《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 }
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。