CGContext图形上下文详解 brave

核心绘图状态管理

CGContextSaveGState函数的作用是将当前图形状态推入堆栈。之后，您对图形状态所做的修改会影响随后的描画操作，但不影响存储在堆栈中的拷贝。在修改完成后，您可以通过CGContextRestoreGState函数把堆栈顶部的状态弹出，返回到之前的图形状态。这种推入和弹出的方式是回到之前图形状态的快速方法，避免逐个撤消所有的状态修改；这也是将某些状态（比如裁剪路径）恢复到原有设置的唯一方式。

CGContextSaveGState：压栈操作，保存一份当前图形上下文
CGContextRestoreGState：出栈操作，恢复一份当前图形上下文

图形上下文的坐标空间变换

CTM（current transformation matrix当前转换矩阵）
CGContextScaleCTM：坐标系X,Y缩放
CGContextTranslateCTM：坐标系平移
CGContextRotateCTM：坐标系旋转
CGContextConcatCTM：
CGContextGetCTM：获得一份CTM

设置Line属性及连接样式

CGContextSetLineWidth：
CGContextSetLineCap：
CGContextSetLineJoin：
CGContextSetMiterLimit：
CGContextSetLineDash：
CGContextSetFlatness：
CGContextSetAlpha：//设置透明度

CGContextSetAlpha(context, 0.2)

CGContextSetBlendMode：

设置Path绘制

CGContextBeginPath：
CGContextMoveToPoint：画笔移动到该点开始画线
CGContextAddLineToPoint：画直线到该点
CGContextAddCurveToPoint：画三次曲线函数

CGContextMoveToPoint(context, 200, 300);//设置Path的起点 
CGContextAddCurveToPoint(context,250, 280, 250, 400, 280, 300);//设置贝塞尔曲线的控制点坐标和控制点坐标终点坐标
CGContextStrokePath(context);

CGContextAddQuadCurveToPoint：画二次曲线

CGContextMoveToPoint(context, 120, 300);//设置Path的起点
CGContextAddQuadCurveToPoint(context,190, 310, 120, 390);//设置贝塞尔曲线的控制点坐标和终点坐标
CGContextStrokePath(context);

CGContextClosePath：闭合曲线
CGContextAddRect：画矩形

CGContextAddRect(context,CGRectMake(140, 120, 60, 30));//画方框

CGContextAddRects：
CGContextAddLines：

/*画三角形*/
    //只要三个点就行跟画一条线方式一样，把三点连接起来
    CGPoint sPoints[3];//坐标点
    sPoints[0] =CGPointMake(100, 220);//坐标1
    sPoints[1] =CGPointMake(130, 220);//坐标2
    sPoints[2] =CGPointMake(130, 160);//坐标3
    CGContextAddLines(context, sPoints, 3);//添加线
    CGContextClosePath(context);
    CGContextDrawPath(context, kCGPathFillStroke); //根据坐标绘制路径

CGContextAddEllipseInRect：

//画椭圆
    CGContextAddEllipseInRect(context, CGRectMake(160, 180, 20, 8)); //椭圆
    CGContextDrawPath(context, kCGPathFillStroke);

CGContextAddArc：
CGContextAddArcToPoint：

/*画圆角矩形*/
    float fw = 180;
    float fh = 280;
    
    CGContextMoveToPoint(context, fw, fh-20);  // 开始坐标右边开始
    CGContextAddArcToPoint(context, fw, fh, fw-20, fh, 10);  // 右下角角度
    CGContextAddArcToPoint(context, 120, fh, 120, fh-20, 10); // 左下角角度
    CGContextAddArcToPoint(context, 120, 250, fw-20, 250, 10); // 左上角
    CGContextAddArcToPoint(context, fw, 250, fw, fh-20, 10); // 右上角
    CGContextClosePath(context);
    CGContextDrawPath(context, kCGPathFillStroke); //根据坐标绘制路径

CGContextAddPath：
CGContextCopyPath：

获取路径信息

CGContextReplacePathWithStrokedPath：
CGContextIsPathEmpty：表示目前的图形上下文是否包含任何的子路径。

bool isPathEmpty =  CGContextIsPathEmpty(ctf);

CGContextGetPathCurrentPoint：返回一个非空的路径中的当前点。

CGPoint currentPoint = CGContextGetPathCurrentPoint(ctf);// 获取当前画笔处于最后的那一个点

CGContextGetPathBoundingBox：返回包含当前路径的最小矩形。

 CGRect boxRect = CGContextGetPathBoundingBox(ctf);// 包含路径的最小矩形

CGContextPathContainsPoint：检查当前路径中是否包含指定的点。

路径绘制

CGContextStrokePath：
CGContextDrawPath：

两者区别：
 /*CGPathDrawingMode是填充方式,枚举类型
    kCGPathFill:只有填充（非零缠绕数填充），不绘制边框
    kCGPathEOFill:奇偶规则填充（多条路径交叉时，奇数交叉填充，偶交叉不填充）
    kCGPathStroke:只有边框
    kCGPathFillStroke：既有边框又有填充
    kCGPathEOFillStroke：奇偶填充并绘制边框
    */
CGContextStrokePath(context); 直接在图形上下文中渲染路径
CGContextDrawPath(context, kCGPathFillStroke); //指定模式下渲染路径

CGContextFillPath：//填充路径
CGContextEOFillPath：//奇偶填充

CGContextFillRect：//
CGContextStrokeRect：

/*画矩形*/
 CGContextStrokeRect(context,CGRectMake(100, 120, 10, 10));//画方框
CGContextFillRect(context,CGRectMake(120, 120, 10, 10));//填充框

CGContextFillRects：
CGContextStrokeRectWithWidth：
CGContextClearRect：
CGContextFillEllipseInRect：
CGContextStrokeEllipseInRect：
CGContextStrokeLineSegments：

修改剪裁路径

CGContextClip：
CGContextEOClip：
CGContextClipToMask：
CGContextGetClipBoundingBox：
CGContextClipToRect：
CGContextClipToRects：

设置颜色、色彩空间及阴影值

  • Quartz 中的颜色是用一组数值来表示。而颜色空间用于解析这些颜色信息，常用颜色空间有 RGB 、CMYK等。

  • Quartz 支持通用颜色空间、设备独立颜色空间、设备依赖颜色空间、索引颜色空间和模式（Pattern）颜色空间。

  • iOS不支持设备独立颜色空间和通用颜色空间。iOS应用程序必须使用设备颜色空间。

CGContextSetFillColorWithColor：//设置填充颜色
CGContextSetStrokeColorWithColor：//设置描边颜色

  • 调用如下函数来便捷的使用 CGColor 设置颜色值并使用 CGColor 指定的颜色空间
//设置填充颜色
 UIColor  *aColor = [UIColor blueColor];//blue蓝色
 CGContextSetFillColorWithColor(context, aColor.CGColor);//填充颜色
//设置描边颜色
aColor = [UIColor yellowColor];
CGContextSetStrokeColorWithColor(context, aColor.CGColor);//线框颜色

创建设备依赖颜色空间

Quartz 中的颜色是用一组数值来表示。而颜色空间用于解析这些颜色信息，常用颜色空间有 RGB 、CMYK等。

Quartz 支持通用颜色空间、设备独立颜色空间、设备依赖颜色空间、索引颜色空间和模式（Pattern）颜色空间。

iOS不支持设备独立颜色空间和通用颜色空间。iOS应用程序必须使用设备颜色空间。

  • CGColorSpaceCreateDeviceGray() 创建设备依赖灰度颜色空间。
  • CGColorSpaceCreateDeviceRGB() 创建设备依赖RGB颜色空间。
  • CGColorSpaceCreateDeviceCMYK() 创建设备依赖CMYK颜色
    空间。

CGContextSetFillColorSpace：
CGContextSetStrokeColorSpace：

CGColorSpaceRef colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceRGB();
CGContextSetFillColorSpace(context, colorSpace);
CGContextSetStrokeColorSpace(context, colorSpace);

CGContextSetFillColor：
CGContextSetStrokeColor：

//Device RGB. 
CGContextSetRGBStrokeColor(context, 1, 0, 0, 1);
CGContextSetRGBFillColor(context, 1, 0, 0, 1);

CGContextSetGrayFillColor：
CGContextSetGrayStrokeColor：

  • 调用如下函数来便捷的设置设备依赖CMYK颜色空间并设置颜色值。
//Device Gray.
CGContextSetGrayStrokeColor(context, 0.5, 1);
CGContextSetGrayFillColor(context, 0.5, 1);

CGContextSetRGBFillColor：
CGContextSetRGBStrokeColor：

CGContextSetRGBStrokeColor (context, 142.0/ 255.0, 161.0/ 255.0, 189.0/ 255.0, 1.0);

CGContextSetCMYKFillColor：
CGContextSetCMYKStrokeColor：

  • 调用如下函数来便捷的设置设备依赖CMYK颜色空间并设置颜色值。
//Device CMYK. 
CGContextSetCMYKStrokeColor(context, 1, 0, 0, 0, 1);
CGContextSetCMYKFillColor(context, 1, 0, 0, 0, 1);

CGContextSetRenderingIntent：设置再现意图

每个设备都有固定的可复制的颜色范围（gamut），这是设备的物理性质决定的。当图像从一个颜色空间向另一个颜色空间转换时，有些源设备颜色空间中呈现的颜色，不能在目标设备颜色空间中复制出来，这些不能复制的颜色叫色域外（out-of-gamut）颜色。比如 RGB 颜色空间比 CMYK 的颜色空间要大，有些在显示器上能显示的颜色不能在打印机上同样打印出来。因为我们不能在目标设备颜色空间中复制出色域外颜色，我们必须用一些其他颜色来替代他们。颜色空间转换时颜色替换调整的规则就是再现意图。更详细的说明可以查看 这里 和 这里

  • 再现意图用于指定如何将源颜色空间的颜色映射到图形上下文的目标颜色空间的颜色范围内。

  • 如果不显式的指定再现意图，Quartz 使用“相对色度再现意图”应用于所有绘制（不包含位图图像）。

  • 对于位图图像，Quartz默认使用“感知再现意图”。

  • 调用 CGContextSetRenderingIntent(context, kCGRenderingIntentDefault) 来设置再现意图。

  • 再现意图共有以下 5 种

typedef CF_ENUM (int32_t, CGColorRenderingIntent) {
    kCGRenderingIntentDefault,
    kCGRenderingIntentAbsoluteColorimetric,
    kCGRenderingIntentRelativeColorimetric,
    kCGRenderingIntentPerceptual,
    kCGRenderingIntentSaturation
};

1 kCGRenderingIntentDefault：默认再现意图。
2 kCGRenderingIntentAbsoluteColorimetric：绝对色度再现意图。将输出设备颜色域外的颜色映射为输出设备域内与之最接近的颜色。这可以产生一个裁减效果，因为色域外的两个不同的颜色值可能被映射为色域内的同一个颜色值。当图形使用的颜色值同时包含在源色域及目标色域内时，这种方法是最好的。常用于logo或者使用专色(spot color)时。
3 kCGRenderingIntentRelativeColorimetric：相对色度再现意图。转换所有的颜色(包括色域内的)，以补偿图形上下文的白点与输出设备白点之间的色差。
4 kCGRenderingIntentPerceptual：感知再现意图。通过压缩图形上下文的色域来适应输出设备的色域，并保持源颜色空间的颜色之间的相对性。感知渲染意图适用于相片及其它复杂的高细度图片。
5 kCGRenderingIntentSaturation：饱和度再现意图。把颜色转换到输出设备色域内时，保持颜色的相对饱和度。结果是包含亮度、饱和度颜色的图片。饱和度意图适用于生成低细度的图片，如描述性图表。

CGContextDrawImage：在指定区域画图片

/*图片*/
    UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"apple.jpg"];
    [image drawInRect:CGRectMake(60, 340, 20, 20)];//在坐标中画出图片
    //    [image drawAtPoint:CGPointMake(100, 340)];//保持图片大小在point点开始画图片，可以把注释去掉看看
    CGContextDrawImage(context, CGRectMake(100, 340, 20, 20), image.CGImage);

CGContextDrawTiledImage：
CGContextGetInterpolationQuality：返回当前的图形上下文的插值（插值(Interpolation)是在不天生像素的环境下增长图像像素大小的一种方法,在周围像素色彩
的根蒂根基上用算术公式计算亡失像素的色彩。）质量水平
CGContextSetInterpolationQuality：设置图形上下文的插值质量水平。

设置阴影

CGContextSetShadowWithColor：
CGContextSetShadow：

阴影是如何工作的
Quartz中的阴影是图形状态的一部分。我们可以调用函数CGContextSetShadow来创建，并传入一个图形上下文、偏移值及模糊值。阴影被设置后，任何绘制的对象都有一个阴影，且该阴影在设备RGB颜色空间中呈现出黑色的且alpha值为1/3。换句话说，阴影是用RGBA值{0, 0, 0, 1.0/3.0}设置的。
我们可以调用函数CGContextSetShadowWithColor来设置彩色阴影，并传递一个图形上下文、 偏移值、模糊值有CGColor颜色对象。颜色值依赖于颜色空间。
如何在调用CGContextSetShadow或CGContextSetShadowWithColor之前保存了图形状态，我们可以通过恢复图形状态来关闭阴影。我们也可以通过设置阴影颜色为NULL来关闭阴影

阴影有三个属性：
x偏移值，用于指定阴影相对于图片在水平方向上的偏移值。
y偏移值，用于指定阴影相对于图片在竖直方向上的偏移值。
模糊(blur)值，用于指定图像是有一个硬边
CGContextSetShadow(context, CGSizeMake(10, -20), 10);

绘制渐变色

CGContextDrawLinearGradient：
CGContextDrawRadialGradient：

    //第二种填充方式
    CGColorSpaceRef rgb = CGColorSpaceCreateDeviceRGB();
    CGFloat colors[] =
    {
        1,1,1, 1.00,
        1,1,0, 1.00,
        1,0,0, 1.00,
        1,0,1, 1.00,
        0,1,1, 1.00,
        0,1,0, 1.00,
        0,0,1, 1.00,
        0,0,0, 1.00,
    };
    CGGradientRef gradient = CGGradientCreateWithColorComponents
    (rgb, colors, NULL, sizeof(colors)/(sizeof(colors[0])*4));//形成梯形，渐变的效果
    CGColorSpaceRelease(rgb);
    //画线形成一个矩形
    //CGContextSaveGState与CGContextRestoreGState的作用
    /*
     CGContextSaveGState函数的作用是将当前图形状态推入堆栈。之后，您对图形状态所做的修改会影响随后的描画操作，但不影响存储在堆栈中的拷贝。在修改完成后，您可以通过CGContextRestoreGState函数把堆栈顶部的状态弹出，返回到之前的图形状态。这种推入和弹出的方式是回到之前图形状态的快速方法，避免逐个撤消所有的状态修改；这也是将某些状态（比如裁剪路径）恢复到原有设置的唯一方式。
     */
    CGContextSaveGState(context);
    CGContextMoveToPoint(context, 220, 90);
    CGContextAddLineToPoint(context, 240, 90);
    CGContextAddLineToPoint(context, 240, 110);
    CGContextAddLineToPoint(context, 220, 110);
    CGContextClip(context);//context裁剪路径,后续操作的路径
    //CGContextDrawLinearGradient(CGContextRef context,CGGradientRef gradient, CGPoint startPoint, CGPoint endPoint,CGGradientDrawingOptions options)
    //gradient渐变颜色,startPoint开始渐变的起始位置,endPoint结束坐标,options开始坐标之前or开始之后开始渐变
    CGContextDrawLinearGradient(context, gradient,CGPointMake
                                (220,90) ,CGPointMake(240,110),
                                kCGGradientDrawsAfterEndLocation);
    CGContextRestoreGState(context);// 恢复到之前的context
    
    //再写一个看看效果
    CGContextSaveGState(context);
    CGContextMoveToPoint(context, 260, 90);
    CGContextAddLineToPoint(context, 280, 90);
    CGContextAddLineToPoint(context, 280, 190);
    CGContextAddLineToPoint(context, 260, 190);
    CGContextClip(context);//裁剪路径
    //说白了，开始坐标和结束坐标是控制渐变的方向和形状

    CGContextDrawLinearGradient(context, gradient,CGPointMake
                                (260, 90) ,CGPointMake(260, 190),
                                kCGGradientDrawsAfterEndLocation);
    CGContextRestoreGState(context);// 恢复到之前的context
    
    //下面再看一个颜色渐变的圆
    //参数1：图形上下文
    //参数2：渐变色
    //参数3：开始中心点
    //参数4：开始半径
    //参数5：结束中心点
    //参数6：结束半径
    //参数7：渲染模式
    CGContextDrawRadialGradient(context, gradient, CGPointMake(400, 100), 0.0, CGPointMake(350, 100), 30, kCGGradientDrawsBeforeStartLocation);

CGContextDrawShading：

绘制文本

CGContextSetCharacterSpacing：
CGContextSetTextPosition：
CGContextGetTextPosition：
CGContextSetTextMatrix：
CGContextGetTextMatrix：
CGContextSetTextDrawingMode：
CGContextSetFont：
CGContextSetFontSize：
CGContextShowGlyphsAtPositions：

PDF

** CGContextDrawPDFPage**： 绘制一个PDF页面到当前的用户空间

建立一个基于页面的图形上下文

CGContextBeginPage：
CGContextEndPage：

管理图形上下文

CGContextRetain：
CGContextRelease：
CGContextSynchronize：

锯齿功能

CGContextSetShouldAntialias：设置图形上下文的抗锯齿开启或关闭。
CGContextSetAllowsAntialiasing：

字体展示功能

CGContextSetShouldSmoothFonts：
CGContextSetAllowsFontSmoothing：
CGContextSetShouldSubpixelPositionFonts：
CGContextSetAllowsFontSubpixelPositioning：
CGContextSetShouldSubpixelQuantizeFonts：
CGContextSetAllowsFontSubpixelQuantization：

使用透明图层

Quartz的透明层类似于许多流行的图形应用中的层。层是独立的实体。Quartz维护为每个上下文维护一个透明层栈，并且透明层是可以嵌套的。但由于层通常是栈的一部分，所以我们不能单独操作它们。

我们通过调用函数CGContextBeginTransparencyLayer来开始一个透明层，该函数需要两个参数：图形上下文与CFDictionary对象。字典中包含我们所提供的指定层额外信息的选项，但由于Quartz 2D API中没有使用字典，所以我们传递一个NULL。在调用这个函数后，图形状态参数保持不变，除了alpha值[默认设置为1]、阴影[默认关闭]、混合模式[默认设置为normal]、及其它影响最终组合的参数。

在开始透明层操作后，我们可以绘制任何想显示在层上的对象。指定上下文中的绘制操作将被当成一个组合对象绘制到一个透明背景上。这个背景被当作一个独立于图形上下文的目标缓存。

当绘制完成后，我们调用函数CGContextEndTransparencyLayer。Quartz将结合对象放入上下文，并使用上下文的全局alpha值、阴影状态及裁减区域作用于组合对象。

在透明层中绘制需要三步：

  1. 调用函数CGContextBeginTransparencyLayer
  2. 在透明层中绘制需要组合的对象
  3. 调用函数CGContextEndTransparencyLayer

CGContextBeginTransparencyLayer：直到相应的调用CGContextEndTransparencyLayer，在指定范围内的所有后续绘制操作组合到一个完全透明的背景（它被视为一个单独的目标缓冲区从上下文）
CGContextBeginTransparencyLayerWithRect：
CGContextEndTransparencyLayer：

//代码示例：
    CGContextBeginTransparencyLayer(context, NULL);
    
    CGFloat wd = 300;
    CGFloat ht = 300;
    CGContextSetFillColorWithColor(context, [UIColor greenColor].CGColor);
    CGContextFillRect(context, CGRectMake (wd/3 + 50, ht/2, wd/4, ht/4));

    CGContextEndTransparencyLayer(context);

用户空间与设备空间互换

CGContextGetUserSpaceToDeviceSpaceTransform：
CGContextConvertPointToDeviceSpace：
CGContextConvertPointToUserSpace：
CGContextConvertSizeToDeviceSpace：
CGContextConvertSizeToUserSpace：
CGContextConvertRectToDeviceSpace：
CGContextConvertRectToUserSpace：



作者：lltree
链接：https://www.jianshu.com/p/ad8eed568ff4
来源：简书
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