2019 September 24 CPP基础

QT-第六节绘图和绘图设备、文件系统

绘图和绘图设备

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。
1. QPainter用来执行绘制的操作；
2. QPaintDevice是一个二维空间的抽象，这个二维空间允许QPainter在其上面进行绘制，也就是QPainter工作的空间；
3. QPaintEngine提供了画笔（QPainter）在不同的设备上进行绘制的统一的接口。QPaintEngine类应用于QPainter和QPaintDevice之间，通常对开发人员是透明的。除非你需要自定义一个设备，否则你是不需要关心QPaintEngine这个类的。
我们可以把QPainter理解成画笔；把QPaintDevice理解成使用画笔的地方，比如纸张、屏幕等；而对于纸张、屏幕而言，肯定要使用不同的画笔绘制，为了统一使用一种画笔，我们设计了QPaintEngine类，这个类让不同的纸张、屏幕都能使用一种画笔。
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）。

QPainter

重写QWidget的paintEvent()函数。接下来就是PaintedWidget的源代码：

 #include "widget.h"
 #include "ui_widget.h"
 #include<QPainter>
    
 Widget::Widget(QWidget *parent) :
     QWidget(parent),
     ui(new Ui::Widget)
 {
     ui->setupUi(this);
 }
    
 Widget::~Widget()
 {
     delete ui;
 }
 //绘图事件
 //调用时刻，系统自动调用，相当于iOS 的drawract
 void Widget:: paintEvent(QPaintEvent *){
     //创建画家
     //构造函数需要制定一个画板QPaintDevice，把this作为画板
     //因为QWidget继承自QObject/QPaintDevice,因此可以做画板
     QPainter painter(this);
    
     //设置画笔属性
     //画笔颜色
 //    painter.setPen(Qt::blue);
     QPen pen(QColor(255,0,0));
     //设置线宽
     pen.setWidth(10);
     //设置风格(虚线)
     pen.setStyle(Qt::DotLine);
     painter.setPen(pen);
    
     //填充封闭图形的颜色
     QBrush bursh(Qt::green);
     //设置风格
     bursh.setStyle(Qt::Dense1Pattern);
     painter.setBrush(bursh);
    
     //画家画画
     //划线
     painter.drawLine(QPoint(0,0),QPoint(100,100));
     //画圆
     painter.drawEllipse(QPoint(100,100),50,50);
     //矩形
     painter.drawRect(QRect(200,200,100,50));
     //画一个字
     painter.drawText(QRect(100,200,100,50),"好好学习");
 }

高级设置

 QPainter painter(this);
 //    painter.drawEllipse(QPoint(100,100),50,50);
 //    //高级设置
 //    //设置抗锯齿能力,圆会更好，但是效率低
 //    painter.setRenderHint(QPainter:: Antialiasing);
 //    painter.drawEllipse(QPoint(200,100),50,50);
    
 //矩形
 painter.drawRect(QRect(20,20,50,50));
 //移动(本来应该是重合的，但是移动就不会重合了)
 painter.translate(100,0);
 //保存状态
 painter.save();
 painter.drawRect(QRect(20,20,50,50));
        
 //这个移动将失效
 painter.translate(100,0);
 //取出状态,此时第三个矩形，就不会移动了，就会和第二个矩形重合
 //因为此时拿到第二个矩形保存的状态，之前的移动就没用了
 painter.restore();
 painter.drawRect(QRect(20,20,50,50));
    

画图

 Widget::Widget(QWidget *parent) :QWidget(parent), ui(new Ui::Widget)
 {
     ui->setupUi(this);
     //点击按钮移动图片
     pointx = 10;
     connect(ui->pushButton,&QPushButton::clicked,[=](){
         pointx+=10;
         //!!!不能手动调用paintEvent
         //需要通过update,会自动调用paintEvent
         update();
     });
 }
    
 Widget::~Widget()
 {
     delete ui;
 }
 void Widget:: paintEvent(QPaintEvent *){
     //创建画家
     //构造函数需要制定一个画板QPaintDevice，把this作为画板
     //因为QWidget继承自QObject/QPaintDevice,因此可以做画板
     QPainter painter(this);
     //如果出屏幕，则返回原位置
     if(pointx> this->width()){
         pointx = 10;
     }
     painter.drawPixmap(pointx,10,QPixmap(":/Image/Luffy.png"));
 }

绘图设备

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。

 QPixmap专门为图像在屏幕上的显示做了优化
 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。
 QImage专门为图像的像素级访问做了优化。 
 QPicture则可以记录和重现QPainter的各条命令。

QPixmap、QBitmap、QImage

QPixmap:
1. 继承了QPaintDevice，因此，你可以使用QPainter直接在上面绘制图形。
2. QPixmap也可以接受一个字符串作为一个文件的路径来显示这个文件，比如你想在程序之中打开png、jpeg之类的文件，就可以使用 QPixmap。
3. 使用QPainter的drawPixmap()函数可以把这个文件绘制到一个QLabel、QPushButton或者其他的设备上面。
4. QPixmap是针对屏幕进行特殊优化的，因此，它与实际的底层显示设备息息相关。
5. 注意，这里说的显示设备并不是硬件，而是操作系统提供的原生的绘图引擎。所以，在不同的操作系统平台下，QPixmap的显示可能会有所差别。
QBitmap
1. 继承自QPixmap，因此具有QPixmap的所有特性，提供单色图像。
2. QBitmap的色深始终为1. 色深这个概念来自计算机图形学，是指用于表现颜色的二进制的位数。我们知道，计算机里面的数据都是使用二进制表示的。为了表示一种颜色，我们也会使用二进制。比如我们要表示8种颜色，需要用3个二进制位，这时我们就说色深是3. 因此，所谓色深为1，也就是使用1个二进制位表示颜色。1个位只有两种状态：0和1，因此它所表示的颜色就有两种，黑和白。所以说，QBitmap实际上是只有黑白两色的图像数据。
3. 由于QBitmap色深小，因此只占用很少的存储空间，所以适合做光标文件和笔刷。

QImage

QPixmap使用底层平台的绘制系统进行绘制，无法提供像素级别的操作，而QImage则是使用独立于硬件的绘制系统，实际上是自己绘制自己，因此提供了像素级别的操作，并且能够在不同系统之上提供一个一致的显示形式。

代码示例

 void Widget:: paintEvent(QPaintEvent *){
     QImage img;
     img.load(":/Image/Luffy.png");
        
     //img可以修改像素点
     //把这张图片的某一块像素点给设置成红色
     for (int i= 50;i<100;i++) {
         for (int j = 50;j<100;j++) {
             QRgb value = qRgb(255,0,0);
             img.setPixel(i,j,value);
         }
     }
     QPainter painter(this);
     painter.drawImage(QPoint(50,50),img);
 }

QImage与QPixmap的区别

QPixmap主要是用于绘图，针对屏幕显示而最佳化设计，QImage主要是为图像I/O、图片访问和像素修改而设计的
QPixmap依赖于所在的平台的绘图引擎，故例如反锯齿等一些效果在不同的平台上可能会有不同的显示效果，QImage使用Qt自身的绘图引擎，可在不同平台上具有相同的显示效果
由于QImage是独立于硬件的，也是一种QPaintDevice，因此我们可以在另一个线程中对其进行绘制，而不需要在GUI线程中处理，使用这一方式可以很大幅度提高UI响应速度。
QImage可通过setPixpel()和pixel()等方法直接存取指定的像素。
QImage与QPixmap之间的转换:
1. QImage转QPixmap：使用QPixmap的静态成员函数: fromImage()
```
 QPixmap	fromImage(const QImage & image, 
 Qt::ImageConversionFlags flags = Qt::AutoColor)
```
2. QPixmap转QImage:使用QPixmap类的成员函数: toImage()
```
 QImage toImage() const
```

代码示例：

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

     //QPixmap 做绘图设备
     //对不同平台进行了优化
     QPixmap pix(300,300);
     //设置pix，默认填充色，即画面的背景色
     pix.fill(Qt::white);
     QPainter painter(&pix);
     painter.setPen(QPen(Qt::red));
     painter.drawEllipse(QPoint(150,150),50,50);
     //保存这张图片
     pix.save("C:\\pix.png");
            
     //QImage 做绘图设备
     //QImage没有直接设置宽高的构造函数
     //对像素进行了优化
     QImage img(300,300,QImage::Format_RGB32);
     img.fill(Qt::white);
     QPainter painter(&img);
     painter.setPen(QPen(Qt::blue));
     painter.drawEllipse(QPoint(150,150),50,50);
     //保存这张图片
     img.save("C:\\img.png");
            
     //上面这么做运行程序是什么也看不到的，因为并没有在Widget窗口上画画
     //打开C盘目录下找到pix.png打开，可以看见
 }

QPicture

QPicture是一个可以记录和重现QPainter命令的绘图设备。
1. 不是用来画图的，是用来记录画图指令，然后重现画图指令的
QPicture将QPainter的命令序列化到一个IO设备，保存为一个平台独立的文件格式。这种格式有时候会是“元文件(meta- files)”。
Qt的这种格式是二进制的，不同于某些本地的元文件，Qt的pictures文件没有内容上的限制，只要是能够被QPainter绘制的元素，不论是字体还是pixmap，或者是变换，都可以保存进一个picture中。
QPicture是平台无关的，因此它可以使用在多种设备之上，比如svg、pdf、ps、打印机或者屏幕。回忆下我们这里所说的QPaintDevice，实际上是说可以有QPainter绘制的对象。QPicture使用系统的分辨率，并且可以调整 QPainter来消除不同设备之间的显示差异。

如果我们要记录下QPainter的命令，首先要使用QPainter::begin()函数，将QPicture实例作为参数传递进去，以便告诉系统开始记录，记录完毕后使用QPainter::end()命令终止。代码示例如下：

 Widget::Widget(QWidget *parent) :QWidget(parent), ui(new Ui::Widget)
 {
     ui->setupUi(this);
    
     //QPicture 绘图设备
     //不是用来画图的，是用来记录画图指令，然后重现画图指令的
     //1. 记录画图指令
     QPicture pic; //用于重新记录绘图指令
     QPainter painter;
     //开始记录指令
     painter.begin(&pic);
     painter.setPen(QPen(Qt::green));
     painter.drawEllipse(QPoint(150,150),50,50);
     //结束指令
     painter.end();
     //保存，后缀名随便写，即使定义成png，也不能打开
     pic.save("C:\\pic.zt");
 }
    
 void Widget:: paintEvent(QPaintEvent *){
     //2、重现绘图指令
     QPicture pic;
     pic.load("c:\\pic.zt");
     QPainter painter(this);
     painter.drawPicture(0,0,pic);
 }

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）：
类说明：
- QIODevice：所有 I/O 设备类的父类，提供了字节块读写的通用操作以及基本接口；
- QFileDevice：Qt5新增加的类，提供了有关文件操作的通用实现。
- QFlie：访问本地文件或者嵌入资源；
- QTemporaryFile：创建和访问本地文件系统的临时文件；
- QBuffer：读写QbyteArray, 内存文件；
- QProcess：运行外部程序，处理进程间通讯；
- QAbstractSocket：所有套接字类的父类；
- QTcpSocket：TCP协议网络数据传输；
- QUdpSocket：传输 UDP 报文；
- QSslSocket：使用 SSL/TLS 传输数据；
文件系统分类
1. 顺序访问设备:
  1. 是指它们的数据只能访问一遍：从头走到尾，从第一个字节开始访问，直到最后一个字节，中途不能返回去读取上一个字节，这其中，QProcess、QTcpSocket、QUdpSoctet和QSslSocket是顺序访问设备。
2. 随机访问设备:
  1. 可以访问任意位置任意次数，还可以使用QIODevice::seek()函数来重新定位文件访问位置指针，QFile、QTemporaryFile和QBuffer是随机访问设备，

基本文件操作

在所有的 I/O 设备中，文件 I/O 是最重要的部分之一。因为我们大多数的程序依旧需要首先访问本地文件（当然，在云计算大行其道的将来，这一观点可能改变）。
QFile提供了从文件中读取和写入数据的能力。
1. 我们通常会将文件路径作为参数传给QFile的构造函数。
2. 不过也可以在创建好对象最后，使用setFileName()来修改。
3. QFile需要使用/作为文件分隔符，不过，它会自动将其转换成操作系统所需要的形式。例如 C:/windows 这样的路径在 Windows 平台下同样是可以的。
4. QFile主要提供了有关文件的各种操作，比如打开文件、关闭文件、刷新文件等。
5. 我们可以使用QDataStream或QTextStream类来读写文件，也可以使用QIODevice类提供的read()、readLine()、readAll()以及write()这样的函数。
QFileInfo
1. 有关文件本身的信息，比如文件名、文件所在目录的名字等，则是通过QFileInfo获取，而不是自己分析文件路径字符串。

下面我们使用一段代码来看看QFile的有关操作：

 int main(int argc, char *argv[])
 {
     QApplication app(argc, argv);
  	   //创建文件对象
     QFile file("in.txt");
     //打开文件：形式是只读方式，文本格式。
     if (!file.open(QIODevice::ReadOnly | QIODevice::Text)) {
         qDebug() << "Open file failed.";
         return -1;
     } else {
         //file.atEnd文件是否结尾，文件每一行的数据file.readLine
         while (!file.atEnd()) {
             qDebug() << file.readLine();
         }
     }
        
     //QFileInfo对象获取文件信息
     QFileInfo info(file);
     //检查该文件是否是目录
     qDebug() << info.isDir();
     //检查该文件是否是可执行文件等。
     qDebug() << info.isExecutable();
     //可以直接获得文件名；
     qDebug() << info.baseName();
     //获取完整的文件名
     qDebug() << info.completeBaseName();
     //直接获取文件后缀名。
     qDebug() << info.suffix();
     //获取完整的文件后缀
     qDebug() << info.completeSuffix();
     
     return app.exec();
 }

我们可以由下面的示例看到，baseName()和completeBaseName()，以及suffix()和completeSuffix()的区别：

 QFileInfo fi("/tmp/archive.tar.gz");
 QString base  = fi.baseName();  // base = "archive"
 QString base  = fi.completeBaseName();  // base = "archive.tar"
 QString ext   = fi.suffix();  // ext = "gz"
 QString ext   = fi.completeSuffix();  // ext = "tar.gz"

代码举例：

功能：
1. 点击“选择文件” ,找到文件，打开
2. 将路径显示在lineEdit
3. 将文件内容显示在textEdit