C#应用 - winform的DPI感知

前言
1，概念
2，问题
3，解决

前言

我之前做的winform应用，都是在一台分辨率1920x1080，缩放100%的电脑上开发的。且正好客户的电脑分辨率都小于等于1920x1080，缩放也是100%。直到我获得到一台分辨率1920x1080，缩放125%的新电脑。

万幸，最终还是找到了一种通用的方法，解决绝大部分情况下由缩放变化导致的问题。

1，概念

简单介绍几个概念

DPI：每英寸点数，显示器用多少个像素来显示1英寸。windows系统中缩放100%相当于DPI=96，用96个像素表示1英寸。缩放125%相当于DPI=120，用120个像素表示1英寸。
Point：磅，指 1/72 英寸。缩放100%时，1point = 96 / 72 = 1.3333pixel。
DPI Awareness：DPI感知，桌面应用软件的一种功能，此功能会抑制系统对软件的缩放，使软件控件尺寸按开发者给定的像素显示。比如软件窗体大小尺寸为400x300，那么就会使用400x300的像素来显示窗体（或许叫DPI抑制更容易理解）。

2，问题

开发配置，IDE是VS2022，框架是.Net Framework 4.7.2。

从缩放100%转到缩放125%，会导致两个问题。

一是设计时，在缩放125%的电脑用VS2022打开项目，VS本身一般会自动开启DPI感知，结果就是设计器控件尺寸与缩放100%时相同，但是字体尺寸变大了1.25倍（或者说字体尺寸相同，但是控件尺寸变小了）。
二是运行时，在缩放125%的电脑运行项目，控件和字体都会放大1.25倍，并且字体会变得模糊，同分辨率下还会导致屏幕显示不全。

反过来从缩放125%转到缩放100%，也会带来这些问题，只不过表现是反过来的。

注意这两个问题是相对独立的，需要逐个解决。

3，解决

我的目的也是两个。

一是设计时，在任意缩放的电脑上都具备相同的开发体验。
二是运行时，在任意缩放的电脑上软件都是按开发者给定的像素显示。

3.1 设计时

3.1.1 方法一

设计时就把缩放改回100%，开发完了再改回125%。

在分辨率相差不大时这样做确实简单有效。但如果新电脑的分辨率是2560x1600或者3840x2160呢，这样VS整个界面会变得非常小，根本无法看清，为了方法的通用性，还须继续探索。

3.1.2 方法二

直接点击VS提示的词条 使用100%缩放比例重新启动Visual。

重启之后，控件尺寸与字体尺寸都变大1.25倍。问题本身倒是解决了，但是带来一个新的问题，1.25倍不是整数，导致像素插值致使VS整个界面都会变得模糊（如果是2倍之类的整数可能不会有这个问题）。我难以接受如此模糊的开发界面，还须继续探索。

3.1.3 方法三

微软的官方文档提到的 <ForceDesignerDPIUnaware>。

微软可能意识到了设计时缩放带来的问题，在VS2022 17.8版本，以及.Net8框架下，提供了ForceDesignerDPIUnaware关键字，单独对设计器的行为做了修改。

但是我在VS2022遵循文档操作的结果是设计器黑屏，所以无法观察是什么效果，到目前为止我没有找到原因。

再者.Net Framework没有这个功能，为了方法的通用性，还须继续探索。

3.1.4 方法四

在上述探索过程中，我们发现控件的缩放和字体的缩放总是不同步的。

当VS本身开启DPI感知时，实际上是设计器控件自动适应了，但字体并没有。控件尺寸和字体尺寸的区别在哪？这是否就是问题的本质呢？

事实证明猜想是对的，本质就在于控件的单位是pixel，而字体的默认单位是point。

DPI感知只对像素起作用，那么我们需要把所有Font的Unit改成pixel，并且按标准的DPI=96进行换算，1point = 96 / 72 = 1.3333pixel。就能使控件和字体的尺寸具有相同的表现。

使用这个方法，我们至少能得到如下好处：

任意缩放下，配合VS本身的DPI感知，在设计器视图都具有在缩放100%时的开发体验。
只需要修改代码，不需要修改任何开发环境或系统的设置。
在设计器中你给Control.Size或Font.Size设置成多少，那么它就会占用显示器多少个物理像素，与缩放无关。

在我看来，这是一个很棒的方法，至于如何把现有项目中所有Font的Unit改成pixel，下文会提到。

3.2 运行时

在上一章，我们用修改Font.Unit的方法使得控件和字体具有相同的表现，那么运行时就只需要给开发的桌面软件加上DPI感知功能就行了。办法很简单，网上有已经大量文章描述，下面简单说一下步骤。

右键项目添加app.manifest。

在app.manifest中添加如下文字。

<dpiAwareness xmlns="http://schemas.microsoft.com/SMI/2016/WindowsSettings">PerMonitorV2</dpiAwareness>
<dpiAware xmlns="http://schemas.microsoft.com/SMI/2005/WindowsSettings">true</dpiAware>

重新编译项目运行。<dpiAware>true</dpiAware>的作用是开启DPI感知。<dpiAwareness>PerMonitorV2</dpiAwareness>的作用是动态DPI感知，即修改了缩放后不用重启电脑。
从某个高版本.Net开始，winform就自带了DPI感知，不需要上述操作了。

3.3 全局修改Font.Unit

你需要同时影响设计时和运行时，所以必须让设计器知道你修改了Font才能正确加载设计器视图。

项目很小就手动在设计器里改吧，对于大点的项目，必须要有批量修改方法。

3.3.1 方法一

使用正则表达式，修改所有*.Designer.cs中有关Font的语句。

举个栗子，正则表达式如下：

(.*).Font = new System.Drawing.Font\((.*), (.*)\);
替换为
$1.Font = new System.Drawing.Font($2, $3 * 1.3333F, GraphicsUnit.Pixel);

替换效果如下：

this.label1.Font = new System.Drawing.Font("宋体", 9F);
替换为
this.label1.Font = new System.Drawing.Font("宋体", 9F * 1.3333F, GraphicsUnit.Pixel);

具体的替换表达式要根据现有代码来定，所以非常繁琐。而且此方法有个重大的缺陷，控件从工具箱拖到窗体上时，*.Designer.cs中根本就没有生成Font相关的代码，替换也无从谈起。还须继续探索。

3.3.2 方法二

重载过OnPaint方法的朋友都知道，OnPaint想要在设计器中生效，必须定义一个自定义控件，然后在自定义控件中重载OnPaint方法。而一个winform项目的根控件一般是一个Form，因此定义如下FormFontUnit。

public partial class FormFontUnit : Form
{
    public FormFontUnit()
    {
        InitializeComponent();
    }

    protected override void OnPaint(PaintEventArgs e)
    {
        base.OnPaint(e);
        ChangeUnit(this);
    }

    private void ChangeUnit(Control control)
    {
        if (control.Font.Unit != GraphicsUnit.Pixel)
        {
            control.Font = new Font(control.Font.FontFamily, control.Font.Size * 1.333f, unit: GraphicsUnit.Pixel);
            if (control is DataGridView)
            {
                DataGridView dataGridView = control as DataGridView;
                dataGridView.DefaultCellStyle.Font =
                    new Font(dataGridView.DefaultCellStyle.Font.FontFamily, dataGridView.DefaultCellStyle.Font.Size * 1.333f, unit: GraphicsUnit.Pixel);
            }
        }
        foreach (Control c in control.Controls)
        {
            ChangeUnit(c);
        }
    }
}

代码很简单，递归找出所有控件的Font重新赋值（注意某些特殊控件比如DataGridView需要进一步处理）。然后让项目的根Form继承FormFontUnit。

public partial class Form1 : FormFontUnit  //Form
{
    public Form1()
    {
        InitializeComponent();
    }
}

重新编译项目跑行来，没错这就是我要的效果！

至此我们已经很接近大功告成了，但还有个问题。只有继承了FormFontUnit的Form才能在设计器中正确显示字体，因为在设计器视图中，当前控件都是由设计器独立实例化的。那岂不是每个Form都要继承FormFontUnit？原本继承自UserControl的自定义控件也要继承UserControlFontUnit？

emmm，如果不想探索太深入的话，暂时只能这样了，所以我依葫芦画瓢，定义了UserControlFontUnit

public partial class UserControlFontUnit : UserControl
{
    public UserControlFontUnit()
    {
    	InitializeComponent();
    }
    // 其余代码与FormFontUnit一模一样
}

然后让所有Form继承FormFontUnit，所有用户控件继承UserControlFontUnit，虽有瑕疵，也算大功告成了。

嗯，差不多到此为止了。但如果你追求完美且尚有余力的话，也可以继续探索。

3.3.3 更多方法

提几条思路。

从设计器本身入手：设计器视图是通过设计器来实现的，大致流程是 VS 内部创建 DesignSurface，再通过 DesignerLoader 加载解析 *.Designer.cs 文件，然后通过 Activator.CreateInstance对其中的控件进行实例化，最终调用控件的 OnPaint 方法渲染视图。那么能否通过影响实例化的过程达到目的？
从代码编译入手：OnPaint方法的基类是Control，使用工具在编译时修改Control的IL代码达到目的。可选的工具有动态IL注入工具（如Lib.Harmony），代码织入工具（如Fody，PostSharp），也许后面有机会再继续尝试。

posted @ 2025-06-10 11:27 tossorrow 阅读(317) 评论(0) 收藏举报

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