【从零写一个CAD 03】三个 double 值得单独一个类吗：把视图变换抽成 View

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文章目录

前言
一、先看看这几个数现在住在哪
二、这三个数的问题不是"多"，是"必须一起改"
三、View：一组数加一对互逆函数
[四、Canvas 瘦身](#四、Canvas 瘦身)
[五、View 放哪儿，谁来持有](#五、View 放哪儿，谁来持有)
六、这一版留下的三个尾巴
- [尾巴一：画坐标轴绕过了 View](#尾巴一：画坐标轴绕过了 View)
- [尾巴二：两个 getter 没有 const](#尾巴二：两个 getter 没有 const)
- [尾巴三：resizeEvent 还是会把视图拉回窗口中心](#尾巴三：resizeEvent 还是会把视图拉回窗口中心)
总结

前言

上一篇结尾我说，下一步要把 originX / originY / scale 打包成 View。这篇就干这件事。先回应一个可能的疑问：就三个 double，值得单独建一个类、再加两个文件吗？

值得。但理由不是"三个数太多了"，而是这三个数是一组，而且必须一起被改 。这句话现在看着像废话，等做到"以鼠标为中心滚轮缩放"的时候你会庆幸------那时候你必须同时改 scale 和 offset，少改一个，图就会跳。这篇我们来讲三件事：这三个数住错了哪儿、View 长什么样（一共三十行）、以及抽出来之后暴露的三个尾巴。

一、先看看这几个数现在住在哪

上一篇之后，Canvas 的私有成员是这样：

cpp 复制代码

// GUI/canvas.h（这一篇之前）
private:
    void cancelCurrentTool();
    void updateViewTransform();

    Point screenToCAD(const QPoint& screen) const {
        return Point((screen.x() - originX) / scale, (originY - screen.y()) / scale);
    }

    QPoint cadToScreen(const Point& cad) const {
        return QPoint(qRound(originX + cad.x * scale), qRound(originY - cad.y * scale));
    }

    Document *doc;
    Point mousePosition;      // 当前鼠标的图纸坐标
    Point firstPoint;         // 已经点击的第一个点
    bool hasFirstPoint;       // 有没有点过第一个点

    double originX;           // 图纸原点在屏幕上的位置
    double originY;
    double scale;             // 缩放比例

看最后三行。它们和"鼠标点在哪""画到一半没有"这些交互状态并排躺在一个类里，但这两种东西的性质完全不一样：

	交互状态（`mousePosition` / `firstPoint` / `hasFirstPoint`）	视图参数（`originX` / `originY` / `scale`）
描述的是	用户正在干什么	用户正在看什么
有效期	一次操作内，画完就该清	整个程序运行期间一直有效
谁会改它	鼠标事件	平移、缩放、窗口尺寸变化
打开另一张图	该清空	该保留

第一种是"操作的临时记忆"，第二种是"你在看图纸的哪一块"。 混在同一个类里，改任何一个都要先把另一个读一遍。

二、这三个数的问题不是"多"，是"必须一起改"

打开 resizeEvent 看一眼就明白了：

cpp 复制代码

void Canvas::resizeEvent(QResizeEvent *event)
{
    QWidget::resizeEvent(event);
    updateViewTransform();      // 里面就两行：把原点摆到新的窗口中心
}

updateViewTransform() 做的事，是同时改 originX 和 originY。再看下一篇要做的平移：鼠标每移动一个像素，originX 和 originY 也要一起变。再看再下一篇的滚轮缩放：

cpp 复制代码

// 以鼠标为中心缩放（还没写，但形状已经确定了）
scale *= factor;
// 必须紧接着调整 offset，否则缩放会以窗口左上角为中心，而不是鼠标位置

每一处修改都是"这几个数一起动"。 这就是我说的不变式：offsetX / offsetY / scale 不是三个独立的数，而是描述同一个变换的三个参数 。它们分开来看没有任何意义------originX = 800 这句话本身说明不了任何事，它只有在配合 scale 和 originY 的时候才有含义。而现在这三个数没有自己的名字，也没有自己的边界 ：它们的访问权限和 mousePosition 一模一样，谁拿到 Canvas 谁就能碰。

一个判断"这堆东西该不该独立成类"的实用标准：它们之间有没有必须一起满足的约束？ 有，就该找个地方把这条约束写下来。三个 double 也一样。

三、View：一组数加一对互逆函数

新文件 GUI/view.h：

cpp 复制代码

#ifndef VIEW_H
#define VIEW_H

#include <QPoint>
#include "Core/point.h"

class View
{
public:
    View(const double& offsetX = 0.0, const double& offsetY = 0.0, const double& scale = 10.0);
    void setOffsetX(double nOffsetX);
    void setOffsetY(double nOffsetY);

    QPoint toScreen(const Point& p) const;   // 图纸 -> 屏幕
    Point toCAD(const QPoint& s) const;      // 屏幕 -> 图纸

    double getOffsetX() { return offsetX; }
    double getOffsetY() { return offsetY; }

private:
    double offsetX;
    double offsetY;
    double scale;
};

#endif // VIEW_H

GUI/view.cpp：

cpp 复制代码

#include "view.h"

View::View(const double& offsetX, const double& offsetY, const double& scale)
    : offsetX(offsetX)
    , offsetY(offsetY)
    , scale(scale)
{}

void View::setOffsetX(double nOffsetX) { offsetX = nOffsetX; }
void View::setOffsetY(double nOffsetY) { offsetY = nOffsetY; }

QPoint View::toScreen(const Point& p) const
{
    return QPoint(qRound(offsetX + p.x * scale), qRound(offsetY - p.y * scale));
}

Point View::toCAD(const QPoint& s) const
{
    return Point((s.x() - offsetX) / scale, (offsetY - s.y()) / scale);
}

就这么点东西。但有三件事值得说。

3.1、那对互逆函数终于住在一起了

上一篇我专门讲过：toScreen 和 toCAD 互为逆运算，必须同时改。当时它们的位置也挨着，但那只是"恰好写在一起"，没有任何机制保证以后还在一起。

现在它们是同一个类的两个成员，而且这个类是它们唯一的家 。以后要是有人在 Canvas 里手写一句 offsetX + x * scale，那是明显的异常------因为那个类里已经没有 offsetX 这个东西了。

把不变式变成"那个东西根本不在那儿"，比写注释管用。

3.2、参数私有化，修改有了唯一的入口

三个 double 现在是私有的，外面只能通过 setter 改。这两个 setter 现在看起来纯属多余（不如直接把成员公开省事）。但它是给未来留的口子。等做滚轮缩放的时候需要这样：

cpp 复制代码

void View::setScale(double nScale)
{
    scale = std::clamp(nScale, kMinScale, kMaxScale);   // 夹紧，防止缩放到 0 或者变成 inf
}

为什么必须夹紧？ 因为滚轮是连续事件，用户按住滚轮滚二十下，scale 就会连乘二十次 1.15；往反方向滚二十下，又连除二十次。不设上下限的话，图纸要么小到看不见，要么大到把算出的一堆坐标变成 inf------屏幕直接空白。而如果没有 setter，这个夹紧动作就得散在每一个改 scale 的地方：构造函数、滚轮、缩放到全图，一共三处，漏一处就是一个"偶尔图不见了"的 bug。

3.3、它现在有自己的名字了

Canvas::updateViewTransform() 变成了：

cpp 复制代码

void Canvas::recenterView()
{
    view->setOffsetX(width() / 2.0);
    view->setOffsetY(height() / 2.0);
}

函数名从 updateViewTransform（更新视图变换）改成了 recenterView（把视图重新居中）。名字变具体了，是因为职责变具体了：以前它管着画布里全部的视图参数，现在它只做"让视图回到窗口中心"这一个动作。函数名能变具体，本身就是拆分成功的信号------如果拆完之后名字还是那么含糊，说明你只是把东西换了个地方堆着。

四、Canvas 瘦身

改完之后 Canvas 的私有成员：

cpp 复制代码

// GUI/canvas.h（这一篇之后）
private:
    void cancelCurrentTool();
    void recenterView();

    Document *doc;
    View *view;              // ← 新增：视图参数不再属于 Canvas
    Point mousePosition;
    Point firstPoint;
    bool hasFirstPoint;

删掉 3 个成员和 2 个函数，换来 1 个指针。 三个调用点的改法：

cpp 复制代码

// 鼠标移动
mousePosition = view->toCAD(screenPosition);

// 鼠标点击
Point clickedPoint = view->toCAD(screenPosition);

// 绘制图元
QPoint startScreen = view->toScreen(line.startPoint);
QPoint endScreen   = view->toScreen(line.endPoint);

这就是重点：Canvas 里再也找不到"坐标怎么算"这件事了。它只负责问，不负责算。

把它和上一篇的 Document 摆在一起看：

类	它负责回答	Canvas 问它什么
`Document`	图纸上有什么	`getLines()` / `addLine()`
`View`	我在看图纸的哪一块	`toCAD()` / `toScreen()`

Canvas 现在只剩一件事：把事件翻译成对这两个对象的操作，然后把结果画出来。 这就是"交互层"该有的样子。

五、View 放哪儿，谁来持有

View 放在 GUI/ 目录里，因为它 #include <QPoint>、返回 QPoint。

这一点其实有争议，值得说清楚：从职责上说，视图变换是纯数学，应该能进 Core/。 它进不去的唯一原因是它用 Qt 的类型来表示"屏幕坐标"。三种选择：

方案	做法	代价
现在这样	放 `GUI/`，用 `QPoint`	View 绑上了 Qt，不能在 Core 层单独测
换成 `QPointF`	还是放 `GUI/`	只解决精度，没解决依赖
自定义屏幕点	定义 `ScreenPoint{double x, y}`，View 进 `Core/`	多一个类型，还得写和 `QPoint` 的互转

这一版选了第一种，理由是：View 现在只有三十行、两个函数，为了让它进 Core 而专门造一个类型不划算。 这是有意的取舍，不是疏忽------等哪天需要"脱离 Qt 测视图数学"，或者发现 QPoint 的整数精度不够用了，再升级。

这里埋个伏笔：整数 QPoint 有个精度问题。toScreen 的结果被 qRound 成整数，平时看不出来，但"以鼠标为中心缩放"要求的是缩放前后鼠标底下那个点不变 ，这就要求中间计算保留小数。下一篇会撞上，到时候 toScreen 会改成返回 QPointF。

持有方式和上一篇的 Document 一模一样：

cpp 复制代码

// GUI/mainwindow.h
private:
    Ui::MainWindow *ui;
    Document document;
    View view;              // ← 值成员，跟窗口同生共死
    Canvas *canvas;

cpp 复制代码

// GUI/mainwindow.cpp
MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    , ui(new Ui::MainWindow)
    , canvas(new Canvas(&document, &view, this))
{

为什么不把 View 塞进 Document？ 因为它们描述的是两件不同的事：文档是"图纸上有什么"，视图是"你在看图纸的哪一块"。硬塞在一起，就会出现"打开同一个文件，想开两个窗口分别看总图和局部"这种需求完全没法满足的情况。

而拆开之后，这件事是免费的------LibreCAD 就是两个画布视图共享同一个文档。分界线画对了，能力是白送的；画错了，能力得靠重构买回来。

六、这一版留下的三个尾巴

尾巴一：画坐标轴绕过了 View

cpp 复制代码

// GUI/canvas.cpp（这一版，paintEvent 里）
painter.drawLine(0, static_cast<int>(view->getOffsetY()), width(), static_cast<int>(view->getOffsetY()));
painter.drawLine(static_cast<int>(view->getOffsetX()), 0, static_cast<int>(view->getOffsetX()), height());

这是漏抽象 。我把 toScreen 抽出来了，却在画坐标轴的时候直接读 offsetX / offsetY------因为坐标轴恰好就是"过图纸原点的两条线"，直接拿偏移量看着更省事。正确的写法，是问 View 那个它本来就该回答的问题：

cpp 复制代码

const QPoint originScreen = view->toScreen(Point(0.0, 0.0));
painter.drawLine(0, originScreen.y(), width(), originScreen.y());
painter.drawLine(originScreen.x(), 0, originScreen.x(), height());

绘制代码不该知道 offset 长什么样，它只该问"图纸原点画到屏幕哪里"。 这两行的效果现在完全一样，区别在于等以后坐标系有变化（比如加旋转），一种改法改一个函数，另一种改法要翻遍绘制代码。这个尾巴下一篇就要收------因为做平移的时候它会自己跳出来。

尾巴二：两个 getter 没有 const

cpp 复制代码

double getOffsetX() { return offsetX; }    // 少了 const

它们不改任何东西，就应该标 const。不加的后果很具体：const View* 或者 const 引用调不了它们。

但更根本的问题是------这两个 getter 本来就不该存在 。上面尾巴一的正确写法里，外部根本不需要知道 offset 是多少，只需要 toScreen。一个 getter 如果从来没被需要，它的存在就是在邀请别人绕过抽象。

尾巴三：resizeEvent 还是会把视图拉回窗口中心

cpp 复制代码

void Canvas::resizeEvent(QResizeEvent *event)
{
    QWidget::resizeEvent(event);
    recenterView();      // 拉到中间
}

这件事上一篇就预告过：现在没有平移，看不出来；一旦用户能把图纸拖到别处，拉一下窗口，图纸就会"啪"地弹回中间。 为什么这一版不动它？因为改它需要一个现在还不存在的能力------"窗口中心对应图纸上的哪个点"。这句话得靠 toCAD 才问得出来，而 toCAD 刚刚才搬进 View。

所以这不是偷懒：依赖解决了，问题才轮得到解决。 下一篇一起处理。

（另外两个小的，不影响正确性，看到顺手改掉就行：View 构造函数里 offsetX / offsetY 的默认参数其实是死代码------Canvas 一构造完就调 recenterView() 把它们覆盖了；以及 double 用 const double& 传参没必要，值传更自然。）

项目主页（后续更新都在这里）：

https://gitee.com/studyingart/mini-cad

总结

下一篇做中键拖动平移，顺带把上面三个尾巴一次收掉。平移本身出奇地简单------拖动时让"按下鼠标那一刻鼠标底下的那个图纸点"始终待在鼠标底下就行：

cpp 复制代码

void View::alignTo(const Point& cadPoint, const QPoint& screenPos)
{
    offsetX = screenPos.x() - cadPoint.x * scale;
    offsetY = screenPos.y() + cadPoint.y * scale;
}

（注意第二个式子是加号。屏幕 Y 轴朝下、图纸 Y 轴朝上，所以这里要反过来。这种地方错一次就够记一辈子。）

真正的看点不是这两行算式，而是它牵出来的两个问题。

一是"拖到一半松手，图为什么会跳"。 要让它不跳，必须记住"按下去的时候，鼠标对应的是哪个图纸点"。这个状态属于交互状态，但它和视图参数的关系很紧密------放 Canvas 还是放 View，值得想清楚。

二是"拉窗口的时候怎么让视图中心不动"。 这需要先把 resizeEvent 里那句 recenterView() 看明白------它错在哪，而不是简单把它删掉。

🎇坚持到这里已经很厉害啦，辛苦啦🎇 ʕ • ᴥ • ʔ づ♡ど