浅谈Winform控件开发（一）：使用GDI+美化基础窗口

• 写在前面：
  • 本系列随笔将作为我对于winform控件开发的心得总结，方便对一些读者在GDI+、winform等技术方面进行一个入门级的讲解，抛砖引玉。
  • 别问为什么不用WPF，为什么不用QT。问就是懒，不想学。
  • 本项目所有代码均开源在https://github.com/muxiang/PowerControl
  • 效果预览：(gif,3.4MB)

  

• 本系列第一篇内容将仅包含对于Winform基础窗口也就是System.Windows.Forms.Form的美化，后续将对一些常用控件如Button、ComboBox、CheckBox、TextBox等进行修改，并提供一些其他如Loading遮罩层等常见控件。
• 对于基础窗口的美化，首要的任务就是先把基础标题栏干掉。这个过程中会涉及一些Windows消息机制。
• 首先，我们新建一个类XForm，派生自System.Windows.Forms.Form。

  1 /// <summary>
  2 /// 表示组成应用程序的用户界面的窗口或对话框。
  3 /// </summary>
  4 [ToolboxItem(false)]
  5 public class XForm : Form
  6 ...

  随后，我们定义一些常量

   1 /// <summary>
   2 /// 标题栏高度
   3 /// </summary>
   4 public const int TitleBarHeight = 30;
   5
   6 // 边框宽度
   7 private const int BorderWidth = 4;
   8 // 标题栏图标大小
   9 private const int IconSize = 16;
  10 // 标题栏按钮大小
  11 private const int ButtonWidth = 30;
  12 private const int ButtonHeight = 30;

  覆盖基类属性FormBorderStyle使base.FormBorderStyle保持None，覆盖基类属性Padding返回或设置正确的内边距

   1 /// <summary>
   2 /// 获取或设置窗体的边框样式。
   3 /// </summary>
   4 [Browsable(true)]
   5 [Category("Appearance")]
   6 [Description("获取或设置窗体的边框样式。")]
   7 [DefaultValue(FormBorderStyle.Sizable)]
   8 public new FormBorderStyle FormBorderStyle
   9 {
  10     get => _formBorderStyle;
  11     set
  12     {
  13         _formBorderStyle = value;
  14         UpdateStyles();
  15         DrawTitleBar();
  16     }
  17 }
  18
  19 /// <summary>
  20 /// 获取或设置窗体的内边距。
  21 /// </summary>
  22 [Browsable(true)]
  23 [Category("Appearance")]
  24 [Description("获取或设置窗体的内边距。")]
  25 public new Padding Padding
  26 {
  27     get => new Padding(base.Padding.Left, base.Padding.Top, base.Padding.Right, base.Padding.Bottom - TitleBarHeight);
  28     set => base.Padding = new Padding(value.Left, value.Top, value.Right, value.Bottom + TitleBarHeight);
  29 }

  ※最后一步也是最关键的一步：重新定义窗口客户区边界。重写WndProc并处理WM_NCCALCSIZE消息。

   1 protected override void WndProc(ref Message m)
   2 {
   3     switch (m.Msg)
   4     {
   5             case WM_NCCALCSIZE:
   6             {
   7                 // 自定义客户区
   8                 if (m.WParam != IntPtr.Zero && _formBorderStyle != FormBorderStyle.None)
   9                 {
  10                     NCCALCSIZE_PARAMS @params = (NCCALCSIZE_PARAMS)
  11                         Marshal.PtrToStructure(m.LParam, typeof(NCCALCSIZE_PARAMS));
  12                     @params.rgrc[0].Top += TitleBarHeight;
  13                     @params.rgrc[0].Bottom += TitleBarHeight;
  14                     Marshal.StructureToPtr(@params, m.LParam, false);
  15                     m.Result = (IntPtr)(WVR_ALIGNTOP | WVR_ALIGNBOTTOM | WVR_REDRAW);
  16                 }
  17
  18                 base.WndProc(ref m);
  19                 break;
  20             }
  21 ……

  相关常量以及P/Invoke相关方法已在我的库中定义，详见MSDN，也可从http://pinvoke.net/查询。
  
  同样在WndProc中处理WM_NCPAINT消息

  1 case WM_NCPAINT:
  2 {
  3     DrawTitleBar();
  4     m.Result = (IntPtr)1;
  5     break;
  6 }

  DrawTitleBar()方法定义如下：

   1 /// <summary>
   2 /// 绘制标题栏
   3 /// </summary>
   4 private void DrawTitleBar()
   5 {
   6     if (_formBorderStyle == FormBorderStyle.None)
   7         return;
   8
   9     DrawTitleBackgroundTextIcon();
  10     CreateButtonImages();
  11     DrawTitleButtons();
  12 }

  首先使用线性渐变画刷绘制标题栏背景、图标、标题文字：

   1 /// <summary>
   2 /// 绘制标题栏背景、文字、图标
   3 /// </summary>
   4 private void DrawTitleBackgroundTextIcon()
   5 {
   6     IntPtr hdc = GetWindowDC(Handle);
   7     Graphics g = Graphics.FromHdc(hdc);
   8
   9     // 标题栏背景
  10     using (Brush brsTitleBar = new LinearGradientBrush(TitleBarRectangle,
  11         _titleBarStartColor, _titleBarEndColor, LinearGradientMode.Horizontal))
  12         g.FillRectangle(brsTitleBar, TitleBarRectangle);
  13
  14     // 标题栏图标
  15     if (ShowIcon)
  16         g.DrawIcon(Icon, new Rectangle(
  17             BorderWidth, TitleBarRectangle.Top + (TitleBarRectangle.Height - IconSize) / 2,
  18             IconSize, IconSize));
  19
  20     // 标题文本
  21     const int txtX = BorderWidth + IconSize;
  22     SizeF szText = g.MeasureString(Text, SystemFonts.CaptionFont, Width, StringFormat.GenericDefault);
  23     using Brush brsText = new SolidBrush(_titleBarForeColor);
  24     g.DrawString(Text,
  25         SystemFonts.CaptionFont,
  26         brsText,
  27         new RectangleF(txtX,
  28             TitleBarRectangle.Top + (TitleBarRectangle.Bottom - szText.Height) / 2,
  29             Width - BorderWidth * 2,
  30             TitleBarHeight),
  31         StringFormat.GenericDefault);
  32
  33     g.Dispose();
  34     ReleaseDC(Handle, hdc);
  35 }

  随后绘制标题栏按钮，犹豫篇幅限制，在此不多赘述，详见源码中CreateButtonImages()与DrawTitleButtons()。

  至此，表面工作基本做完了，但这个窗口还不像个窗口，因为最小化、最大化、关闭以及调整窗口大小都不好用。

  为什么？因为还有很多工作要做，首先，同样在WndProc中处理WM_NCHITTEST消息，通过m.Result指定当前鼠标位置位于标题栏、最小化按钮、最大化按钮、关闭按钮或上下左右边框

   1 case WM_NCHITTEST:
   2     {
   3         base.WndProc(ref m);
   4
   5         Point pt = PointToClient(new Point((int)m.LParam & 0xFFFF, (int)m.LParam >> 16 & 0xFFFF));
   6
   7         _userSizedOrMoved = true;
   8
   9         switch (_formBorderStyle)
  10         {
  11             case FormBorderStyle.None:
  12                 break;
  13             case FormBorderStyle.FixedSingle:
  14             case FormBorderStyle.Fixed3D:
  15             case FormBorderStyle.FixedDialog:
  16             case FormBorderStyle.FixedToolWindow:
  17                 if (pt.Y < 0)
  18                 {
  19                     _userSizedOrMoved = false;
  20                     m.Result = (IntPtr)HTCAPTION;
  21                 }
  22
  23                 if (CorrectToLogical(CloseButtonRectangle).Contains(pt))
  24                     m.Result = (IntPtr)HTCLOSE;
  25                 if (CorrectToLogical(MaximizeButtonRectangle).Contains(pt))
  26                     m.Result = (IntPtr)HTMAXBUTTON;
  27                 if (CorrectToLogical(MinimizeButtonRectangle).Contains(pt))
  28                     m.Result = (IntPtr)HTMINBUTTON;
  29
  30                 break;
  31             case FormBorderStyle.Sizable:
  32             case FormBorderStyle.SizableToolWindow:
  33                 if (pt.Y < 0)
  34                 {
  35                     _userSizedOrMoved = false;
  36                     m.Result = (IntPtr)HTCAPTION;
  37                 }
  38
  39                 if (CorrectToLogical(CloseButtonRectangle).Contains(pt))
  40                     m.Result = (IntPtr)HTCLOSE;
  41                 if (CorrectToLogical(MaximizeButtonRectangle).Contains(pt))
  42                     m.Result = (IntPtr)HTMAXBUTTON;
  43                 if (CorrectToLogical(MinimizeButtonRectangle).Contains(pt))
  44                     m.Result = (IntPtr)HTMINBUTTON;
  45
  46                 if (WindowState == FormWindowState.Maximized)
  47                     break;
  48
  49                 bool bTop = pt.Y <= -TitleBarHeight + BorderWidth;
  50                 bool bBottom = pt.Y >= Height - TitleBarHeight - BorderWidth;
  51                 bool bLeft = pt.X <= BorderWidth;
  52                 bool bRight = pt.X >= Width - BorderWidth;
  53
  54                 if (bLeft)
  55                 {
  56                     _userSizedOrMoved = true;
  57                     if (bTop)
  58                         m.Result = (IntPtr)HTTOPLEFT;
  59                     else if (bBottom)
  60                         m.Result = (IntPtr)HTBOTTOMLEFT;
  61                     else
  62                         m.Result = (IntPtr)HTLEFT;
  63                 }
  64                 else if (bRight)
  65                 {
  66                     _userSizedOrMoved = true;
  67                     if (bTop)
  68                         m.Result = (IntPtr)HTTOPRIGHT;
  69                     else if (bBottom)
  70                         m.Result = (IntPtr)HTBOTTOMRIGHT;
  71                     else
  72                         m.Result = (IntPtr)HTRIGHT;
  73                 }
  74                 else if (bTop)
  75                 {
  76                     _userSizedOrMoved = true;
  77                     m.Result = (IntPtr)HTTOP;
  78                 }
  79                 else if (bBottom)
  80                 {
  81                     _userSizedOrMoved = true;
  82                     m.Result = (IntPtr)HTBOTTOM;
  83                 }
  84                 break;
  85             default:
  86                 throw new ArgumentOutOfRangeException();
  87         }
  88         break;
  89     }

  随后以同样的方式处理WM_NCLBUTTONDBLCLK、WM_NCLBUTTONDOWN、WM_NCLBUTTONUP、WM_NCMOUSEMOVE等消息，进行标题栏按钮等元素重绘，不多赘述。

  现在窗口进行正常的单击、双击、调整尺寸，我们在最后为窗口添加阴影

  首先定义一个可以承载32位位图的分层窗口(Layered Window)来负责主窗口阴影的呈现，详见源码中XFormShadow类，此处仅列出用于创建分层窗口的核心代码：

   1 private void UpdateBmp(Bitmap bmp)
   2 {
   3     if (!IsHandleCreated) return;
   4
   5     if (!Image.IsCanonicalPixelFormat(bmp.PixelFormat) || !Image.IsAlphaPixelFormat(bmp.PixelFormat))
   6         throw new ArgumentException(@"位图格式不正确", nameof(bmp));
   7
   8     IntPtr oldBits = IntPtr.Zero;
   9     IntPtr screenDC = GetDC(IntPtr.Zero);
  10     IntPtr hBmp = IntPtr.Zero;
  11     IntPtr memDc = CreateCompatibleDC(screenDC);
  12
  13     try
  14     {
  15         POINT formLocation = new POINT(Left, Top);
  16         SIZE bitmapSize = new SIZE(bmp.Width, bmp.Height);
  17         BLENDFUNCTION blendFunc = new BLENDFUNCTION(
  18             AC_SRC_OVER,
  19             0,
  20             255,
  21             AC_SRC_ALPHA);
  22
  23         POINT srcLoc = new POINT(0, 0);
  24
  25         hBmp = bmp.GetHbitmap(Color.FromArgb(0));
  26         oldBits = SelectObject(memDc, hBmp);
  27
  28         UpdateLayeredWindow(
  29             Handle,
  30             screenDC,
  31             ref formLocation,
  32             ref bitmapSize,
  33             memDc,
  34             ref srcLoc,
  35             0,
  36             ref blendFunc,
  37             ULW_ALPHA);
  38     }
  39     finally
  40     {
  41         if (hBmp != IntPtr.Zero)
  42         {
  43             SelectObject(memDc, oldBits);
  44             DeleteObject(hBmp);
  45         }
  46
  47         ReleaseDC(IntPtr.Zero, screenDC);
  48         DeleteDC(memDc);
  49     }
  50 }

  最后通过路径渐变画刷创建阴影位图，通过位图构建分层窗口，并与主窗口建立父子关系：

   1 /// <summary>
   2 /// 构建阴影
   3 /// </summary>
   4 private void BuildShadow()
   5 {
   6     lock (this)
   7     {
   8         _buildingShadow = true;
   9
  10         if (_shadow != null && !_shadow.IsDisposed && !_shadow.Disposing)
  11         {
  12             // 解除父子窗口关系
  13             SetWindowLong(
  14                 Handle,
  15                 GWL_HWNDPARENT,
  16                 0);
  17
  18             _shadow.Dispose();
  19         }
  20
  21         Bitmap bmpBackground = new Bitmap(Width + BorderWidth * 4, Height + BorderWidth * 4);
  22
  23         GraphicsPath gp = new GraphicsPath();
  24         gp.AddRectangle(new Rectangle(0, 0, bmpBackground.Width, bmpBackground.Height));
  25
  26         using (Graphics g = Graphics.FromImage(bmpBackground))
  27         using (PathGradientBrush brs = new PathGradientBrush(gp))
  28         {
  29             g.CompositingMode = CompositingMode.SourceCopy;
  30             g.InterpolationMode = InterpolationMode.HighQualityBicubic;
  31             g.PixelOffsetMode = PixelOffsetMode.HighQuality;
  32             g.SmoothingMode = SmoothingMode.AntiAlias;
  33
  34             // 中心颜色
  35             brs.CenterColor = Color.FromArgb(100, Color.Black);
  36             // 指定从实际阴影边界到窗口边框边界的渐变
  37             brs.FocusScales = new PointF(1 - BorderWidth * 4F / Width, 1 - BorderWidth * 4F / Height);
  38             // 边框环绕颜色
  39             brs.SurroundColors = new[] { Color.FromArgb(0, 0, 0, 0) };
  40             // 掏空窗口实际区域
  41             gp.AddRectangle(new Rectangle(BorderWidth * 2, BorderWidth * 2, Width, Height));
  42             g.FillPath(brs, gp);
  43         }
  44
  45         gp.Dispose();
  46
  47         _shadow = new XFormShadow(bmpBackground);
  48
  49         _buildingShadow = false;
  50
  51         AlignShadow();
  52         _shadow.Show();
  53
  54         // 设置父子窗口关系
  55         SetWindowLong(
  56             Handle,
  57             GWL_HWNDPARENT,
  58             _shadow.Handle.ToInt32());
  59
  60         Activate();
  61     }//end of lock(this)
  62 }

  感谢大家能读到这里，代码中如有错误，或存在其它建议，欢迎在评论区或Github指正。

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