C#自定义控件的开发：Pin和Connector

适用于：Microsoft Windows CE .NET/Smart Device Extensions for Microsoft Visual Studio .NET

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简介

Smart Device Extensions for Microsoft Visual Studio .NET (SDE) 提供了一种可以在应用程序中使用的很好的基本控件。遗憾的是，嵌入式设备应用程序涉及的范围非常广，这就使得开发人员几乎肯定会在某些地方缺少合适的控件，此时，基本上有两个选择：重新进行应用程序的结构设计以使用可用的控件，或者采用您自己的自定义控件。

SDE 的***个版本不支持设计时自定义控件，这意味着为了使用它们，必须手动编写将它们放入窗体并设置其大小和属性的代码。它只需很少的额外工作量，并且只需要您接受没有可用于自定义控件的 Form Design Support 这一事实。

问题

最近，我一直在为 Visual Studio .NET 创建类库，用于包装很多硬件的功能。通过使用一个可以为他们完成所有 P/Invoking 和资源管理工作的类库，托管代码开发人员使用这个类库来访问机载微型控制器和 Microsoft Windows CE 端口就容易多了。我开发用于 Graphics Master 设备的 I/O 的类库，以便提供对两个单独的头上的引脚的读取和写入功能。

我需要一个测试和示例应用程序，该程序能够使用户轻松地通过恰当的图形接口设置或读取数字 I/O 状态并读取模拟 I/O。我希望有某个东西看起来像示意图上的接头或类似板上的物理插头。由于我要处理两个物理上不同大小的接头，所以我需要多个控件，或***是一个可以定义大小的控件。很显然，SDE 的工具箱中没有我想要的控件。

我本来可以使用大量的 Label、CheckBox、PictureBox 和 TextBox，但是我认为这种替代方案看起来很难看。让我们尝试编写自己的控件。

C#自定义控件对象模型

***个任务是决定整个对象模型。我们需要什么样的组成部分，这些组成部分将如何融合在一起，它们如何相互交互，如何与它们的环境交互？

图 1. 我的连接器控件概念

我们将创建连接器，用来包含大小可变的引脚集合，以便能够连接不同大小的接头。每个引脚必须有可以放在被显示的"引脚"的左侧或右侧（取决于它是偶数还是奇数引脚）的标识标签。每个引脚还可以是数字的或模拟的 I/O，因此每个引脚都需要有范围从零到 0xFFFF 的单独的值。***能够一眼即可识别每个引脚的类型和值，所以将需要使用一些颜色。当然，并非接头上的所有引脚都可用于 I/O，所以我们需要能够禁用它们中的一部分，此外，我们希望引脚是交互的，这样当我们接通一个引脚时，它可以做某些操作，比如更改状态。

图 1 是一个控件在屏幕上显示的外观的很好模型。

基于这些要求，我们提出了一个如图 2 所示的对象模型。

图 2. 控件对象模型

整体的思路是，我们将有一个 Connector 基类，然后从它派生出其他几个自定义的 Connector 类。Connector 将包含一个 Pins 类，这个类只是通过从 CollectionBase 派生，使用索引器来公开 Pin 对象的 ListArray。

C#自定义控件：实现 Pin 对象

因为此控件的骨干是 Pin 对象，所以我们首先介绍它。Pin 对象将处理控件的大多数显示属性，并处理用户交互。一旦我们可以成功地在窗体上创建、显示单个引脚并与之交互，构建一个连接器将它们组合在一起就非常简单了。

Pin 对象有四个在创建它时必须设置的属性。默认的构造函数会设置它们中的每一个，但其他构造函数还可以用来允许创建者传递非默认的值。

最重要的属性是 Alignment。这个属性确定了绘制对象时文本和引脚的位置，但更重要的是，设置属性时，它将创建和放置用于绘制引脚和文本的矩形。这些矩形的使用将在随后解释 OnDraw 时进行讨论。

清单 1 显示了基本构造函数和 Alignment 属性的代码。为引脚子组件周围所定义的偏移量和边框使用了常量，但这些常量也很容易成为控件的其他属性。

清单 1. 引脚构造函数和 Alignment 属性

 
 
 
 
  
  
  
  public Pin()    
  
  
  
  {    
  
  
  
    showValue = false;    
  
  
  
    pinValue = 0;    
  
  
  
    type = PinType.Digital;    
  
  
  
    Alignment = PinAlignment.PinOnRight;    
  
  
  
  }    
  
  
  
  public PinAlignment Alignment    
  
  
  
  { // determines where the pin rectangle is placed    
  
  
  
    set   
  
  
  
    {    
  
  
  
      align = value;    
  
  
  
      if(value == PinAlignment.PinOnRight)    
  
  
  
      {    
  
  
  
        this.pinBorder = new Rectangle(    
  
  
  
          this.ClientRectangle.Width - (pinSize.Width + 10),    
  
  
  
          1,    
  
  
  
          pinSize.Width + 9,    
  
  
  
          this.ClientRectangle.Height - 2);    
  
  
  
          this.pinBounds = new Rectangle(    
  
  
  
          this.ClientRectangle.Width - (pinSize.Width + 5),    
  
  
  
          ((this.ClientRectangle.Height -    
  
  
  
          pinSize.Height) / 2) + 1,    
  
  
  
          pinSize.Width,    
  
  
  
          pinSize.Height);    
  
  
  
          this.textBounds = new Rectangle(    
  
  
  
          5,    
  
  
  
          5,    
  
  
  
          this.ClientRectangle.Width - (pinSize.Width + 10),    
  
  
  
          20);    
  
  
  
      }    
  
  
  
      else   
  
  
  
      {    
  
  
  
        this.pinBorder = new Rectangle(    
  
  
  
          1,    
  
  
  
          1,    
  
  
  
          pinSize.Width + 9,    
  
  
  
          this.ClientRectangle.Height - 2);    
  
  
  
          this.pinBounds = new Rectangle(    
  
  
  
          6,    
  
  
  
          this.ClientRectangle.Height - (pinSize.Height + 4),    
  
  
  
          pinSize.Width,    
  
  
  
          pinSize.Height);    
  
  
  
          this.textBounds = new Rectangle(    
  
  
  
          pinSize.Width + 10,    
  
  
  
          5,    
  
  
  
          this.ClientRectangle.Width - (pinSize.Width + 10),    
  
  
  
          20);    
  
  
  
      }    
  
  
  
      this.Invalidate();    
  
  
  
    }    
  
  
  
    get   
  
  
  
    {    
  
  
  
      return align;    
  
  
  
    }    
  
  
  
  }

由于 Pin 对象不会提供很好的用户交互或可自定义性，所以引脚的核心功能是我们将重写的绘图例程 OnDraw，重写该例程是为了可以由我们来绘制整个引脚。

每个引脚将绘制三个部分：引脚本身将是一个圆（除非它是 Pin 1，这时它将是一个方块），我们将围绕引脚绘制边框矩形，然后在引脚的左侧或右侧留出一个区域用来绘制引脚的文本。

要绘制引脚，我们首先确定表示实际引脚的圆所使用的颜色。如果引脚被禁用，它的颜色是灰色。如果启用，则要确定它是什么类型。模拟引脚将是绿色，而数字引脚根据情况而不同，如果是低（关）则是蓝色，如果是高（开）则是橙色。

下一步，我们使用 FillEllipse 来绘制所有实际的引脚，但 PinNumber=1 时除外，这时使用 FillRectangle 绘制引脚。通过绘制在矩形 (pinBounds) 中而不是控件的边界上，我们能够在创建引脚时设置引脚的位置（左侧或右侧），并且从这一点开始，我们可以在不用关心引脚的位置的情况下进行绘制。

下一步我们绘制标签，它将是引脚的文本或引脚的值，这取决于 ShowValue 属性。

我们使用与绘制引脚时类似的策略来绘制文本，但这次我们必须计算水平和垂直偏移量，因为在 Microsoft .NET 压缩框架中，DrawText 方法不允许有 TextAlign 参数。

最终，我们通过调用 Dispose 方法清理我们手动使用的 Brush 对象。

清单 2 显示了完整的 OnDraw 例程。

清单 2. OnDraw() 方法

 
 
 
 
  
  
  
   protected override void OnPaint(PaintEventArgs pe) 
  
  
  
  { 
  
  
  
    Brush b; 
  
  
  
          // determine the Pin color 
  
  
  
    if(this.Enabled) 
  
  
  
    { 
  
  
  
      if(type == PinType.Digital) 
  
  
  
      { 
  
  
  
        // digital pins have different on/off color 
  
  
  
        b = new System.Drawing.SolidBrush( 
  
  
  
        this.Value == 0 ? (digitalOffColor) : (digitalOnColor)); 
  
  
  
      } 
  
  
  
      else
  
  
  
      { 
  
  
  
        // analog pin 
  
  
  
        b = new System.Drawing.SolidBrush(analogColor); 
  
  
  
      } 
  
  
  
    } 
  
  
  
    else
  
  
  
    { 
  
  
  
      // disabled pin 
  
  
  
      b = new System.Drawing.SolidBrush(disabledColor); 
  
  
  
    } 
  
  
  
    // draw the pin 
  
  
  
    if(this.PinNumber == 1) 
  
  
  
      pe.Graphics.FillRectangle(b, pinBounds); 
  
  
  
    else
  
  
  
      pe.Graphics.FillEllipse(b, pinBounds); 
  
  
  
    // draw a border Rectangle around the pin 
  
  
  
    pe.Graphics.DrawRectangle(new Pen(Color.Black), pinBorder); 
  
  
  
    // draw the text centered in the text bound 
  
  
  
    string drawstring; 
  
  
  
    // are we showing the Text or Value? 
  
  
  
    if(showValue) 
  
  
  
      drawstring = Convert.ToString(this.Value); 
  
  
  
    else
  
  
  
      drawstring = this.Text; 
  
  
  
    // determine the actual string size 
  
  
  
    SizeF fs = pe.Graphics.MeasureString( 
  
  
  
          drawstring, 
  
  
  
          new Font(FontFamily.GenericMonospace, 8f, 
  
  
  
                   FontStyle.Regular)); 
  
  
  
    // draw the string 
  
  
  
    pe.Graphics.DrawString( 
  
  
  
        drawstring, 
  
  
  
        new Font(FontFamily.GenericMonospace, 8f, 
  
  
  
        FontStyle.Regular), 
  
  
  
        new SolidBrush((showValue ? analogColor : Color.Black)), 
  
  
  
        textBounds.X + (textBounds.Width - fs.ToSize().Width) / 2, 
  
  
  
        textBounds.Y + (textBounds.Height - fs.ToSize().Height) / 
  
  
  
                   2); 
  
  
  
    // clean up the Brush 
  
  
  
    b.Dispose(); 
  
  
  
    } 
  
  
  
  }

构建 Pin 类的***一步是添加 Click 处理程序。对于我们的 Pin 类来说，我们将使用自定义的 EventArg，以便可以向事件处理程序传递引脚的文本和编号。要创建自定义的 EventArg，我们只是创建了一个从 EventArgs 类派生的类：

 
 
 
 
  
  
  
  public class PinClickEventArgs : EventArgs 
  
  
  
  { 
  
  
  
    // a PinClick passes the Pin Number and the Pin's Text 
  
  
  
    public int number; 
  
  
  
    public string text; 
  
  
  
    public PinClickEventArgs(int PinNumber, string PinText) 
  
  
  
    { 
  
  
  
      number = PinNumber; 
  
  
  
      text = PinText; 
  
  
  
    } 
  
  
  
  }

下一步，我们将一个委托添加到命名空间中：

 
 
 
 
  
  
  
  public delegate void PinClickHandler(Pin source, PinClickEventArgs args);

现在，我们需要添加代码来确定什么时候发生单击，然后引发事件。对于我们的 Pin 类，当引脚的边框矩形内部发生 MouseDown 和 MouseUp 事件时即为一个逻辑上的单击－这样，如果用户单击引脚的文本部分，则不会触发 Click 事件，但如果点击表示实际引脚的区域，则触发该事件。

首先，我们需要一个公共 PinClickHandler 事件，其定义如下：

 
 
 
 
  
  
  
  public event PinClickHandler PinClick;

我们还需要一个私有的布尔变量，我们将在 MouseDown 事件发生时设置该变量，用于指示我们正在单击过程中。然后，我们检查 MouseUp 事件的该变量，以确定事件是否是按连续的顺序发生的：

 
 
 
 
  
  
  
  bool midClick;

下一步，我们需要为 MouseDown 和 MouseUp 添加两个事件处理程序，如清单 3 所示。

清单 3. 用于实现 PinClick 事件的事件处理程序

 
 
 
 
  
  
  
  private void PinMouseDown(object sender, MouseEventArgs e)    
  
  
  
  {    
  
  
  
    if(!this.Enabled)    
  
  
  
      return;    
  
  
  
    // if the user clicked in the "pin" rectangle, start a click process    
  
  
  
    midClick = pinBorder.Contains(e.X, e.Y);    
  
  
  
  }    
  
  
  
  private void PinMouseUp(object sender, MouseEventArgs e)    
  
  
  
  {    
  
  
  
    // if we had a mousedown and then up inside the "pin" rectangle,    
  
  
  
    // fire a click    
  
  
  
    if((midClick) && (pinBorder.Contains(e.X, e.Y)))    
  
  
  
    {    
  
  
  
      if(PinClick != null)    
  
  
  
        PinClick(this, new PinClickEventArgs(    
  
  
  
                 this.PinNumber, this.Text));    
  
  
  
    }    
  
  
  
  }

***，我们需要为每个引脚实现事件处理程序。引脚的基本构造函数是添加这些挂钩的好地方，我们可以通过直接在构造函数中添加以下代码来完成：view plaincopy to clipboardprint?this.MouseDown += new MouseEventHandler(PinMouseDown); this.MouseUp += new MouseEventHandler(PinMouseUp); this.MouseDown += new MouseEventHandler(PinMouseDown);

this.MouseUp += new MouseEventHandler(PinMouseUp); 实现 Pins 类一旦有了 Pin 类，就可以创建从 CollectionBase 派生的 Pins 类。该类的目的是提供索引器，这样我们就可以很容易在集合内添加、删除和操纵 Pin 类。

清单 4. Pins 类

 
 
 
 
  
  
  
  public class Pins : CollectionBase 
  
  
  
  { 
  
  
  
    public void Add(Pin PinToAdd) 
  
  
  
    { 
  
  
  
      List.Add(PinToAdd); 
  
  
  
    } 
  
  
  
    public void Remove(Pin PinToRemove) 
  
  
  
    { 
  
  
  
      List.Remove(PinToRemove); 
  
  
  
    } 
  
  
  
    // Indexer for Pins 
  
  
  
    public Pin this[byte Index] 
  
  
  
    { 
  
  
  
      get
  
  
  
      { 
  
  
  
        return (Pin)List[Index]; 
  
  
  
      } 
  
  
  
      set
  
  
  
      { 
  
  
  
        List[Index] = value; 
  
  
  
      } 
  
  
  
    } 
  
  
  
    public Pins(){} 
  
  
  
  }

实现 Connector 类既然我们已经获得了 Pins 类，我们现在需要构建 Connector 类，该类将是一个简单的包装类，这个包装类包含 Pins 类，并在每个引脚和连接器容器之间封送 PinClick 事件，而且它有一个表示连接器上的引脚数的构造函数。清单 5 显示了完整的 Connector 类。

清单 5. Connector 类

 
 
 
 
  
  
  
  public class Connector : System.Windows.Forms.Control 
  
  
  
  { 
  
  
  
    public event PinClickHandler PinClick; 
  
  
  
    protected Pins pins; 
  
  
  
    byte pincount; 
  
  
  
    public Connector(byte TotalPins) 
  
  
  
    { 
  
  
  
      pins = new Pins(); 
  
  
  
      pincount = TotalPins; 
  
  
  
      InitializeComponent(); 
  
  
  
    } 
  
  
  
    private void InitializeComponent() 
  
  
  
    { 
  
  
  
      for(int i = 0 ; i <  pincount ; i++) 
  
  
  
      { 
  
  
  
        Pin p = new Pin(PinType.Digital, 
  
  
  
              (PinAlignment)((i + 1) % 2), 0); 
  
  
  
        p.PinClick += new PinClickHandler(OnPinClick); 
  
  
  
        p.PinNumber = i + 1; 
  
  
  
        p.Text = Convert.ToString(i); 
  
  
  
        p.Top = (i / 2) * p.Height; 
  
  
  
        p.Left = (i % 2) * p.Width; 
  
  
  
        this.Pins.Add(p); 
  
  
  
        this.Controls.Add(p); 
  
  
  
      } 
  
  
  
      this.Width = Pins[0].Width * 2; 
  
  
  
      this.Height = Pins[0].Height * this.Pins.Count / 2; 
  
  
  
    } 
  
  
  
    public Pins Pins 
  
  
  
    { 
  
  
  
      set
  
  
  
      { 
  
  
  
        pins = value; 
  
  
  
      } 
  
  
  
      get
  
  
  
      { 
  
  
  
        return pins; 
  
  
  
      } 
  
  
  
    } 
  
  
  
    private void OnPinClick(Pin sender, PinClickEventArgs e) 
  
  
  
    { 
  
  
  
      // pass on the event 
  
  
  
      if(PinClick != null) 
  
  
  
      { 
  
  
  
        PinClick(sender, e); 
  
  
  
        if(sender.Type == PinType.Digital) 
  
  
  
          sender.Value = sender.Value == 0 ? 1 : 0; 
  
  
  
        else
  
  
  
          sender.DisplayValue = !sender.DisplayValue; 
  
  
  
      } 
  
  
  
    } 
  
  
  
    protected override void Dispose( bool disposing ) 
  
  
  
    { 
  
  
  
      base.Dispose( disposing ); 
  
  
  
    } 
  
  
  
  }

Connector 的 InitializeComponent 方法是创建所有被包含的 Pin 类并将其添加到连接器的控件中的地方，并且是连接器本身调整大小的地方。InitializeComponent 也是最终被 Form Designer 用来显示我们的连接器的方法。

C#自定义控件：构建自定义连接器

Connector 类本身很简单，它不会修改任何默认的引脚设置。但是，我们现在可以通过从 Connector 类派生新的类，从而构建一个自定义连接器，并修改单个引脚（例如，使某些引脚成为模拟引脚，或将其禁用）。

在示例应用程序中，我为 Applied Data Systems 的 Graphics Master 板创建了两个连接器，一个用于 J2，一个用于 J7。构造函数基于连接器设置引脚的类型以及引脚的文本。图 2 是窗体上有 J2 和 J7 的示例应用程序的屏幕快照。

图 3. 使用两个 Connector 对象的窗体

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