图形上下文表示绘图目的地。它包含绘图系统执行任何后续绘图命令所需的绘图参数和所有特定于设备的信息。图形上下文定义基本绘图属性，例如绘制时使用的颜色，剪切区域，线宽和样式信息，字体信息，合成选项以及其他几个。
您可以通过使用Quartz上下文创建函数或使用Mac OS X框架或iOS中的UIKit框架提供的更高级别的函数来获取图形上下文。 Quartz提供了各种Quartz图形上下文的功能，包括位图和PDF，您可以使用它们来创建自定义内容。
本章介绍如何为各种绘图目的地创建图形上下文。图形上下文在代码中由数据类型CGContextRef表示，它是一种不透明的数据类型。获得图形上下文后，可以使用Quartz 2D函数绘制上下文，对上下文执行操作（如旋转），以及更改图形状态参数（如线宽和填充颜色）。
绘制到iOS中的视图图形上下文
要在iOS应用程序中绘制到屏幕，您需要设置一个UIView对象并实现其drawRect：方法来执行绘制。当视图在屏幕上可见并且其内容需要更新时，将调用视图的drawRect：方法。在调用自定义drawRect：方法之前，视图对象会自动配置其绘图环境，以便您的代码可以立即开始绘制。作为此配置的一部分，UIView对象为当前绘图环境创建图形上下文（CGContextRef不透明类型）。您通过调用UIKit函数UIGraphicsGetCurrentContext在drawRect：方法中获取此图形上下文。
UIKit中使用的默认坐标系统与Quartz使用的坐标系统不同。在UIKit中，原点在左上角，正-y值指向下。 UIView对象修改Quartz图形上下文的CTM以匹配UIKit约定，将原点转换为视图的左上角，并通过将其乘以-1来反转y轴。有关修改坐标系统以及您自己的绘图代码的含义的更多信息，请参阅Quartz 2D坐标系统。
UIView对象在iOS的视图编程指南中有详细描述。
在Mac OS X中创建窗口图形上下文
在Mac OS X中绘制时，您需要创建一个适合您所使用的框架的窗口图形上下文。 Quartz 2D API本身不提供获取窗口图形上下文的函数。 相反，您使用Cocoa框架来获取在Cocoa中创建的窗口的上下文。
您可以从Cocoa应用程序的drawRect：例程中使用以下代码行获取Quartz图形上下文：
CGContextRef myContext = [[NSGraphicsContext currentContext] graphicsPort];
方法currentContext返回当前线程的NSGraphicsContext实例。 方法graphicsPort返回由接收器表示的低级，平台特定的图形上下文，这是一个Quartz图形上下文。 （不要被方法名称混淆;它们是历史的。）有关更多信息，请参阅NSGraphicsContext类参考。
获得图形上下文后，可以在Cocoa应用程序中调用任何Quartz 2D绘图函数。 你也可以混合Quartz 2D调用和Cocoa绘图调用。 您可以通过查看图2-1，看到Quartz 2D绘图到Cocoa视图的示例。 该图由两个重叠的矩形组成，不透明的红色和部分透明的蓝色。 您将了解有关颜色和颜色空间透明度的更多信息。 控制多少可以“看透”颜色的能力是Quartz 2D的标志性功能之一。
要创建图2-1中的图形，首先创建一个Cocoa应用程序Xcode项目。 在Interface Builder中，将自定义视图拖动到窗口并将其子类化。 然后为子类视图编写一个实现，类似于清单2-1所示。 对于此示例，子类视图命名为MyQuartzView。 视图的drawRect：方法包含所有Quartz绘图代码。 每个编号的代码行的详细说明显示在列表之后。
注：NSView类的drawRect：方法在每次需要绘制视图时自动调用。 要了解更多关于覆盖drawRect：方法，请参阅NSView类参考。
// 绘制到窗口图形上下文
@implementation MyQuartzView
- (id)initWithFrame:(NSRect)frameRect
{
self = [super initWithFrame:frameRect];
return self;
}
- (void)drawRect:(NSRect)rect
{
CGContextRef myContext = [[NSGraphicsContext // 1
currentContext] graphicsPort];
// ********** Your drawing code here ********** // 2
CGContextSetRGBFillColor (myContext, 1, 0, 0, 1);// 3
CGContextFillRect (myContext, CGRectMake (0, 0, 200, 100 ));// 4
CGContextSetRGBFillColor (myContext, 0, 0, 1, .5);// 5
CGContextFillRect (myContext, CGRectMake (0, 0, 100, 200));// 6
}
@end
这里是代码所做的事情：
- 获取视图的图形上下文。
- 这是您插入绘图代码的位置。 以下四行代码是使用Quartz 2D函数的示例。
- 设置完全不透明的红色填充颜色。 有关颜色和alpha（设置不透明度）的信息，请参阅颜色和颜色空间。
- 填充原点为（0,0）且宽度为200，高度为100的矩形。有关绘制矩形的信息，请参阅路径。
- 设置部分透明的蓝色填充颜色。
- 填充原点为（0,0）且宽度为100，高度为200的矩形。
创建PDF图形上下文
当您创建PDF图形上下文并绘制到该上下文时，Quartz将您的绘图记录为写入文件的一系列PDF绘图命令。 您提供PDF输出的位置和默认媒体框 - 指定页面边界的矩形。 图2-2显示了绘制到PDF图形上下文，然后在预览中打开生成的PDF的结果。
Quartz 2D API提供了两个创建PDF图形上下文的函数：
- CGPDFContextCreateWithURL，当您想要将PDF输出的位置指定为Core Foundation URL时使用它。 清单2-2显示了如何使用此函数创建PDF图形上下文。
- CGPDFContextCreate，您希望将PDF输出发送到数据使用者时使用。 （有关更多信息，请参阅Quartz 2D中的数据管理。）清单2-3显示了如何使用此函数创建PDF图形上下文。
每个编号行之后的每个编号行的详细说明。
iOS注释：iOS中的PDF图形上下文使用Quartz提供的默认坐标系，而不应用变换来匹配UIKit坐标系。 如果应用程序计划在PDF图形上下文和UIView对象提供的图形上下文之间共享图形代码，应用程序应修改PDF图形上下文的CTM以修改坐标系。 参见 Quartz 2D坐标系。
// 调用CGPDFContextCreateWithURL以创建PDF图形上下文
CGContextRef MyPDFContextCreate (const CGRect *inMediaBox,
CFStringRef path)
{
CGContextRef myOutContext = NULL;
CFURLRef url;
url = CFURLCreateWithFileSystemPath (NULL, // 1
path,
kCFURLPOSIXPathStyle,
false);
if (url != NULL) {
myOutContext = CGPDFContextCreateWithURL (url,// 2
inMediaBox,
NULL);
CFRelease(url);// 3
}
return myOutContext;// 4
}
这里是代码做了什么：
- 调用Core Foundation函数以从提供给MyPDFContextCreate函数的CFString对象创建CFURL对象。 您传递NULL作为第一个参数以使用默认分配器。 您还需要指定路径样式，对于此示例，它是一个POSIX样式的路径名。
- 调用Quartz 2D函数使用刚创建的PDF位置（作为CFURL对象）和指定PDF边界的矩形创建PDF图形上下文。 矩形（CGRect）传递到MyPDFContextCreate函数，并且是PDF的默认页面媒体边界框。
- 释放CFURL对象。
- 返回PDF图形上下文。 调用者必须在不再需要时释放图形上下文。
// 调用CGPDFContextCreate创建PDF图形上下文
CGContextRef MyPDFContextCreate (const CGRect *inMediaBox,
CFStringRef path)
{
CGContextRef myOutContext = NULL;
CFURLRef url;
CGDataConsumerRef dataConsumer;
url = CFURLCreateWithFileSystemPath (NULL, // 1
path,
kCFURLPOSIXPathStyle,
false);
if (url != NULL)
{
dataConsumer = CGDataConsumerCreateWithURL (url);// 2
if (dataConsumer != NULL)
{
myOutContext = CGPDFContextCreate (dataConsumer, // 3
inMediaBox,
NULL);
CGDataConsumerRelease (dataConsumer);// 4
}
CFRelease(url);// 5
}
return myOutContext;// 6
}
这里是代码做了什么：
- 调用Core Foundation函数以从提供给MyPDFContextCreate函数的CFString对象创建CFURL对象。您传递NULL作为第一个参数以使用默认分配器。您还需要指定路径样式，对于此示例，它是一个POSIX样式的路径名。
- 使用CFURL对象创建Quartz数据使用者对象。如果不想使用CFURL对象（例如，要将PDF数据放置在CFURL对象无法指定的位置），可以从一组回调函数中创建数据使用者您在应用程序中实现。有关更多信息，请参阅Quartz 2D中的数据管理。
- 调用Quartz 2D函数创建一个PDF图形上下文作为传递给MyPDFContextCreate函数的数据使用者和矩形（类型CGRect）的参数。此矩形是PDF的默认页面媒体边界框。
- 释放数据使用者。
- 释放CFURL对象。
- 返回PDF图形上下文。调用者必须在不再需要时释放图形上下文。
清单2-4显示了如何调用MyPDFContextCreate例程并绘制它。 每个编号的代码行的详细说明显示在列表之后。
// 绘制到PDF图形上下文
CGRect mediaBox;// 1
mediaBox = CGRectMake (0, 0, myPageWidth, myPageHeight);// 2
myPDFContext = MyPDFContextCreate (&mediaBox, CFSTR("test.pdf"));// 3
CFStringRef myKeys[1];// 4
CFTypeRef myValues[1];
myKeys[0] = kCGPDFContextMediaBox;
myValues[0] = (CFTypeRef) CFDataCreate(NULL,(const UInt8 *)&mediaBox, sizeof (CGRect));
CFDictionaryRef pageDictionary = CFDictionaryCreate(NULL, (const void **) myKeys,
(const void **) myValues, 1,
&kCFTypeDictionaryKeyCallBacks,
& kCFTypeDictionaryValueCallBacks);
CGPDFContextBeginPage(myPDFContext, &pageDictionary);// 5
// ********** Your drawing code here **********// 6
CGContextSetRGBFillColor (myPDFContext, 1, 0, 0, 1);
CGContextFillRect (myPDFContext, CGRectMake (0, 0, 200, 100 ));
CGContextSetRGBFillColor (myPDFContext, 0, 0, 1, .5);
CGContextFillRect (myPDFContext, CGRectMake (0, 0, 100, 200 ));
CGPDFContextEndPage(myPDFContext);// 7
CFRelease(pageDictionary);// 8
CFRelease(myValues[0]);
CGContextRelease(myPDFContext);
这里是代码做了什么：
- 声明用于定义PDF媒体框的矩形的变量。
- 将媒体框的原点设置为（0,0），将宽度和高度设置为应用程序提供的变量。
- 调用函数MyPDFContextCreate（参见清单2-3）以获取PDF图形上下文，提供媒体框和路径名。宏CFSTR将字符串转换为CFStringRef数据类型。
- 使用页面选项设置字典。在此示例中，仅指定了媒体框。您不必传递与用于设置PDF图形上下文相同的矩形。您在此处添加的媒体框将取代您传递的用于设置PDF图形上下文的矩形。
- 表示页面的开始。此功能用于面向页面的图形，这是PDF图纸。
调用Quartz 2D绘图函数。您将此代码和以下四行代码替换为适合6. 您的应用程序的绘图代码。 - 表示PDF页面的结尾。
- 当不再需要字典和PDF图形上下文时，发布字典和PDF图形上下文
您可以将任何内容写入适合您的应用程序的PDF - 图像，文本，路径绘图 - 您可以添加链接和加密。 有关详细信息，请参阅PDF文档创建，查看和转换。
创建位图图形上下文
位图图形上下文接受指向包含用于位图的存储空间的存储器缓冲器的指针。 当您绘制到位图图形上下文中时，缓冲区将更新。 释放图形上下文后，您可以使用指定的像素格式完全更新位图。
注：位图图形上下文有时用于绘制屏幕。 在决定为此目的使用位图图形上下文之前，请参阅Core Graphics Layer Drawing。 CGLayer对象（CGLayerRef）针对离屏绘制进行了优化，因为只要有可能，Quartz缓存视频卡上的图层。
iOS 注：iOS应用程序应该使用函数UIGraphicsBeginImageContextWithOptions而不是使用这里描述的低级Quartz函数。 如果应用程序使用Quartz创建屏幕外位图，则位图图形上下文使用的坐标系是默认的Quartz坐标系。 相反，如果您的应用程序通过调用函数UIGraphicsBeginImageContextWithOptions创建一个图像上下文，UIKit将应用相同的变换到上下文的坐标系统，就像对UIView对象的图形上下文一样。 这允许您的应用程序使用相同的绘图代码，无需担心不同的坐标系。 虽然您的应用程序可以手动调整坐标变换矩阵以获得正确的结果，但在实践中，这样做没有性能优势。
您使用函数CGBitmapContextCreate创建位图图形上下文。 此函数采用以下参数：
- ** data**。 提供一个指针指向您想要绘制图形的内存中的目标。 此内存块的大小应至少为（bytesPerRow * height）字节。
- ** width**。 指定位图的宽度（以像素为单位）。
- ** height**。 指定位图的高度（以像素为单位）。
- ** bitsPerComponent**。 指定要用于存储器中像素的每个分量的位数。 例如，对于32位像素格式和RGB颜色空间，您可以指定每个组件8位的值。 请参阅支持的像素格式。
- ** bytesPerRow**。 指定位图每行使用的内存字节数。
小记：当创建位图图形上下文时，如果确保数据和bytesPerRow为16字节对齐，您将获得最佳性能。
- ** colorspace**。用于位图上下文的颜色空间。创建位图图形上下文时，可以提供灰色，RGB，CMYK或NULL颜色空间。有关颜色空间和颜色管理原则的详细信息，请参阅颜色管理概述。有关在Quartz中创建和使用颜色空间的信息，请参阅颜色和颜色空间。有关支持的颜色空间的信息，请参阅位图图像和图像掩码章节中的颜色空间和位图布局。
- bitmapInfo。位图布局信息，表示为CGBitmapInfo常量，指定位图是否应包含alpha分量，alpha分量（如果有一个）在像素中的相对位置，alpha分量是否预乘，以及颜色分量是整数或浮点值。有关这些常量，使用每个常量以及位图图形上下文和图像的Quartz支持的像素格式的详细信息，请参阅位图图像和图像掩码章节中的颜色空间和位图布局。
清单2-5显示了如何创建位图图形上下文。 当你绘制到产生的位图图形上下文中时，Quartz将你的绘图记录为指定的内存块中的位图数据。 每个编号的代码行的详细说明在列表之后。
// 创建位图图形上下文
CGContextRef MyCreateBitmapContext (int pixelsWide,
int pixelsHigh)
{
CGContextRef context = NULL;
CGColorSpaceRef colorSpace;
void * bitmapData;
int bitmapByteCount;
int bitmapBytesPerRow;
bitmapBytesPerRow = (pixelsWide * 4);// 1
bitmapByteCount = (bitmapBytesPerRow * pixelsHigh);
colorSpace = CGColorSpaceCreateWithName(kCGColorSpaceGenericRGB);// 2
bitmapData = calloc( bitmapByteCount, sizeof(uint8_t) );// 3
if (bitmapData == NULL)
{
fprintf (stderr, "Memory not allocated!");
return NULL;
}
context = CGBitmapContextCreate (bitmapData,// 4
pixelsWide,
pixelsHigh,
8, // bits per component
bitmapBytesPerRow,
colorSpace,
kCGImageAlphaPremultipliedLast);
if (context== NULL)
{
free (bitmapData);// 5
fprintf (stderr, "Context not created!");
return NULL;
}
CGColorSpaceRelease( colorSpace );// 6
return context;// 7
}
这里是代码做了什么：
- 声明一个变量来表示每行的字节数。在该示例中位图中的每个像素由4个字节表示;红色，绿色，蓝色和alpha各8位。
- 创建一个通用的RGB颜色空间。您还可以创建CMYK颜色空间。有关详细信息和关于通用颜色空间与器件相关颜色空间的讨论，请参阅颜色和颜色空间。
- 调用calloc函数来创建和清除存储位图数据的内存块。此示例创建一个32位RGBA位图（即，每个像素有32位的数组，每个像素包含红色，绿色，蓝色和alpha信息各8位）。位图中的每个像素占用4个字节的内存。在Mac OS X 10.6和iOS 4中，可以省略此步骤 - 如果将NULL传递为位图数据，Quartz会自动为位图分配空间。
- 创建位图图形上下文，提供位图数据，位图的宽度和高度，每个组件的位数，每行的字节数，颜色空间以及指定位图是否应包含Alpha通道及其像素中的相对位置。常数kCGImageAlphaPremultipliedLast表示alpha分量存储在每个像素的最后一个字节，颜色分量已经乘以该alpha值。有关预乘alpha的更多信息，请参阅Alpha值。
- 如果由于某种原因未创建上下文，则释放为位图数据分配的内存。
- 释放颜色空间。
- 返回位图图形上下文。调用者必须在不再需要时释放图形上下文
清单2-6显示了调用MyCreateBitmapContext创建位图图形上下文，使用位图图形上下文创建一个CGImage对象，然后将结果图像绘制到窗口图形上下文的代码。 图2-3显示了绘制到窗口的图像。 每个编号的代码行的详细说明在列表之后。
// 绘制到位图图形上下文
CGRect myBoundingBox;// 1
myBoundingBox = CGRectMake (0, 0, myWidth, myHeight);// 2
myBitmapContext = MyCreateBitmapContext (400, 300);// 3
// ********** Your drawing code here ********** // 4
CGContextSetRGBFillColor (myBitmapContext, 1, 0, 0, 1);
CGContextFillRect (myBitmapContext, CGRectMake (0, 0, 200, 100 ));
CGContextSetRGBFillColor (myBitmapContext, 0, 0, 1, .5);
CGContextFillRect (myBitmapContext, CGRectMake (0, 0, 100, 200 ));
myImage = CGBitmapContextCreateImage (myBitmapContext);// 5
CGContextDrawImage(myContext, myBoundingBox, myImage);// 6
char *bitmapData = CGBitmapContextGetData(myBitmapContext); // 7
CGContextRelease (myBitmapContext);// 8
if (bitmapData) free(bitmapData); // 9
CGImageRelease(myImage);
这里是代码做了什么：
- 声明一个变量来存储边界框的原点和尺寸，Quartz将绘制从位图图形上下文创建的图像。
- 将边界框的原点设置为（0,0），将宽度和高度设置为先前声明的变量，但其声明未在此代码中显示。
- 调用应用程序提供的函数MyCreateBitmapContext（参见清单2-5）创建一个宽400像素，高300像素的位图上下文。您可以使用适 合于应用程序的任何尺寸创建位图图形上下文。
- 调用Quartz 2D函数来绘制位图图形上下文。您将使用适合您的应用程序的绘图代码替换此代码和接下来的四行代码。
- 从位图图形上下文创建一个Quartz 2D图像（CGImageRef）。
- 将图像绘制到由边界框指定的窗口图形上下文中的位置。边界框指定用户空间中用于绘制图像的位置和尺寸。
此示例不显示窗口图形上下文的创建。有关如何创建窗口图形上下文的信息，请参阅在Mac OS X中创建窗口图形上下文。 - 获取与位图图形上下文相关联的位图数据。
- 在不再需要时释放位图图形上下文。
- 释放位图数据（如果存在）。
- 在不再需要时释放图像。
支持的像素格式
表2-1总结了位图图形上下文，相关颜色空间（cs）和格式首次可用的Mac OS X版本支持的像素格式。 像素格式被指定为每像素比特（bpp）和每分量比特（bpc）。 该表还包括与该像素格式相关联的位图信息常数。 有关每个位图信息格式常量表示的详细信息，请参阅CGImage参考
抗锯齿
位图图形上下文支持反锯齿，这是人工纠正在绘制文本或形状时有时在位图图像中看到的锯齿状（或锯齿状）边缘的过程。当位图的分辨率显着低于眼睛的分辨率时，会出现这些锯齿状边缘。为了使对象在位图中显示平滑，Quartz为包围形状轮廓的像素使用不同的颜色。通过以这种方式混合颜色，形状看起来平滑。您可以在图2-4中看到使用抗锯齿的效果。您可以通过调用函数CGContextSetShouldAntialias关闭特定位图图形上下文的反锯齿。抗锯齿设置是图形状态的一部分。
您可以通过使用CGContextSetAllowsAntialiasing函数来控制是否允许特定图形上下文的反锯齿。传递true到此函数允许抗锯齿; false不允许它。此设置不是图形状态的一部分。当上下文和图形状态设置设置为true时，Quartz执行反锯齿。
获取打印的图形上下文
Mac OS X中的Cocoa应用程序通过自定义NSView子类实现打印。 通过调用它的print：方法告诉视图打印。 然后，视图将创建一个图形上下文，以打印机为目标并调用其drawRect：方法。 您的应用程序使用相同的绘图代码绘制到用于绘制到屏幕的打印机。 它还可以自定义drawRect：调用到发送到屏幕的打印机的图像不同。
有关在Cocoa中打印的详细讨论，请参阅Mac的“打印编程指南”。
