Qt 绘图 - 技术栈

一、基础概念

‌Qt 绘图基于 QPainter（画家类）、QPaintDevice（绘图设备）和 QPaintEngine（绘图引擎）的协作实现。其中：

QPainter 提供绘制图形、文本和图像的接口（如 drawLine()、drawRect()）‌。
QPaintDevice 是绘图载体（如 QWidget、QPixmap、QImage）‌。
QPaintEngine 处理底层渲染适配，开发者通常无需直接操作‌。

二、基本图形绘制

‌绘制流程‌

‌示例代码‌：
复制代码
```
void MyWidget::paintEvent(QPaintEvent *event) {  
    QPainter painter(this);  
    painter.setPen(Qt::red);  
    painter.drawLine(0, 0, 100, 100);  
    painter.setBrush(Qt::blue);  
    painter.drawRect(50, 50, 200, 150);  
}
```
- ‌重写 paintEvent 方法 ‌：所有绘图操作需在 QWidget::paintEvent() 事件中执行，避免因控件未初始化导致渲染失败‌。
- ‌创建 QPainter 对象 ‌：与绘图设备关联（如 QPainter painter(this) 表示在窗口上绘制）‌。
- ‌设置绘图属性 ‌：
  - ‌画笔（QPen）‌：控制线条颜色、宽度、样式（如虚线）‌。
  - ‌画刷（QBrush）‌：定义填充模式（纯色、渐变或纹理）‌。
常见图形元素

‌1）几何图形‌：直线、矩形、圆形、多边形‌。

复制代码

#include <QWidget>
#include <QPainter>

class MyWidget : public QWidget {
public:
    void paintEvent(QPaintEvent *event) override {
        QPainter painter(this);
        painter.setRenderHint(QPainter::Antialiasing); // 抗锯齿
        
        // 绘制直线
        painter.setPen(QPen(Qt::blue, 2));
        painter.drawLine(20, 20, 250, 20);
        
        // 绘制矩形（填充）
        painter.setBrush(Qt::yellow);
        painter.drawRect(50, 50, 150, 100);
        
        // 绘制圆形
        painter.setPen(QPen(Qt::red, 3));
        painter.setBrush(Qt::green);
        painter.drawEllipse(QPoint(200, 200), 50, 50);
        
        // 绘制多边形
        QPolygon polygon;
        polygon << QPoint(250, 50) << QPoint(300, 150)
                << QPoint(200, 100) << QPoint(100, 120);
        painter.setPen(QPen(Qt::black, 2));
        painter.setBrush(Qt::cyan);
        painter.drawPolygon(polygon);
    }
};

2‌）文本与字体 ‌：通过 drawText() 绘制，可设置字体大小、样式‌。

‌3）图像处理 ‌：使用 drawPixmap() 或 drawImage() 渲染图片，支持缩放、旋转等变换‌。

三、高级功能

‌OpenGL 集成‌

通过 QOpenGLWidget 实现 3D 图形渲染，利用 GPU 加速复杂场景绘制‌。

核心流程：顶点数据准备 → 着色器编程 → 渲染管线配置‌。

复制代码

// 自定义 OpenGL 窗口类（继承 QOpenGLWidget 和 QOpenGLFunctions）
class GLWidget : public QOpenGLWidget, protected QOpenGLFunctions {
public:
    GLWidget(QWidget *parent = nullptr) : QOpenGLWidget(parent) {}
    
protected:
    // 初始化 OpenGL 环境（加载着色器、绑定缓冲区等）
    void initializeGL() override {
        initializeOpenGLFunctions();  // 初始化 OpenGL 函数接口‌:ml-citation{ref="6,7" data="citationList"}
        glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f); // 设置背景色
        
        // 编译着色器程序（顶点+片段）
        m_program = new QOpenGLShaderProgram(this);
        m_program->addShaderFromSourceCode(QOpenGLShader::Vertex, vertexShaderSource);
        m_program->addShaderFromSourceCode(QOpenGLShader::Fragment, fragmentShaderSource);
        m_program->link();  // 链接着色器‌:ml-citation{ref="3,4" data="citationList"}
        
        // 绑定顶点数据
        float vertices[] = { /* 顶点坐标和颜色数据 */ };
        m_vao.create();
        m_vbo.create();
        m_vao.bind();
        m_vbo.bind();
        m_vbo.allocate(vertices, sizeof(vertices));  // 传递数据到 GPU‌:ml-citation{ref="1,7" data="citationList"}
        // 设置顶点属性指针（位置、颜色等）
        m_program->enableAttributeArray(0);
        m_program->setAttributeBuffer(0, GL_FLOAT, 0, 3, 6*sizeof(float));
        // ... 其他属性类似
        m_vao.release();
    }

    // 窗口尺寸变化时调整视口
    void resizeGL(int w, int h) override {
        glViewport(0, 0, w, h);  // 更新视口‌:ml-citation{ref="4,7" data="citationList"}
    }

    // 执行渲染（每帧调用）
    void paintGL() override {
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);  // 清空颜色缓冲
        m_program->bind();
        m_vao.bind();
        glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 3);  // 绘制三角形‌:ml-citation{ref="2,7" data="citationList"}
        m_vao.release();
        m_program->release();
    }

private:
    QOpenGLShaderProgram *m_program;
    QOpenGLVertexArrayObject m_vao;
    QOpenGLBuffer m_vbo;
};

‌QCharts 组件‌

提供预置图表类型（折线图、柱状图、饼图等），简化数据可视化开发‌。
基于 QChartView 和 QChart 构建，支持动态数据更新与交互‌。

QCustomPlot（第三方）

该库支持各种类型的图表，如曲线图、散点图、柱状图、饼图、K线图等，而且用户还可以很容易地进行自定义设置和修改。提供更灵活的绘图功能，适合高频数据渲染‌。

4.OSG 3D可视化（第三方）

OSG与Qt的集成为开发3D可视化应用提供了一个强大的平台。