QT的绘图系统QPainterDevice与文件系统QIODevice

QT的绘图系统（QPainterDevice）与文件系统（QIODevice）

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1、Qt 的绘图系统

Qt 的绘图系统允许使用相同的 API 在屏幕和其它打印设备上进行绘制。整个绘图系统基于QPainter，QPainterDevice和QPaintEngine三个类。

下图给出了这三个类之间的层次结构:

上面的示意图告诉我们，Qt 的绘图系统实际上是，使用QPainter在QPainterDevice上进行绘制，它们之间使用QPaintEngine进行通讯（也就是翻译QPainter的指令）。

1、QPainter的使用

对窗口绘图首先要重写**void paintEvent(QPaintEvent *)**虚函数。

1. 重写绘图事件，虚函数
2. 如果在窗口绘图，必须放在绘图事件里实现
3. 绘图事件内部自动调用，窗口需要重绘的时候（状态改变）

void MyWidget::paintEvent(QPaintEvent *)
{
    QPainter p(this);//指定当前窗口为绘图设备
    p.drawPixmap(rect(), QPixmap("../Image/bk.jpg"));     //画背景图
    //画直线
    p.drawLine(50, 50, 150, 50); /* 在坐标50,50的位置画长150，宽50的线 */
    p.drawLine(50, 50, 50, 150);
    //画矩形;l;d
    p.drawRect(150, 150, 100, 50);
    //画圆形
    p.drawEllipse(QPoint(150, 150), 50, 25);
}

注意：在上层目录要有背景图的存在。要先画背景图在画直线，矩形，圆形。
指定QQidget对象为绘图对象。即窗口是绘图设备。QQidget继承与QPaintDevice.

2、QPen(画笔）及QBursh（画刷）

QPainter有很多以 draw 开头的函数，用于各种图形的绘制，比如drawLine()，drawRect()以及drawEllipse()等。
如果需要设置画家的颜色，风格，线条的粗细。从而引入画笔。如果需要填充图形的颜色需要画刷。

void MyWidget::paintEvent(QPaintEvent *)
{
    QPainter p(this);//指定当前窗口为绘图设备
    //画背景图
    p.drawPixmap(rect(), QPixmap("../Image/bk.jpg"));

    //定义画笔
    QPen pen;
    pen.setWidth(5); //设置线宽
    pen.setColor( QColor(14, 9, 234) );//rgb设置颜色
    pen.setStyle(Qt::DashLine); //设置风格
    p.setPen(pen); //把画笔交给画家

    QBrush brush; //创建画刷对象
    brush.setColor(Qt::red); //设置颜色
    brush.setStyle(Qt::Dense1Pattern);//设置样式
    p.setBrush(brush);//把画刷交给画家

    //画直线
    p.drawLine(50, 50, 150, 50); /* 在坐标50,50的位置画长150，宽50的线 */
    p.drawLine(50, 50, 50, 150);
    //画矩形;l;d
    p.drawRect(200, 200, 100, 50);
    //画圆形
    p.drawEllipse(QPoint(150, 150), 50, 25);
}

3、手动更新窗口

当我们在窗口绘制的图不断变化时。需要不断地刷新窗口才会有变化。否则不会有。
mywidget.h

class MyWidget : public QWidget
{
    Q_OBJECT
public:
    MyWidget(QWidget *parent = nullptr);
    ~MyWidget();
    void paintEvent(QPaintEvent *);
private:
    int x;
    QPushButton *button;
private slots:
    void FunSlot(void);
private:
    Ui::MyWidget *ui;
};

mywidget.cpp

#include "mywidget.h"
#include "ui_mywidget.h"
#include <QPainter>

MyWidget::MyWidget(QWidget *parent) :
    QWidget(parent),
    ui(new Ui::MyWidget)
{
    ui->setupUi(this);
    x = 0;
    QPushButton *button = new QPushButton(this);
    button->setText("向右移动");
    connect(button, &QPushButton::pressed, this, &MyWidget::FunSlot);
}

MyWidget::~MyWidget()
{
    delete ui;
}

void MyWidget::paintEvent(QPaintEvent *)
{
    QPainter p(this);
    //画笑脸
    p.drawPixmap(x, 180, 80, 80, QPixmap("../Image/face.png"));

}
void MyWidget::FunSlot(void)
{
    x += 20;
    if(x > width()- 80)
    {
        x = 0;
    }
    //刷新窗口，让窗口重绘，整个窗口都刷新
    update(); //间接调用paintEvent()
}

点击按钮绘图不断向右移动变化。到窗口终点又回到起点。

4、绘图设备

1、四种绘图设备的 区别

绘图设备是指继承QPainterDevice的子类。Qt一共提供了四个这样的类，分别是QPixmap、QBitmap、QImage和 QPicture。

**QBitmap：**是QPixmap的一个子类，它的色深限定为1，可以使用 QPixmap的isQBitmap()函数来确定这个QPixmap是不是一个QBitmap。
总结：它们操作都方法都是差不多一样的。

2、 QBitmap

QBitmap只有黑白两种颜色。

void MyWidget::paintEvent(QPaintEvent *)
{
    QPainter p(this);
    //QPixmap 图片背景透明
    p.drawPixmap(0, 0, QPixmap("../Image/face.png"));
    //QBitmap 图片背景透明
    p.drawPixmap(200, 0, QBitmap("../Image/face.png"));

    //QPixmap 图片背景白色
    QPixmap pixmap;
    pixmap.load("../Image/image.jpg");
    p.drawPixmap(0, 200, pixmap);

    //QBitmap 图片背景白色
    QBitmap bitmap;
    bitmap.load("../Image/image.jpg");
    p.drawPixmap(400, 200, bitmap);
}

右边为QBitmap 左边为QPixmap。上面的QBitmap为黑色背景。下面为QBitmap的白色背景。

3、QPixmap

如下在QPixmap绘图而不是在窗口。不用重写绘图事件。在构造函数里实现即可。

MyWidget::MyWidget(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
    , ui(new Ui::MyWidget)
{
    ui->setupUi(this);
    //绘图设备， 400*300
    QPixmap pixmap(400, 300);

    QPainter p(&pixmap);
    //画笔填充白色背景色
    //p.fillRect(0, 0, 400, 300, QBrush(Qt::white));

    //画家填充白色背景色
    pixmap.fill(Qt::white);

    p.drawPixmap(0, 0, 80, 80, QPixmap("../Image/face.png"));

    //上层路径保存图片
    pixmap.save("../pixmap.jpg");
}

在上层目录生成pixmap.jpg文件。

4、 QImage

QImage可以对像素点进行操作。

Widget::Widget(QWidget *parent) :
    QWidget(parent),
    ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);

    //创建一个绘图设备，QImage::Format_ARGB32背景是透明
    QImage image(400, 300, QImage::Format_ARGB32);
    QPainter p;
    p.begin(&image);
    //绘图
    p.drawImage(0, 0, QImage("../Image/image.jpg"));
    //对绘图设备前50个像素点进行操作
    for(int i = 0; i < 50; i++)
    {
        for(int j = 0; j < 50; j++)
        {
            image.setPixel(QPoint(i, j), qRgb(0, 255, 0)); /* 设置像素点 */
            //image.pixel(QPoint(i, j)); /* 获取像素点 */
        }
    }
    p.end();
    image.save("../image.png"); // 保存图片
}

在上层目录生成image.png文件。绿色部分为对像素点的操作。

5、QPicture

MyWidget::MyWidget(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
    , ui(new Ui::MyWidget)
{
    ui->setupUi(this);
    QPicture picture;
    QPainter p;
    p.begin(&picture);

    p.drawPixmap(0, 0, 80, 80, QPixmap("../Image/face.png"));
    p.drawLine(50, 50, 150, 50);

    p.end();

    //保存的是二进制文件
    picture.save("../picture.png");
}

在上层路径生成picture.png的二进制文件。
二进制打开也看不出效果。我们在窗口里加载出来。重写绘图事件。

void MyWidget::paintEvent(QPaintEvent *)
{
    QPicture pic;
    pic.load("../picture.png"); //加载二进制picture.png文件
    QPainter p(this);
    p.drawPicture(0, 0, pic);
}

运行结果如下：

6、QImage与QPixmap的转换

在对屏幕进行优化可能需要用到QPixmap。在传输可能需要用到QImage。

void MyWidget::paintEvent(QPaintEvent *)
{
    QPainter p(this);
    QPixmap pixmap;
    pixmap.load("../Image/face.png");
    //QPixmap -> QImage
    QImage tempImage = pixmap.toImage();
    p.drawImage(0, 0, tempImage);
    QImage image;
    image.load("../Image/face.png");
    //QImage -> QPixmap
    QPixmap tempPixmap = QPixmap::fromImage(image);
    p.drawPixmap(200, 0, tempPixmap);
}

运行结果：

第一张是通过QPixmap转QImage画的。第二张是通过QImage转QPixmap画的。

2、不规则窗口

常见的窗体是各种方形的对话框,但有时候也需要非方形的窗体,如圆形,椭圆甚至是不规则形状的对话框。
widget.h

class Widget : public QWidget
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit Widget(QWidget *parent = 0);
    ~Widget();

protected:
    void paintEvent(QPaintEvent *);
    void mouseMoveEvent(QMouseEvent *e);
    void mousePressEvent(QMouseEvent *e);
private:
    QPoint p;
private:
    Ui::Widget *ui;
};

widget.cpp

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
#include <QPainter>
#include <QMouseEvent>

Widget::Widget(QWidget *parent) :
    QWidget(parent),
    ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);

    //去窗口表框Qt::FramelessWindowHint   windowFlags()其它属性不变
    setWindowFlags(Qt::FramelessWindowHint | windowFlags());

    //把窗口背景设置为透明
    setAttribute(Qt::WA_TranslucentBackground);
}

Widget::~Widget()
{
    delete ui;
}

void Widget::paintEvent(QPaintEvent *)
{
    QPainter p(this);
    p.drawPixmap(0, 0, QPixmap("../Image/sunny.png"));
}

void Widget::mousePressEvent(QMouseEvent *e)
{
    if(e->button() == Qt::RightButton)
    {
        //如果是右键
        close();
    }
    else if(e->button() == Qt::LeftButton)
    {
        //求坐标差值
        //当前点击坐标(屏幕）-窗口左上角坐标
        p = e->globalPos() - this->frameGeometry().topLeft();
    }
}

void Widget::mouseMoveEvent(QMouseEvent *e)
{
    /* 移动加鼠标左键按下 */
    if(e->buttons() & Qt::LeftButton)
    {
       move(e->globalPos() - p); // 当前点击坐标(屏幕） -  求坐标差值
    }
}

当鼠标左键按下移动无规则窗口跟着移动。鼠标右键按下则无规则窗口关闭。
如下图片关于上面代码的坐标计算的示意图

3、文件系统

文件操作是应用程序必不可少的部分。Qt 作为一个通用开发库，提供了跨平台的文件操作能力。Qt 通过QIODevice提供了对 I/O 设备的抽象，这些设备具有读写字节块的能力。下面是 I/O 设备的类图（Qt5）：

1、QFile文件的读写

QFile提供了从文件中读取和写入数据的能力。
我们通常会将文件路径作为参数传给QFile的构造函数。不过也可以在创建好对象最后，使用setFileName()来修改。
ui界面如下：

功能：把读取到文件显示在文本框里。把文本框里的内容保存成文件。

#include "mywidget.h"
#include "ui_mywidget.h"
#include<QFile>
#include<QFileDialog>
#include<QDebug>

MyWidget::MyWidget(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
    , ui(new Ui::MyWidget)
{
    ui->setupUi(this);
    connect(ui->pushButtonRead, &QPushButton::pressed, this, &MyWidget::ReadSlot);
    connect(ui->pushButtonWrite, &QPushButton::pressed, this, &MyWidget::WriteSlot);
}

MyWidget::~MyWidget()
{
    delete ui;
}

void MyWidget::ReadSlot(void)
{
    QString path = QFileDialog::getOpenFileName(this,"open", "../", "TXT(*.txt)");
    if(path.isEmpty() == false)
    {
        //文件对象
        QFile file(path);

        //打开文件，只读方式
        bool isOk = file.open(QIODevice::ReadOnly);
        if(isOk == true)
        {
// 一次读取全部
#if 0 \
    //读文件，默认只识别utf8编码 在文件流才可以改变编码格式
            QByteArray array = file.readAll();
            //显示到编辑区
            //ui->textEdit->setText(QString(array));
            //ui->textEdit->setText(array);
#endif

            // 一次读取一行
            QByteArray array;
            while( file.atEnd() == false)
            {
                //读一行
                array += file.readLine();
            }
            ui->textEdit->setText(array);

        }

        //关闭文件
        file.close();
    }
}

void MyWidget::WriteSlot(void)
{
    QString path = QFileDialog::getSaveFileName(this, "save", "../", "TXT(*.txt)");
    if(path.isEmpty() == false)
    {
        QFile file; //创建文件对象
        //关联文件名字
        file.setFileName(path);
        //打开文件，只写方式
        bool isOk = file.open(QIODevice::WriteOnly); /* 有就打开否则创建 */
        if(isOk == true)
        {
            //获取编辑区内容
            QString str = ui->textEdit->toPlainText();
            //写文件
            file.write(str.toUtf8());
        }
        file.close();
    }
}

2、QT的QString与QByteArray以及char *的相互转换

            // QString -> QByteArray
            file.write(str.toUtf8());

            //QString -> c++ string -> char *
            file.write(str.toStdString().data());

            //转换为本地平台编码
            file.write(str.toLocal8Bit());


            //QString -> QByteArray
            QString buf = "123";
            QByteArray a = buf.toUtf8(); //中文
            a = buf.toLocal8Bit(); //本地编码

            //QByteArray -> char *
            char *b = a.data();

            //char * -> QString
            char *p = "abc";
            QString c = QString(p);

3、文件信息QFileInfo类

#include <QFileDialog>
#include <QFileInfo>
#include <QDebug>
#include <QDateTime>
    QString path = QFileDialog::getOpenFileName(this, "open", "../");
    if(path.isEmpty() == false)
    {
    //获取文件信息
        QFileInfo info(path);
        qDebug() << "文件名字：" << info.fileName().toUtf8().data();
        qDebug() << "文件后缀：" << info.suffix();
        qDebug() << "文件大小：" << info.size();
        qDebug() << "文件创建时间：" <<info.birthTime().toString("yyyy-MM-dd hh:mm:ss"); //2024-01-04 15:13:00
    }

4、二进制文件读写 QDataStream类(打开是看不懂）

mywidget.h

#include <QWidget>
QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class MyWidget; }
QT_END_NAMESPACE

class MyWidget : public QWidget
{
    Q_OBJECT

public:
    MyWidget(QWidget *parent = nullptr);
    ~MyWidget();
    void writeData();
    void readData();
private:
    Ui::MyWidget *ui;
};

mywidget.cpp

#include "mywidget.h"
#include "ui_mywidget.h"
#include <QDataStream>
#include <QFile>
#include <QDebug>
#define cout qDebug() << "[" << __FILE__ <<":" << __LINE__ << "]"

MyWidget::MyWidget(QWidget *parent)
    : QWidget(parent)
    , ui(new Ui::MyWidget)
{
    ui->setupUi(this);
    writeData();
    readData();
}

MyWidget::~MyWidget()
{
    delete ui;
}

void MyWidget::writeData()
{
    //创建文件对象
    QFile file("../hello.txt");

    //打开文件， 只写方式打开
    bool isOk = file.open(QIODevice::WriteOnly);
    if(true == isOk)
    {
        //创建数据流，和file文件关联
        //往数据流中写数据，相当于往文件里写数据
        QDataStream stream(&file);

        stream << QString("你好") << 777;

        file.close();

    }

}

void MyWidget::readData()
{
    //创建文件对象
    QFile file("../hello.txt");

    //打开文件， 只读方式打开
    bool isOk = file.open(QIODevice::ReadOnly);
    if(true == isOk)
    {
        //创建数据流，和file文件关联
        //往数据流中读数据，相当于往文件里读数据
        QDataStream stream(&file);
        //读的时候，按写的顺序取数据
        QString str;
        int a;
        stream >> str >> a;
        //qDebug() << str.toUtf8().data() << a;
        cout << str.toUtf8().data() << a;

        file.close();
    }
}

先写入数据流（二进制形式），然后以写的顺序读出来。
需要注意的是，你必须按照写入的顺序，将数据读取出来。顺序颠倒的话，程序行为是不确定的，严重时会直接造成程序崩溃。
那么，既然QIODevice提供了read()、readLine()之类的函数，为什么还要有QDataStream呢？QDataStream同QIODevice有什么区别？区别在于，QDataStream提供流的形式，性能上一般比直接调用原始 API 更好一些。

5、文本文件读写QTextStream类

ui界面：

widget.h

#include <QWidget>

namespace Ui {
class Widget;
}
class Widget : public QWidget
{
    Q_OBJECT

public:
    explicit Widget(QWidget *parent = 0);
    ~Widget();
    void writeData();
private slots:
    void on_pushButton_clicked();
private:
    Ui::Widget *ui;
};

widget.cpp

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
#include <QTextStream>
#include <QFile>
#include <QDebug>
#include <QFileDialog>
#define cout qDebug() << "[" << __FILE__ <<":" << __LINE__ << "]"

Widget::Widget(QWidget *parent) :
    QWidget(parent),
    ui(new Ui::Widget)
{
    ui->setupUi(this);
    writeData();

}

Widget::~Widget()
{
    delete ui;
}

void Widget::writeData()
{
    QFile file;
    file.setFileName("../TextStream.txt");

    bool isOk = file.open(QIODevice::WriteOnly);
    if(true == isOk)
    {
        QTextStream stream(&file);
        //指定编码
        stream.setEncoding(QStringConverter::Utf8);

        stream << QString("你好") << 777;

        file.close();
    }
}

void Widget::on_pushButton_clicked()
{
    QString path = QFileDialog::getOpenFileName(this,
             "open", "../"  );
    if(false == path.isEmpty())
    {
        QFile file;
        file.setFileName(path);

        bool isOk = file.open(QIODevice::ReadOnly);
        if(true == isOk)
        {
            QTextStream stream(&file);
            //指定编码
            stream.setEncoding(QStringConverter::Utf8);
            QString str = stream.readAll();
            ui->textEdit->setText(str);
            file.close();
        }

    }
}

当使用QDataStream写入的时候，实际上会在要写入的内容前面，额外添加一个这段内容的长度值。而以文本形式写入数据，是没有数据之间的分隔的。因此，使用文本文件时，很少会将其分割开来读取，而是使用诸如使用:
QTextStream::readLine() 读取一行
QTextStream::readAll()读取所有文本。

6、内存读写QBuffer类

    QByteArray array;
    QBuffer memFile(&array); //创建内存文件 还指定QByteArray对象
    memFile.open(QIODevice::WriteOnly);
    memFile.write("5455454");
    memFile.write("6564565");
    memFile.close();
    qDebug() << memFile.buffer();
    qDebug() << "array:" << array;

写进了内存也保存在了指定的QByteArray对象里。

QBuffer与QDataStream一起操作dome。

    QBuffer memFile1;
    memFile1.open(QIODevice::WriteOnly); /* 只写 */
    QDataStream stream(&memFile1); /* QBuffer与QDataStream关联 */
    stream << QString("测试") << 999;
    memFile1.close();/* 关闭文件 */
    qDebug() <<  memFile1.buffer();
    
    memFile1.open(QIODevice::ReadOnly); /* 只读 */
    QDataStream in;
    in.setDevice(&memFile1);
    QString str;
    int a;
    in >> str >> a;
    memFile1.close(); /* 关闭文件 */
    qDebug() << str.toUtf8().data() << a;
    qDebug() <<  memFile1.buffer();

运行结果：

4、总结

例如：以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单介绍了QT的绘图系统与文件系统。