Qt绘图之QGraphicsScene QGraphicsView QGraphicsItem详解

Graphics View提供了一个界面，它既可以管理大数量的定制2D graphical items，又可与它们交互，有一个view widget可以把这些项绘制出来，并支持旋转与缩放。这个柜架也包含一个事件传播结构，对于在scene中的这些items,它具有双精度的交互能力。Items能处理键盘事件，鼠标的按，移动、释放、双击事件，也可以跟踪鼠标移动。Graphics View使用BSP树来提供对item的快速查找，使用这种技术，它可以实时地绘制大规模场景，甚至以百万items计。Graphics View在Qt 4.2中被引用，它替代了它的前辈QCanvas。

Graphics View的体系结构

Graphics View提供的是一种类似于Qt model-view的编程。多个views可以监视同一个场景，而场景包含多个具有多种几何外形的items。

场景

QGraphicsScene 表示Graphics View中的场景，它有以下职责： 为管理大量的items提供一个快速的接口。 传播事件到每个item。 管理item的状态，例如选择，焦点处理。 提供未经变换的渲染功能，主要用于打印。 场景作为QGraphicsItem对象的容器。通过调用QgraphicsScene::addItem()把这些Items加入到场景中。可以使用众多的查找函数来获取特定的items。QGraphicsScene:items()与它的许多重载函数可获取那些与点、矩形，多边形，向量路径等相交或是有包含有关系的items。QGraphicsScene::itemAt()返回特定上最顶端的item。所有的item查找函数都以出栈序列返回（也就是说，第一个返回的是最顶端的，最后一个返回的是最底端的）。 QGraphicsScene  scene; QGraphicsRectItem  *rect=scene.addRect(QRectF(0,0,100,100)); QGraphicsItem  *item=scene.itemAt(50,50); //item==rect; QGraphicsScene的事件传播结构会把场景事件投递到items，也管理多个items之间的传递。假如场景收到了鼠标在某个位置press事件，场景会把这个事件投递给处在那个位置的item。QGraphicsScene也管理某种item状态，像选择与焦点。你可以通过调用QGraphicsScene::setSelectionArea()来选择items，它需要提供一个任意的形状为参数。这个函数也作为在QGraphicsView实现橡皮筋选择功能的一个基础。为得到这些已经被选择的items,调用QGraphicsScene::selectedItem()。另一个状态处理是是否一个item拥有键盘输入焦点。你可以调用QGraphicsScene::setFocusItem()或QGraphics::setFocus()来设定焦点，也可用QGraphicsScene::focusItem()来得到当前拥有焦点的那个item。最后，QGraphicsScene允许你通过调用QGraphicsScene::render()函数把部分场景送到绘图设备进行渲染。

视图

QGraphicsView提供了视图部件，它可视化场景中的内容。你可以联结多个视图到同一个场景，对这个相同的数据集提供几个视口。视口部件是一个滚动区域，它提供了滚动条以对大场景进行浏览。为了使用OpenGL,你应该调用QGraphicsView::setViewport()来把一个QGLWidget设为视口。视图从键盘，鼠标接收输入事件，在发送这些事件到场景之前，会对这些事件进行适当的翻译（把事件坐标转换成对应的场景坐标）。

利用转换矩阵，QGraphicsView::matrix(),视图可变换场景的坐标系统。这允许高级的导航特性，如缩放，旋转。为了方便，QGraphicsView也提供了在视图与场景之间进行坐标转换的函数：QGraphicsView::mapToScene(),QGraphicsView::mapForScene()。 

The Item QGraphicsItem 是场景中图形items的基类。Graphics View 提供了一些标准的、用于典型形状的items。像矩形(QGraphicsRectItem),椭圆（QGraphicsEllipseItem),文本(QGraphicsTextItem),当你写定制的item时，那些最有用的一些QGraphicsItem特性也是有效的。除此这外，QGraphicsItem支持以下特性： *鼠标按、移动、释放、双击事件，鼠标悬停事件，滚轮事件，弹出菜单事件。 *键盘输入焦点，键盘事件。 *拖拽 *组，包括父子关系，使用QGraphicsItemGroup *碰撞检测 Items如同QGraphicsView一样，位于本地坐标系，它也为item与场景之间，item与item之间的坐标转换提供许多工具函数。而且，也像QGraphicsView一样，它使用矩阵来变换它的坐标系统：QGraphicsItem::matrix()。它对旋转与缩放单个的Item比较有用。 Items可以包含别的items(孩子）。父items的转换被它的子孙所继承。然而，它的所有函数（也就是，QGraphicsItem::contains(),QGraphicsItem::boundingRect(),QGraphicsItem::collidesWith()),不会积累这些转换，依然在本地坐标下工作。 QGraphicsItem通过QGraphicsItem::shape()，QGraphicsItem::collideWith())来支持碰撞检测。这两个都是虚函数。从shape()返回你的item的形状（以本地坐标QPainterPath表示），QGraphicsItem会为你处理所有的碰撞检测。假如你想提供自己的碰撞检测，你应该重新实现QGraphicsItem::collideWith()。

Graphics View 坐标系统

Graphics View基于笛卡尔坐标系。item在场景中的位置与几何形状通过x,y坐标表示。当使用未经变形的视图来观察场景时，场景中的一个单位等于屏幕上的一个像素。在Graphics View中有三个有效的坐标系统：Item坐标系，场景坐标系，视图坐标系。为了简化你的实现，Graphics View提供了方便的函数，允许三个坐标系之间相互映射。 当渲染时，Graphics View的场景坐标对应于QPainter的逻辑坐标，视图坐标与设备坐标相同。

Item坐标

Items位于它们自己的坐标系中。它的坐标都以点(0,0)为中心点，这也是所有变换的中心点。在item坐标系中的几何图元，经常被称为item点，item线，item矩形。当创建一个定制的item,item坐标是所需要考虑的。QGraphicsScene与QGraphicsView可以为你执行所有转换，这使得实现定制的item变得容易。举例来说，假如你收到鼠标按或是拖进入事件，事件的位置以item坐标的形式给出。QGraphicsItem::contain()虚函数，当某个点的位置在你的item范围内时，返回true,否则返回false。这个点参数使用item坐标，相似地，item的包围矩形与形状也使用item坐标。 Item位置指的是item的中心点在它父亲的坐标系中的坐标。以这种思想来看，场景指的就是那些祖先最少的item的“父亲”。最上级的Item位置就是在场景中的位置。 子坐标与父坐标之间是相关的，假如孩子未经变换，子坐标与父坐标之间的差值等于在父坐标系下，父item与子item之间的距离。例如，假如一个未经变换的子item位置与其父item的中心重合，那么这两个item的坐标系统完全相同。如果孩子的位置是（10，0），那么孩子坐标系中的(0,10)点，对应于父坐标系中的（10，10）点。 因为item的位置与变换是相对于父item的，子item的坐标不会被父亲的变换影响，尽管父item的变换隐含地对子item做了变换。在上面的例子中，即使父item旋转，缩放，子item的(0,10)点依然对应于父item的(10,10)点。然而，相对于场景来讲，子item会遵循父item的变换。假如父item被缩放(2X,2X),子item的位置在场景中的坐标是（20，0），它的（10，0）点则与场景中的（40，0）对应 。除了QGraphicsItem::pos()，QGraphicsItem的函数以Item坐标工作，如一个item’s包围矩形总是以item坐标的形式给出。

场景坐标

场景坐标系统描述了每个最顶级item的位置，也是从视图向场景投递场景事件的基础。场景中的每个item有场景位置与包围矩形（QGraphicsItem::scenePos(),QGraphicsItem::sceneBoundingRect()), 另外，它有自己本地item位置与包围矩形。场景位置描述了item在场景坐标下的位置，它的场景包围矩形则用于QGraphicsScene决定场景中哪块区域发生了变化。场景中的变化通过QGraphicsScene::changed()信号来通知，它的参数是场景矩形列表。

视图坐标

视图坐标是widget的坐标，视图坐标中每个单位对应一个像素。这种坐标的特殊之处在于它是相对于widget或是视口的，不会被所观察的场景所影响。QGraphicsView的视口的左上角总是（0，0），右下角总是(视口宽，视口高）。所有的鼠标事件与拖拽事件，最初以视图坐标表示，就应该把这些坐标映射到场景坐标以便与item交互。

坐标映射

经常，处理场景中item时，在场景与item之间，item与item之间，视图与场景之间进行坐标映射，形状映射是非常有用的。举例来讲，当你在QGraphicsView的视口中点击鼠标时，你应该通过调用QGraphicsView::mapToScence()与QGraphicsScene::itemAt()来获知光标下是场景中的哪个item。假如你想获知一个item位于视口中的什么位置，你应该先在item上调用QGraphicsItem::mapToScene(),然后调用QGraphicsView::mapFromScene()。最后，假如你想在一个视图椭圆中有哪些items,你应该把QPainterPath传递到mapToScene(),然后再把映射后的路径传递到QGraphicsScene::items()。 你可以调用QGraphicsItem::mapToScene()与QGraphicsItem::mapFromScene()在item与场景之间进行坐标与形状的映射。也可以在item与其父item之间通过QGraphicsItem::mapToParent()与QGraphicsItem::mapFromItem()进行映射。所有映射函数可以包括点，矩形，多边形，路径。视图与场景之间的映射也与此类似。对于从视图与item之间的映射，你应该首先映射到场景，然后再从场景向item进行映射。

关键特性

缩放与旋转

QGraphicsView通过QGraphicsView::setMatrix()支持同QPainter一样的仿射变换，通过对一个视图应用变换，你可以很容易地支持普通的导航特性如缩放与旋转。下面是一个例子： class View:;public QGraphicsView { Q_OBJECT //….. public slots: void zoomIn() {scale(1.2,1.2);} void zoomOut() {scale(1/1.2,1/1.2);} void rotateLeft() {rotate(-10);} void rotateRight() {rotate(10);} }; 这些槽应与QToolButtons联接，并使autoRepeat有效。当对视图变换时，QGraphicsView会对视图中心进行校正。

拖拽

因为QGraphicsView继承自QWidget,它也提供了像QWidget那样的拖拽功能，另处，为了方便，Graphics View柜架也为场景，每个item提供拖拽支持。当视图接收到拖拽事件，它可翻译为QGraphicsSceneDragDropEvent,再发送到场景。场景接管这个事件，把它发送到光标下接受拖拽的第一个item。 从一个item开始拖拽时，创建一个QDrag对象，传递开始拖拽的那个widget的指针。Items可以同时被多个视图观察，但只有一个视图可以开始拖拽。拖拽在多数情况下是从按下鼠标或是移动鼠标开始的，因此，在 mousePressEvent()或mouseMoveEvent()中，你可以从事件中得到那个原始的widget指针，例如： void CustomItem::mousePressEvent(QGraphicsSceneMouseEvent *event) { QMimeData *data=new QMimeData; data->setColor(Qt::green); QDrag *drag=new QDrag(event->widget()); drag->setMimeData(data); drag->start(); } 为了在场景中载取拖拽事件，你应重新实现QGraphicsScene::dragEnterEvent()和在QGraphicsItem的子类里任何与你特定场景需要的事件处理器。items也可以通过调用QGraphicsItem::setAcceptDrops()获得拖拽支持，为了处理将要进行的拖拽，你需要重新实现QGraphicsItem::dragEnterEvent(),QGraphicsItem::dragMoveEvent(),QGraphicsItem::dragLeaveEvent()和QGraphicsItem::dropEvent()。

光标与工具提示

像QWidget一样，QGraphicsItem也支持光标（QgraphicsItem::setCursor)与工具提示(QGraphicsItem::setToolTip())。当光标进入到item的区域，光标与工具提示被QGraphicsView激活（通过调用QGraphicsItem::contains()检测）。你也可以直接在视图上设置一个缺省光标(QGraphicsView::setCursor)。

动画

Graphics View支持几种级别的动画。你可以很容易地通过把QGraphicsItemAnimatoin与你的item联结来 装配出动画路径,这允许以时间线来控制动画，在所有平台上以稳定的速率运作。QGraphicsItemAnimation允许你为item的位置，旋转，缩放，剪切，变换等产生一条路径，动画可以用QSlider来控制，或更为普遍使用的QTimeLine。 另一种是从QObject和QGraphicsItem继承，item可以设置自己的定时器，以在QObject::timeEvent()中增加步进的方式来控制动画。 第三种，是通过调用QGraphicsScene::advance()来推进场景，它又依次调用QGraphicsItem::advance().

OpenGL渲染

为了使用OpenGL渲染，你要设置一个新的QGLWidget作为QGraphicsView的视口：QGraphicsView::setViewPort()。假如你让OpenGL提供反锯齿功能，你需要OpenGL采样缓冲支持。 QGraphicsView view(&scene); view.setViewport(new QGLWidget(QGLFormat(QGL::SampleBuffers)));

Item组

通过把一个item做为另一个item的孩子，你可以得到item组的大多数本质特性：这些items会一起移动，所有变换 会从父到子传递。QGraphicsItem也可以为它的孩子处理所有的事件，这样就允许以父亲代表它所有的孩子，可以有效地把所有的items看作一个整体。 另外，QGraphicsItemGroup是一个特殊的item,它既对孩子事件进行处理又有一个接口把items从一个组中增加和删除。把一个item加到 QGraphicsItemGroup仍会保留item的原始位置与变换，而给一个item重新指定父item则会让item根据其新的父亲重新定位。可以用QGraphicsScene::createItemGroup()建组。

//myitem.cpp
//myitem.h
#ifndef MYITEM_H
#define MYITEM_H
 
#include <QGraphicsItem>
 
class MyItem : public QGraphicsItem
{
public:
    MyItem();
    QRectF boundingRect() const;
    void paint(QPainter *painter,const QStyleOptionGraphicsItem *option,QWidget *widget);
};

#endif // MYITEM_H

//myitem.cpp
#include "myitem.h"
#include <QPainter>
MyItem::MyItem()
{ }

QRectF MyItem::boundingRect() const
{
    qreal adjust=0.5;
    return QRectF(-18-adjust,-22-adjust,36+adjust,60+adjust);
}

void MyItem::paint(QPainter *painter,const QStyleOptionGraphicsItem *option,QWidget *widget)
{
    painter->drawRect(0,0,200,200);
}

//main.cpp
#include <QtGui/QApplication>
#include"myitem.h"
int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc, argv);
 
    QGraphicsScene scene;
    scene.setSceneRect(-300,-300,600,600);
    scene.setItemIndexMethod(QGraphicsScene::NoIndex);
 
    MyItem *item=new MyItem;
    scene.addItem(item);
 
    QGraphicsView view(&scene);
    view.setRenderHint(QPainter::Antialiasing);
    view.setCacheMode(QGraphicsView::CacheBackground);
    view.setViewportUpdateMode(QGraphicsView::BoundingRectViewportUpdate);
    view.setDragMode(QGraphicsView::ScrollHandDrag);
    view.resize(400,300);
    view.show();
    return a.exec();
}