08-3_Qt 5.9 C++开发指南_Graphics View绘图架构

1. 场景、视图与图形项

采用QPainter 绘图时需要在绘图设备的 paintEvent()事件里编写绘图的程序，实现整个绘图过程。这种方法如同使用 Windows 的画图软件在绘图，绘制的图形是位图，这种方法适合于绘制复杂性不高的固定图形，不能实现图件的选择、编辑、拖放、修改等功能。

Qt 为绘制复杂的可交互图形提供了 Graphics View 绘图架构，是一种基于图形项(Graphics Item)的模型/视图模式，与第5 章的数据编辑与显示的 Model/View 模式类似。使用Graphics View架构可以绘制复杂的有几万个基本图形元件的图形，并且每个图形元件是可选择、可拖放和修改的，类似于矢量绘图软件的绘图功能。
Graphics View 架构主要由3 个部分组成，即场景、视图和图形项，其构成的 Graphics View绘图系统结构如图8-16 所示。

1.1 场景

QGraphicsScene 类提供绘图场景 (Scene)。场景是不可见的，是一个抽象的管理图形项的容器，可以向场景添加图形项，获取场景中的某个图形项等。场景主要具有如下一些功能:

• 提供管理大量图形项的快速接口;
• 将事件传播给每个图形项；
• 管理每个图形项的状态，例如选择状态、焦点状态等;
• 管理未经变换的渲染功能，主要用于打印。

除了图形项之外，场景还有背景层和前景层，通常由 QBrush 指定，也可以通过重新实现drawBackground()和 drawForeground()函数来实现自定义的背景和前景，实现一些特殊效果。

1.2 视图

QGraphicsView 提供绘图的视图 (View)组件，用于显示场景中的内容。可以为一个场景设置几个视图，用于对同一个数据集提供不同的视口。

在图 8-16 中，虚线框的部分是一个场景，视图1比场景大，显示场景的全部内容。缺省情况下，当视图大于场景时，场景在视图的中间部分显示，也可以设置视图的 Alignment 属性控制场景在视图中的显示位置；当视图小于场景时(见图 8-16 中的视图 2)，视图只能显示场景的一部分内容，但是会自动提供卷滚条在整个场景内移动。

视图接收键盘和鼠标输入并转换为场景事件，并进行坐标转换后传送给可视场景。

1.3 图形项

图形项(Graphics Item)就是一些基本的图形元件，图形项的基类是 OGraphicsItem。Ot 提供了一些基本的图形项，如绘制椭圆的 QGraphicsEllipseltem、绘制矩形的QGraphicsRectItem、绘制文字的QGraphicsTextItem 等。
QGraphicsItem 支持如下的一些操作：

支持鼠标事件响应，包括鼠标按下、移动、释放、双击，还包括鼠标停留、滚轮、快捷菜单等事件；

支持键盘输入，按键事件;
支持拖放操作;
支持组合，可以是父子项关系组合，也可以是通过 QGraphicsItemGroup 类进行组合。

所以，图形项可以被选择、拖放、组合，若编写信号槽函数代码，还可以实现各种编辑功能。一个图形项还可以包含子图形项，图形项还支持碰撞检测，即是否与其他图形项碰撞。

在图 8-16 所示的视图、场景和图形项之间的关系示意图中，场景是图形项的容器，可以在场景上绘制很多图形项，每个图形项就是一个对象，这些图形项可以被选择、拖动等。视图是显示场景的一部分区域的视口，一个场景可以有多个视图，一个视图显示场景的部分区域或全部区域，或从不同角度观察场景

2. Graphics View 的坐标系统

Graphics View 系统有3 个有效的坐标系，图形项坐标、场景坐标、视图坐标。3 个坐标系的示意图如图8-17 所示。绘图的时候，场景的坐标等价于QPainter的逻辑坐标，一般以场景的中心为原点；视图坐标与设备坐标相同，是物理坐标，缺省以左上角为原点；图形项坐标是局部逻辑坐标，一般以图件的中心为原点。

2.1 图形项坐标

图形项使用自己的局部坐标 (Item Coordinates)，通常以其中心为(0,0)，也是各种坐标变换的中心。图形项的鼠标事件的坐标是用局部坐标表示的，创建自定义图形项，绘制图形项时只需考虑其局部坐标，QGraphicsScene 和 QGraphicsView 会自动进行坐标转换。

一个图形项的位置是其中心点在父坐标系统中的坐标，对于没有父图形项的图形项，其父对象就是场景，图形项的位置就是在场景中的坐标。
如果一个图形项还是其他图形项的父项，父项进行坐标变换时，子项也做同样的坐标变换。

QGraphicsItem 的大多数函数都是在其局部坐标系上操作的，例如一个图形项的边界矩形QGraphicsItem:boundingRect()是用局部坐标给出的，但是 QGraphicsItem::pos()是仅有的几个例外，它返回的是图形项在父项坐标系中的坐标，如果是顶层图形项，就是在场景中的坐标。

2.2 视图坐标

视图坐标(View Coordinates)就是窗口界面(widget)的物理标，单位是像素。视图坐标只与 widget 或视口有关，而与观察的场景无关。QGraphicsView 视口的左上角坐标总是 (0.0)。

所有的鼠标事件、拖放事件的坐标首先是由视图坐标定义的，然后用户需要将这些坐标映射为场景坐标，以便和图形项交互。

2.3 场景坐标

场景是所有图形项的基础坐标，场景坐标(Scene Coordinates)描述了每个顶层图形项的位置，创建场景时可以定义场景矩形区的坐标范围，例如
scene=new QGraphicsScene(-400，-300，800，600);

这样定义的 scene 是左上角坐标为(-400,-300)，宽度为 800，高度为 600 的矩形区域，单位是像素。

每个图形项在场景里都有一个位置坐标，由函数QGraphicsItem::scenePos()给出；还有一个图形项边界矩形，由QGraphicsItem;:sceneBoundingRect()函数给出。边界矩形可以使 QGraphicsScene知道场景的哪个区域发生了变化。场景发生变化时会发射 QGraphicsScene::changed()信号，参数是一个场景的矩形列表，表示发生变化的矩形区。

2.4 坐标映射

在场景中操作图形项时，进行场景到图形项、图形项到图形项，或视图到场景之间的坐标变换是比较有用的，即坐标映射(Coordinate Mapping)。例如，在 QGraphicsView 的视口上单击鼠标时，通过函数 QGraphicsView::mapToScene()可以将视图标映射为场景坐标，然后用QGraphicsScene::itemAt()函数可以获取场景中鼠标光标处的图形项。

3. Graphics View 相关的类

Graphics View 结构的主要类包括视图类 QGraphicsView、场景类QGraphicsScene，和各种图形项类，图形项类的基类都是 QGraphicsItem。

3.1 QGraphicsView 类的主要接口函数

QGraphicsView 是用于观察一个场景的物理窗口，当场景小于视图时，整个场景在视图中可见；当场景大于视图时，视图自动提供卷滚条。
QGraphicsView 的视口坐标等于显示设备的物理坐标，但是也可以对 QGraphicsView 的坐标进行平移、旋转、缩放等变换。

对应章节表中是QGraphicsView 的主要接口函数。一般的设置函数还有一个对应的读取函数，如 setScene0对应的读取函数是 scene()，这里只列出设置函数。并且仅列出函数的返回数据类型，省略了输入参数，函数的详细定义见 Qt 帮助文件。

3.2 QGraphicsScene 类的主要接口函数

QGraphicsScene 是用于管理图形项的场景，是图形项的容器，有添加、删除图形项的函数管理图形项的各种函数。对应接口函数介绍见对应章节。

3.3 图形项

QGraphicsItem 是所有图形项的基类，用户也可以从QGraphicsItem 继承定义自己的图形项Qt 定义了一些常见的图形项，这些常见的图形项的类的继承关系如图 8-18 所示。

4. 实例介绍

具体实例介绍见对应章节。