字体数据库

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2023-12-01

简单的示例

以下示例代码展示了如何加载一个字体文件：

#include <stdio.h>
#include <LCUI.h>
#include <LCUI/font.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int ret;
    if (argc < 2) {
        printf("Please specify the font file path");
        return -1;
    }
    LCUI_InitFontLibrary();
    ret = LCUIFont_LoadFile(argv[1]);
    LCUI_FreeFontLibrary();
    return ret;
}

选择字型

字体渲染引擎的接口都依赖于字型 id，为了得到字型 id，我们需要用到这两个函数：

int LCUIFont_GetId(const char *family_name, LCUI_FontStyle style,
									 LCUI_FontWeight weight);

size_t LCUIFont_GetIdByNames(int **font_ids, LCUI_FontStyle style,
														 LCUI_FontWeight weight, const char *names);

LCUIFont_GetId() 用于根据传入的字族名称、样式和字重获取匹配的字型 id，示例：

int font_id = LCUIFont_GetId("Verdana", FONT_STYLE_NORMAL, FONT_WEIGHT_NORMAL);

LCUIFont_GetIdByNames() 是它的批量版本，可获取多个字型 id，示例：

int *font_ids = NULL;

LCUIFont_GetIdByNames(
    &font_ids,
    FONT_STYLE_NORMAL,
    FONT_WEIGHT_NORMAL,
    "Verdana, Arial, Helvetica"
);

当这两个函数未找到与指定的风格和字重相匹配的字型时，会按照回退规则选择相近的字型，其中风格的回退规则是按照 oblique -> italic -> normal 顺序回退直到 normal 为止，而字重的回退规则则是采用了与浏览器相同的做法，详见 MDN 上的字重的回退规则。

渲染文字

渲染文字前，需要先准备一块画布，然后用 LCUIFont_RenderBitmap() 函数将指定字符的字型渲染为位图，之后再用 FontBitmap_Mix() 将位图混合到画布上。

以下例子展示了如何渲染文字并输出到 PNG 图片中：

#include <LCUI.h>
#include <LCUI/image.h>
#include <LCUI/font.h>

int main(void)
{
    int ret, fid;
    LCUI_Graph img;
    LCUI_FontBitmap bmp;
    LCUI_Pos pos = { 25, 25 };
    LCUI_Color bg = RGB(240, 240, 240);
    LCUI_Color color = RGB(255, 0, 0);

    /* 初始化字体处理功能 */
    LCUI_InitFontLibrary();

    /* 创建一个画布，并填充背景为灰色 */
    Graph_Init(&img);
    Graph_Create(&img, 100, 100);
    Graph_FillRect(&img, bg, NULL, FALSE);

    /* 载入字体文件 */
    ret = LCUIFont_LoadFile("C:/Windows/fonts/simsun.ttc");
    while (ret == 0) {
        /* 获取字体ID */
        fid = LCUIFont_GetId("SimSun", 0, 0);
        if (fid < 0) {
            break;
        }
        /* 渲染对应的文字位图，大小为 48 像素 */
        ret = LCUIFont_RenderBitmap(&bmp, L'字', fid, 48);
        if (ret != 0) {
            break;
        }
        /* 绘制红色文字到图像上 */
        FontBitmap_Mix(&img, pos, &bmp, color);
        LCUI_WritePNGFile("test_char_render.png", &img);
        /* 释放内存资源 */
        FontBitmap_Free(&bmp);
        Graph_Free(&img);
        break;
    }

    /* 释放字体处理功能相关资源 */
    LCUI_FreeFontLibrary();
    return ret;
}

运行该程序后打开 test_char_render.png 文件，你会看到如下内容：

字体数据库

字体数据库由如下数据结构组成：

字族表（Dict）：记录了所有字族结点的哈希表，以字族名称作为索引键值。
字族结点（FontFamilyNode）：记录该字族下的所有字体样式结点列表。
字体样式结点（FontStyleNode）：记录了该字体样式下的字体列表，字体在数组重的下标与字重对应。
字型（Font）：记录了字型的 id、所属字族、样式、字重，以及字体渲染引擎所需的一些数据。

字型缓存

字体文件中的字型数据会在加载时被添加到字型缓存中，该缓存是一个数组，每个元素都包含固定长度数组，结构与二维数组类似。缓存的目的是为了快速访问字型数据，字型的 id 就是它在缓存中的位置，经过如下计算即可访问：

font_cache[id / FONT_CACHE_SIZE]->fonts[id % FONT_CACHE_SIZE]

位图缓存

渲染文本的主要过程是将每个字符的字形栅格化成位图然后绘制到目标面上，其中栅格化的耗时相比直接读取位图的耗时要高一点，而又由于一段文本通常都会包含一些重复的字符，尤其是由 26 个字母和一些符号组成的英文文本，为减少因栅格化这些重复的字符而增加的耗时，于是就有了位图缓存。

位图缓存的数据结构由嵌套三层的红黑树（RBTree）组成，这三层红黑树分别以字符码、字型 id 和字体大小为索引键，实现了对每个字符位图的分类功能。

待办事项

优化位图缓存的存储结构和性能

优化目标如下：

提高缓存读写性能：考虑改用数组代替红黑树。
减少内存占用：测试字形的栅格化耗时，如果耗时可以忽略，则可改为缓存字形数据。

重新设计字体数据库的接口

LCUIFont_LoadFile() 的返回值只表示加载是否成功，应用程序无法得知已加载的字体文件的信息，是否需要改造接口使其返回字族名称？或者参考其它字体库，重新设字体数据库的全部接口？