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《30天自制操作系统》笔记(09)——绘制窗口

2024-07-07 14:04:13   226人阅读

《30天自制操作系统》笔记(09)——绘制窗口

进度回顾

上一篇中介绍了图层式窗口管理的思路和算法。在此基础上，本篇就解决绘制窗口及其简单的优化问题。

这里稍微吐槽一下《30天自制操作系统》原作者。全书我刚刚看了三分之一，写得确实不错，但是我能感受到原作者是习惯用汇编语言和汇编思维来写程序的。虽然书里尽量使用了C语言，但给我一种用C写汇编的感觉。也可能是原作者故意简化了OS开发过程，方便初学者理解吧。幸好这在我预料之中，一开始我就打算先看完这本书然后自己再从零设计OS的。

看似立体的窗口其实是画出来的

从第一次见到电脑屏幕上的窗口开始，我就想知道它是怎么做到的。一直在怀疑，现在终于确信了看似立体的窗口、按钮什么的，全是画出来的。

 
 1 void make_window8(unsigned char *buf, int xsize, int ysize, char *title)
 2 {
 3     static char closebtn[14][16] = {
 4         "OOOOOOOOOOOOOOO@",
 5         "OQQQQQQQQQQQQQ$@",
 6         "OQQQQQQQQQQQQQ$@",
 7         "OQQQ@@QQQQ@@QQ$@",
 8         "OQQQQ@@QQ@@QQQ$@",
 9         "OQQQQQ@@@@QQQQ$@",
10         "OQQQQQQ@@QQQQQ$@",
11         "OQQQQQ@@@@QQQQ$@",
12         "OQQQQ@@QQ@@QQQ$@",
13         "OQQQ@@QQQQ@@QQ$@",
14         "OQQQQQQQQQQQQQ$@",
15         "OQQQQQQQQQQQQQ$@",
16         "O$$$$$$$$$$$$$$@",
17         "@@@@@@@@@@@@@@@@"
18     };
19     int x, y;
20     char c;
21     boxfill8(buf, xsize, COL8_C6C6C6, 0,         0,         xsize - 1, 0        );
22     boxfill8(buf, xsize, COL8_FFFFFF, 1,         1,         xsize - 2, 1        );
23     boxfill8(buf, xsize, COL8_C6C6C6, 0,         0,         0,         ysize - 1);
24     boxfill8(buf, xsize, COL8_FFFFFF, 1,         1,         1,         ysize - 2);
25     boxfill8(buf, xsize, COL8_848484, xsize - 2, 1,         xsize - 2, ysize - 2);
26     boxfill8(buf, xsize, COL8_000000, xsize - 1, 0,         xsize - 1, ysize - 1);
27     boxfill8(buf, xsize, COL8_C6C6C6, 2,         2,         xsize - 3, ysize - 3);
28     boxfill8(buf, xsize, COL8_000084, 3,         3,         xsize - 4, 20       );
29     boxfill8(buf, xsize, COL8_848484, 1,         ysize - 2, xsize - 2, ysize - 2);
30     boxfill8(buf, xsize, COL8_000000, 0,         ysize - 1, xsize - 1, ysize - 1);
31     putfonts8_asc(buf, xsize, 24, 4, COL8_FFFFFF, title);
32     for (y = 0; y < 14; y++) {
33         for (x = 0; x < 16; x++) {
34             c = closebtn[y][x];
35             if (c == ‘@‘) {
36                 c = COL8_000000;
37             } else if (c == ‘$‘) {
38                 c = COL8_848484;
39             } else if (c == ‘Q‘) {
40                 c = COL8_C6C6C6;
41             } else {
42                 c = COL8_FFFFFF;
43             }
44             buf[(5 + y) * xsize + (xsize - 21 + x)] = c;
45         }
46     }
47     return;
48 }

这个绘制"关闭"按钮的代码和绘制鼠标的代码多么相似！其实都是画出来的立体效果而已。

当然，这么静态地在主函数里绘制一次还不够，还要给窗口添加一个图层，并注册到OS的sheetctrl链表中。这样，当窗口发生激活、移动时，sheetctrl就会刷新这个窗口了。

优化1-减少需要刷新的图层

把"每次刷新都遍历所有图层"改进为"仅对内容发生变化的图层及其以上的图层进行刷新"。

1 void sheet_refreshsub(struct SHTCTL *ctl, int vx0, int vy0, int vx1, int vy1, int h0)
2 {
3     /* 略 */
4     for (h = h0; h <= ctl->top; h++) {
5         /* 略 */
6     }
7     return;
8 }

调用sheet_refreshsub()函数的位置都要相应修改。

 1 void sheet_refresh(struct SHEET *sht, int bx0, int by0, int bx1, int by1)
 2 {
 3     if (sht->height >= 0) { /* 如果正在显示，则按新图层的信息进行刷新 */
 4         sheet_refreshsub(sht->ctl, sht->vx0 + bx0, sht->vy0 + by0, sht->vx0 + bx1, sht->vy0 + by1, sht->height);
 5     }
 6     return;
 7 }
 8 
 9 void sheet_slide(struct SHEET *sht, int vx0, int vy0)
10 {
11     int old_vx0 = sht->vx0, old_vy0 = sht->vy0;
12     sht->vx0 = vx0;
13     sht->vy0 = vy0;
14     if (sht->height >= 0) { /* 如果正在显示，则按新图层的信息进行刷新 */
15         sheet_refreshsub(sht->ctl, old_vx0, old_vy0, old_vx0 + sht->bxsize, old_vy0 + sht->bysize, 0);
16         sheet_refreshsub(sht->ctl, vx0, vy0, vx0 + sht->bxsize, vy0 + sht->bysize, sht->height);
17     }
18     return;
19 }
20 
21 void sheet_updown(struct SHEET *sht, int height)
22 {
23     /* 略 */
24 
25     /* 以下主要是对sheets[]的重新排列 */
26     if (old > height) {    /* 比以前低 */
27         if (height >= 0) {
28             /* 中间的提起 */
29             for (h = old; h > height; h--) {
30                 ctl->sheets[h] = ctl->sheets[h - 1];
31                 ctl->sheets[h]->height = h;
32             }
33             ctl->sheets[height] = sht;
34             sheet_refreshsub(ctl, sht->vx0, sht->vy0, sht->vx0 + sht->bxsize, sht->vy0 + sht->bysize, height + 1);
35         } else {    /* 隐藏 */
36             if (ctl->top > old) {
37                 /* 把上面的降下来 */
38                 for (h = old; h < ctl->top; h++) {
39                     ctl->sheets[h] = ctl->sheets[h + 1];
40                     ctl->sheets[h]->height = h;
41                 }
42             }
43             ctl->top--; /* 正在显示的图层减少了一个，故最上面的高度也减少 */
44             sheet_refreshsub(ctl, sht->vx0, sht->vy0, sht->vx0 + sht->bxsize, sht->vy0 + sht->bysize, 0);
45         }
46     } else if (old < height) {    /* 比以前高 */
47         if (old >= 0) {
48             /* 中间的图层往下降一层 */
49             for (h = old; h < height; h++) {
50                 ctl->sheets[h] = ctl->sheets[h + 1];
51                 ctl->sheets[h]->height = h;
52             }
53             ctl->sheets[height] = sht;
54         } else {    /*从隐藏状态变为显示状态 */
55             /* 把在上面的图层往上提高一层 */
56             for (h = ctl->top; h >= height; h--) {
57                 ctl->sheets[h + 1] = ctl->sheets[h];
58                 ctl->sheets[h + 1]->height = h + 1;
59             }
60             ctl->sheets[height] = sht;
61             ctl->top++; /* 显示中的图层增加了一个，故最上面的高度也增加 */
62         }
63         sheet_refreshsub(ctl, sht->vx0, sht->vy0, sht->vx0 + sht->bxsize, sht->vy0 + sht->bysize, height);
64     }
65     return;
66 }
修改相应的位置

在sheet_slide函数里，图层的移动有时会导致下面的图层露出，所以要从最下面开始刷新。另一方面，在移动目标处，比新移来的图层位置还要低的图层没有什么变化，而且只是隐藏起来了，所以只要刷新移动的图层和它上面的图层就可以了。

优化2-借助图层map

这是个空间换时间的优化方式。

首先，开辟一块内存，大小和VRAM一样，我们称之为map。这个map用来表示画面上的点是哪个图层的像素，所以它相当于图层的地图。

文字不好表达清楚，看图则一目了然。

当刷新图层1的时候，如果对照这个map刷新，就不会覆盖被其他图层挡住的部分了。

原理就是这样，并不高深。代码也很简单，而且不必要看了。

效果如下。

总结

本篇终于能够画出类似windows应用程序窗口那样的窗口。原来那么立体的窗口真是一点一点画出来的。解决了10多年的疑问，真舒服。

原作者对绘制窗口这个问题进行了多次优化，效果很好。不知道windows的窗口绘制是如何优化的，不知道《30天自制操作系统》后续章节还有没有继续优化？革命尚未成功，同志仍需努力啊。

 


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