iOS開發CoreGraphics核心圖形框架之一——CGPath的應用

iOS開發CoreGraphics核心圖形框架之一——CGPath的應用

1、引言

    CoreGraphics核心圖形框架相較於UIKit框架更加偏於底層。在Objective-C工程中，CoreGraphics其中方法都是採用C語言風格進行編寫的，同時其並不支持Objective-C的自動引用計數，在使用這個框架進行編程時，開發者要手動對內存進行管理。在Swift工程中，Apple使用Swift語言對CoreGraphics礦建進行了重構，將CGPath，CGMutablePaht等都從新定義爲了類。CGPath能夠理解爲圖形的路徑，在Objective-C工程中，其實系統定義的一個內部結構體，開發者不能夠直接使用，開發者CGPathRef和CGMutablePathRef別名做爲CGPath的引用，實際上，CGPathRef和CGMutablePathRef都是CGPath結構體類型的指針，不一樣的是一個是const類型不可修改的，一個是能夠修改的，系統定義以下：

typedef struct CGPath *CGMutablePathRef;
typedef const struct CGPath *CGPathRef;

2、CGPath建立與內存管理的相關方法

    關於CGPath的建立與內存管理的相關方法，列舉以下：

//這個方法獲取CGPath類在CoreGraphics框架中的惟一標識
//CFTypeID 其實是無符號整型的別名 其爲CoreGraphics框架中每一個類都定義了一個標識 CGPath爲280
CFTypeID CGPathGetTypeID(void);
//這個方法建立一個srtuct CGPath * 指針 能夠理解爲可變的CGPath類
CGMutablePathRef  CGPathCreateMutable(void);
//這個方法經過一個CGPathRef來建立CGPathRef 
CGPathRef  CGPathCreateCopy(CGPathRef  path);
//這個方法在經過CGPathRef建立CGPathRef時會將得路徑進行transform變換後返回
CGPathRef  CGPathCreateCopyByTransformingPath(CGPathRef path, const CGAffineTransform * transform);
//這個方法經過CGPathRef建立可變的CGMutablePathRef
CGMutablePathRef CGPathCreateMutableCopy(CGPathRef path);
//意義同上，在建立的CGMutablePathRef基礎上進行一次transform變換在返回
CGMutablePathRef CGPathCreateMutableCopyByTransformingPath(CGPathRef path, const CGAffineTransform * transform)
//這個方法將建立矩形路徑 第一個參數爲要繪製的矩形區域 第2個參數爲要進行的transform變換
CGPathRef  CGPathCreateWithRect(CGRect rect,const CGAffineTransform * transform);
//這個方法將建立橢圓形路徑
CGPathRef CGPathCreateWithEllipseInRect(CGRect rect, const CGAffineTransform *  transform);
//這個方法用於建立圓角矩形路徑
/*
rect :繪製的矩形區域
cornerWidth: 橫向圓角尺寸
cornerHeight:縱向圓角尺寸
*/
CGPathRef CGPathCreateWithRoundedRect(CGRect rect, CGFloat cornerWidth, CGFloat cornerHeight,const CGAffineTransform * transform);
//這個方法用於建立虛線路徑
/*
這個方法略微有些複雜 其中參數意義以下：
path：要進行虛線化的路徑
phase：從lengths數組的第幾部分開始繪製虛線
lengths:C風格的數組 其中爲CGFloat值 表示每段虛線的繪製長度 例如傳入數組爲{10,5}，則虛線的先繪製長度爲10的實線 在繪製長度爲5的空白 在進行循環
count：這個參數須要設置爲lengths數組的長度
*/
CGPathRef CGPathCreateCopyByDashingPath(CGPathRef  path, const CGAffineTransform *  transform,CGFloat phase, const CGFloat *lengths, size_t count);
//經過CGPathRef來建立斜線
/*
lineWidth:設置線寬
lineCap:設置線帽風格 可選參數以下：
typedef CF_ENUM(int32_t, CGLineCap) {
    kCGLineCapButt,  默認的風格 線的端點精確到點
    kCGLineCapRound, 圓滑的端點 線的端點爲半徑爲線寬一半的圓弧
    kCGLineCapSquare 尖銳的過渡
};
lineJoin：設置鏈接線處的風格 可選參數以下：
typedef CF_ENUM(int32_t, CGLineJoin) {
    kCGLineJoinMiter, //以鋒利的角做爲鏈接線的轉折
    kCGLineJoinRound, //以圓角做爲鏈接線的轉折
    kCGLineJoinBevel  //貝塞爾風格的轉折
};
miterLimit：這個值將決定線鏈接處角的鋒利程度
*/
CGPathRef CGPathCreateCopyByStrokingPath(CGPathRef cg_nullable path, const CGAffineTransform * __nullable transform,CGFloat lineWidth, CGLineCap lineCap,CGLineJoin lineJoin, CGFloat miterLimit);
//手動使CGPathRef引用計數+1
CGPathRef CGPathRetain(CGPathRef cg_nullable path);
//手動使CGPathRef引用計數-1
void CGPathRelease(CGPathRef cg_nullable path);

自定義一個View視圖，在其drawRect方法中進行界面的繪製，示例代碼以下：

- (void)drawRect:(CGRect)rect {
    //獲取當前繪圖上下文
    CGContextRef contextRef = UIGraphicsGetCurrentContext();
    CGPoint center = CGPointMake(rect.size.width/2, rect.size.height/2);
    //建立圓角矩形路徑
    CGPathRef pathRef = CGPathCreateWithRoundedRect(CGRectMake(center.x-50, center.y-50, 100, 100), 30, 10, nil);
    //將路徑虛線化
    CGFloat floats[] = {10,5};
    pathRef = CGPathCreateCopyByDashingPath(pathRef, nil, 0, floats, 2);
    //設置繪製顏色
    [[UIColor redColor] setStroke];
    //將路徑添加到繪圖上下文中
    CGContextAddPath(contextRef, pathRef);
    //進行繪製
    CGContextDrawPath(contextRef, kCGPathStroke);
    //內存釋放
    CGPathRelease(pathRef);
}

運行後效果以下圖所示：

3、CGPath的路徑繪製相關方法

//將路徑移動到一個點做爲起點
void CGPathMoveToPoint(CGMutablePathRef  path,const CGAffineTransform * m, CGFloat x, CGFloat y);
//將路徑移動到某個點畫出一條線
void CGPathAddLineToPoint(CGMutablePathRef  path,const CGAffineTransform *  m, CGFloat x, CGFloat y);
//向路徑中添加一段二次貝塞爾曲線
/*
cpx:控制點的x座標
cpy:控制點的y座標
*/
void CGPathAddQuadCurveToPoint(CGMutablePathRef path,const CGAffineTransform * m, CGFloat cpx, CGFloat cpy,CGFloat x, CGFloat y);
//添加一段三次貝塞爾曲線
void CGPathAddCurveToPoint(CGMutablePathRef path,const CGAffineTransform * m, CGFloat cp1x, CGFloat cp1y,CGFloat cp2x, CGFloat cp2y, CGFloat x, CGFloat y);
//這個方法用於閉合路徑 調用這個方法後 路徑最後的端點將和起點閉合
void CGPathCloseSubpath(CGMutablePathRef path);
//向路徑中追加一個矩形
void CGPathAddRect(CGMutablePathRef  path, const CGAffineTransform * m, CGRect rect);
//向路徑中追加一組矩形
void CGPathAddRects(CGMutablePathRef path, const CGAffineTransform *  m, const CGRect *  rects,size_t count);
//向路徑中追加一組線條
void CGPathAddLines(CGMutablePathRef path, const CGAffineTransform *  m, const CGPoint * __nullable points, size_t count);
//添加一組橢圓
void CGPathAddEllipseInRect(CGMutablePathRef cg_nullable path,const CGAffineTransform * m, CGRect rect);
//向路徑中追加一組圓弧
/*
x:圓心x座標
y:圓心y座標
radius:弧線半徑
startAngle:起始角度
endAngle:終止角度
clockwise:是否順時針繪製
*/
void CGPathAddArc(CGMutablePathRef  path, const CGAffineTransform * m, CGFloat x, CGFloat y, CGFloat radius, CGFloat startAngle, CGFloat endAngle, bool clockwise);
//向路徑中追加一組圓弧
/*
x:圓心x座標
y:圓心y座標
radius:弧線半徑
startAngle:起始角度
delta:圓弧繪製的長度 爲弧度制 2π爲整個圓
*/
void CGPathAddRelativeArc(CGMutablePathRef  path, const CGAffineTransform * __nullable matrix, CGFloat x, CGFloat y, CGFloat radius, CGFloat startAngle, CGFloat delta);
//向路徑中追加一段圓弧 弧線是以(x1,y1)到(x2,y2)爲切線的弧線
void CGPathAddArcToPoint(CGMutablePathRef path,const CGAffineTransform * m, CGFloat x1, CGFloat y1, CGFloat x2, CGFloat y2, CGFloat radius);
//向路徑中追加一段路徑
void CGPathAddPath(CGMutablePathRef  path1,const CGAffineTransform *  m, CGPathRef path2);

示例代碼以下：

- (void)drawRect:(CGRect)rect {
    CGContextRef contextRef = UIGraphicsGetCurrentContext();
    CGPoint center = CGPointMake(rect.size.width/2, rect.size.height/2);
    CGMutablePathRef pathRef = CGPathCreateMutable();
    CGPathMoveToPoint(pathRef, nil, center.x, center.y-50);
    CGPathAddLineToPoint(pathRef, nil, center.x+100, center.y);
    CGPathAddQuadCurveToPoint(pathRef, nil, 0, 0, center.x+100, center.y-100);
    CGPathAddRelativeArc(pathRef, nil, 100, 100, 50, 0, M_PI);
    CGPathCloseSubpath(pathRef);
    [[UIColor redColor] setStroke];
    CGContextAddPath(contextRef, pathRef);
    CGContextDrawPath(contextRef, kCGPathStroke);
    CGPathRelease(pathRef);
    CGContextRelease(contextRef);
}

效果以下圖所示：

4、CGPath中的其餘方法彙總

//判斷某個路徑是否爲空
bool CGPathIsEmpty(CGPathRef path);
//判斷某個路徑是否爲某個矩形
bool CGPathIsRect(CGPathRef cg_nullable path, CGRect *  rect);
//獲取某個路徑當前繪製所在的點
CGPoint CGPathGetCurrentPoint(CGPathRef path);
//獲取某個路徑包含全部點的尺寸
CGPathGetBoundingBox(CGPathRef cg_nullable path);
//獲取某個路徑的尺寸
CGRect CGPathGetPathBoundingBox(CGPathRef path);
//判斷路徑是否包含某個點
bool CGPathContainsPoint(CGPathRef  path, const CGAffineTransform *  m, CGPoint point, bool eoFill);

5、關於CGPathElement結構體

        當每次向CGPath路徑作操做時，操做的過程實際上都會被記錄下來，每一個操做行爲節點都被封裝爲了CGPathElement結構體，開發者能夠經過以下方法來獲取全部操做行爲：

CGPathApply(pathRef, nil, func);

CGPathApply()方法中的第3個參數爲一個函數指針，示例C函數實現以下：

void func(void * __nullable info,
      const CGPathElement *  element){
    printf("%d",(*element).type);
}

CGPathElement結構體的定義以下：

struct CGPathElement {
  //操做節點的類型
  CGPathElementType type;
  //對應的點集
  CGPoint *  points;
};
//CGPathElementType枚舉定義以下
typedef CF_ENUM(int32_t, CGPathElementType) {
  //移動到點的操做行爲
  kCGPathElementMoveToPoint,
  //添加線的操做行爲
  kCGPathElementAddLineToPoint,
  //添加二次貝塞爾曲線的操做行爲
  kCGPathElementAddQuadCurveToPoint,
  //添加三次貝塞爾曲線的操做行爲
  kCGPathElementAddCurveToPoint,
  //閉合路徑的操做行爲
  kCGPathElementCloseSubpath
};

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