std::u32stringをFreeType2+HarfBuzzで描画する処理を関数化

#pragma once

#ifdef _DEBUG
#pragma comment(lib,"freetyped.lib")
#pragma comment(lib,"harfbuzz.lib")
#else
#pragma comment(lib,"freetype.lib")
#pragma comment(lib,"harfbuzz.lib")
#endif

#include <ft2build.h>
#include FT_FREETYPE_H

#include <hb.h>
#include <hb-ft.h>

struct Image {
    int imageWidth;
    int imageHeight;
    std::vector<unsigned char> image;
    Image(int w, int h) {
        image.resize(w * h);
        imageWidth = w;
        imageHeight = h;
    }
    //! @brief imageへの書き込み時のピクセル計算
    int pixel_pos(const int x, const int y) {
        return y * imageWidth + x;
    }

    bool is_valid_area(int xx, int yy) {
        if (xx < 0)return false;
        if (yy < 0)return false;
        if (xx >= imageWidth)return false;
        if (yy >= imageHeight)return false;
        return true;
    }
};

//! @brief imageへbmpの内容を書き込む
//! @param [in] bmp 文字画像
//! @param [in] startx image画像内の書き込み開始位置
//! @param [in] starty image画像内の書き込み開始位置
void draw(Image* image, const FT_Bitmap& bmp, int startx, int starty) {

    int Width = bmp.width;
    int Height = bmp.rows;

    for (size_t y = 0; y < Height; y++) {
        for (size_t x = 0; x < Width; x++) {

            int xx = startx + x;
            int yy = starty + y;

            if( image->is_valid_area(xx, yy) == false)continue;

            if (bmp.buffer[y * Width + x]) {
                (image->image)[image->pixel_pos(xx, yy)] = 1;
            }
        }
    }

}

//! @brief フォントの読込 FreeType2の処理
//! @param [in] library FT_Library
//! @param [in] fontfile フォントファイルへのパス
//! @return フェイスオブジェクト
FT_Face* my_LoadFonts(
    FT_Library& library,
    const char* fontfile
) {
    FT_Face* face = new FT_Face;
    FT_Error error;

    // フォントファイル読み込み
    error = FT_New_Face(
        library,
        fontfile,
        0,
        face
    );

    //文字コード指定
    error = FT_Select_Charmap(
        *face,
        FT_ENCODING_UNICODE // エンコード指定
    );
    if (error == FT_Err_Unknown_File_Format)
        return nullptr;
    else if (error)
        return nullptr;

    int pixel_size_y = 64;
    error = FT_Set_Pixel_Sizes(
        *face,
        0,
        pixel_size_y);

    return face;
}

//! @brief HarfBuzzで計算した座標を使いFreeType2で文字列を描画する
//! @param [in] image 描画先
//! @param [in] hbbuf HarfBuzzオブジェクト
//! @param [in] face FreeType2のフェイス
void my_FaceDraw(Image* image, hb_buffer_t* hbbuf, FT_Face* face) {

    // 描画先をクリア
    std::fill(image->image.begin(), image->image.end(), 0);

    //文字数を格納 （書記素数ではない。例えば「あ゙」は２文字）
    unsigned int glyph_count;

    hb_glyph_info_t* glyph_info = hb_buffer_get_glyph_infos(hbbuf, &glyph_count);
    hb_glyph_position_t* glyph_pos = hb_buffer_get_glyph_positions(hbbuf, &glyph_count);

    hb_position_t cursor_x = 0;
    hb_position_t cursor_y = 0;

    // 各文字ごとに描画する
    for (unsigned int i = 0; i < glyph_count; i++) {

        // codepointという変数名だが実際にはグリフインデクスが入っている
        hb_codepoint_t glyphid = glyph_info[i].codepoint;

        // 一文字分のオフセット。本来描画される位置からどれぐらいずれるか
        hb_position_t x_offset = glyph_pos[i].x_offset >> 6;// 結合文字の゛は本来の位置より左側に描画するので
        hb_position_t y_offset = glyph_pos[i].y_offset >> 6;// x_offsetにはマイナスの値が入る

        // 次の文字の描画開始位置までのピクセル数
        hb_position_t x_advance = glyph_pos[i].x_advance >> 6;
        hb_position_t y_advance = glyph_pos[i].y_advance >> 6;


        ///////////////////////////////////////
        ///////////////////////////////////////
        ///////////////////////////////////////
        FT_Error error = FT_Load_Glyph(*face, glyphid, FT_LOAD_RENDER);
        if (error) {
            continue;
        }
        // 文字を画像化
        FT_Render_Glyph((*face)->glyph, FT_RENDER_MODE_NORMAL);

        // 画像書き込み
        // オフセットを加えて座標調整する
        draw(
            image,
            (*face)->glyph->bitmap,
            cursor_x + x_offset + (*face)->glyph->bitmap_left,
            cursor_y + y_offset - (*face)->glyph->bitmap_top + 100
        );
        ///////////////////////////////////////
        ///////////////////////////////////////
        ///////////////////////////////////////

        // 次の文字の描画開始値
        cursor_x += x_advance;
        cursor_y += y_advance;
    }
}

void render_by_font(
    Image* image,
    FT_Face* ft_face,
    const std::u32string& text,
    hb_script_t script,
    hb_buffer_t* hbbuf,
    hb_font_t* hbfont,
    std::string lang
) {
    // バッファの内容をクリア
    // hb_buffer_tを再利用するときは、hb_buffer_clear_contents()でバッファをクリアする
    hb_buffer_clear_contents(hbbuf);

    // バッファにテキストを追加
    hb_buffer_add_utf32(hbbuf, (const std::uint32_t*)text.data(), -1, 0, -1);// 描画したいテキストの設定
    hb_buffer_set_direction(hbbuf, HB_DIRECTION_LTR);                        // 文字の方向を左から右として設定
    hb_buffer_set_script(hbbuf, script);                                     // Unicodeの用字(Script)として日本語を指定
    hb_buffer_set_language(hbbuf, hb_language_from_string(lang.c_str(), -1));// 言語として日本語を設定

    ////////////////////////
    hb_shape(hbfont, hbbuf, NULL, 0);
    ////////////////////////
    my_FaceDraw(image,hbbuf, ft_face);//FreeType2とHarfBuzzで文字列描画
    ////////////////////////

}

#include <iostream>

#include <vector>
#include <fstream>
#include <filesystem>
#include <unordered_map>

#include"render_font.hpp"


#pragma warning(disable:4996)


#include <string>
#include <array>


//! @brief PBM(1byte,テキスト)を書き込む
//! @param [in] fname ファイル名
//! @param [in] width 画像の幅
//! @param [in] height 画像の高さ
//! @param [in] p 画像のメモリへのアドレス
//! @details 1画素1Byteのメモリを渡すと、0,1テキストでファイル名fnameで書き込む
void pbmP1_Write(const char* const fname, const int width, const int height, const unsigned char* const p);
 

//! @brief フォント情報を管理
struct FaceInfo {
    FT_Face* face;      // フェイス（Freetype）
    hb_font_t* hbfont;  // フェイス（HarfBuzz）
    hb_script_t script; // Unicodeの用字(=Script)
    std::string lang;   // HarfBuzzに指定する言語

    FaceInfo(FT_Face* f, hb_script_t s, const char* l) : face(f), script(s), lang(l) {
        // フォントオブジェクト作成
        hbfont = hb_ft_font_create(*face, nullptr);

    }
    FaceInfo(FaceInfo&& fr){
        face = fr.face;
        script = fr.script;
        lang = fr.lang;
        hbfont = fr.hbfont;
        fr.face = nullptr;
        fr.hbfont = nullptr;
    }
    // フォント破棄
    void Delete() {

        if (hbfont)
            hb_font_destroy(hbfont);
        if (face)
            FT_Done_Face(*face);
    }
};

int main()
{

    FT_Library  library; // handle to library
    FT_Error error;

    error = FT_Init_FreeType(&library);
    if (error)
        return -1;

    // HarfBuzzのオブジェクト作成
    hb_buffer_t* hbbuf;
    hbbuf = hb_buffer_create();

    //////////////////////////////////////////////////////
    //////////////////////////////////////////////////////
    //////////////////////////////////////////////////////

    // 出力先を作成
    Image image(300, 150);


    /////////////////////////////////////////////
    // フォント情報作成
    FaceInfo faces[3] = {
        FaceInfo(
            my_LoadFonts(library, "C:\\Windows\\Fonts\\msgothic.ttc"),
            HB_SCRIPT_HIRAGANA,
            "jp"
        ),
        FaceInfo(
            my_LoadFonts(library, "C:\\Windows\\Fonts\\seguiemj.ttf"),
            HB_SCRIPT_HIRAGANA,
            "jp"
        ),
        FaceInfo(
            my_LoadFonts(library, "C:\\Windows\\Fonts\\Times.ttf"),
            HB_SCRIPT_LATIN,
            "en"
        )
    };

    //////////////////////////////////////////////////////
    //////////////////////////////////////////////////////
    //////////////////////////////////////////////////////

    {
        // フォントを使って文字列を描画
        render_by_font(
            &image, 
            faces[0].face, 
            U"あ゙いう", 
            faces[0].script, 
            hbbuf,
            faces[0].hbfont,
            faces[0].lang.c_str()
        );

        pbmP1_Write("freetypetest_jp.pbm", image.imageWidth, image.imageHeight, &image.image[0]);// 結果を保存
    }
    {
        // フォントを使って文字列を描画
        render_by_font(
            &image, 
            faces[1].face, 
            U"👨‍👨‍👧‍👦", 
            faces[1].script, 
            hbbuf, 
            faces[1].hbfont,
            faces[1].lang.c_str()
        );

        pbmP1_Write("freetypetest_mj.pbm", image.imageWidth, image.imageHeight, &image.image[0]);// 結果を保存
    }
    {
        // フォントを使って文字列を描画
        render_by_font(
            &image,
            faces[2].face,
            U"àbâáăã",
            faces[2].script,
            hbbuf,
            faces[2].hbfont,
            faces[2].lang.c_str()
        );

        pbmP1_Write("freetypetest_la.pbm", image.imageWidth, image.imageHeight, &image.image[0]);// 結果を保存
    }


    for(auto& f : faces){
        f.Delete();
    }

    /////////////////////////////////////////////
    /////////////////////////////////////////////
    /////////////////////////////////////////////
    // HarfBuzzのオブジェクト破棄
    hb_buffer_destroy(hbbuf);


    // FreeType2の解放
    FT_Done_FreeType(library);
}



//! @brief PBM(1byte,テキスト)を書き込む
//! @param [in] fname ファイル名
//! @param [in] width 画像の幅
//! @param [in] height 画像の高さ
//! @param [in] p 画像のメモリへのアドレス
//! @details 1画素1Byteのメモリを渡すと、0,1テキストでファイル名fnameで書き込む
void pbmP1_Write(const char* const fname, const int width, const int height, const unsigned char* const p) { // PPM ASCII

    FILE* fp = fopen(fname, "wb");
    fprintf(fp, "P1\n%d\n%d\n", width, height);

    size_t k = 0;
    for (size_t i = 0; i < (size_t)height; i++) {
        for (size_t j = 0; j < (size_t)width; j++) {
            fprintf(fp, "%d ", p[k] ? 0 : 1);
            k++;
        }
        fprintf(fp, "\n");
    }

    fclose(fp);
}