从头开始制作 C# 表单编辑器

lxwde

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2006年3月1日

CPOL

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通过实现 RectTracker 和透明控件来制作 C# Forms 编辑器。

下载源代码和可执行文件 - 201 Kb

Sample Image - SharpFormEditorDemo.jpg

引言

Forms 编辑器允许你在窗体上添加、移动、调整大小和删除控件。VC6 的对话框编辑器和 VS.NET 的 Forms 设计器是我们设计时常用的 Forms 编辑器。

在 .NET 框架中，此功能被封装为几个服务，以使程序员能够编写自己的 Forms 编辑器，这些编辑器以类似于 VS.NET 的 Forms 设计器的方式创建窗体。通过依赖 .NET 框架，程序员无需关心如何选择/移动/调整控件大小以及绘制选择矩形。他只需要实现一些基本服务，框架就会处理控件的选择并绘制选择效果。

本文尝试展示如何在不实现基本服务的情况下编写 Forms 编辑器，即自己完成控件的选择和选择效果的绘制。我希望通过这些，你可以推断出当你依赖 .NET 框架来实现自己的 Forms 编辑器时，幕后发生了什么。

进行窗体编辑的方法

编辑窗体上的控件时需要执行两个主要任务

阻止容器窗体中的控件接受系统事件，例如鼠标点击和键盘输入。
当选定的控件在容器窗体中的其他控件上移动时，在其他控件“之上”绘制选择矩形（请参见演示图片）。

第二项更令人头疼，因为 Windows 控件是由操作系统在你在容器窗体表面绘制选择矩形后绘制的。因此，如果选择矩形与其他容器控件重叠，它将始终被控件覆盖。

以下项目从不同方面解决了上述两个问题

Johan Rosengren 的 DialogEditorDemo。这是一个出色的对话框编辑器应用程序，具有许多其他功能。它不在对话框上放置真实的 Windows 控件。实际上，它只是在对话框表面绘制看起来像 Windows 控件的 GDI 对象，然后绘制选择矩形。由于伪控件和选择矩形的绘制都由用户应用程序执行，因此很容易在伪控件重叠时在其“上方”绘制选择矩形。Johan 的应用程序是一个 MFC 项目，我在 .NET 环境中用 C# 测试了他的方法，对于简单控件来说效果相当好，因为 .NET 框架已经在 System.Windows.Forms.ControlPaint 中实现了几种控件绘制方法，如 DrawButton()、DrawCheckBox()、DrawComboButton() 和 DrawRadioButton()。但是，这种方法有其局限性，绘制其他复杂控件会很困难，而且由于绘制的控件不是真实的 Windows 控件，因此无法在运行时编辑它们的属性。
Nashcontrol 的 C# Rect Tracker。这种方法通过将选择矩形跟踪器（RectTracker）实现为 UserControl 来部分解决上述两个问题。通过这样做，RectTraker 可以作为 UserControl 提升到最前面，并由操作系统绘制在 Z 顺序较低的其他控件“之上”。但效果不尽人意，有时移动/调整控件大小不如预期。
SharpDevelop。它是 .NET 平台的开源 IDE。如前所述，在 .NET 平台中，选择/移动/调整控件大小的功能已经封装在 .NET 框架中；你只需要实现 IDesignerHost、IContainer、IToolboxService、IUIService 和 ISelectionService 等接口和基本服务。但这种方法没有揭示底层原理，因为框架为你完成了繁重的工作。

Visual Studio 是如何做的？

答案是，在容器窗体之上的透明覆盖层上绘制选择矩形。当你在 Visual Studio 的 Forms 设计器中使用 Spy++ 检查窗体时，你会发现有一个名为“SelectionUIOverlay”的透明控件，它正好位于正在编辑的容器窗体的上方。

ExploreWithSpy++

实现你自己的 RectTracker 和 SelectionUIOverlay

我们现在需要一个 RectTracker 来跟踪选定的对象，以及一个真正透明的 SelectionUIOverlay 来绘制选择矩形。

C# RectTracker

MFC 的 CRectTracker 类已经存在很长时间了，它一直用作矩形对象的跟踪器。你可以在“AFXEXT.h”中找到它的定义，并在“...\atlmfc\src\mfc\trckrect.cpp”中找到其源代码。

由于 .NET 框架没有封装所有的 Windows API，因此将该类移植到 C#，你仍然需要通过 System.Runtime.InteropServices 调用一些 API 函数。但是，你可以使用 ControlPaint.DrawReversibleLine 或 ControlPaint.DrawReversibleFrame 绘制橡皮筋线（鼠标指针移动时跟随的焦点矩形，当按下鼠标左键时）和拖动矩形，这可以避免调用 GDI+ API。

//
private void DrawDragRect(Graphics gs,Rectangle rect,Rectangle rectLast)
{
   ControlPaint.DrawReversibleFrame(rectLast,Color.White,FrameStyle.Dashed);
   ControlPaint.DrawReversibleFrame(rect,Color.White,FrameStyle.Dashed);

}

我还派生了一个 FormRectTracker，它继承自 C# 的 RectTracker，用于选择和调整容器窗体的大小。它只需重写 RectTracker 的 HitTesthanles() 方法，以防止通过拖动其顶部/左边界来移动或调整容器窗体的大小。

//
protected override TrackerHit HitTestHandles(System.Drawing.Point point)
{
       TrackerHit hit = base.HitTestHandles (point);
       switch(hit) {
              case TrackerHit.hitTopLeft:
              case TrackerHit.hitTop:
              case TrackerHit.hitLeft:
              case TrackerHit.hitTopRight:
              case TrackerHit.hitBottomLeft:
              case TrackerHit.hitMiddle:
                    hit = TrackerHit.hitNothing;
                    break;
              default:
                    break;
       }
       return hit;
}

在我将 CRectTracker 从 MFC 移植到 C# 的过程中，我在网上发现了 fanjunxing 的实现 here。由于两个实现都是从同一个 MFC 类到 C# 的逐条翻译，因此这两个实现的大部分部分非常相似。区别在于如何绘制橡皮筋线以及在调整选择矩形大小时如何重建 Rectangle 对象。

透明 SelectionUIOverlay

由于 .NET 框架不直接支持透明控件，你可能会认为我们可以使用一个透明的子窗体作为透明控件，方法是将 TransparencyKey 设置为其 BackColor 的值。不幸的是，这种方法不起作用。如果子窗体的父窗体不是透明的，将子窗体的 TransparencyKey 设置为其 BackColor 将不会使子窗体透明。

要实现一个透明控件，你需要

为控件窗口添加透明样式

//
protected override CreateParams CreateParams 
{ 
       get 
       { 
              CreateParams cp=base.CreateParams; 
              cp.ExStyle|=0x00000020; //WS_EX_TRANSPARENT 
              return cp; 

       } 
}

重写 OnPaintBackground 事件。这是防止背景被绘制所必需的。

protected override void OnPaintBackground(PaintEventArgs pevent) 
{ 
       //do nothing 
}

编写一个实现 IMessageFilter 接口的消息过滤器。这是真正透明控件中最棘手的部分。如果你想在透明控件上绘制东西，同时又移动/调整它下面的控件的大小，你可以编写一个消息过滤器来阻止控件刷新，然后扩展透明控件的 Invalidate() 函数来绘制你自己的项目以及它下面的其他控件。

public class MessageFilter:System.Windows.Forms.IMessageFilter
{
       ...
       public bool PreFilterMessage(ref System.Windows.Forms.Message m)
       {
              Debug.Assert(frmMain != null);
              Debug.Assert(frmCtrlContainer != null);

              Control ctrl= Control)Control.FromHandle(m.HWnd);
              if(frmCtrlContainer.Contains(ctrl) && m.Msg == WM_PAINT)
              {
                    //let the main form redraw other sub forms, controls
                    frmMain.Refresh();
                    //prevent the controls from being painted
                    return true;
              }
              return false;
       }
}
//
public class SelectionUIOverlay : System.Windows.Forms.Control
{
       ...
       private void InvalidateEx() 
       {
             Invalidate();
             //let parent redraw the background
             if(Parent==null) 
                   return;   
             Rectangle rc=new Rectangle(this.Location,this.Size); 
             Parent.Invalidate(rc,true);
             ...
             //move and refresh the controls here
       }
}

在运行时添加控件

使用 C#，你可以使用“new”运算符创建一个对象，或者通过反射来创建它。我想知道 .NET CLR 是否只是使用相同的机制来处理这两种方法。我注意到只有当你从调试器运行应用程序时，反射似乎存在细微的性能问题。这就是为什么我在演示代码中添加了一个 switch 语句和一些“new”运算符。但是，如果你直接运行应用程序，无论它是调试版本还是发布版本，反射似乎都没有性能问题。

//
public static Control CreateControl(string ctrlName,string partialName)
{
       Control ctrl;
       switch(ctrlName) 
       {
             case "Label":
                    ctrl = new Label();
                    break;
             case "TextBox":
                    ...
             default:
                    Assembly controlAsm =
                            Assembly.LoadWithPartialName(partialName);
                    Type controlType = 
                            controlAsm.GetType(partialName + "." + ctrlName);
                    ctrl = (Control)Activator.CreateInstance(controlType);
                    break;
       }
       return ctrl;

}

0.9 演示 - 2006 年 3 月 1 日。

从头开始制作 C# 表单编辑器

目录

引言

进行窗体编辑的方法

Visual Studio 是如何做的？

实现你自己的 RectTracker 和 SelectionUIOverlay

C# RectTracker

透明 SelectionUIOverlay

在运行时添加控件

在运行时编辑控件

复制粘贴控件

关于 IDE

最后的寄语

历史