前言

成都創(chuàng)新互聯(lián)是一家企業(yè)級(jí)云計(jì)算解決方案提供商,超15年IDC數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)。主營(yíng)GPU顯卡服務(wù)器，站群服務(wù)器，多線服務(wù)器托管，海外高防服務(wù)器，大帶寬服務(wù)器，動(dòng)態(tài)撥號(hào)VPS，海外云手機(jī)，海外云服務(wù)器，海外服務(wù)器租用托管等。

app在渲染視圖時(shí)，需要在坐標(biāo)系中指定繪制區(qū)域。

這個(gè)概念看似乎簡(jiǎn)單，事實(shí)并非如此。

When an app draws something in iOS, it has to locate the drawn content in a two-dimensional space defined by a coordinate system.
This notion might seem straightforward at first glance, but it isn't.

正文

我們先從一段最簡(jiǎn)單的代碼入手，在drawRect中顯示一個(gè)普通的UILabel；

為了方便判斷，我把整個(gè)view的背景設(shè)置成黑色：

- (void)drawRect:(CGRect)rect {
 [super drawRect:rect];
 CGContextRef context = UIGraphicsGetCurrentContext();
 NSLog(@"CGContext default CTM matrix %@", NSStringFromCGAffineTransform(CGContextGetCTM(context)));
 UILabel *testLabel = [[UILabel alloc] initWithFrame:CGRectMake(0, 0, 100, 28)];
 testLabel.text = @"測(cè)試文本";
 testLabel.font = [UIFont systemFontOfSize:14];
 testLabel.textColor = [UIColor whiteColor];
 [testLabel.layer renderInContext:context];
}

這段代碼首先創(chuàng)建一個(gè)UILabel，然后設(shè)置文本，顯示到屏幕上，沒(méi)有修改坐標(biāo)。

所以按照UILabel.layer默認(rèn)的坐標(biāo)(0, 0)，在左上角進(jìn)行了繪制。

UILabel繪制

接著，我們嘗試使用CoreText來(lái)渲染一段文本。

- (void)drawRect:(CGRect)rect {
 [super drawRect:rect];
 CGContextRef context = UIGraphicsGetCurrentContext();
 NSLog(@"CGContext default matrix %@", NSStringFromCGAffineTransform(CGContextGetCTM(context)));
 NSAttributedString *attrStr = [[NSAttributedString alloc] initWithString:@"測(cè)試文本" attributes:@{
             NSForegroundColorAttributeName:[UIColor whiteColor],
             NSFontAttributeName:[UIFont systemFontOfSize:14],
             }];
 CTFramesetterRef frameSetter = CTFramesetterCreateWithAttributedString((__bridge CFAttributedStringRef) attrStr); // 根據(jù)富文本創(chuàng)建排版類CTFramesetterRef
 UIBezierPath * bezierPath = [UIBezierPath bezierPathWithRect:CGRectMake(0, 0, 100, 20)];
 CTFrameRef frameRef = CTFramesetterCreateFrame(frameSetter, CFRangeMake(0, 0), bezierPath.CGPath, NULL); // 創(chuàng)建排版數(shù)據(jù)
 CTFrameDraw(frameRef, context);
}

首先用NSString創(chuàng)建一個(gè)富文本，然后根據(jù)富文本創(chuàng)建CTFramesetterRef，結(jié)合CGRect生成的UIBezierPath，我們得到CTFrameRef，最終渲染到屏幕上。

但是結(jié)果與上文不一致：文字是上下顛倒。

CoreText的文本繪制

從這個(gè)不同的現(xiàn)象開(kāi)始，我們來(lái)理解iOS的坐標(biāo)系。

坐標(biāo)系概念

在iOS中繪制圖形必須在一個(gè)二維的坐標(biāo)系中進(jìn)行，但在iOS系統(tǒng)中存在多個(gè)坐標(biāo)系，常需要處理一些坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。
先介紹一個(gè)圖形上下文(graphics context)的概念，比如說(shuō)我們常用的CGContext就是Quartz 2D的上下文。圖形上下文包含繪制所需的信息，比如顏色、線寬、字體等。用我們?cè)赪indows常用的畫圖來(lái)參考，當(dāng)我們使用畫筆🖌在白板中寫字時(shí)，圖形上下文就是畫筆的屬性設(shè)置、白板大小、畫筆位置等等。

iOS中，每個(gè)圖形上下文都會(huì)有三種坐標(biāo)：

1、繪制坐標(biāo)系（也叫用戶坐標(biāo)系），我們平時(shí)繪制所用的坐標(biāo)系；

2、視圖（view）坐標(biāo)系，固定左上角為原點(diǎn)（0，0）的view坐標(biāo)系；

3、物理坐標(biāo)系，物理屏幕中的坐標(biāo)系，同樣是固定左上角為原點(diǎn)；

根據(jù)我們繪制的目標(biāo)不同（屏幕、位圖、PDF等），會(huì)有多個(gè)context；

Quartz常見(jiàn)的繪制目標(biāo)

不同context的繪制坐標(biāo)系各不相同，比如說(shuō)UIKit的坐標(biāo)系為左上角原點(diǎn)的坐標(biāo)系，CoreGraphics的坐標(biāo)系為左下角為原點(diǎn)的坐標(biāo)系；

CoreGraphics坐標(biāo)系和UIKit坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換

CoreText基于CoreGraphics，所以坐標(biāo)系也是CoreGraphics的坐標(biāo)系。

我們回顧下上文提到的兩個(gè)渲染結(jié)果，我們產(chǎn)生如下疑問(wèn)：

UIGraphicsGetCurrentContext返回的是CGContext，代表著是左下角為原點(diǎn)的坐標(biāo)系，用UILabel（UIKit坐標(biāo)系）可以直接renderInContext，并且“測(cè)”字對(duì)應(yīng)為UILabel的（0，0）位置，是在左上角？

當(dāng)用CoreText渲染時(shí)，坐標(biāo)是（0，0），但是渲染的結(jié)果是在左上角，并不是在左下角；并且文字是上下顛倒的。

為了探究這個(gè)問(wèn)題，我在代碼中加入了一行l(wèi)og：

NSLog(@"CGContext default matrix %@", NSStringFromCGAffineTransform(CGContextGetCTM(context)));

其結(jié)果是CGContext default matrix [2, 0, 0, -2, 0, 200]；

CGContextGetCTM返回是CGAffineTransform仿射變換矩陣：

一個(gè)二維坐標(biāo)系上的點(diǎn)p，可以表達(dá)為(x, y, 1)，乘以變換的矩陣，如下：

把結(jié)果相乘，得到下面的關(guān)系

此時(shí)，我們?cè)賮?lái)看看打印的結(jié)果[2, 0, 0, -2, 0, 200]，可以化簡(jiǎn)為

x' = 2x, y' = 200 - 2y

因?yàn)殇秩镜膙iew高度為100，所以這個(gè)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換相當(dāng)于把原點(diǎn)在左下角（0，100）的坐標(biāo)系，轉(zhuǎn)換為原點(diǎn)在左上角（0，0）的坐標(biāo)系！通常我們都會(huì)使用UIKit進(jìn)行渲染，所以iOS系統(tǒng)在drawRect返回CGContext的時(shí)候，默認(rèn)幫我們進(jìn)行了一次變換，以方便開(kāi)發(fā)者直接用UIKit坐標(biāo)系進(jìn)行渲染。

我們嘗試對(duì)系統(tǒng)添加的坐標(biāo)變換進(jìn)行還原：

先進(jìn)行CGContextTranslateCTM(context, 0, self.bounds.size.height);

對(duì)于x' = 2x, y' = 200 - 2y，我們使得x=x,y=y+100；（self.bounds.size.height=100）

于是有x' = 2x, y' = 200-2(y+100) = -2y;

再進(jìn)行CGContextScaleCTM(context, 1.0, -1.0);

對(duì)于x' = 2x, y' = -2y，我們使得x=x, y=-y;

于是有 x'=2x, y' = -2(-y) = 2y；

- (void)drawRect:(CGRect)rect {
 [super drawRect:rect];
 CGContextRef context = UIGraphicsGetCurrentContext();
 CGContextTranslateCTM(context, 0, self.bounds.size.height);
 CGContextScaleCTM(context, 1.0, -1.0);
 NSLog(@"CGContext default matrix %@", NSStringFromCGAffineTransform(CGContextGetCTM(context)));
 NSAttributedString *attrStr = [[NSAttributedString alloc] initWithString:@"測(cè)試文本" attributes:@{
             NSForegroundColorAttributeName:[UIColor whiteColor],
             NSFontAttributeName:[UIFont systemFontOfSize:14],
             }];
 CTFramesetterRef frameSetter = CTFramesetterCreateWithAttributedString((__bridge CFAttributedStringRef) attrStr); // 根據(jù)富文本創(chuàng)建排版類CTFramesetterRef
 UIBezierPath * bezierPath = [UIBezierPath bezierPathWithRect:CGRectMake(0, 0, 100, 20)];
 CTFrameRef frameRef = CTFramesetterCreateFrame(frameSetter, CFRangeMake(0, 0), bezierPath.CGPath, NULL); // 創(chuàng)建排版數(shù)據(jù)
 CTFrameDraw(frameRef, context);
}

通過(guò)log也可以看出來(lái)CGContext default matrix [2, 0, -0, 2, 0, 0]；

最終結(jié)果如下，文本從左下角開(kāi)始渲染，并且沒(méi)有出現(xiàn)上下顛倒的情況。

這時(shí)我們產(chǎn)生新的困擾：

用CoreText渲染文字的上下顛倒現(xiàn)象解決，但是修改后的坐標(biāo)系UIKit無(wú)法正常使用，如何兼容兩種坐標(biāo)系？

iOS可以使用CGContextSaveGState()方法暫存context狀態(tài)，然后在CoreText繪制完后通過(guò)CGContextRestoreGState ()可以恢復(fù)context的變換。

- (void)drawRect:(CGRect)rect {
 [super drawRect:rect];

 CGContextRef context = UIGraphicsGetCurrentContext();
 NSLog(@"CGContext default matrix %@", NSStringFromCGAffineTransform(CGContextGetCTM(context)));
 CGContextSaveGState(context);
 CGContextTranslateCTM(context, 0, self.bounds.size.height);
 CGContextScaleCTM(context, 1.0, -1.0);
 NSAttributedString *attrStr = [[NSAttributedString alloc] initWithString:@"測(cè)試文本" attributes:@{
                         NSForegroundColorAttributeName:[UIColor whiteColor],
                         NSFontAttributeName:[UIFont systemFontOfSize:14],
                         }];
 CTFramesetterRef frameSetter = CTFramesetterCreateWithAttributedString((__bridge CFAttributedStringRef) attrStr); // 根據(jù)富文本創(chuàng)建排版類CTFramesetterRef
 UIBezierPath * bezierPath = [UIBezierPath bezierPathWithRect:CGRectMake(0, 0, 100, 20)];
 CTFrameRef frameRef = CTFramesetterCreateFrame(frameSetter, CFRangeMake(0, 0), bezierPath.CGPath, NULL); // 創(chuàng)建排版數(shù)據(jù)
 CTFrameDraw(frameRef, context);
 CGContextRestoreGState(context);
 
 
 NSLog(@"CGContext default CTM matrix %@", NSStringFromCGAffineTransform(CGContextGetCTM(context)));
 UILabel *testLabel = [[UILabel alloc] initWithFrame:CGRectMake(0, 0, 100, 20)];
 testLabel.text = @"測(cè)試文本";
 testLabel.font = [UIFont systemFontOfSize:14];
 testLabel.textColor = [UIColor whiteColor];
 [testLabel.layer renderInContext:context];
}

渲染結(jié)果如下，控制臺(tái)輸出的兩個(gè)matrix都是[2, 0, 0, -2, 0, 200]；

遇到的問(wèn)題

1、UILabel.layer在renderInContext的時(shí)候frame失效

初始化UILabel時(shí)設(shè)定了frame，但是沒(méi)有生效。

UILabel *testLabel = [[UILabel alloc] initWithFrame:CGRectMake(20, 20, 100, 28)];

這是因?yàn)閒rame是在上一層view中坐標(biāo)的偏移，在renderInContext中坐標(biāo)起點(diǎn)與frame無(wú)關(guān)，所以需要修改的是bounds屬性：

testLabel.layer.bounds = CGRectMake(50, 50, 100, 28);

2、renderInContext和drawInContext的選擇

在把UILabel.layer渲染到context的時(shí)候，應(yīng)該采用drawInContext還是renderInContext？

雖然這兩個(gè)方法都可以生效，但是根據(jù)畫線部分的內(nèi)容來(lái)判斷，還是采用了renderInContext，并且問(wèn)題1就是由這里的一句Renders in the coordinate space of the layer，定位到問(wèn)題所在。

3、如何理解CoreGraphics坐標(biāo)系不一致后，會(huì)出現(xiàn)繪制結(jié)果異常？

我的理解方法是，我們可以先不考慮坐標(biāo)系變換的情況。

如下圖，上半部分是普通的渲染結(jié)果，可以很容易的想象；

接下來(lái)是增加坐標(biāo)變換后，坐標(biāo)系變成原點(diǎn)在左上角的頂點(diǎn)，相當(dāng)于按照下圖的虛線進(jìn)行了一次垂直的翻轉(zhuǎn)。

也可以按照坐標(biāo)系變換的方式去理解，將左下角原點(diǎn)的坐標(biāo)系相對(duì)y軸做一次垂直翻轉(zhuǎn)，然后向上平移height的高度，這樣得到左上角原點(diǎn)的坐標(biāo)系。

附錄

• Drawing and Printing Guide for iOS
• Quartz 2D Programming Guide

總結(jié)

以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，如果有疑問(wèn)大家可以留言交流，謝謝大家對(duì)創(chuàng)新互聯(lián)的支持。

新聞標(biāo)題：iOS坐標(biāo)系的深入探究
文章起源：http://chinadenli.net/article28/jpspjp.html

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