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第20篇 Qt5之2D绘图(十)图形视图框架(下)
2017-5-23 18:06| 发布者: yafeilinux| 查看: 1973| 评论: 0|原作者: yafeilinux
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摘要 : QGraphicsScene提供了图形视图框架的场景,它有以下功能:提供了一个管理大量图形项的快速接口...
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该文章原创于Qt开源社区(www.qter.org),作者yafeilinux,转载请注明出处!可以到这里讨论该文章!


导语

环境:Windows 7 + Qt 5.8.0(包含Qt Creator 4.2.1)


正文


三、场景(QGraphicsScene

QGraphicsScene提供了图形视图框架的场景,它有以下功能:
  • 提供了一个管理大量图形项的快速接口
  • 向每个图形项传播事件
  • 管理图形项的状态,比如选择和焦点处理
  • 提供无转换的渲染功能,主要用于打印
        我们新建空的Qt项目(Empty qmake Project),项目名称为graphicsview03。然后在这个项目中添加新的C++ 源文件,命名为main.cpp,将main.cpp的内容更改如下。

#include <QtWidgets>

int main(int argc,char* argv[ ])

{

    QApplication app(argc,argv);

    QGraphicsScene scene;

    scene.addText("Hello, world!");

    QGraphicsView view(&scene);

    view.show();

    return app.exec();

}


        因为使用了Qt Widgets模块,所以需要在graphicsview03.pro文件中添加QT += widgets 一行代码。运行效果如下。

01.jpg

        这里使用addText()函数添加了一个文本图形项。执行这条语句就相当于执行了下面两条语句:

QGraphicsTextItem *item = new QGraphicsTextItem("Hello, world!");
scene.addItem(item);

        如果要删除一个图形项我们可以调用removeItem()函数,如:scene.removeItem(item);


(一)场景层

        一个场景分为三个层:图形项层(ItemLayer)、前景层(ForegroundLayer)和背景层(BackgroundLayer)。场景的绘制总是从背景层开始,然后是图形项层,最后是前景层。看下面的例子:
        我们在上面的程序中添加代码:

scene.setForegroundBrush(QColor(255, 255, 255, 100));
scene.setBackgroundBrush(Qt::green);

        运行程序,效果如下:

02.jpg


        对于前景层,我们一般不进行设置,或者像上面这样设置为半透明的白色。对于背景层,这里设置为了绿色,当然,我们也可以将一张图片设置为背景。

        scene.setBackgroundBrush(QPixmap("../graphicsview03/back.jpg"));

        运行程序,我们可以看到,图片默认是平铺的。


03.jpg


        如果想进一步控制前景和背景层,我们可以重新实现drawForeground()函数和drawBackground()函数。

(二)索引算法

        索引算法,是指在场景中进行图形项查找的算法。QGraphicsScene中提供了两种选择,它们在一个枚举类型QGraphicsScene::ItemIndexMethod中,分别是:
  • QGraphicsSecne::BspTreeIndex :应用Binary Space Partition tree,适合于大量的静态图形项。这个是默认值。
  • QGraphicsScene::NoIndex :不用索引,搜索场景中所有的图形项,适合于经常进行图形项的添加、移动和删除等操作的情况。
        我们可以使用setItemIndexMethod()函数进行索引算法的更改。

(三)边界矩形

        图形项可以放到场景的任何位置,场景的大小默认是没有限制的。而场景的边界矩形仅用于场景内部进行索引的维护。因为如果没有边界矩形,场景就要搜索所有的图形项,然后确定出其边界,这是十分费时的。所以如果要操作一个较大的场景,我们应该给出它的边界矩形。设置边界矩形,可以使用setSceneRect()函数。

(四)图形项查找

        场景最大的优势之一就是可以快速的锁定图形项的位置,即使有上百万个图形项,items()函数也能在数毫秒的时间内锁定一个图形项的位置。items()函数有几个重载函数来方便的进行图形项的查找。但是有时在场景的一个点可能重叠着几个图形项,这时我们可以使用itemAt()函数返回最上面的一个图形项。对于这些函数的使用,我们到后面讲视图时再举例讲解。

(五)事件处理和传播

        场景可以传播来自视图的事件,将事件传播给该点最顶层的图形项。但是就像我们在讲图形项时所说的那样,如果一个图形项要接收键盘事件,那么它必须获得焦点。而且,如果我们在场景中重写了事件处理函数,那么在该函数的最后,必须调用场景默认的事件处理函数,只有这样,图形项才能接收到该事件。这一点我们也到后面讲视图时再细讲。

(六)打印

        该部分内容也放到后面和视图一起讲。

四、视图(QGraphicsView

QGraphicsView 提供了视图窗口部件,它使场景的内容可视化。可以给一个场景关联多个视图,从而给一个数据集提供多个视口。视图部件是一个滚动区域,也就是说,它可以提供一个滚动条来显示大型的场景。如果要使用OpenGL,可以使用QGraphicsView::setViewport()函数来添加QGLWidget

(一)缩放与旋转

        在前面项目的基础上进行修改,再新添一个C++ 类,类名为MyView,基类为QGraphicsView。 然后在myview.h中添加头文件:

#include <QtWidgets>

然后将类声明修改如下:

class MyView : public QGraphicsView
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit MyView(QWidget *parent = 0);
protected:
    void wheelEvent(QWheelEvent *event);
    void mousePressEvent(QMouseEvent *event);
};

        我们到myview.cpp文件中进行函数的定义:

MyView::MyView(QWidget *parent) :
    QGraphicsView(parent)
{
    resize(400, 400);
    setBackgroundBrush(QPixmap("../graphicsview03/back.jpg"));
    QGraphicsScene *scene = new QGraphicsScene(this);
    scene->setSceneRect(0, 0, 200, 200);
    QGraphicsRectItem *item = new QGraphicsRectItem(0, 0, 20, 20);
    item->setBrush(Qt::red);
    scene->addItem(item);
    setScene(scene);
}

//滚轮事件
void MyView::wheelEvent(QWheelEvent *event)
{
    if(event->delta() > 0)
        scale(0.5,0.5);  //视图缩放
    else scale(2,2);
}

void MyView::mousePressEvent(QMouseEvent *event)
{
    rotate(90);  //视图旋转顺时针90度
}

        这里我们定义了鼠标的滚轮事件和按下事件,在滚轮事件中,利用delta()函数返回值的正负来判断滚轮的移动方向,然后我们让视图进行缩放。最后到main.cpp文件中,更改其内容如下:

#include "myview.h"

int main(int argc,char* argv[ ])
{
    QApplication app(argc,argv);

    MyView *view = new MyView;
    view->show();

    return app.exec();
}

        我们运行程序,效果如下:

04.jpg 04-1.jpg
04-2.jpg 04-3.jpg

        上面四幅图分别是:正常,旋转90度后,缩小后,放大后的效果。可以看到实现视图的变换是十分简单的。


(二)场景边框与场景对齐方式

        我们在上面讲场景时就提到了场景边框(SceneRect),这里再说说它在视图中的作用。我们前面说过,视图是可以提供滚动条的,但是,这只是在视图窗口小于场景时才自动出现的。如果我们不定义场景边框,那么当场景中的图形项移动到视图可视窗口以外的地方时,视图就会自动出现滚动条,但是即使是图形项再次回到可视区域,滚动条也不会消失。为了解决这个问题,我们可以为场景设置边框,这样,当图形项移动到场景边框以外时,视图是不会提供额外的滚动区域的。
        而当整个场景都可视时,也就是说视图没有滚动条时,我们可以通过setAlignment()函数来设置场景在视图中的对齐方式,如左对齐Qt::AlignLeft ,向上对齐Qt::AlignTop ,中心对齐Qt::AlignCenter。更多的对齐方式,可以查看帮助中Qt::Alignment 关键字。默认的对齐方式是Qt::AlignCenter 。而且几种对齐方式可以通过“按位或”操作一起使用。我们在上面的程序中的myview.cpp文件中的构造函数最后添加一行代码:

setAlignment(Qt::AlignLeft | Qt::AlignTop);

运行效果如下图所示。


05.jpg


(三)拖动模式

        QGraphicView中提供了三种拖动模式,分别是:
  • QGraphicsView::NoDrag :忽略鼠标事件,不可以拖动。
  • QGraphicsView::ScrollHandDrag :光标变为手型,可以拖动场景进行移动。
  • QGraphicsView::RubberBandDrag :使用橡皮筋效果,进行区域选择,可以选中一个区域内的所有图形项。
        我们可以利用setDragMode()函数进行相应设置。下面更改前面的程序,在myview.cpp中的构造函数中的最后添加代码:

setDragMode(QGraphicsView::ScrollHandDrag); //手型拖动
scene->setSceneRect(0, 0, 800, 800);

        这时运行程序,虽然出现了小手,但是并不能拖动场景。为什么呢?我们在mousePressEvent()函数中添加一行代码:

QGraphicsView::mousePressEvent(event);

        这时再运行程序,发现已经成功了。效果如下:

06.jpg


        这里在事件函数的最后添加了一行:QGraphicsView::mousePressEvent(event);这样程序才能执行默认的事件。这也是我们下面要说的事件传播的内容的一部分。


(四)事件传递

        在上面我们看到必须在事件函数的最后将event参数传递出去,才能执行默认的事件操作。其实不止上面那一种情况,在图形视图框架中,鼠标键盘等事件是从视图进入的,视图将它们传递给场景,场景再将事件传递给该点的图形项,如果该点有多个图形项,那么就传给最上面的图形项。所以要想使这个事件能一直传播下去,我们就需要在重新实现事件处理函数时,在其最后将event参数传给默认的事件处理函数。比如我们重写了场景的键盘按下事件处理函数,那么我们就在该函数的最后写上QGraphicsScene::keyPressEvent(event);一行代码。


(五)背景缓存

        如果场景的背景需要大量耗时的渲染,可以利用CacheBackground来缓存背景,当下次需要渲染背景时,可以快速进行渲染。它的原理就是,把整个视口先绘制到一个pixmap上。但是这个只适合较小的视口,也就是说,如果视图窗口很大,而且有滚动条,那么就不再适合缓存背景。我们可以使用setCacheMode(QGraphicsView::CacheBackground);来设置背景缓存。默认设置是没有缓存QGraphicsView::CacheNone


(六)OpenGL渲染

        QGraphicsView默认使用一个QWidget作为视口部件,如果我们要使用OpenGL进行渲染,可以使用setViewport()函数来添加一个QGLWidget对象。看下面的例子。
我们先在项目文件graphicsview03.pro中加入

QT += opengl

        说明要使用OpenGL模块,然后在myview.cpp文件中添加头文件:

#include <QGLWidget>


        最后在构造函数中加入代码:

QGLWidget *widget =new QGLWidget(this);
setViewport(widget);

        这样便使用OpenGL进行渲染了。


(七)图形项查找与图形项组

        在前面讲场景时,我们就涉及了图形项查找的内容,当时没有细讲,现在我们把它和图形项组放到一起来讲解。先看一个例子,然后再介绍。
        myview.cpp中的构造函数里将以前那个item改名为item1,然后再加入一个item2和一个图形项组对象group。更改后构造函数的代码如下:

MyView::MyView(QWidget *parent) :

    QGraphicsView(parent)

{

    resize(400, 400);

    setBackgroundBrush(QPixmap("../graphicsview03/back.jpg"));

    QGraphicsScene *scene = new QGraphicsScene(this);

    scene->setSceneRect(0, 0, 200, 200);

 

    QGraphicsRectItem *item1 = new QGraphicsRectItem(0,0,20,20);

    item1->setBrush(Qt::red);

    item1->setPos(10,0);

    scene->addItem(item1);

 

    QGraphicsRectItem *item2 = new QGraphicsRectItem(0,0,20,20);

    item2->setBrush(Qt::green);

    item2->setPos(40,0);

    scene->addItem(item2);

    //新建图形项组

    QGraphicsItemGroup *group = new QGraphicsItemGroup; 

    group->addToGroup(item1);

    group->addToGroup(item2);

    scene->addItem(group);

    setScene(scene);

 

    setAlignment(Qt::AlignLeft | Qt::AlignTop);

    //手型拖动

    setDragMode(QGraphicsView::ScrollHandDrag); 

    scene->setSceneRect(0, 0, 800, 800);

 

    QGLWidget *widget =new QGLWidget(this);

    setViewport(widget);

    

    //输出(10, 0)点的图形项

    qDebug() << "itemAt(10,0) : " <<itemAt(10, 0); 

    qDebug() << "itemAt(40,0) : " <<itemAt(40, 0);

    qDebug() << "#################################";

}


        然后我们到myview.h文件中protected部分声明键盘按下事件槽函数:

void keyPressEvent(QKeyEvent *event);

再到myview.cpp中定义它,如下:

void MyView::keyPressEvent(QKeyEvent *event)
{
    //输出场景中所有的图形项
    qDebug() << items();  
    items().at(0)->setPos(100,0);
    items().at(1)->setPos(0,100);
    //执行默认的事件处理
    QGraphicsView::keyPressEvent(event);
}

        这时运行程序,当按下键盘上任意键后,效果如下:

07.jpg


        可以看到,itemAt()函数可以输出场景上任意点的图形项。而items()函数可以输出场景上所有的图形项。这里应该说明,items()函数返回的图形项列表是按栈的降序排序的,也就是说,items().at(0)返回的是最后加入场景的图形项。从上面可以看出,最后加入的图形项是item2,其实,因为我们使用了group,而item1item2都在group里,所以我们只需将group加入场景中就可以了,前面把item1item2也加入场景是多余的。我们可以将scene->addItem(item1);和scene->addItem(item2);两行代码删掉。那么这时加入场景的顺序就是,先加入group,因为item1先加入group,所以下面将item1加入场景,最后加入场景的是item2,这就是为什么items.at(0)会是item2的原因。

        下面再说图形项组,其实图形项组也是一个图形项,它有图形项所拥有的所有特性。其作用就是,将加入它的所有图形项作为一个整体,对这个图形项组进行操作,就相当于对齐中所有图形项进行操作。图形项组是加入它的所有图形项的父图形项,在上面的输出的parent信息中我们可以看到这一点。下面我们将程序中的代码更改如下:

void MyView::keyPressEvent(QKeyEvent *event)
{
    items().at(2)->setPos(100,100);
    QGraphicsView::keyPressEvent(event);
}

        运行程序,按下键盘上任意键,效果如下:

08.jpg

        可以看到,两个图形项是同时移动的。我们要从图形项组中移除一个图形项,可以使用removeFromGroup()函数,它可以将给定的itemgroup中删除,要注意这时item依然存在,它会回到group的父图形项中,如果group没有父图形项,那么item就会回到场景中。我们可以使用场景的removeItme()函数来删除group,这样也会将group中所有的图形项从场景中删除。还有一种办法是利用场景的destroyItemGroup()函数,它会删除group并销毁它,但是group中的所有图形项会回到group的父图形项中,如果它没有父图形项,那么所有图形项就会回到场景中。

(八)打印

        图形视图框架提供了两个打印函数render(),一个是在QGraphicsScene中,一个是在QGraphicsView中,并且它们的函数原型是一模一样的。不过它们实现的效果稍有不同。看一面的例子。我们更改鼠标按下事件槽函数的内容如下:

void MyView::mousePressEvent(QMouseEvent *event)
{
    rotate(90);  //视图旋转顺时针90度
    QPixmap pixmap(400,400);  //必须指定大小
    QPainter painter(&pixmap);
    render(&painter,QRectF(0,0,400,400),
           QRect(0,0,400,400));  //打印视图指定区域内容
    pixmap.save("../graphicsview03/save.png");
    QGraphicsView::mousePressEvent(event);
}

        这里我们使用了视图的render()函数,其中的QRectF参数是指设备的区域,这里是指pixmap。而QRect参数是指视图上要打印的区域。我们利用QPixmap类的save()函数,将pixmap图片保存到我们项目源码目录中,文件名为“save.png”。下面是运行程序后,点击鼠标,生成的图片的效果:

09.png


        我们每点击一次鼠标,就会旋转视图,那么生成的图片就是当前视口的截图。下面我们使用场景的打印函数,将上面的打印一行的代码改为:

scene()->render(&painter,QRectF(0,0,400,400),
                    QRect(0,0,400,400)); //打印场景内容

        运行程序,看图片效果:

10.png

        这时无论视图怎样变换,生成的图片总是一样的。而且它并没有打印背景的图片。就像我们看到的,视图的打印函数是依据视图的坐标系进行打印的,我们看到的就是打印出来后的效果,它可以看做是程序窗口的截屏。而场景的打印函数,是依据场景的坐标系的,无论视图怎么转换,只要场景坐标系没有变换,它打印出来的图片都是一样的。


结语


     图形视图框架是一个非常强大而且庞杂的系统,我们教程中也只是很笼统的介绍了一些最基本最常用的内容。如果大家想系统学习该部分知识,想学习如何使用该框架轻松搭建一个游戏,可以参考《Qt Creator快速入门》的第11章,以及《Qt Qt Quick开发实战精解》的第2章。


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