       UIGraphicsBeginImageContext(size);  // 创建内存中的图片     CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();     CGContextSetLineWidth(ctx, 8);  // 设置线宽     // ---------下面开始向内存中绘制图形---------       CGContextSetRGBStrokeColor(ctx, 0 , 1, 0 , 1);  // 设置线条颜色     CGContextStrokeRect(ctx , CGRectMake(30 , 30 , 120 , 60));  // 绘制一个矩形边框     CGContextSetRGBFillColor(ctx, 1, 1, 0 , 1);  // 设置填充颜色     CGContextFillRect(ctx , CGRectMake(180 , 30 , 120 , 60));  // 绘制一个矩形边框     CGContextSetRGBStrokeColor(ctx, 0, 1 , 1 , 1);  // 设置线条颜色     // 绘制一个椭圆     CGContextStrokeEllipseInRect(ctx , CGRectMake(30 , 120 , 120 , 60));     CGContextSetRGBFillColor(ctx, 1, 0 , 1 , 1);  // 设置填充颜色     CGContextFillEllipseInRect(ctx , CGRectMake(180 , 120 , 120 , 60));  // 填充一个椭圆     // 获取该绘图Context中的图片     UIImage *newImage = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();     // ---------结束绘图---------     UIGraphicsEndImageContext();     // 获取当前应用路径中Documents目录下的指定文件名对应的文件路径     NSString *path = [[NSHomeDirectory()         stringByAppendingPathComponent:@"Documents"]         stringByAppendingPathComponent:@"newPng.png"];     // 保存PNG图片     [UIImagePNGRepresentation(newImage) writeToFile:path atomically:YES];     return newImage; } @end

程序中的第一行粗体字代码用于创建内存中图片的绘制环境，接着调用UIGraphics- GetCurrentContext()方法获取绘图的CGContextRef，剩下的绘图操作与前面介绍的各种绘图代码完全相同。

图形绘制完成后，第二行粗体字代码调用UIGraphicsEndImageContext()方法结束绘图，绘图结束后，即可调用UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext()函数获取当前绘制的图片，程序既可使用UIImageView显示该图片（如程序的viewDidLoad方法所示），也可将图片输出到手机本地。

最后一行粗体字代码调用了UIImagePNGRepresentation()函数获取UIImage图像的数据。该方法返回NSData对象，接下来就可利用NSData的方法执行输出了。

 

提示：

UIImagePNGRepresentation()函数的作用是获取UIImage图片转换为PNG格式的图片数据，还有一个与之类似的UIImageJPEGRepresentation()函数，其作用是获取UIImage图片转换为JPEG格式的图片数据，UIImageJPEGRepresentation()函数多一个参数，用于指定图片的压缩质量。

编译、运行该程序，即可看到如图12.13所示的效果。

该程序还将绘制的图片输出到该应用程序沙盒的Documents文件夹下。对模拟器而言，该Documents文件夹位于OS X系统的一个隐藏文件夹下。为了查看ios应用程序沙盒的文件夹，请按如下步骤进行。

 

 

提示：

为了保证系统安全，iOS应用程序只能在系统为该应用所分配的文件区域下读、写文件，该文件区域被称为该应用程序的沙盒。iOS应用的所有非代码文件都要保存在此，例如，图像、图标、声音、映像、属性列表、文本文件等。iOS的每个应用程序都有自己独立的沙盒，该应用程序不能访问其他应用的沙盒。

（1）打开Mac OS X系统的Finder。

（2）单击Finder应用中主菜单的“前往”→“前往文件夹”菜单项，或单击command+Shift+G快捷键，系统弹出如图12.14所示的对话框。

（3）在图12.14所示的对话框中输入/users/登录用户名/library/application suport/iPhone Simulator，然后单击“前往”按钮进入该文件夹，即可看到5.0、5.1、6.0、6.1、7.0等文件夹，这就是该电脑上已经安装过的iOS模拟器文件夹——不同的文件夹对应不同版本的iOS模拟器。

（4）进入当前iOS模拟器版本对应的文件夹，比如当前使用iOS 7.0模拟器，则经过7.0文件夹进入该模拟器，接下来即可看到该模拟器目录下包括Applications、Media、Root、tmp、资源库等文件夹，其中，Applications文件夹下保存了该模拟器上安装的所有iOS应用。

（5）进入Applications文件夹，即可在该文件夹下看到大量的子文件夹，每个子文件夹对应一个应用程序，找到本应用对应的子文件夹，并进入该子文件夹，即可看到包含Documents、DrawImage.app、Library、tmp内容，在Documents文件夹下即可看到刚刚创建的newPng.png图片，如图12.15所示。

 

图12.15  查看模拟器沙盒下的文件

提示：

读者可能会想，如果可以直接查看OS X系统的隐藏文件，是不是就可以直接通过Finder进入该模拟器沙盒目录？实际上，OS X并没有提供图形化界面来设置显示隐藏文件，不过可以通过命令行进行修改，在OS X系统命令行窗口输入defaults write com.apple.finder AppleShowAllFiles -bool true，然后退出所有的Finder，重启Finder程序，即可看到隐藏文件；如果希望恢复隐藏，在命令行窗口输入defaults write com.apple.finder AppleShowAllFiles -bool false，然后退出所有的Finder，并重启Finder程序即可

?? 实例：绘图板

该实例将会实现一个绘图板，用户可以根据喜好随心所欲地在手机上“涂鸦”，涂鸦完成后，即可得到自己想要的图片——这张图片既可保存到手机本地，也可通过网络分享。

为了实现这个应用，仅仅通过重写UIView的drawRect:方法并不适合——如果仅通过重写UIView的drawRect:方法来实现绘图，用户每次绘图的时候就会丢失上一次绘图的内容。这显然不是本实例要实现的效果。

为了保证用户每次绘图的内容不会丢失，将会在内存中创建一张图片，当用户开始绘图时，程序会通过重写drawRect:方法进行实时绘制，当用户想要绘制的图形确定下来后，将该图形绘制到内存中的图片上。

举例来说，当用户想要在屏幕上绘制直线时，程序会把用户开始触碰屏幕的第一个点作为绘图的起始点，当用户手指不离开屏幕而是在屏幕上拖动时，程序会不断地获取拖动点的坐标，并调用该UIView的drawRect:方法，该方法会从起始点绘制到当前拖动点——由于drawRect:每次重绘都只绘制起始点到当前拖动点的直线，因此，用户可以实时看到拖动绘制的直线。当用户松开手指时（表明用户确定了最终绘制点），在内存中的图片上绘制从起始点到手指松开点的直线即可。

需要指出的是，为了保证用户能看到之前绘制的图形，重写UIView的drawRect:方法时一定要先把内存中的图片绘制到UIView上。

 

首先创建一个Single View Application，该Application包含一个应用程序委托代理类、一个视图控制器和配套的Storyboard界面设计文件。在Interface Builder中打开界面设计文件，将该界面设计文件中最大的UIView改为使用自定义的FKDrawView类。在界面上方放置一个UISegmentedControl控件，该控件用于控制绘图颜色；在界面下方放置一个工具条，并向工具条中添加一个UISegmentedControl控件，该控件用于控制绘图形状。本应用的界面设计如图12.16所示。

为了让界面上的两个UISegmentedControl控件能控制用户绘制的颜色和形状，需要在Interface Builder中为这两个UISegmentedControl控件分别绑定changeColor:和changeShape:两个IBAction方法。

为了能记录该应用当前需要绘制的图形，本程序先创建一个头文件，该文件中仅定义一个枚举类型，代码如下。

程序清单：codes/12/12.2/HandDraw/HandDraw/Constant.h

 

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#ifndef HandDraw_Constant_h #define HandDraw_Constant_h typedef enum {     kLineShape = 0,     kRectShape,     kEllipseShape,     kRoundRectShape,     kPenShape } ShapeType; #endif

本应用的视图控制器类比较简单，主要就是实现changeColor:和changeShape:两个IBAction方法。下面是该视图控制器类的实现代码。

程序清单：codes/12/12.2/HandDraw/HandDraw/FKViewController.m

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@implementation FKViewController NSArray* colors; - (void)viewDidLoad {     [super viewDidLoad];     self.view.backgroundColor = [UIColor whiteColor];     colors = [NSArray arrayWithObjects:         [UIColor redColor],[UIColor greenColor],         [UIColor blueColor],[UIColor yellowColor],         [UIColor purpleColor],[UIColor cyanColor],         [UIColor blackColor] , nil]; } - (IBAction)changeColor:(UISegmentedControl*)sender {     // 根据用户的选择来修改FKDrawView的当前颜色     ((FKDrawView*)self.view).currentColor = [colors objectAtIndex:         sender.selectedSegmentIndex]; } - (IBAction)changeShape:(UISegmentedControl*)sender {     // 修改FKDrawView控件的shape属性     ((FKDrawView*)self.view).shape = sender.selectedSegmentIndex; } @end

从上面程序中的两行粗体字代码可以看出，该视图控制器类的view并不是UIView，而是自定义的FKDrawView，这个FKDrawView就是实现本应用的关键，FKDrawView不仅要重写drawRect:方法，该方法还完成两件事情：将内存中的图片绘制出来；用户手指拖动进行“实时”绘制。

FKDrawView类的接口代码比较简单，只是定义currentColor、shape两个属性即可，这两个属性用于接收控制器传入的绘制颜色和绘制形状。FKDrawView类的实现代码如下。

程序清单：codes/12/12.2/HandDraw/HandDraw/FKDrawView.m

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@implementation FKDrawView CGPoint firstTouch, prevTouch, lastTouch; // 定义向内存中的图片执行绘图的CGContextRef CGContextRef buffCtx; UIImage * image ; - (id)initWithCoder:(NSCoder*)aCoder {     self = [super initWithCoder:aCoder];     if (self) {         self.currentColor = [UIColor redColor];  // 初始化时将当前颜色设为红色         UIGraphicsBeginImageContext(self.bounds.size);  // 创建内存中的图片         // 获取向内存中的图片执行绘图的CGContextRef         buffCtx = UIGraphicsGetCurrentContext();     }     return self; } // 当用户手指开始触碰时激发该方法 - (void) touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {     UITouch *touch = [touches anyObject];     firstTouch = [touch locationInView:self];  // 获取触碰点坐标     // 如果当前正在进行自由绘制，prevTouch代表第一个触碰点     if (self.shape == kPenShape)     {         prevTouch = firstTouch;     } } // 当用户手指在控件上拖动时不断激发该方法 - (void) touchesMoved:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {     UITouch *touch = [touches anyObject];     lastTouch = [touch locationInView:self];  // 获取触碰点坐标     // 如果当前正在进行自由绘制     if (self.shape == kPenShape)     {         [self draw:buffCtx];  // 向内存中的图片执行绘制         // 取出内存中的图片，保存到image中         image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();     }     // 通知该控件重绘，此时会实时绘制起始点与用户手指拖动点之间的形状     [self setNeedsDisplay]; } // 当用户手指离开控件时激发该方法 - (void) touchesEnded:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {     UITouch *touch = [touches anyObject];     lastTouch = [touch locationInView:self];  // 获取离开触碰的点坐标     // 向内存中的图片执行绘制，即把最终确定的图形绘制到内存中的图片上     [self draw:buffCtx];     image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();     [self setNeedsDisplay];  // 通知重绘 } - (void)drawRect:(CGRect)rect {     CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();  // 获取绘图上下文     [image drawAtPoint:CGPointZero];  // 将内存中的图片绘制出来     [self draw:ctx];  // 调用draw:方法执行绘制 } // 定义一个函数，用于根据firstTouch、lastTouch来确定矩形区域 - (CGRect) curRect {     return CGRectMake(firstTouch.x, firstTouch.y,         lastTouch.x - firstTouch.x ,         lastTouch.y - firstTouch.y); } - (void)draw:(CGContextRef)ctx {     // 设置线条颜色     CGContextSetStrokeColorWithColor(ctx, self.currentColor.CGColor);     CGContextSetFillColorWithColor(ctx, self.currentColor.CGColor);  // 设置填充颜色     CGContextSetLineWidth(ctx, 2.0);  // 设置线宽     CGContextSetShouldAntialias(ctx, YES);     switch (self.shape) {         CGFloat leftTopX , leftTopY;         case kLineShape:             // 添加从firstTouch到lastTouch的路径             CGContextMoveToPoint(ctx, firstTouch.x, firstTouch.y);             CGContextAddLineToPoint(ctx, lastTouch.x, lastTouch.y);             CGContextStrokePath(ctx);  // 绘制路径             break;         case kRectShape:             CGContextFillRect(ctx ,[self curRect]);  // 填充矩形             break;         case kEllipseShape:             CGContextFillEllipseInRect(ctx ,[self curRect]);  // 填充椭圆             break;         case kRoundRectShape:             // 计算左上角的坐标             leftTopX = firstTouch.x < lastTouch.x ? firstTouch.x : lastTouch.x;             leftTopY = firstTouch.y < lastTouch.y ? firstTouch.y : lastTouch.y;             // 添加圆角矩形的路径             CGContextAddRoundRect(ctx ,leftTopX ,leftTopY ,                 fabs(lastTouch.x - firstTouch.x), fabs(lastTouch.y - firstTouch.y), 16);             CGContextFillPath(ctx);  // 填充路径             break;         case kPenShape:             // 添加从prevTouch到lastTouch的路径             CGContextMoveToPoint(ctx, prevTouch.x, prevTouch.y);             CGContextAddLineToPoint(ctx, lastTouch.x, lastTouch.y);             CGContextStrokePath(ctx);  // 绘制路径             prevTouch = lastTouch;  // 使用prevTouch保存当前点             break;     } } @end

该程序的关键是上面的粗体字draw:方法，该方法会根据想要绘制的图形类型，绘制不同的形状。需要读者留意的是，该方法在两个地方被调用过——当用户拖动手指时，激发touchesMoved: withEvent:方法，该方法中会通知该控件重绘自己，该控件会调用drawRect:方法进行重绘，drawRect:方法中调用了这个粗体字draw:方法执行实时绘制。除此之外，当用户手指结束触碰时，激发touchesEnded: withEvent:方法，该方法中调用了[self draw:buffCtx];代码，这行代码将会把起始点到结束触碰点的形状绘制在内存中的图片上。

程序中还有一个稍微有点复杂的地方，就是所谓的“自由绘制”。即当用户手指在屏幕 上拖动时，程序需要绘制手指拖动的轨迹，这条轨迹表面上看是一条不规则的曲线，但实际上它由很多很短的线段组成——当用户手指在屏幕上拖动时，程序会不断 地从上一个触碰点绘制到当前触碰点，由于这些线段都非常短，因此，用户会以为我们绘制了一条光滑的曲线。程序为了完成这个绘制过程，使用prevPoint保存上一个触碰点的坐标，并不断地绘制从prevPoint到lastPoint的线段，每次绘制完成后，使用prevPoint保存当前触碰点的坐标，这对下一次绘制而言，当前触碰点就变成了上一个触碰点。

编译、运行该程序，用户即可在屏幕上绘制任意的形状，绘制效果如图12.17所示。