ReactOS 图形系统分析（17）：区域填充 — EngPaint / IntEngPaint（paint.c）

ReactOS 图形系统分析（17）：区域填充 --- EngPaint / IntEngPaint（paint.c）

1. 概述

paint.c 位于 win32ss/gdi/eng/paint.c，实现 GDI 引擎的区域填充（Paint/区域绘制） 。它向上服务内核 GDI 的 FillRgn/PaintRgn 请求，向下把填充动作统一转化为一次无源的 BitBlt（图案画刷填充），从而复用引擎既有的 BitBlt 裁剪/ROP 管线。

文件很小（104 行），由三部分构成：

构成	作用
gajRop2ToRop3[16]	ROP2（1~16）→ ROP3 查表，MIX 转换的基础
FillSolid	纯色矩形逐扫描线填充（DIB_HLine），被 EngEraseSurface 复用
EngPaint / IntEngPaint	双层入口：EngPaint（MIX→ROP4 并转发 BitBlt），IntEngPaint（DrvPaint 挂钩决策）

FillRgn(hdc, hrgn, hbrush) / PaintRgn(hdc, hrgn)
    ↓ gdi32.dll → NtGdiFillRgn
ntgdi/bitblt.c: IntGdiFillRgn (DC 裁剪合成 / 画刷准备 / MIX 构造)
    ↓ IntEngPaint
引擎: 目标表面挂钩了 DrvPaint? (HOOK_PAINT)
    ├─ 是 → GDIDEVFUNCS(pso).Paint  (vga 等硬件驱动)
    └─ 否 → EngPaint
                ↓ MIX_TO_ROP4 转 ROP4，断言无源
            IntEngBitBlt(pso, NULL, NULL, pco, NULL, ..., pbo, ..., rop4)
                ↓ 无源 → 直接软件路径
            EngBitBlt → BltPatCopy/纯色 → DIB 引擎写像素

---

2. 调用链路（从 API 到像素）

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否
是
否
应用程序: FillRgn / PaintRgn / FrameRgn
gdi32.dll

NtGdiFillRgn
ntgdi/bitblt.c: NtGdiFillRgn

(锁 DC / 锁区域 / 锁画刷)
ntgdi: IntGdiFillRgn
合成裁剪区域 prgnClip

= DC 可见区 ∩ RAO/Vis 区域 + DC 原点偏移
构造 MIX

mix = rop2Fg | (BkMode==OPAQUE ? rop2Fg : R2_NOP)<<8
EBRUSHOBJ_vInit 初始化画刷对象
IntEngPaint(psurf, &xcoClip, pbo, ptlFillOrigin, mix)
表面非 STYPE_BITMAP

且 HOOK_PAINT?
DrvPaint

(vga: VGADDIPaintRgn)
EngPaint
MIX_TO_ROP4(mix)

gajRop2ToRop3 查表

低字节=前景ROP3 高字节=背景ROP3
NT_ASSERT(!ROP4_USES_SOURCE)
IntEngBitBlt(pso, NULL src, NULL mask,

pco, rclBounds, NULL, NULL, pbo,

pptlBrushOrg, rop4)
目标表面 HOOK_BITBLT?
驱动 DrvBitBlt
EngBitBlt 软件路径

(BltPatCopy / 纯色 BltPatCopy)
DibFunctionsForBitmapFormat

DIB_*_BitBlt / DIB_HLine
显存/帧缓冲

2.1 ntgdi 层（IntGdiFillRgn）关键决策

bitblt.c(file:///d:/reactos/win32ss/gdi/ntgdi/bitblt.c#L1228-L1333) 的 IntGdiFillRgn 在调用引擎前完成四件事：

/* 1. 合成裁剪区域：DC 可见区与系统/RAO 区域求交，并平移到 DC 原点 */
IntGdiCombineRgn(prgnClip, prgnClip, pdc->prgnRao, RGN_AND);
REGION_bOffsetRgn(prgnClip, pdc->ptlDCOrig.x, pdc->ptlDCOrig.y);

/* 2. 构造 MIX：前景=当前 ROP2；背景= OPAQUE 时同 ROP2，TRANSPARENT 时为 R2_NOP */
rop2Fg = FIXUP_ROP2(pdc->pdcattr->jROP2);
mix = rop2Fg | (pdc->pdcattr->jBkMode == OPAQUE ? rop2Fg : R2_NOP) << 8;

/* 3. 初始化画刷：显式画刷或 DC 填充画刷（含 DIRTY 更新） */
EBRUSHOBJ_vInit(&eboFill, pbrFill, pdc->dclevel.pSurface, 0x00FFFFFF, 0, NULL);
/* ... 或 DC_vUpdateFillBrush + &pdc->eboFill.BrushObject */

/* 4. 调用引擎 */
bRet = IntEngPaint(&pdc->dclevel.pSurface->SurfObj,
                   (CLIPOBJ *)&xcoClip, pbo, &pdc->ptlFillOrigin, mix);

入口 API 对照： FillRgn（指定画刷，NtGdiFillRgn）、PaintRgn（用 DC 当前画刷，IntGdiPaintRgn → IntGdiFillRgn(pdc, prgn, NULL)）、FrameRgn（先 GreCreateFrameRgn 生成边框区域再 FillRgn）。

---

3. 核心机制

3.1 gajRop2ToRop3 查表 + MIX_TO_ROP4（eng.h(file:///d:/reactos/win32ss/gdi/eng/eng.h#L3-L7)）

填充的"笔"语义由 ROP2（16 种）描述；引擎内部 BitBlt 统一使用 ROP3/ROP4。paint.c 开头提供一张 ROP2 → ROP3 映射表：

const BYTE gajRop2ToRop3[16] =
{
    0x00, //  1: R2_BLACK        0
    0x05, //  2: R2_NOTMERGEPEN  DPon
    0x0A, //  3: R2_MASKNOTPEN   DPna
    0x0F, //  4: R2_NOTCOPYPEN   Pn
    0x50, //  5: R2_MASKPENNOT   PDna
    0x55, //  6: R2_NOT          Dn
    0x5A, //  7: R2_XORPEN       DPx
    0x5F, //  8: R2_NOTMASKPEN   DPan
    0xA0, //  9: R2_MASKPEN      DPa
    0xA5, // 10: R2_NOTXORPEN    PDxn
    0xAA, // 11: R2_NOP          D
    0xAF, // 12: R2_MERGENOTPEN  DPno
    0xF0, // 13: R2_COPYPEN      P
    0xF5, // 14: R2_MERGEPENNOT  PDno
    0xFA, // 15: R2_MERGEPEN     DPo
    0xFF, // 16: R2_WHITE        1
};

#define MIX_TO_ROP4(mix) \
    (((ULONG)gajRop2ToRop3[((mix) - 1) & 0xF]) | \
     ((ULONG)gajRop2ToRop3[(((mix) >> 8) - 1) & 0xF] << 8))

MIX 编码（Windows 惯例）： 低 8 位 = 前景 ROP2，高 8 位 = 背景 ROP2（R2_BLACK=1 ~ R2_WHITE=16）。MIX_TO_ROP4 用 (mix-1)&0xF 索引（-1 对齐 1~16 → 0~15），把前后景分别映射成 ROP3（低字节 = 前景，高字节 = 背景），恰好构成 ROP4。例：默认 R2_COPYPEN(13) → 0xF0，OPAQUE 背景 → ROP4 = 0xF0F0。

3.2 FillSolid --- 纯色矩形逐扫描线填充

BOOL APIENTRY FillSolid(SURFOBJ *pso, PRECTL pRect, ULONG iColor)
{
  LONG y;
  ULONG LineWidth;
  LineWidth = pRect->right - pRect->left;
  for (y = pRect->top; y < pRect->bottom; y++)
  {
    DibFunctionsForBitmapFormat[pso->iBitmapFormat].DIB_HLine(
      pso, pRect->left, pRect->right, y, iColor);
  }
  return TRUE;
}

实现要点：

• 逐行调用按位深分发的 DIB_HLine（函数签名 PFN_DIB_HLine(SURFOBJ*, LONG left, LONG right, LONG y, ULONG iColor)，见 dib.h(file:///d:/reactos/win32ss/gdi/dib/dib.h#L36)），与 lineto.c 的水平线快路径同源。
• 不做 ROP/掩码处理，只做"整行覆盖写"------专用于纯色直接擦除场景。
• 唯一调用者是 EngEraseSurface（surface.c(file:///d:/reactos/win32ss/gdi/eng/surface.c#L583-L593)），用于设备表面初始擦除（显示驱动 DrvEnableSurface 之后）和 EngEraseSurface DDI 服务。

3.3 EngPaint --- MIX→ROP4 并转发 BitBlt

BOOL APIENTRY EngPaint(SURFOBJ *pso, CLIPOBJ *pco, BRUSHOBJ *pbo,
                       POINTL *pptlBrushOrg, MIX mix)
{
    ROP4 rop4;
    rop4 = MIX_TO_ROP4(mix);                       /* MIX(2×ROP2) → ROP4 */
    NT_ASSERT(!ROP4_USES_SOURCE(rop4));            /* 填充永不使用源表面 */
    return IntEngBitBlt(pso, NULL, NULL, pco, NULL,
                        &pco->rclBounds, NULL, NULL,
                        pbo, pptlBrushOrg, rop4);  /* 无源/无掩码的图案填充 */
}

设计本质： "区域填充"在引擎层被规约为一次特化 BitBlt ------目标表面 + 画刷（图案），源和掩码均为 NULL。由于 ROP4 必然不依赖源，ROP4_USES_SOURCE 断言保证安全。之后完全复用《分析_4》第 3.1 节的 IntEngBitBlt 管线（目标 HOOK_BITBLT → 驱动 DrvBitBlt，否则 EngBitBlt 软件路径，纯色走 BltPatCopy 快路径）。这也是引擎复用哲学的又一体现：不写专门的填充渲染器。

3.4 IntEngPaint --- DrvPaint 挂钩决策

BOOL APIENTRY IntEngPaint(SURFOBJ *pso, CLIPOBJ *pco, BRUSHOBJ *pbo,
                          POINTL *pptlBrushOrg, MIX mix)
{
    SURFACE *psurf = CONTAINING_RECORD(pso, SURFACE, SurfObj);

    /* 设备表面且挂钩了 DrvPaint → 调驱动；否则引擎软件实现 */
    if ((pso->iType != STYPE_BITMAP) && (psurf->flags & HOOK_PAINT))
    {
        return GDIDEVFUNCS(pso).Paint(pso, pco, pbo, pptlBrushOrg, mix);
    }
    return EngPaint(pso, pco, pbo, pptlBrushOrg, mix);
}

挂钩条件两层：

1. pso->iType != STYPE_BITMAP --- 只有设备表面（屏幕）才可能让硬件接管；内存位图一律引擎实现。
2. psurf->flags & HOOK_PAINT --- 表面是否在 EngAssociateSurface 时声明 HOOK_PAINT。

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4. DDI 交互：DrvPaint 与 HOOK_PAINT

4.1 标志与函数表

• HOOK_PAINT = 0x00000010 定义于 winddi.h(file:///d:/reactos/sdk/include/psdk/winddi.h#L1424)（注意：eng/surface.h 中 HOOK_* 宏被注释掉了，实际编译用的是 winddi.h 的定义）。
• DDI 函数表 DRIVER_FUNCTIONS.Paint（ntgdityp.h(file:///d:/reactos/win32ss/include/ntgdityp.h#L586)），vga 驱动以 {INDEX_DrvPaint, (PFN) DrvPaint} 注册（vga/enable.c(file:///d:/reactos/win32ss/drivers/displays/vga/main/enable.c#L25)），并在关联表面时声明 HOOK_BITBLT | HOOK_PAINT | HOOK_LINETO | HOOK_COPYBITS | ...（enable.c(file:///d:/reactos/win32ss/drivers/displays/vga/main/enable.c#L491)）。

4.2 vga 驱动 DrvPaint 示例（vga/objects/paint.c(file:///d:/reactos/win32ss/drivers/displays/vga/objects/paint.c#L183-L201)）

DrvPaint(Surface, ClipRegion, Brush, BrushOrigin, Mix)
    ↓ 取 iSolidColor（当前只支持纯色画刷）
VGADDIPaintRgn(...)
    ├─ DC_RECT → 直接 VGADDIFillSolid(整矩形)
    └─ 其他   → CLIPOBJ_cEnumStart + CLIPOBJ_bEnum 枚举矩形，
                逐矩形 VGADDIFillSolid
                    ↓
VGADDIFillSolid: 按字节对齐拆分 左掩码/中间整字节/右掩码，
                 通过 VGA 图形控制器端口（GRA_I/GRA_D 写掩码）
                 直接写显存，规避 CPU 不可寻址字节

注意 vga 的 DrvPaint 绕过引擎直接操作端口，体现了 DDI 挂钩的意义：硬件驱动用更高效的方式完成 GDI 兜底要做的同一件事。

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5. 服务导出与调用方

函数	导出	调用方
EngPaint	win32k.spec(file:///d:/reactos/win32ss/win32k.spec#L103) 直接导出（DDI 服务）	驱动可选调用；内核经 IntEngPaint 调用
NtGdiEngPaint	gdi32.spec(file:///d:/reactos/win32ss/gdi/gdi32/gdi32.spec#L187) → win32u → umpdstubs.c(file:///d:/reactos/win32ss/gdi/eng/umpdstubs.c#L319-L331)	UMPD 用户模式驱动路径（当前 UNIMPLEMENTED 桩）
FillSolid	引擎内部（paint.h(file:///d:/reactos/win32ss/gdi/ntgdi/paint.h#L3) 声明）	EngEraseSurface
IntEngPaint	内部	IntGdiFillRgn

内核驱动路径:  DrvPaint ← GDIDEVFUNCS(pso).Paint ← IntEngPaint ← IntGdiFillRgn
UMPD 驱动路径: EngPaint ← NtGdiEngPaint(umpdstubs) ← gdi32.EngPaint ← UMPD
软件兜底路径:  EngPaint → IntEngBitBlt → EngBitBlt → DIB

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6. 与《分析_4》标注对照

标注	核对
《_4》第 37 行：paint.c =「区域填充」	准确。补充：实现主体是 EngPaint/IntEngPaint/FillSolid，其中 EngPaint 是 win32k 导出的 DDI 服务（NtGdiEngPaint UMPD 路径为桩）

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7. 源码索引

文件	关键内容
paint.c(file:///d:/reactos/win32ss/gdi/eng/paint.c)	gajRop2ToRop3 表、FillSolid、EngPaint、IntEngPaint
eng.h(file:///d:/reactos/win32ss/gdi/eng/eng.h#L5-L7)	MIX_TO_ROP4 宏、gajRop2ToRop3 外部声明
inteng.h(file:///d:/reactos/win32ss/gdi/eng/inteng.h#L143)	IntEngPaint 声明
ntgdi/bitblt.c(file:///d:/reactos/win32ss/gdi/ntgdi/bitblt.c#L1228-L1333)	IntGdiFillRgn / IntGdiPaintRgn / NtGdiFillRgn / NtGdiFrameRgn
ntgdi/paint.h(file:///d:/reactos/win32ss/gdi/ntgdi/paint.h)	FillSolid 声明
surface.c(file:///d:/reactos/win32ss/gdi/eng/surface.c#L583-L593)	EngEraseSurface → FillSolid
bitblt.c(file:///d:/reactos/win32ss/gdi/eng/bitblt.c#L1104)	IntEngBitBlt（EngPaint 转发目标）
winddi.h(file:///d:/reactos/sdk/include/psdk/winddi.h#L1424)	HOOK_PAINT 定义
vga/objects/paint.c(file:///d:/reactos/win32ss/drivers/displays/vga/objects/paint.c)	DrvPaint / VGADDIPaintRgn / VGADDIFillSolid（硬件填充示例）
umpdstubs.c(file:///d:/reactos/win32ss/gdi/eng/umpdstubs.c#L319-L331)	NtGdiEngPaint（UMPD 桩）

关联模块：

• 上层调用者：ntgdi/(file:///d:/reactos/win32ss/gdi/ntgdi/bitblt.c)（FillRgn/PaintRgn/FrameRgn 系统调用）
• 软件渲染后端：gdi/dib/(file:///d:/reactos/win32ss/gdi/dib/)（DIB_HLine / DIB_BitBlt 函数表）
• BitBlt 管线：eng/bitblt.c(file:///d:/reactos/win32ss/gdi/eng/bitblt.c)（详见《分析_4》3.1 节）
• 硬件填充示例：vga 驱动(file:///d:/reactos/win32ss/drivers/displays/vga/objects/paint.c)

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本文档基于 ReactOS 源代码 win32ss/gdi/eng/paint.c 及关联模块分析（2026 年 8 月）