Winform控件优化之实现无锯齿的圆角窗体（或任意图形的无锯齿丝滑的窗体或控件）【借助LayeredWindow】

# 前言 在一般能搜到的所有实现圆角窗体的示例中，都是通过绘制圆角的路径，并创建对应的窗体`Region`区域实现。 目前所知，重新创建Region的所有方法，产生的Region都是有锯齿的【估计要通过消除锯齿的算法额外处理才可能解决】，也就是说，**几乎所有圆角窗体的示例都是有锯齿的**，其效果几乎不能看，惨不忍睹。 后面看到[Creating Smooth Rounded Corners in WinForm Applications](https://stackoverflow.com/questions/58903526/creating-smooth-rounded-corners-in-winform-applications)介绍了绘制无锯齿的光滑圆角窗体的实现。了解了下，总体非常不错，因此对其进行借鉴并进行了修改。 根据后续的了解，其实现原理是通过`LayeredWindow`进行绘制（CreateParams样式要添加`CreateParams.ExStyle |= 0x00080000`），而其理论上，可以在Layered Window上绘制更复杂的(任意形状)图形，并且没有闪烁、边界锯齿的问题。 # 关于Layered Windows（分层窗体） **[Layered Windows](https://docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/winmsg/window-features#layered-windows)：使用一个分层窗口可以显著提高复杂形状、动画特效、透明通道混合效果等类型的窗体的性能和视觉效果**。 系统自动构造和绘制分层的窗口以及基础应用的窗体，分层窗体光滑流畅的渲染、没有复杂窗体区域的典型闪烁，同时支持半透明。 在窗体创建后通过调用`CreateWindowEx`或`SetWindowLong`函数指定`WS_EX_LAYERED`额外窗口样式，然后通过调用 `SetLayeredWindowAttributes` 或 `UpdateLayeredWindow` 使分层窗口可见。 > 几个关于LayeredWindow的资料： >  这就是引用的stackoverflow中无锯齿圆角窗体的实现的基本原理。 # 关于同样的实现使用Layered Windows与使用透明窗体的区别 不使用Layered Windows时，如果在设置窗体Form透明的情况下，在`OnPaint`中绘制，无论执行或不执行`SetBitmap()`设置透明通道，在圆角边缘处都会有白边出现。 ```cs // 设置窗体透明 this.BackColor = Color.Empty; this.TransparencyKey = BackColor; ```    **注意：继承窗体，在设计器中** # Control.DrawToBitmap()将控件绘制到Bitmap 启用分层窗体后，原本的窗体将会隐藏，因此需要在Layered Windows上进行新形状(如圆角)窗体的绘制，才会显示看到，结合透明混合通道的处理，实现正确显示绘制的图形窗体和无锯齿的效果。 显示绘制的分层窗体后，会同样覆盖原窗体上控件，导致只有一个窗体，不会显示内部的控件。 因此，除了绘制分层窗体图形，还需要将原窗体的控件绘制上去。 Control的`DrawToBitmap`方法：`Control.DrawToBitmap(bitmap, Rectangle targetBounds)`，用于将控件的`targetBounds`范围绘制到`bitmap`，通常指定控件的`ClientRectangle`，将控件整体绘制到`bitmap`。 然后，绘图对象将控件的`bitmap`绘制到图像的指定位置（对应于原空间位置）。 ```cs ctrl.DrawToBitmap(bmp, ctrl.ClientRectangle);  graphics.DrawImage(bmp, ctrl.Location); ``` 这样可以实现控件绘制到图像上，其显示的渲染效果和使用，与正常控件没有任何区别。 > 注意在OnPaint方法中，对背景色进行与分层窗体相同的绘制。 # 最终效果 下面是稍微修改后，通过继承窗体，在设计器和生成结果中，不同的显示效果 ```cs public class RoundedFormTest : RoundedForm {     // 其他相关代码 } ```        # 几个小问题 ## StartPosition设置窗体初始位置设置无效 不知为何，设置窗体初始位置无效`StartPosition`，具体原因未知。 比如，直接使用`StartPosition = FormStartPosition.CenterScreen`并不能设置窗体居中 ```cs public RoundedForm() {     this.FormBorderStyle = FormBorderStyle.None;     // 居中无效     //StartPosition = FormStartPosition.CenterScreen; } ``` ## 构造函数中设置Location位置无效 Location位置的设置应该放在窗体的Load事件方法中，提前设置并无效果。 ```cs public RoundedForm() {     this.FormBorderStyle = FormBorderStyle.None;     // 构造函数中设置Location无效     // StartPosition = FormStartPosition.Manual;     // Location = new Point(200, 200);     // 无效     //Left = 200;     //Top = 200;  } ``` 继承窗体`RoundedFormTest`的Load事件处理程序： ```cs  private void RoundedFormTest_Load(object sender, EventArgs e) {     // 有效     Location = new Point(300, 300);      } ``` ## 在设计器中，右键窗体无法显示菜单 这也是一个很奇怪的问题，原因不知。只能右键窗体以外的部分来显示菜单，查看属性或代码等。    # 代码实现 ## 修改部分 1. 添加了设置背景颜色的属性、背景渐变方向的属性、是否可以调整窗体大小的属性 ```cs [Category("高级"), DefaultValue(true), Description("窗体是否固定大小，为true时，无法拖动边角调整窗体大小，默认true")] public bool FixedSize { get; set; } = true; [Category("高级"), DefaultValue(typeof(Color), "DarkSlateBlue"), Description("渐变背景开始的颜色，如果BgStartColor和BgEndColor颜色一样，则无渐变")] public Color BgStartColor {    get => bgStartColor; set    {        bgStartColor = value;        Validate();    } } [Category("高级"), DefaultValue(typeof(Color), "MediumPurple"), Description("渐变背景结束的颜色，如果BgStartColor和BgEndColor颜色一样，则无渐变")] public Color BgEndColor {    get => bgEndColor; set    {        bgEndColor = value;        Validate();    } } [Category("高级"), DefaultValue(0f), Description("背景颜色的渐变方向，默认0度，水平方向渐变")] public float LinearGradient {    get => linearGradient; set    {        linearGradient = value;        Validate();    } } ``` 2. 去除了原本通过计时器定时执行Layered Windows绘制的实现，改为在OnResize、OnShown方法中绘制 原本的代码在Load加载后，通过定时器定时执行Layered Windows的绘制，感觉这样实现太费性能，且不高效。改为将其绘制放在需要绘制的OnResize、OnShown方法中。 3. 添加拖动窗体、创拽调整窗体大小的代码 正常的窗体都应该支持拖动窗体，拖拽调整窗体大小、标题栏等基本功能，此处只添加之前介绍过的拖动和拖拽。其他可根据需要再行修改。 4. 添加`RoundRadius`属性，圆角半径可以根据需要指定和修改。默认圆角大小为35。 ```cs [CategoryAttribute("高级"), DefaultValue(35), Description("圆角半径的大小")] public int RoundRadius {    set    {        roundRadius = value;        this.Invalidate();    }    get    {        return roundRadius;    } } ``` ## 全部代码 全部的代码200多行，可根据需要进行精简。 ```cs  public class RoundedForm : Form  {      private Color bgStartColor = Color.DarkSlateBlue;      private Color bgEndColor = Color.MediumPurple;      private float linearGradient;      private int roundRadius;//圆角半径      // 上面文章列出的属性代码，此处不再重复      public RoundedForm()      {          this.FormBorderStyle = FormBorderStyle.None;          roundRadius = 35;      }      // OnResize、OnShown后绘制Layered Windows      protected override void OnResize(EventArgs e)      {          DrawRoundForm();          base.OnResize(e);      }      protected override void OnShown(EventArgs e)      {          DrawRoundForm();          base.OnShown(e);      }      private void DrawRoundForm()      {          if (DesignMode) return;          if (ClientRectangle.Width == 0 || ClientRectangle.Height == 0)          {              return;          }          using (Bitmap backImage = new Bitmap(this.Width, this.Height))          {              using (Graphics graphics = Graphics.FromImage(backImage))              {                  Rectangle gradientRectangle = ClientRectangle;                  using (Brush b = new LinearGradientBrush(gradientRectangle, BgStartColor, BgEndColor, LinearGradient))                  {                      graphics.FillRoundRectangle(gradientRectangle, b, 35);                      foreach (Control ctrl in this.Controls)                      {                          using (Bitmap bmp = new Bitmap(ctrl.Width, ctrl.Height, PixelFormat.Format32bppArgb))                          {                              ctrl.DrawToBitmap(bmp, ctrl.ClientRectangle); // 结合OnPaint中的绘制，能完美实现ctrl圆角的边角透明底层，原因（猜测可能是）Bitmap没有指定颜色，控件之外的部分透明                              graphics.DrawImage(bmp, ctrl.Location);                          }                      }                      PerPixelAlphaBlend.SetBitmap(backImage, Left, Top, Handle);//不执行将无法显示窗体                  }              }          }      }      protected override void OnPaint(PaintEventArgs e)      {          base.OnPaint(e);          if (ClientRectangle.Width == 0 || ClientRectangle.Height == 0)          {              return;          }          using (Graphics graphics = e.Graphics)          {              //Rectangle gradientRectangle = new Rectangle(0, 0, this.Width - 1, this.Height - 1);              Rectangle gradientRectangle = ClientRectangle;              using (Brush b = new LinearGradientBrush(gradientRectangle, BgStartColor, BgEndColor, LinearGradient))              {                  graphics.FillRoundRectangle(gradientRectangle, b, 35);              };          }      }      protected override CreateParams CreateParams      {          get          {              CreateParams cp = base.CreateParams;              if (!DesignMode)                   cp.ExStyle |= 0x00080000;  // Form 添加 WS_EX_LAYERED 扩展样式               return cp;          }      }      // 通过重写 WndProc 实现拖拽调整窗体大小、拖拽移动窗体      const int HTLEFT = 10;      const int HTRIGHT = 11;      const int HTTOP = 12;      const int HTTOPLEFT = 13;      const int HTTOPRIGHT = 14;      const int HTBOTTOM = 15;      const int HTBOTTOMLEFT = 0x10;      const int HTBOTTOMRIGHT = 17;      protected override void WndProc(ref Message m)      {          base.WndProc(ref m);          if (m.Msg == 0x84)          {              if (!FixedSize)              {                  // 拖拽调整窗体大小                  Point vPoint = new Point((int)m.LParam & 0xFFFF, (int)m.LParam >> 16 & 0xFFFF);                  vPoint = PointToClient(vPoint);                  if (vPoint.X <= 5)                      if (vPoint.Y <= 5)                          m.Result = (IntPtr)HTTOPLEFT;                      else if (vPoint.Y >= ClientSize.Height - 5)                          m.Result = (IntPtr)HTBOTTOMLEFT;                      else m.Result = (IntPtr)HTLEFT;                  else if (vPoint.X >= ClientSize.Width - 5)                      if (vPoint.Y <= 5)                          m.Result = (IntPtr)HTTOPRIGHT;                      else if (vPoint.Y >= ClientSize.Height - 5)                          m.Result = (IntPtr)HTBOTTOMRIGHT;                      else m.Result = (IntPtr)HTRIGHT;                  else if (vPoint.Y <= 5)                      m.Result = (IntPtr)HTTOP;                  else if (vPoint.Y >= ClientSize.Height - 5)                      m.Result = (IntPtr)HTBOTTOM;              }              // 鼠标左键按下实现拖动窗口功能              if (m.Result.ToInt32() == 1)              {                  m.Result = new IntPtr(2);              }          }      }  }  public static class PerPixelAlphaBlend  {      public static void SetBitmap(Bitmap bitmap, int left, int top, IntPtr handle)      {          SetBitmap(bitmap, 255, left, top, handle);      }      public static void SetBitmap(Bitmap bitmap, byte opacity, int left, int top, IntPtr handle)      {          if (bitmap.PixelFormat != PixelFormat.Format32bppArgb)              throw new ApplicationException("The bitmap must be 32ppp with alpha-channel.");          IntPtr screenDc = Win32.GetDC(IntPtr.Zero);          IntPtr memDc = Win32.CreateCompatibleDC(screenDc);          IntPtr hBitmap = IntPtr.Zero;          IntPtr oldBitmap = IntPtr.Zero;          try          {              hBitmap = bitmap.GetHbitmap(Color.FromArgb(0));              oldBitmap = Win32.SelectObject(memDc, hBitmap);              Win32.Size size = new Win32.Size(bitmap.Width, bitmap.Height);              Win32.Point pointSource = new Win32.Point(0, 0);              Win32.Point topPos = new Win32.Point(left, top);              Win32.BLENDFUNCTION blend = new Win32.BLENDFUNCTION();              blend.BlendOp = Win32.AC_SRC_OVER;              blend.BlendFlags = 0;              blend.SourceConstantAlpha = opacity;              blend.AlphaFormat = Win32.AC_SRC_ALPHA;              Win32.UpdateLayeredWindow(handle, screenDc, ref topPos, ref size, memDc, ref pointSource, 0, ref blend, Win32.ULW_ALPHA);          }          finally          {              Win32.ReleaseDC(IntPtr.Zero, screenDc);              if (hBitmap != IntPtr.Zero)              {                  Win32.SelectObject(memDc, oldBitmap);                  Win32.DeleteObject(hBitmap);              }              Win32.DeleteDC(memDc);          }      }  }  internal class Win32  {      public enum Bool      {          False = 0,          True      };      [StructLayout(LayoutKind.Sequential)]      public struct Point      {          public Int32 x;          public Int32 y;          public Point(Int32 x, Int32 y) { this.x = x; this.y = y; }      }      [StructLayout(LayoutKind.Sequential)]      public struct Size      {          public Int32 cx;          public Int32 cy;          public Size(Int32 cx, Int32 cy) { this.cx = cx; this.cy = cy; }      }      [StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 1)]      struct ARGB      {          public byte Blue;          public byte Green;          public byte Red;          public byte Alpha;      }      [StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 1)]      public struct BLENDFUNCTION      {          public byte BlendOp;          public byte BlendFlags;          public byte SourceConstantAlpha;          public byte AlphaFormat;      }      public const Int32 ULW_COLORKEY = 0x00000001;      public const Int32 ULW_ALPHA = 0x00000002;      public const Int32 ULW_OPAQUE = 0x00000004;      public const byte AC_SRC_OVER = 0x00;      public const byte AC_SRC_ALPHA = 0x01;      [DllImport("user32.dll", ExactSpelling = true, SetLastError = true)]      public static extern Bool UpdateLayeredWindow(IntPtr hwnd, IntPtr hdcDst, ref Point pptDst, ref Size psize, IntPtr hdcSrc, ref Point pprSrc, Int32 crKey, ref BLENDFUNCTION pblend, Int32 dwFlags);      [DllImport("user32.dll", ExactSpelling = true, SetLastError = true)]      public static extern IntPtr GetDC(IntPtr hWnd);      [DllImport("user32.dll", ExactSpelling = true)]      public static extern int ReleaseDC(IntPtr hWnd, IntPtr hDC);      [DllImport("gdi32.dll", ExactSpelling = true, SetLastError = true)]      public static extern IntPtr CreateCompatibleDC(IntPtr hDC);      [DllImport("gdi32.dll", ExactSpelling = true, SetLastError = true)]      public static extern Bool DeleteDC(IntPtr hdc);      [DllImport("gdi32.dll", ExactSpelling = true)]      public static extern IntPtr SelectObject(IntPtr hDC, IntPtr hObject);      [DllImport("gdi32.dll", ExactSpelling = true, SetLastError = true)]      public static extern Bool DeleteObject(IntPtr hObject);  } ```