【Qt】drawText字体大小问题探究

背景

软件的一个功能是：

打开图片
在图片上绘制序号，序号的样式是圆圈内包含数字
将带有序号的图片打印出来

实现思路也很简单，在屏幕上显示时重写paintEvent函数，利用QPainter完成图片和序号的绘制。打印时只需要将QPainter对应的QPaintDevice切换成QPrinter就可以了。

具体来说就是利用drawEllipse绘制圆圈，利用drawText绘制数字，利用QFont的setPointSizeF设置数字大小，以适配圆圈大小。

问题

这个功能的逻辑不算复杂，在开发时没有什么问题，能够正常显示和打印。

但是在测试阶段发现如下问题：

屏幕上显示的序号看上去很正常，但打印出的序号数字明显变小了。
换了一台机器运行，序号中的数字变得很大，导致数字只能部分显示。

这两个问题都是字体相对于圆圈大小的问题。

原因

Qt提供了两种方法设置字体大小：

setPixelSize Sets the font size to pixelSize pixels, with a maxiumum size of an unsigned 16-bit integer.

Using this function makes the font device dependent. Use setPointSize() or setPointSizeF() to set the size of the font in a device independent manner.
setPointSize/setPointSizeF Sets the point size to pointSize. The point size must be greater than zero.

按照官方文档的说法，通过setPointSizeF设置字体大小，可以做到与设备无关。但上面遇到的问题明显是和QPainter对应的设备有关。

对于第一个问题 ，屏幕绘制与打印唯一的区别就是QPainter的QPaintDevice不同，所以基本可以确定问题出在QPaintDevice上。
第二个问题 基本可以确认是硬件上的原因，进一步推定是屏幕的原因。

一番测试后，基本确定是由于QPaintDevice的DPI不同造成的。

尝试给出最小复现代码：

自定义QPaintDevice，实现不同DPI的QPaintDevice
利用QPainter在自定义QPaintDevice上绘制序号

对比不同DPI对绘制效果的影响。

cpp 复制代码

const int customDPI = 48 * 2;
class CustomPaintDevice : public QPaintDevice {
public:
    CustomPaintDevice(int width, int height) : image(width, height, QImage::Format_ARGB32_Premultiplied) {
        image.fill(Qt::white);
    }
    QImage getImage() const { return image; }
protected:
    int metric(PaintDeviceMetric metric) const override {
        switch (metric) {
        case PdmWidth:
            return image.width();
        case PdmHeight:
            return image.height();
        case PdmDpiX:
        case PdmDpiY:
            return customDPI;
        default:
            return 0;
        }
    }

    QPaintEngine* paintEngine() const override {
        return image.paintEngine();
    }
private:
    QImage image;
};

cpp 复制代码

class TestDeviceDPI : public QWidget
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit TestDeviceDPI(QWidget *parent = nullptr) : QWidget{parent} {}
protected:
    void paintEvent(QPaintEvent *e) {
    int diameter = 50; // diameter of circle
    QPoint pos(100,100);
    
    QPainter customDevicePainter;
    CustomPaintDevice *customDevice = new CustomPaintDevice(500,500); // Define dimensions
    customDevicePainter.begin(customDevice);
    QFont font;
    font.setPointSizeF(diameter / 2.0);
    font.setBold(true);
    customDevicePainter.setFont(font);
    customDevicePainter.drawText(QRectF(pos.x() - diameter / 2.0, pos.y() - diameter / 2.0, diameter, diameter),
                                 Qt::AlignmentFlag::AlignCenter, QString::number(10));
    customDevicePainter.drawEllipse(QRectF(pos.x() - diameter / 2.0,
                                           pos.y() - diameter / 2.0,
                                           diameter, diameter));
    customDevicePainter.end();

    QPainter widgetPainter(this);
    QImage renderedImage = customDevice->getImage();

    widgetPainter.drawImage(0, 0, renderedImage);
    QWidget::paintEvent(e);

}
};

在保持diameter不变的情况下，分别设置customDPI为48、96、192效果如下图：

规律非常明显，DPI越大，绘制字体的效果越大，但圆圈大小保持不变。

不知道是不是哪里使用出了问题，至少目前看来QPaintDevice的DPI会影响drawText的字体大小，但不会影响drawEllipse。

解决

方案1

尝试使用setPixelSize设置字体大小，发现不会出现上面说的问题，这和官方文档的说法正好相反 ，我都有些怀疑是不是我英语不好理解错了......

但官方文档在setPixelSize下的说法：

Using this function makes the font device dependent. Use setPointSize() or setPointSizeF() to set the size of the font in a device independent manner.

分明就是setPixelSize与设备相关，setPointSize与设备无关......

方案2

另一个方案就是在设置字体大小时将DPI这个因素考虑进去即可：

cpp 复制代码

customDevicePainter.begin(customDevice);
    QFont font;
    float baseDpi = 96; // Typical DPI for a QWidget
    float deviceDpi = p->device()->logicalDpiY();
    font.setPointSizeF((diameter / 2.0) / (deviceDpi / baseDpi));
    font.setBold(true);
    customDevicePainter.setFont(font);
    customDevicePainter.drawText(QRectF(pos.x() - diameter / 2.0, pos.y() - diameter / 2.0, diameter, diameter),
                                 Qt::AlignmentFlag::AlignCenter, QString::number(10));
    customDevicePainter.drawEllipse(QRectF(pos.x() - diameter / 2.0,
                                           pos.y() - diameter / 2.0,
                                           diameter, diameter));
    customDevicePainter.end();

虽然找到了解决方案，但没能完全明白问题所在。

各位大神有清楚的请多指教。