Win2D 官方文章系列翻译 - 与 Direct2D 互操作

本文为个人博客备份文章，原文地址：

http://validvoid.net/win2d-interop-with-direct2d/

Win2D 作为 Direct2D 的上层实现，支持与其进行双向互操作。如果你有一个 Win2D 对象，你可以访问到用以实现它的原生 Direct2D 对象；而如果你有一个 Direct2D 对象，只要包装该 Direct2D 对象的 Win2D 对象存在，你也能查找到此 Win2D 对象，或者，当 Win2D 包装对象不存在时，你也可以手动创建一个新的包装器。

互操作使你能够混合搭配使用 Win2D 与 DirectX API。你可以编写一个 Win2D应用，而部分使用原生 DirectX —— 以调用某些需要原生接口的 API 或第三方组件。你也可以编写一个原生的 DirectX 应用，在某些特定位置转而使用 Win2D，以享受其便利性或者 C# 支持。

互操作 API

要在 Win2D 与原生 Direct2D 接口之间进行互操作，需使用 C++/CX 互操作 API 定义于头文件 Microsoft.Graphics.Canvas.native.h 中：

#include <Microsoft.Graphics.Canvas.native.h>

using namespace Microsoft::Graphics::Canvas;  

获得 Win2D 对象包装的原生 Direct2D 对象：

template<typename T, typename U>
Microsoft::WRL::ComPtr<T> GetWrappedResource(U^ wrapper);

template<typename T, typename U>
Microsoft::WRL::ComPtr<T> GetWrappedResource(CanvasDevice^ device, U^ wrapper);

template<typename T, typename U>
Microsoft::WRL::ComPtr<T> GetWrappedResource(CanvasDevice^ device, U^ wrapper, float dpi);  

对多数类型而言，调用 GetWrappedResource 方法仅需传入一个 Win2D 包装器对象作为参数即可。对部分类型（见下文附表）则必须同时传入一个设备和/或 DPI 值作为方法参数。对于那些无需传入设备和 DPI 值的类型，在调用 GetWrappedResource 方法时传入这两个参数也没有问题。

获得包装原生 Direct2D 对象的 Win2D 对象：

template<typename WRAPPER>
WRAPPER^ GetOrCreate(IUnknown* resource);

template<typename WRAPPER>
WRAPPER^ GetOrCreate(CanvasDevice^ device, IUnknown* resource);

template<typename WRAPPER>
WRAPPER^ GetOrCreate(ID2D1Device1* device, IUnknown* resource);

template<typename WRAPPER>
WRAPPER^ GetOrCreate(CanvasDevice^ device, IUnknown* resource, float dpi);

template<typename WRAPPER>
WRAPPER^ GetOrCreate(ID2D1Device1* device, IUnknown* resource, float dpi);  

如果一个包装器实例已经存在，GetOrCreate 方法会返回该实例，否则会创建一个新实例。只要该包装器实例持续存在，对同一个原生对象反复调用该方法每次都会返回相同的包装器实例。如果对该包装器实例的全部引用都被释放，从而使其引用计数归零，实例销毁，则之后的所有 GetOrCreate 调用都会创建新的包装器。

对于某些类型而言，调用 GetOrCreate 方法时秩序传入一个 Direct2D 资源对象作为参数，而对于其它类型，则调用时必须同时传入一个设备和 DPI 值。在非必要情况下调用 GetOrCreate 方法时也传入以上两个参数也没有问题。如果一个 Win2D 包装器已经存在，对于那些要求传入设备和 DPI 值参数的类型，调用方法时亦可省略这两个参数，因为这两个参数仅用于创建新的包装器实例。

GetOrCreate 方法能够解析继承层次并总是生成最合适的派生包装器类型。例如调用 GetOrCreate<CanvasBitmap>(ID2D1Bitmap1*)，传入的 ID2D1Bitmap1 带有 D2D1_BITMAP_OPTIONS_TARGET 标志，则方法返回的包装器实例实际上会是一个 CanvasRenderTarget （派生自 CanvasBitmap）。反之，如果调用 GetOrCreate<CanvasRenderTarget>(ID2D1Bitmap1*)，ID2D1Bitmap1 不带 D2D1_BITMAP_OPTIONS_TARGET 标志，则会抛出一个无效转换异常。

更极端一些，像 GetOrCreate<Object>(IUnknown*) 和 GetWrappedResource<IUnknown>(Object^) 这样的调用也是可以的。

支持互操作的类型

Win2D 类型	Direct2D 类型	GetOrCreate 参数	GetWrappedResource 参数
CanvasBitmap	ID2D1Bitmap1 不带 D2D1_BITMAP_OPTIONS_TARGET	设备	-
CanvasCachedGeometry	ID2D1GeometryRealization	设备	-
CanvasCommandList	ID2D1CommandList	设备	-
CanvasDevice	ID2D1Device1	-	-
CanvasDrawingSession	ID2D1DeviceContext1	-	-
CanvasGeometry	ID2D1Geometry，或其任一派生接口ID2D1PathGeometry,ID2D1RectangleGeometry,ID2D1RoundedRectangleGeometry,ID2D1EllipseGeometry,ID2D1TransformedGeometry, orID2D1GeometryGroup	设备	-
CanvasGradientMesh	ID2D1GradientMesh	设备	-
CanvasImageBrush	ID2D1BitmapBrush1 （当图像是一个 CanvasBitmap 并且 SourceRectangle 为 null）或者ID2D1ImageBrush（当图像是 ICanvasImage 的其它派生类型，或当已设置 SourceRectangle 属性)	设备	可选 DPI(1)
CanvasLinearGradientBrush	ID2D1LinearGradientBrush	设备	-
CanvasRadialGradientBrush	ID2D1RadialGradientBrush	设备	-
CanvasRenderTarget	ID2D1Bitmap1 带 D2D1_BITMAP_OPTIONS_TARGET	设备	-
CanvasSolidColorBrush	ID2D1SolidColorBrush	设备	-
CanvasStrokeStyle	ID2D1StrokeStyle1	-	设备
CanvasSwapChain	IDXGISwapChain1	设备， DPI	-
CanvasTextFormat	IDWriteTextFormat1	-	-
CanvasTextLayout	IDWriteTextLayout2	设备	-
Microsoft.Graphics.Canvas.Effects.* （多个 Win2D 类映射到相同的 D2D 类型）	ID2D1Effect 带合适的 D2D1_PROPERTY_TYPE_CLSID	设备	设备，可选 DPI(1)
CanvasTextRenderingParameters	IDWriteRenderingParams2	-	-

(1) 可选 DPI 意味着对此类型调用 GetWrappedResource 时可以不指定 DPI，而如果手动指定了 DPI， Win2D 则可通过舍弃冗余的 DPI 补偿节点来增进配置效果图的效率。这适用于对一个特效类型调用 GetWrappedResource 方法的情况。 而当一个 CanvasImageBrush 以其源图像作为特效时，调用 GetWrappedResource 方法亦适用此技巧。

示例

#include <Microsoft.Graphics.Canvas.native.h>
#include <d2d1_2.h>

using namespace Microsoft::Graphics::Canvas;
using namespace Microsoft::WRL;

// 互操作 Win2D -> Direct2D.
CanvasDevice^ canvasDevice = ...;
CanvasBitmap^ canvasBitmap = ...;

ComPtr<ID2D1Device> nativeDevice = GetWrappedResource<ID2D1Device>(canvasDevice);
ComPtr<ID2D1Bitmap1> nativeBitmap = GetWrappedResource<ID2D1Bitmap1>(canvasBitmap);

// 互操作 Direct2D -> Win2D.
canvasDevice = GetOrCreate<CanvasDevice>(nativeDevice.Get());
bitmap = GetOrCreate<CanvasBitmap>(canvasDevice, nativeBitmap.Get());