[C++知识库]MFC：窗口绘图

窗口客户区

Windows图形设备界面

Windows使用图形设备界面（Graphical Device Interface,GDI）定义输出。GDI支持在对图形输出编程时不依赖显示它的硬件，这意味着程序不进行任何修改，就可以在具有不同显示硬件的不同机器上运行。

设备上下文

在输出设备上进行绘图操作时，必须使用设备上下文。

设备上下文是一种Windows数据结构，它包含的信息允许Windows将输出请求转换成物理输出设备上的动作，输出请求采用与设备无关的GDI函数调用形式。

MFC类CDC封装了一个设备上下文，所以对该类型的对象调用函数，就可以执行所有的绘图操作。

设备上下文提供了一种称为映射模式的可选坐标系统，它将被自动转换成客户区坐标。

映射模式

设备上下文中的每种映射模式都由一个ID标志，其方式与标志Windows消息类似，每个ID都由前缀MM_，表明它定义了映射模式。

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MFC的绘图机制

应用程序中的视图类

MFC Application Wizard生成的类：

void CSketcherView::OnDraw(CDC* /*pDC*/)
{
	CSketcherDoc* pDoc = GetDocument();
	ASSERT_VALID(pDoc);
	if (!pDoc)
		return;

	// TODO: 在此处为本机数据添加绘制代码
}

CDC类

定义设备上下文对象的类。

MFC包括了一些派生于CDC的更专用的类。例如，CClientDC类优于CDC类的地方是它始终包含只代表窗口工作区的设备上下文。

CDC::MoveTo

将当前位置移动到 (xy?或?point) 指定的点。

CPoint MoveTo(
    int x,
    int y);

CPoint MoveTo(POINT point);

返回值

作为对象的上一?CPoint?位置的 x 坐标和 y 坐标。

CDC::LineTo

从当前位置绘制一条线，但不包括由?xy?(或?point) 指定的点。

BOOL LineTo(
    int x,
    int y);

BOOL LineTo(POINT point);

返回值

如果绘制线条，则为非零;否则为 0。

CDC::Ellipse

绘制椭圆形。

BOOL Ellipse(
    int x1,
    int y1,
    int x2,
    int y2);

BOOL Ellipse(LPCRECT lpRect);

返回值

如果该函数成功，则为非 0；否则为 0。

CDC::Arc

绘制椭圆弧线。

BOOL Arc(
    int x1,
    int y1,
    int x2,
    int y2,
    int x3,
    int y3,
    int x4,
    int y4);

BOOL Arc(
    LPCRECT lpRect,
    POINT ptStart,
    POINT ptEnd);

返回值

如果该函数成功，则为非 0；否则为 0。

CDC::SelectObject

选择设备上下文中的对象。

CPen* SelectObject(CPen* pPen);
CBrush* SelectObject(CBrush* pBrush);
virtual CFont* SelectObject(CFont* pFont);
CBitmap* SelectObject(CBitmap* pBitmap);
int SelectObject(CRgn* pRgn);
CGdiObject* SelectObject(CGdiObject* pObject);

返回值

指向要替换的对象的指针。 这是指向派生自?CGdiObject其中一个类的对象（例如?CPen，具体取决于使用哪个版本的函数）的指针。 如果出现错误，则返回值?NULL?。 此函数可能会返回指向临时对象的指针。 此临时对象仅在处理一条Windows消息期间有效。 有关详细信息，请参阅?CGdiObject::FromHandle。

采用区域参数的成员函数的版本执行与成员函数相同的任务?SelectClipRgn?。 其返回值可以是下列任一值：

• COMPLEXREGION?新的剪辑区域具有重叠的边框。

• ERROR?设备上下文或区域无效。

• NULLREGION?新的剪辑区域为空。

• SIMPLEREGION?新的剪辑区域没有重叠的边框。

Cpen类

CPen 类 | Microsoft Docs

封装一个 Windows 图形设备接口 (GDI) 笔。

CPen();

CPen(
    int nPenStyle,
    int nWidth,
    COLORREF crColor);

CPen(
    int nPenStyle,
    int nWidth,
    const LOGBRUSH* pLogBrush,
    int nStyleCount = 0,
    const DWORD* lpStyle = NULL);

使用指定的样式、宽度和画笔特性创建逻辑修饰或几何钢笔，并将其附加到?CPen?对象。

BOOL CreatePen(
    int nPenStyle,
    int nWidth,
    COLORREF crColor);

BOOL CreatePen(
    int nPenStyle,
    int nWidth,
    const LOGBRUSH* pLogBrush,
    int nStyleCount = 0,
    const DWORD* lpStyle = NULL);

返回值

如果成功，则为非零; 如果方法失败，则为零。

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CBrush

封装一个 Windows 图形设备接口 (GDI) 画笔。

class CBrush : public CGdiObject

CBrush::CBrush

构造?CBrush?对象。

CBrush();
CBrush(COLORREF crColor);
CBrush(int nIndex, COLORREF crColor);
explicit CBrush(CBitmap* pBitmap);

CBrush::CreateHatchBrush

使用指定的阴影模式和颜色初始化画笔。

BOOL CreateHatchBrush(
    int nIndex,
    COLORREF crColor);

返回值

如果成功，则不为 0；否则为 0。

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对鼠标进行编程

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鼠标消息处理程序

.cpp自动添加

void CSketcherView::OnLButtonUp(UINT nFlags, CPoint point)
{
	// TODO: 在此添加消息处理程序代码和/或调用默认值

	CView::OnLButtonUp(nFlags, point);
}


void CSketcherView::OnLButtonDown(UINT nFlags, CPoint point)
{
	// TODO: 在此添加消息处理程序代码和/或调用默认值

	CView::OnLButtonDown(nFlags, point);
}


void CSketcherView::OnMouseMove(UINT nFlags, CPoint point)
{
	// TODO: 在此添加消息处理程序代码和/或调用默认值

	CView::OnMouseMove(nFlags, point);
}

.h自动添加

public:
	afx_msg void OnLButtonUp(UINT nFlags, CPoint point);
	afx_msg void OnLButtonDown(UINT nFlags, CPoint point);
	afx_msg void OnMouseMove(UINT nFlags, CPoint point);

CWnd::OnLButtonUp

当用户释放鼠标左键时，框架将调用此成员函数。

afx_msg void OnLButtonUp(
    UINT nFlags,
    CPoint point);

用鼠标绘图

InvalidateRect

InvalidateRect函数将一个矩形添加到指定窗口的更新区域。更新区域表示必须重绘的窗口客户区部分。

BOOL InvalidateRect(
  [in] HWND       hWnd,
  [in] const RECT *lpRect,
  [in] BOOL       bErase
);

返回值
如果函数成功，则返回值非零。如果函数失败，则返回值为零。

//SketcherView.h
class CSketcherView : public CView
{
protected:
	CPoint m_FirstPoint;


}

//SketcherView.cpp
CSketcherView::CSketcherView(): m_FirstPoint{ CPoint{} }
{
	// TODO: 在此处添加构造代码

}

定义元素的类

生成 CElement.h和CElement.cpp

//Element.h
#pragma once

// CElement 命令目标

class CElement : public CObject
{
public:
	CElement();
	virtual ~CElement();
};

// Element.cpp: 实现文件
//

#include "pch.h"
#include "Sketcher.h"
#include "CElement.h"


// CElement

CElement::CElement()
{
}

CElement::~CElement()
{
}

其他元素类把CElement而不是MFC类作为基类，所以应该把类类别选作C++。

??自动生产CLine.h和CLine.cpp

//Line.h
#pragma once
#include "Element.h"
class CLine :
    public CElement
{
};

//Line.cpp
#include "pch.h"
#include "Line.h"

相同步骤添加CRectangle、CCircle、CCurve，以CElement为基类。

// SketcherView.h: CSketcherView 类的接口
//

#pragma once
#include <memory>
#include "Element.h"

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CElement类

//Element.h
#pragma once

// CElement 命令目标

class CElement : public CObject
{
public:
	virtual ~CElement();
	virtual void Draw(CDC* pDC) {}  // Virtual draw operation	
	const CRect& GetEnclosingRect() const { return m_EnclosingRect; }// Get the element enclosing rectangle

protected:
	CPoint m_StartPoint;            // Element position      
	int m_PenWidth;                 // Pen width
	COLORREF m_Color;               // Color of an element
	CRect m_EnclosingRect;          // Rectangle enclosing an element

protected:
	void CreatePen(CPen& aPen);

	// Constructors protected so they cannot be called outside the class
	CElement();
	CElement(const CPoint& start, COLORREF color, int penWidth = 1);
};

// Element.cpp: 实现文件

#include "pch.h"
#include "Sketcher.h"
#include "Element.h"

void CElement::CreatePen(CPen& aPen)
{
	if (!aPen.CreatePen(PS_SOLID, m_PenWidth, m_Color))
	{
		//创建笔失败
		AfxMessageBox(_T("Pen创建失败."), MB_OK);
		AfxAbort();
	}
}

// CElement
CElement::CElement()
{
}

CElement::~CElement()
{
}

// CElement 成员函数
CElement::CElement(const CPoint& start, COLORREF color, int penWidth) :  m_StartPoint{ start }, m_PenWidth{ penWidth }, m_Color{ color } 
{

}

CLine类

//CLine.h
#pragma once
#include "Element.h"
class CLine :  public CElement
{
public:
    virtual ~CLine();
    virtual void Draw(CDC* pDC) override;
    CLine(const CPoint& start, const CPoint& end, COLORREF color);

protected:
    CPoint m_EndPoint;

protected:
    CLine();
};

// CLine.cpp: 实现文件

#include "pch.h"
#include "Line.h"

CLine::~CLine()
{

}

void CLine::Draw(CDC* pDC)
{
	CPen aPen;		
	CreatePen(aPen);// 基类CElement::CreatePen(CPen& aPen)

	CPen* pOldPen{ pDC->SelectObject(&aPen) };	//SelectObject:指向要替换的对象的指针（旧画笔）。

	pDC->MoveTo(m_StartPoint);	//画直线
	pDC->LineTo(m_EndPoint);

	pDC->SelectObject(pOldPen);		//恢复旧画笔
}

CLine::CLine(const CPoint& start, const CPoint& end, COLORREF color) : 
	CElement{ start,color }, m_EndPoint{end}
{
	//定义封闭的矩形
	m_EnclosingRect = CRect{ start,end };
	m_EnclosingRect.NormalizeRect();		//规范化 CRect ，使高度和宽度都为正。
	m_EnclosingRect.InflateRect(m_PenWidth, m_PenWidth);	//	增加CRect的宽度和高度 。
}

CLine::CLine()
{

}

CRectangle类

//Rectangle.h
#pragma once
#include "Element.h"
class CRectangle :
    public CElement
{
public:
    virtual ~CRectangle();
    virtual void Draw(CDC* pDC) override;
    CRectangle(const CPoint& start, const CPoint& end, COLORREF color);

protected:
    CPoint m_BottomRight;   //右下角坐标点

protected:
    CRectangle();
};

//Rectangle.cpp
#include "pch.h"
#include "Rectangle.h"
#include <algorithm>

CRectangle::~CRectangle()
{
}

void CRectangle::Draw(CDC* pDC)
{
	CPen aPen;
	CreatePen(aPen);// 基类CElement::CreatePen(CPen& aPen)

	CPen* pOldPen{ pDC->SelectObject(&aPen) };	//SelectObject:指向要替换的对象的指针（旧画笔）。
	CBrush* pOldBrush{ dynamic_cast<CBrush*> (pDC->SelectStockObject(NULL_BRUSH)) };	//选择一个 CGdiObject 对象，该对象对应于预定义的股票笔、画笔或字体之一。 NULL_PEN Null 笔

	pDC->Rectangle(m_StartPoint.x, m_StartPoint.y, m_BottomRight.x, m_BottomRight.y);	//画矩形

	pDC->SelectObject(pOldBrush);   //恢复画刷
	pDC->SelectObject(pOldPen);		//恢复旧画笔
}

CRectangle::CRectangle(const CPoint& start, const CPoint& end, COLORREF color) : CElement{start,color}
{
	m_StartPoint = CPoint{ (std::min)(start.x,end.x),(std::min)(start.y,end.y) };	//左上角取x,y的最小值
	m_BottomRight = CPoint{ (std::max)(start.x,end.x),(std::max)(start.y,end.y) };	//右下角取x,y的最大值

	if ((m_BottomRight.x - m_StartPoint.x) < 2)	m_BottomRight.x = m_StartPoint.x + 2;
	if ((m_BottomRight.y - m_StartPoint.y) < 2)	m_BottomRight.y = m_StartPoint.y + 2;

	m_EnclosingRect = CRect{ m_StartPoint, m_BottomRight };
	m_EnclosingRect.InflateRect(m_PenWidth, m_PenWidth);//	增加CRect的宽度和高度 。
}

CRectangle::CRectangle()
{
}

Circle

//Circle.h
#pragma once
#include "Element.h"
class CCircle :
    public CElement
{
public:
    virtual ~CCircle();
    virtual void Draw(CDC* pDC) override;
    CCircle(const CPoint& start, const CPoint& end, COLORREF color);

protected:
    CPoint m_BottomRight;

protected:
    CCircle();
};

//Circle.cpp
#include "pch.h"
#include "Circle.h"
#include <cmath>

CCircle::~CCircle()
{
}

void CCircle::Draw(CDC* pDC)
{
	CPen aPen;
	CreatePen(aPen);// 基类CElement::CreatePen(CPen& aPen)

	CPen* pOldPen{ pDC->SelectObject(&aPen) };	//SelectObject:指向要替换的对象的指针（旧画笔）。
	CBrush* pOldBrush{ dynamic_cast<CBrush*> (pDC->SelectStockObject(NULL_BRUSH)) };	//选择一个 CGdiObject 对象，该对象对应于预定义的股票笔、画笔或字体之一。 NULL_PEN Null 笔

	pDC->Ellipse(m_StartPoint.x, m_StartPoint.y, m_BottomRight.x, m_BottomRight.y);	//画矩形

	pDC->SelectObject(pOldBrush);   //恢复画刷
	pDC->SelectObject(pOldPen);		//恢复旧画笔
}

CCircle::CCircle(const CPoint& start, const CPoint& end, COLORREF color) : CElement{start , color}
{
	long radius{static_cast<long>(sqrt(static_cast<double>(pow(end.x-start.x,2)+pow(end.y-start.y,2))))};
	if (radius < 1L) radius = 1L;

	m_StartPoint = CPoint{start.x - radius,start.y-radius};
	m_BottomRight = CPoint{ start.x + radius,start.y + radius };

	m_EnclosingRect = CRect{ m_StartPoint.x,m_StartPoint.y,m_BottomRight.x,m_BottomRight.y };
	m_EnclosingRect.InflateRect(m_PenWidth, m_PenWidth);	//	增加CRect的宽度和高度 。
}

CCircle::CCircle()
{
}

CCurve类

//Curve.h
#pragma once
#include "Element.h"
#include <vector>

class CCurve :  public CElement
{
public:
    virtual ~CCurve();
    virtual void Draw(CDC* pDC) override;
    CCurve(const CPoint& start, const CPoint& second, COLORREF color);
    void AddSegment(const CPoint& point);   // 向曲线添加段

protected:
    std::vector<CPoint> m_Points;           // 定义曲线的点群

protected:
    CCurve();
};

//Curve.cpp
#include "pch.h"
#include "Curve.h"
#include <algorithm>

CCurve::~CCurve()
{
}

void CCurve::Draw(CDC* pDC)
{
	CPen aPen;
	CreatePen(aPen);// 基类CElement::CreatePen(CPen& aPen)

	CPen* pOldPen{ pDC->SelectObject(&aPen) };	//SelectObject:指向要替换的对象的指针（旧画笔）。

	pDC->MoveTo(m_StartPoint);	//画直线
	for(const auto& point : m_Points)
		pDC->LineTo(point);

	pDC->SelectObject(pOldPen);		//恢复旧画笔
}

CCurve::CCurve(const CPoint& start, const CPoint& second, COLORREF color) : CElement{ start,color }
{
	m_Points.push_back(second);
	m_EnclosingRect = CRect{ (std::min)(start.x,second.x),(std::min)(start.y,second.y),(std::max)(start.x,second.x),(std::max)(start.y,second.y) };
	m_EnclosingRect.InflateRect(m_PenWidth, m_PenWidth);	//	增加CRect的宽度和高度 。
}

void CCurve::AddSegment(const CPoint& point)
{
	m_Points.push_back(point);
	m_EnclosingRect.DeflateRect(m_PenWidth, m_PenWidth);	//减小 CRect 的宽度和高度。
	m_EnclosingRect = CRect{ (std::min)(point.x,m_EnclosingRect.left),(std::min)(point.y,m_EnclosingRect.top),(std::max)(point.x,m_EnclosingRect.right),(std::max)(point.y,m_EnclosingRect.bottom) };
	m_EnclosingRect.InflateRect(m_PenWidth, m_PenWidth);	//	增加CRect的宽度和高度 。
}

CCurve::CCurve()
{
}

鼠标消息处理程序

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// SketcherView.cpp: 

#include "Line.h"
#include "Rectangle.h"
#include "Circle.h"
#include "Curve.h"

void CSketcherView::OnMouseMove(UINT nFlags, CPoint point)
{
	//CClientDC 类:负责在构建时调用 Windows 函数GetDC ，在销毁时调用ReleaseDC。 CClientDC(CWnd* pWnd);
	CClientDC aDC{ this };	//创建设备上下文
	if (nFlags & MK_LBUTTON)	//MK_LBUTTON：按下鼠标左键
	{
		m_SecondPoint = point;//保存当前坐标
		if (ElementType::CURVE == GetDocument()->GetElementType())	//线段 CDocument* m_pDocument;
		{
			std::dynamic_pointer_cast<CCurve>(m_pTempElement)->AddSegment(m_SecondPoint);	//添加线段
			m_pTempElement->Draw(&aDC);	//绘图
			return;
		}
		else  //临时元素存在，不是曲线
		{
			aDC.SetROP2(R2_NOTXORPEN);	//SetROP2函数设置当前的前景混合模式。
			m_pTempElement->Draw(&aDC);	//绘图
		}
	}
	//如果临时元素存在，但不是曲线，或没有临时元素存在
	m_pTempElement = CreateElement();	//创建新元素
	m_pTempElement->Draw(&aDC);	//按正常方式绘图

	//CView::OnMouseMove(nFlags, point);
}

// SketcherView.h:

class CSketcherView : public CView
{
protected:
	std::shared_ptr<CElement> CreateElement(void) const;           //在堆上创建一个新元素
}

// SketcherView.cpp

//创建元素
std::shared_ptr<CElement> CSketcherView::CreateElement(void) const
{
	CSketcherDoc* pDoc = GetDocument();	//获取指向视图文档的指针
	ASSERT_VALID(pDoc);//检查指针有效

	COLORREF color{static_cast<COLORREF>(pDoc->GetElementColor())};	//获取颜色指针

	switch (pDoc->GetElementType())
	{
	case ElementType::RECTANGLE:
		return std::make_shared<CRectangle>(m_FirstPoint,m_SecondPoint,color);	// std::make_shared 可以返回一个指定类型的 std::shared_ptr ，执行构造

	case ElementType::CIRCLE:
		return std::make_shared<CCircle>(m_FirstPoint, m_SecondPoint, color);

	case ElementType::CURVE:
		return std::make_shared<CCurve>(m_FirstPoint, m_SecondPoint, color);

	case ElementType::LINE:
		return std::make_shared<CLine>(m_FirstPoint, m_SecondPoint, color);

	default:
		AfxMessageBox(_T("Bad element code"),MB_OK);
		AfxAbort();
		return nullptr;
	}
}

//SketcherDoc.h

#include "Element.h"	//添加
#include <list>	//添加
#include <memory>	//添加

class CSketcherDoc : public CDocument
{

protected:
	std::list<std::shared_ptr<CElement>> m_Sketch;	//添加


// 实现 Implementation
public:
	void AddElement(std::list<std::shared_ptr<CElement>>& pElement);	//添加元素
	void DeleteElement(std::list<std::shared_ptr<CElement>>& pElement);	//删除元素
}

// SketcherDoc.cpp:
void CSketcherDoc::AddElement(std::shared_ptr<CElement>& pElement)
{
	m_Sketch.push_back(pElement);
}
void CSketcherDoc::DeleteElement(std::shared_ptr<CElement>& pElement)
{
	m_Sketch.remove(pElement);
}

// SketcherView.cpp
void CSketcherView::OnLButtonUp(UINT nFlags, CPoint point)
{
	if (m_pTempElement)
	{
		GetDocument()->AddElement(m_pTempElement);	//添加Element元素
		InvalidateRect(&m_pTempElement->GetEnclosingRect());	//CWnd::InvalidateRect通过将该矩形添加到 CWnd 更新区域，使给定矩形中的工作区失效。
		m_pTempElement.reset();	// 释放资源并转换为空的 shared_ptr 对象
	}
	//CView::OnLButtonUp(nFlags, point);
}

让视图对象获得绘制草图所需的迭代器

//SketcherDoc.h

class CSketcherDoc : public CDocument
{
public:
	// 为 sketch提供一个开始迭代器
	std::list<std::shared_ptr<CElement>>::const_iterator begin() const;
	// 为sketch提供一个结束迭代器 
	std::list<std::shared_ptr<CElement>>::const_iterator end() const;
}

// SketcherDoc.cpp:
// 为 sketch提供一个开始迭代器
std::list<std::shared_ptr<CElement>>::const_iterator CSketcherDoc::begin() const
{
	return std::begin(m_Sketch);
}
// 为sketch提供一个结束迭代器 
std::list<std::shared_ptr<CElement>>::const_iterator CSketcherDoc::end() const
{
	return std::end(m_Sketch);
}

// SketcherView.cpp

// CSketcherView 绘图
void CSketcherView::OnDraw(CDC* pDC)
{
	CSketcherDoc* pDoc = GetDocument();
	ASSERT_VALID(pDoc);
	if (!pDoc)
		return;

	//绘制
	for (auto iter=pDoc->begin();iter != pDoc->end();++iter)	//遍历
	{
		for (const auto& pElement : *pDoc)  //遍历元素
		{
			if (pDC->RectVisible(pElement->GetEnclosingRect()))	//DC::RectVisible 确定给定矩形的任何部分是否位于显示上下文的剪辑区域中。
				pElement->Draw(pDC);	
		}
	}
}

运行并不正常，捕获鼠标消息。

// SketcherView.cpp

void CSketcherView::OnLButtonDown(UINT nFlags, CPoint point)
{
	m_FirstPoint = point;	//记录起点
	SetCapture();	//导致所有后续鼠标输入都发送到当前 CWnd 对象，而不考虑光标的位置。
	//CView::OnLButtonDown(nFlags, point);
}

// SketcherView.cpp

void CSketcherView::OnLButtonUp(UINT nFlags, CPoint point)
{
	if (this == GetCapture())	//GetCapture 检索具有鼠标捕获的 CWnd。
		ReleaseCapture();	//从当前线程中的窗口释放鼠标捕获并恢复正常的鼠标输入处理。

	if (m_pTempElement)
	{
		GetDocument()->AddElement(m_pTempElement);	//添加Element元素
		InvalidateRect(&m_pTempElement->GetEnclosingRect());	//CWnd::InvalidateRect通过将该矩形添加到 CWnd 更新区域，使给定矩形中的工作区失效。
		m_pTempElement.reset();	// 释放资源并转换为空的 shared_ptr 对象
	}
	//CView::OnLButtonUp(nFlags, point);
}

// SketcherView.cpp

void CSketcherView::OnMouseMove(UINT nFlags, CPoint point)
{
	//CClientDC 类:负责在构建时调用 Windows 函数GetDC ，在销毁时调用ReleaseDC。 CClientDC(CWnd* pWnd);
	CClientDC aDC{ this };	//创建设备上下文
	if ((nFlags & MK_LBUTTON) && (this == GetCapture()))	//MK_LBUTTON：按下鼠标左键
	{
		m_SecondPoint = point;//保存当前坐标
		if (m_pTempElement)
		{
			if (ElementType::CURVE == GetDocument()->GetElementType())	//线段 CDocument* m_pDocument;
			{
				std::dynamic_pointer_cast<CCurve>(m_pTempElement)->AddSegment(m_SecondPoint);	//添加线段
				m_pTempElement->Draw(&aDC);	//绘图
				return;
			}
			else  //临时元素存在，不是曲线
			{
				aDC.SetROP2(R2_NOTXORPEN);	//SetROP2函数设置当前的前景混合模式。
				m_pTempElement->Draw(&aDC);	//绘图
			}
		}
		//如果临时元素存在，但不是曲线，或没有临时元素存在
		m_pTempElement = CreateElement();	//创建新元素
		m_pTempElement->Draw(&aDC);	//按正常方式绘图		
	}
	//CView::OnMouseMove(nFlags, point);
}

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