docs: 输入系统 v0.7 设计与 0A 探测规格

2026-10-05 01:14:58 +08:00
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commit 3d08bac1b9
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+# 新增功能模块 / 模块重构
+
+> 适用场景：新增模块、重大模块重构、核心架构能力演进。
+> 不适用场景：小接口或轻量功能变更，请使用“功能变更”模板。
+
+## 基本信息
+
+- 模块 ID：Module-20261001-0003
+- 模块名称：阶段 0C 宽字符绘制与 IME 坐标探测规格
+- 状态：设计中（评审意见已并入，探测器尚未实现）
+- 类型：新增模块 / 诊断基础设施
+- 所属系统 / 子系统：StellarX Core / Window / GDI / IMM32 / DPI
+- 版本 / 分支：`master`，前置阶段 0A 基线 `c218c25`
+- 环境：Windows + Visual Studio 2022 + MSVC v143 + EasyX + GDI + IMM32
+- 负责人：Codex 协作设计
+- 阶段定位：阶段 0 探测的能力分类之一（0A 消息链路 / 0B 消费实验 / 0C 绘制与坐标）。编号不代表严格执行顺序，建议顺序为 0A → 0C → 0B。
+
+## 背景与目标
+
+- 背景:
+  - 设计基线已锁定“绘制优先使用宽字符 GDI，不默认降级 CP936”和“系统候选框定位到 TextBox caret”两条决策。
+  - 两条决策都依赖尚未验证的事实：(1) `TextOutW/DrawTextW/GetTextExtentPoint32W` 能否真正画入 EasyX 当前工作图像；(2) EasyX 绘制坐标空间与 HWND 客户区/屏幕坐标是否一致，尤其是不同 DPI 下。
+  - 这两项属于“EasyX 绘制表面与 Win32 原生坐标空间的兼容边界”，无法从 0A 键盘消息 JSONL 推断，需要独立的视觉与坐标证据。
+- 当前痛点:
+  - 若宽字符 GDI 实际画不进 EasyX 工作图像，却按“可用”推进，会在阶段 5 TextBox 自绘时集中爆发。
+  - 若 DPI 坐标换算错误，候选框在 125%/150%/跨屏场景整体偏移，且这种 bug 难用单元测试覆盖。
+  - 测量结果、像素证据和人工视觉结论若混在一起，无法定位问题出在测量、绘制还是观察环节。
+- 目标:
+  - 定义阶段 0C 的验证方法、固定非敏感测试串、证据分层、DPI 矩阵和失败/降级判定。
+  - 为阶段 5 的 TextBox 自绘和阶段 6 的 IME 定位提供“宽字符绘制是否可行、坐标如何换算”的可复核证据与结论。
+- 非目标:
+  - 不实现 TextBox 自绘、不修改任何控件或框架代码。
+  - 不决定是否降级 CP936，该结论由 0C 证据决定。
+  - 不把视觉/坐标结果并入 0A 键盘 JSONL schema。
+  - 不验证消费消息的影响（属 0B）。
+
+## 模块边界
+
+- 职责:
+  - 定义宽字符 GDI 的目标 HDC 与工作图像验证方法。
+  - 定义固定非敏感测试串集合。
+  - 定义绘制、测量、像素、人工视觉四层证据及其记录格式。
+  - 定义 DPI、客户区/屏幕坐标和 caret anchor 的换算验证。
+  - 定义 COMPOSITIONFORM / CANDIDATEFORM 定位证据。
+  - 定义自动检查与必须人工观察的分层。
+  - 定义阶段门槛、失败判定和降级条件。
+- 不负责什么:
+  - 不新增框架公共 API。
+  - 不在 WndProc 中执行 IME UI 修改。
+  - 不用真实用户输入作为测试串。
+  - 不把结论写入生产代码默认配置。
+- 外部依赖:
+  - EasyX `SetWorkingImage` / 工作图像 HDC。
+  - GDI `TextOutW` / `DrawTextW` / `GetTextExtentPoint32W`。
+  - `GetDpiForWindow`、进程 DPI awareness。
+  - `COMPOSITIONFORM` / `CANDIDATEFORM` 与 caret anchor。
+- 对外能力 / API:
+  - 仅定义内部诊断与证据格式，不新增框架公共 API。
+  - 必须由测试/诊断构建开关显式启用，正式默认关闭。
+- 关键数据 / 状态:
+  - 目标 HDC 与工作图像身份、GDI 状态保存/恢复校验。
+  - 每类测试串的测量结果、像素采样、人工结论。
+  - DPI 值、坐标换算结果、候选框定位证据。
+
+## 设计说明
+
+### 1. 证据分层
+
+四类证据必须分开记录，禁止互相替代：
+
+| 证据层 | 内容 | 来源 | 可自动化 |
+|---|---|---|---|
+| 绘制结果 | 实际调用了哪些 GDI 函数、目标 HDC、返回值 | 运行日志 | 是 |
+| 测量结果 | `GetTextExtentPoint32W` 返回的宽高 | 运行日志 | 是 |
+| 像素证据 | 工作图像指定区域的像素采样/截图 | 位图采样 | 是（采样点） |
+| 人工视觉结论 | 候选框实际位置、缺字/方框、对齐是否正常 | 人工观察 | 否 |
+
+### 2. 固定非敏感测试串
+
+只使用预先约定的非敏感串，不使用用户输入。测试实现必须根据下表的 Unicode scalar 序列构造 UTF-16，不得把源文件中的可见文字字面量作为判定依据。
+
+| `testStringId` | Unicode scalar 序列 | 便于人工识别的显示 | 目的 |
+|---|---|---|---|
+| `ascii` | `U+0053 U+0074 U+0065 U+006C U+006C U+0061 U+0072 U+0058 U+0020 U+0030 U+0043 U+0020 U+0050 U+0072 U+006F U+0062 U+0065` | `StellarX 0C Probe` | ASCII 基线 |
+| `cjk_bmp` | `U+661F U+57A3 U+7ED8 U+5236 U+6D4B U+8BD5` | `星垣绘制测试` | BMP 中文与字体覆盖 |
+| `supplementary` | `U+1F600` | `😀` | 增补平面字符；UTF-16 应为 `D83D DE00` |
+| `combining_nfd` | `U+0065 U+0301` | `e` + combining acute | 明确验证 NFD 组合序列，不允许换成预组字符 `U+00E9` |
+| `mixed` | `U+661F U+57A3 U+0020 U+0041 U+1F600 U+0042 U+0020 U+0065 U+0301` | `星垣 A😀B é` | 混合相邻布局、代理对和组合字符 |
+
+每个用例在绘制前记录构造后的 UTF-16 code unit 序列和有效性。字体不包含某个 glyph 时，应归类为字体覆盖问题，不能据此认定宽字符 API 不可用。
+
+### 3. 宽字符 GDI 目标 HDC 验证
+
+验证对象：
+
+- 默认主画面（未调用 `SetWorkingImage`）上的 `TextOutW/DrawTextW/GetTextExtentPoint32W`。
+- 调用 `SetWorkingImage` 之后的目标工作图像 HDC。
+
+单纯比较 HDC handle 不足以证明绘制表面身份。每个目标必须记录以下表面指纹：
+
+```text
+HDC handle
+GetCurrentObject(hdc, OBJ_BITMAP) 返回的 HBITMAP
+HBITMAP 宽高、位深和 stride（能够取得时）
+GetCurrentObject(hdc, OBJ_FONT) 返回的 HFONT 与 LOGFONTW
+GetMapMode / viewport origin / window origin / viewport extent / window extent
+GetClipBox
+GetBkMode / GetTextColor / GetBkColor / GetTextAlign
+GetTextCharacterExtra
+```
+
+主画面和工作图像分别使用不同的固定哨兵底色，并按以下步骤验证：
+
+1. `SetWorkingImage` 切换前后分别采集 HDC、selected bitmap 和 GDI 状态。
+2. 对目标表面与非目标表面记录绘制前像素摘要。
+3. 调用 `SaveDC`，设置受控字体、颜色、背景模式、mapping mode 和 clip。
+4. 使用 W 版本 API 绘制唯一的固定测试图案和测试串。
+5. 从目标表面回读像素，验证目标发生预期变化。
+6. 从非目标表面回读相同区域，验证没有串画。
+7. 调用 `RestoreDC`，重新采集状态并验证未污染 EasyX 后续绘制。
+
+宽字符能力与字体覆盖分开判定：
+
+- `TextOutW/DrawTextW` 调用成功、目标表面变化且非目标表面不变，证明 W 绘制链可达。
+- 出现缺字方框、空 glyph 或黑白 emoji 时，记录字体覆盖/字体回退结论，不直接判定 W 绘制失败。
+- `GetTextExtentPoint32W` 返回当前 HDC、字体和文字状态下的逻辑 advance，不是像素墨迹包围盒，也不考虑裁剪。
+- 不要求 `SIZE.cx` 与像素 ink bounds 严格相等；应比较同一 HDC/字体/状态下的 caret advance、裁剪安全性和相邻文本是否重叠。
+- 若 `DrawTextW` 使用特定 flags，应额外使用相同 flags 的 `DT_CALCRECT` 结果比较，不能把不同 API/flags 的结果强行等同。
+
+### 4. DPI 与坐标空间
+
+验证 EasyX 绘制坐标空间与 HWND 客户区坐标是否一致：
+
+- 记录进程、线程和目标窗口的 DPI awareness context，以及 `GetDpiForWindow(hwnd)`。
+- 记录 EasyX 工作表面尺寸、HWND 客户区尺寸和窗口屏幕矩形。
+- 验证 EasyX 逻辑坐标是否等于 HWND 目标坐标，还是需要显式换算。
+- IMM 输入链只定义为：合成控件局部坐标 → EasyX 绘制坐标 → 目标 HWND 相对坐标 → `COMPOSITIONFORM/CANDIDATEFORM`。
+- 同时把目标 HWND 相对坐标换算为屏幕坐标，作为截图标注和诊断证据；屏幕坐标不是预设的 IMM 输入中间态。
+
+规则：只有实测发现 EasyX 坐标空间与目标 HWND 坐标空间不一致时，才引入显式换算；否则直接使用，避免双重缩放。
+
+验收预期必须服从实际 DPI awareness：
+
+| Awareness | `GetDpiForWindow` 预期 | 跨屏预期 |
+|---|---|---|
+| DPI unaware | 96 | 不要求随显示器改变；记录系统虚拟化 |
+| System aware | 系统 DPI | 不要求随显示器改变；记录系统虚拟化 |
+| Per-monitor aware | 窗口所在显示器 DPI | 跨屏后应更新，并重新计算证据 |
+
+如果实际 awareness 无法支持某项跨屏预期，该用例标记为 `not_available`，不能误判为坐标实现失败。
+
+### 5. IME 定位证据
+
+0C 发生在阶段 5 TextBox 自绘之前，因此不依赖真实 TextBox。探测 Fixture 必须提供以下合成 anchor：
+
+```text
+anchor_top_left_safe
+anchor_center
+anchor_bottom_right_safe
+```
+
+三个 anchor 均与屏幕边缘保留足够安全距离，用于区分框架换算错误和系统为避开屏幕边界进行的主动调整。
+
+每个 anchor 记录：
+
+```text
+controlLocalCaretTopLeft
+controlLocalCaretBottom
+controlLocalLineRect
+easyxSurfacePoint/Rect
+targetHwndRelativePoint/Rect
+diagnosticScreenPoint/Rect
+COMPOSITIONFORM 输入值与 API 返回值
+CANDIDATEFORM 输入值与 API 返回值
+```
+
+测试至少覆盖微软拼音和搜狗输入法，并记录输入法标识、版本（可取得时）、HKL 和测试时间。不同 IME 可能主动调整位置或不显示独立组合窗口：
+
+- API 返回成功不能代替视觉验收。
+- 组合窗口不存在但候选窗口可观察时，只验收实际存在的系统 UI，不把“未显示组合窗口”自动判失败。
+- 系统因避让屏幕边缘进行的调整应记录为 `system_adjusted`，不能直接归因于框架坐标错误。
+- 候选框/组合窗口实际位置必须截图并人工标注，不能只写“正常”。
+
+阶段 6 再使用真实 TextBox 的 `caretTopLeft/caretLineRect` 重跑定位矩阵。0C 通过只证明坐标转换和 IMM 调用链可行，不证明 TextBox 自身 anchor 生成正确。
+
+### 6. DPI 矩阵
+
+基础矩阵：
+
+```text
+显示缩放：100% / 125% / 150%
+跨屏：主屏 100% + 副屏 150%（或反向）
+IME：微软拼音 / 搜狗输入法
+anchor：top_left_safe / center / bottom_right_safe
+表面：主画面 / EasyX 工作图像
+```
+
+执行时记录实际 awareness，并按 §4 的 awareness 规则确定预期。单显示器每档 DPI 至少验证一次两类表面和 center anchor；跨屏场景必须验证窗口完全位于每块显示器时的 DPI、坐标和候选窗口定位，窗口跨越两块显示器但未完成归属切换的瞬态只记录、不作为稳定验收点。
+
+### 7. 自动与人工分层
+
+- 自动检查：HDC/selected bitmap 身份、GDI 返回值、GDI 状态恢复、逻辑测量、目标/非目标表面像素摘要、DPI/坐标换算数值。
+- 必须人工观察：候选框/组合窗口的实际屏幕位置、字体缺字/回退外观、组合字符外观、跨屏拖动后的定位。
+
+自动检查结果不能替代人工观察，人工观察也必须留下记录（截图 + 结论），不能只写“正常”。
+
+### 8. 结果格式
+
+使用独立的视觉/坐标结果格式，不并入 0A 键盘 JSONL schema。
+
+建议输出：
+
+```text
+TestResults/VisualProbe/<sessionId>/manifest-v1.json
+TestResults/VisualProbe/<sessionId>/evidence/*.png
+```
+
+`visualProbeSchemaVersion` 初始为 1。manifest 必须包含：
+
+| 字段 | 必需 | 说明 |
+|---|---:|---|
+| `visualProbeSchemaVersion` | 是 | 初始为 1 |
+| `sessionId` | 是 | 本次 0C 会话 UUID |
+| `startedAtUtc` | 是 | UTC 时间 |
+| `processId/threadId` | 是 | 进程和 GUI 线程 |
+| `osBuild/easyxVersion` | 是 | 能取得的运行环境版本 |
+| `testCaseId` | 是 | 矩阵中唯一用例 ID |
+| `testStringId/codePoints/utf16Units` | 绘制用例 | 固定测试串身份与实际构造结果 |
+| `surfaceId` | 绘制用例 | `main` 或指定 working image |
+| `hdc/hbitmap/hfont/logFont` | 绘制用例 | 表面和字体指纹 |
+| `gdiStateBefore/gdiStateAfter` | 绘制用例 | mapping、clip、颜色、对齐等 |
+| `apiResults` | 绘制用例 | 各 GDI API 的函数特定返回语义 |
+| `logicalExtent` | 绘制用例 | 相同 HDC/字体/状态下的测量结果 |
+| `targetPixelsBefore/After` | 绘制用例 | 目标区域摘要 |
+| `controlPixelsBefore/After` | 绘制用例 | 非目标表面未串画证据 |
+| `dpiAwareness/windowDpi` | 坐标用例 | 实际 awareness 与 DPI |
+| `clientRect/windowScreenRect/surfaceSize` | 坐标用例 | 坐标空间基线 |
+| `syntheticAnchorId` | 坐标用例 | 合成 anchor |
+| `anchorCoordinates` | 坐标用例 | local/surface/HWND-relative/screen 四组坐标 |
+| `compositionForm/candidateForm` | IME 用例 | 输入值、style、API 结果 |
+| `imeId/imeVersion/hkl` | IME 用例 | 输入法身份 |
+| `positionDisposition` | IME 用例 | `as_requested/system_adjusted/not_observable` |
+| `automatedStatus` | 是 | `pass/fail/inconclusive/not_available` |
+| `manualStatus` | 是 | `pass/fail/inconclusive/not_reviewed/not_available` |
+| `failureCategory` | 否 | 失败分类，不得只写自由文本 |
+| `evidenceFiles` | 是 | 相对路径、用途、SHA-256、裁剪区域 |
+| `notes` | 否 | 补充说明，不能替代结构化结论 |
+
+截图只能包含探测窗口和固定非敏感测试内容；不得截取其他应用或真实用户输入。每个 evidence 文件记录 SHA-256，防止结果文件和图片错配。
+
+`failureCategory` 只允许以下初始枚举；新增类别必须提升或兼容扩展 schema：
+
+```text
+surface_unreachable
+surface_cross_write
+gdi_state_not_restored
+measurement_relation_invalid
+font_coverage_missing
+coordinate_transform_invalid
+ime_position_invalid
+awareness_not_supported
+evidence_missing
+```
+
+`positionDisposition=system_adjusted` 不是自动失败。它必须结合安全 anchor 复测、截图和人工结论，最终落到 `manualStatus`。
+
+示例只展示核心字段：
+
+```json
+{
+  "visualProbeSchemaVersion": 1,
+  "sessionId": "c73ab2ee-5f83-4d38-a253-58d1d775ca95",
+  "startedAtUtc": "2026-10-02T08:00:00Z",
+  "processId": 12000,
+  "threadId": 12400,
+  "testCases": [
+    {
+      "testCaseId": "gdi-working-cjk-150",
+      "testStringId": "cjk_bmp",
+      "codePoints": ["U+661F", "U+57A3", "U+7ED8", "U+5236", "U+6D4B", "U+8BD5"],
+      "utf16Units": ["661F", "57A3", "7ED8", "5236", "6D4B", "8BD5"],
+      "surfaceId": "working-image-1",
+      "hdc": "0x0000000012345678",
+      "hbitmap": "0x0000000087654321",
+      "logicalExtent": {"cx": 144, "cy": 24},
+      "targetPixelsBefore": "sha256:...",
+      "targetPixelsAfter": "sha256:...",
+      "controlPixelsBefore": "sha256:...",
+      "controlPixelsAfter": "sha256:...",
+      "dpiAwareness": "per_monitor_aware_v2",
+      "windowDpi": 144,
+      "automatedStatus": "pass",
+      "manualStatus": "not_reviewed",
+      "failureCategory": null,
+      "evidenceFiles": [
+        {"path": "evidence/gdi-working-cjk-150.png", "purpose": "target_crop", "sha256": "..."}
+      ]
+    }
+  ]
+}
+```
+
+### 9. 阶段门槛、失败判定与降级
+
+| 结果 | 判定 | 后续动作 |
+|---|---|---|
+| W API 成功、目标表面变化、非目标表面不变 | 通过 | 阶段 5 可采用宽字符 GDI 路径 |
+| W API 失败或无法写入 EasyX 目标表面 | 阻塞 | 排查 HDC/selected bitmap/clip/state；确认宽字符路径确实不可用后才评估降级 |
+| 绘制成功但逻辑测量、caret advance 或裁剪关系异常 | 阻塞 | 排查字体、mapping mode、字符间距和 flags；不得直接降级 CP936 |
+| 某些 glyph 缺失但其他宽字符正常 | 字体问题 | 选择覆盖字体或字体回退；不得按编码问题降级 CP936 |
+| 坐标空间一致且当前 awareness 下定位正确 | 通过 | 使用目标 HWND 相对坐标，不额外缩放 |
+| 坐标空间不一致但换算规则经矩阵验证 | 条件通过 | 固化显式换算和适用 awareness，防双重缩放 |
+| awareness 不支持所测跨屏预期 | 不可用 | 标记 `not_available`，不当作实现失败 |
+| API 成功但候选框视觉位置异常 | 未通过 | 阻塞阶段 6，排查 anchor、坐标转换和 IME 差异 |
+| 系统因屏幕边界调整候选框 | 系统调整 | 记录 `system_adjusted`，在安全 anchor 复测后判定 |
+
+CP936 只允许作为已证实宽字符绘制链无法使用后的显式显示降级；测量差异、字体缺字或单个 IME 定位异常都不是 CP936 降级依据。任何降级必须带证据并保留 UTF-16 内部原文。
+
+## 实现与影响
+
+- 关键实现点:
+  - 当前只形成规格清单，尚未增加任何探测代码。
+  - 实现时根据 Unicode scalar 列表构造固定测试串，使用合成 anchor、预定义采样区域和主/工作图像双表面哨兵，不依赖用户输入或真实 TextBox。
+  - 实现结果由版本化 manifest 和独立 PNG 证据组成，不复用 0A 键盘 JSONL schema。
+- 涉及文件 / 类 / 函数:
+  - 预计观察现有 `Window`、EasyX 工作图像和 GDI 调用链。
+  - 具体文件名必须在实现前只读检查后确定，本规格不授权修改框架代码。
+- 兼容性影响:
+  - 探测关闭时不应产生文件、线程、定时器或公共 API 变化。
+- 性能影响:
+  - 仅测试构建开启，对正式路径无影响。
+- 风险点:
+  - 视觉结论依赖人眼，必须与表面指纹、目标/非目标像素摘要和截图证据相互印证。
+  - 跨屏 DPI 依赖真实多显示器环境，CI 环境可能不具备，需人工实测。
+  - HDC handle 可能复用，若不同时记录 selected bitmap 和 GDI 状态，可能得到错误的表面身份结论。
+  - IME 可能主动调整候选窗口，必须在安全 anchor、不同 IME 和实际 awareness 下区分系统调整与框架换算错误。
+
+## 测试与验证
+
+- 测试范围:
+  - 当前仅验证规格完整性，探测器未实现。
+- 验证步骤:
+
+1. 实现前只读定位 EasyX `SetWorkingImage`、主画面/工作图像 HDC、selected bitmap 和 GDI 调用位置。
+2. 实现 0C 后，根据明确码点构造固定测试串，使用双表面哨兵验证目标表面变化、非目标表面不变和 GDI 状态恢复。
+3. 使用合成 anchor，在实际 DPI awareness 下完成 100%/125%/150%、跨屏、微软拼音和搜狗矩阵，保存结构化 manifest 与截图证据。
+4. 依据 §9 分别判定宽字符链、测量链、字体覆盖、坐标换算和 IME 定位；禁止把不同失败类型合并成 CP936 降级。
+5. 阶段 6 使用真实 TextBox anchor 重跑坐标与 IME 定位集成验证。
+
+- 验证结果:
+  - 截至 2026-10-02，仅完成规格评审意见并入与文档归档，未执行任何绘制或坐标探测。
+- 已知限制 / 遗留问题:
+  - 跨屏不同 DPI 结论依赖实机环境。
+  - 字体回退行为与 EasyX 字体设置的耦合需要实测确认。
+  - 0C 使用合成 anchor，只验证坐标转换和 IMM 调用链；真实 TextBox anchor 必须在阶段 6 复验。
+  - 某些 IME 不显示独立组合窗口或会主动调整候选框，允许用例得到 `not_available`、`system_adjusted` 或 `inconclusive`，但必须保留证据。
+
+## 落地信息
+
+- 关联功能变更 ID：无
+- 关联 BUG / Fix：无
+- Commit：无实现提交（本文件仅归档 0C 规格；0C 探测器尚未实现）
+- PR：无
+- 发布版本：未发布
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+  - [TextOutW](https://learn.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/wingdi/nf-wingdi-textoutw)
+  - [DrawTextW](https://learn.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/winuser/nf-winuser-drawtextw)
+  - [GetTextExtentPoint32W](https://learn.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/wingdi/nf-wingdi-gettextextentpoint32w)
+  - [GetCurrentObject](https://learn.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/wingdi/nf-wingdi-getcurrentobject)
+  - [SaveDC](https://learn.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/wingdi/nf-wingdi-savedc)
+  - [RestoreDC](https://learn.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/wingdi/nf-wingdi-restoredc)
+  - [GetDpiForWindow](https://learn.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/winuser/nf-winuser-getdpiforwindow)
+  - [GetWindowDpiAwarenessContext](https://learn.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/winuser/nf-winuser-getwindowdpiawarenesscontext)
+  - [COMPOSITIONFORM](https://learn.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/imm/ns-imm-compositionform)
+  - [CANDIDATEFORM](https://learn.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/imm/ns-imm-candidateform)