qt-C++笔记之QLine、QRect、QPainterPath、和自定义QGraphicsPathItem、QGraphicsRectItem的区别

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参考笔记
1.qt-C++笔记之重写QGraphicsItem的paint方法(自定义QGraphicsItem)

一、QLine、QPainterPath、QGraphicsPathItem、自定义 QGraphicsPathItem 的区别与使用场景

表格：类的比较

类名	定义	特点	使用场景
QLine	表示由两点定义的直线段	- 轻量级 - 整数精度	- 几何计算 - 基本绘制
QPainterPath	描述复杂绘图路径的类	- 灵活构建任意复杂路径 - 浮点精度 - 支持布尔运算	- 复杂形状绘制 - 路径动画
QGraphicsPathItem	在 QGraphicsScene 中显示 QPainterPath 的图形项	- 可视化复杂路径 - 支持交互和变换	- 图形编辑器 - 数据可视化
自定义 QGraphicsPathItem	继承 QGraphicsPathItem，实现自定义行为	- 可扩展性强 - 重写事件处理和绘制方法	- 定制交互 - 特定功能组件

简洁对比示例

示例 1：使用 QLine 绘制简单直线

QLine line(0, 0, 100, 100);
QPainter painter(this);
painter.drawLine(line);

• 使用场景：当需要在窗口上绘制简单的直线时。

示例 2：使用 QPainterPath 绘制复杂路径

QPainterPath path;
path.moveTo(0, 0);
path.lineTo(50, 100);
path.cubicTo(80, 0, 120, 100, 150, 0);

QPainter painter(this);
painter.drawPath(path);

• 使用场景：当需要绘制复杂的曲线和形状时。

示例 3：在 QGraphicsScene 中使用 QGraphicsPathItem

QPainterPath path;
path.addEllipse(0, 0, 100, 100);

QGraphicsScene *scene = new QGraphicsScene(this);
QGraphicsView *view = new QGraphicsView(scene, this);

QGraphicsPathItem *item = new QGraphicsPathItem(path);
scene->addItem(item);

• 使用场景：当需要将复杂路径添加到场景中以支持交互时。

示例 4：自定义 QGraphicsPathItem 并实现特殊交互

class MyPathItem : public QGraphicsPathItem {
public:
    MyPathItem(const QPainterPath &path) : QGraphicsPathItem(path) {}

protected:
    void mousePressEvent(QGraphicsSceneMouseEvent *event) override {
        // 实现自定义的鼠标按下事件处理
    }

    void paint(QPainter *painter, const QStyleOptionGraphicsItem *option, QWidget *widget) override {
        // 实现自定义的绘制
        QGraphicsPathItem::paint(painter, option, widget);
    }
};

// 使用自定义项
QPainterPath path;
// ... 构建路径 ...

MyPathItem *item = new MyPathItem(path);
scene->addItem(item);

• 使用场景：当需要自定义图形项的交互行为或绘制外观时。

二、QRect、QGraphicsRectItem、自定义 QGraphicsRectItem 的区别与使用场景

表格：类的比较

类名	定义	特点	使用场景
QRect	表示矩形区域的类	- 轻量级 - 整数精度	- 布局计算 - 区域检测
QGraphicsRectItem	在 QGraphicsScene 中显示矩形的图形项	- 可视化矩形 - 支持交互和变换	- 图形元素 - 绘图工具
自定义 QGraphicsRectItem	继承 QGraphicsRectItem，实现自定义行为	- 可扩展性强 - 重写事件处理和绘制方法	- 特定交互 - 组件封装

简洁对比示例

示例 1：使用 QRect 进行布局计算

QRect rect(0, 0, 100, 50);
QPoint point(50, 25);

if (rect.contains(point)) {
    // 点在矩形内
}

• 使用场景：用于界面元素的位置和布局计算。

示例 2：在 QGraphicsScene 中使用 QGraphicsRectItem

QGraphicsScene *scene = new QGraphicsScene(this);
QGraphicsView *view = new QGraphicsView(scene, this);

QGraphicsRectItem *item = new QGraphicsRectItem(0, 0, 100, 50);
item->setBrush(Qt::blue);
scene->addItem(item);

• 使用场景：当需要在场景中显示矩形并支持交互时。

示例 3：自定义 QGraphicsRectItem 并实现特殊功能

class MyRectItem : public QGraphicsRectItem {
public:
    MyRectItem(qreal x, qreal y, qreal w, qreal h) : QGraphicsRectItem(x, y, w, h) {}

protected:
    void mousePressEvent(QGraphicsSceneMouseEvent *event) override {
        // 实现自定义的鼠标按下事件处理
    }

    void paint(QPainter *painter, const QStyleOptionGraphicsItem *option, QWidget *widget) override {
        // 实现自定义的绘制，例如绘制渐变填充
        QLinearGradient gradient(rect().topLeft(), rect().bottomRight());
        gradient.setColorAt(0, Qt::white);
        gradient.setColorAt(1, Qt::blue);
        painter->setBrush(gradient);
        painter->drawRect(rect());
    }
};

// 使用自定义项
MyRectItem *item = new MyRectItem(0, 0, 100, 50);
scene->addItem(item);

• 使用场景：当需要自定义矩形的交互行为或绘制外观时。

三、总结比较

表格：关键区别和适用场景

类别	QLine / QRect	QPainterPath	QGraphicsPathItem / QGraphicsRectItem	自定义 QGraphicsItem
定义	基础几何类，表示直线段和矩形区域	绘图路径类，描述复杂路径	图形项类，在场景中显示图形	继承图形项，添加自定义行为
特点	轻量级，整数精度，不支持交互	灵活构建复杂路径，浮点精度，支持布尔运算	可视化，支持交互和变换，属性可设置	可扩展性强，重写事件和绘制方法
使用场景	几何计算，基本绘制，布局计算	复杂形状绘制，路径动画，精确碰撞检测	图形编辑器，数据可视化，游戏开发	定制交互，特定功能组件，动画效果
交互性	不支持交互，需要手动处理	不支持交互，需要手动处理	支持交互，如选择、移动、缩放	支持自定义交互，重写事件处理
绘制方式	使用 QPainter 在小部件上绘制	使用 QPainter 绘制复杂形状	在 QGraphicsScene 中绘制	在 QGraphicsScene 中绘制，自定义绘制

通过以上对比，可以根据具体需求选择合适的类：

• 需要简单的几何计算或基本形状的数据表示时，使用 QLine 和 QRect。
• 需要绘制复杂路径或形状时，使用 QPainterPath。
• 需要在图形场景中显示和操作图形对象时，使用 QGraphicsPathItem 或 QGraphicsRectItem。
• 当标准图形项无法满足需求，需要特殊行为或外观时，通过继承创建自定义的 QGraphicsItem。

四、自定义 QGraphicsRectItem、自定义 QGraphicsPathItem 与自定义 QGraphicsItem 的区别

4.1 继承层次与基础功能

• 自定义 QGraphicsRectItem / QGraphicsPathItem：

  • 继承关系：QGraphicsRectItem 和 QGraphicsPathItem 都是 QGraphicsItem 的子类。
  • 基础功能：
    • 默认实现：它们已经实现了 QGraphicsItem 的一些纯虚函数，如 boundingRect()、paint()、shape() 等。
    • 几何形状：自带特定的几何形状（矩形或路径），并提供了相应的属性和方法操作这些形状。
    • 绘制逻辑：默认实现了绘制逻辑，可直接用于显示。

• 自定义 QGraphicsItem：

  • 继承关系：直接继承自 QGraphicsItem。
  • 基础功能：
    • 需要自行实现：必须实现所有纯虚函数，包括 boundingRect()、paint()、shape() 等。
    • 完全自定义：具有最大的灵活性，可以定义任意的形状、绘制逻辑和交互行为。

4.2 差异对比

方面	自定义 QGraphicsRectItem / QGraphicsPathItem	自定义 QGraphicsItem
开发复杂度	- 较低：因为继承自已有的形状类，省去了实现基本功能的工作量。 - 快速上手：只需重写需要定制的部分。	- 较高：需要从零开始实现所有必要的函数，包括几何计算和绘制逻辑。
灵活性	- 有限：受到父类形状的限制，只能操作矩形或路径。 - 定制范围：适合在已有形状基础上稍作修改。	- 最大：完全自主定义形状、外观和交互行为，可实现复杂和独特的图形项。
性能	- 较优：父类已经对常见操作进行了优化。 - 资源占用：较低的资源消耗。	- 视实现而定：需要注意优化，避免不必要的性能开销。
适用场景	- 简单定制：当图形项是矩形或路径，并需要在此基础上增加少量功能或修改。 - 快速开发：节省时间和精力。	- 复杂需求：当需要实现特殊形状或复杂的交互行为，无法通过继承现有类来实现时。

五、使用场景与示例

5.1 自定义 QGraphicsRectItem

使用场景：

• 当需要在矩形基础上增加特定功能，例如：
  • 添加鼠标交互，响应点击、拖动等事件。
  • 改变绘制方式，绘制特殊的边框或填充效果。
  • 增加属性，例如关联数据等。

示例：创建一个可拖动的矩形，并在被点击时改变颜色。

class CustomRectItem : public QGraphicsRectItem {
public:
    CustomRectItem(const QRectF &rect) : QGraphicsRectItem(rect) {
        setFlags(ItemIsSelectable | ItemIsMovable);
        setBrush(Qt::blue);
    }

protected:
    void mousePressEvent(QGraphicsSceneMouseEvent *event) override {
        setBrush(Qt::red); // 点击时变为红色
        QGraphicsRectItem::mousePressEvent(event); // 调用父类处理
    }

    void mouseReleaseEvent(QGraphicsSceneMouseEvent *event) override {
        setBrush(Qt::blue); // 释放时变回蓝色
        QGraphicsRectItem::mouseReleaseEvent(event);
    }
};

5.2 自定义 QGraphicsPathItem

使用场景：

• 当需要在路径基础上增加功能，例如：
  • 实现路径的动画效果。
  • 根据数据动态生成路径形状。
  • 增加交互，支持节点的拖动、编辑等。

示例：创建一个可编辑的折线路径，支持节点拖动。

class EditablePathItem : public QGraphicsPathItem {
public:
    EditablePathItem(const QPainterPath &path) : QGraphicsPathItem(path) {
        setFlags(ItemIsSelectable | ItemIsMovable);
    }

protected:
    void mousePressEvent(QGraphicsSceneMouseEvent *event) override {
        // 实现节点选择和拖动逻辑
    }

    void mouseMoveEvent(QGraphicsSceneMouseEvent *event) override {
        // 更新路径形状
    }

    void paint(QPainter *painter, const QStyleOptionGraphicsItem *option, QWidget *widget) override {
        // 自定义绘制，例如在节点处绘制控制点
        QGraphicsPathItem::paint(painter, option, widget);
    }
};

5.3 自定义 QGraphicsItem

使用场景：

• 当需要完全自定义的图形项，无法通过继承现有形状类实现。
• 需要特殊的形状、复杂的交互，或独特的绘制效果。

示例：创建一个自定义形状的图形项，例如五角星形状，并实现旋转动画。

class StarItem : public QGraphicsItem {
public:
    StarItem() {
        // 启动定时器，实现旋转动画
        angle = 0;
        timer = new QTimer(this);
        connect(timer, &QTimer::timeout, this, &StarItem::rotate);
        timer->start(100);
    }

    QRectF boundingRect() const override {
        return QRectF(-50, -50, 100, 100); // 定义边界矩形
    }

    void paint(QPainter *painter, const QStyleOptionGraphicsItem *option, QWidget *widget) override {
        painter->save();
        painter->rotate(angle); // 旋转
        painter->setBrush(Qt::yellow);
        painter->drawPolygon(starPolygon()); // 绘制五角星
        painter->restore();
    }

    QPainterPath shape() const override {
        QPainterPath path;
        path.addPolygon(starPolygon());
        return path;
    }

private:
    QPolygonF starPolygon() const {
        QPolygonF polygon;
        // 计算五角星的顶点坐标
        for (int i = 0; i < 5; ++i) {
            qreal theta = (i * 72 - 90) * M_PI / 180;
            qreal x = 40 * cos(theta);
            qreal y = 40 * sin(theta);
            polygon << QPointF(x, y);
        }
        return polygon;
    }

    void rotate() {
        angle += 5;
        if (angle >= 360) angle = 0;
        update();
    }

    qreal angle;
    QTimer *timer;
};

六、总结与选择建议

6.1 何时选择自定义 QGraphicsRectItem / QGraphicsPathItem

• 优势：

  • 快速开发：利用已有的形状和功能，减少编码量。
  • 简单可靠：继承自经过测试的类，稳定性有保障。
  • 易于维护：代码结构清晰，易于理解和修改。

• 适用情况：

  • 形状固定：图形项的基本形状是矩形或路径，不需要改变。
  • 功能扩展：在现有功能上增加少量特性，如交互或绘制效果。
  • 性能要求高：利用父类的优化，确保性能。

6.2 何时选择自定义 QGraphicsItem

• 优势：

  • 无限灵活：可完全自定义形状、绘制和交互。
  • 满足特殊需求：能够实现复杂和独特的图形效果。
  • 深度优化：可以针对特定需求进行性能优化。

• 适用情况：

  • 形状特殊：图形项的形状无法由现有类描述，需要完全自定义。
  • 复杂交互：需要实现复杂的事件处理和用户交互逻辑。
  • 独特绘制：需要超出常规的绘制效果，如动态变化、特效等。

6.3 选择建议

• 若图形项是现有形状的扩展，且只需增加少量功能，建议继承 QGraphicsRectItem 或 QGraphicsPathItem。

  • 示例：在矩形上添加点击事件，或在路径上增加动画效果。

• 若图形项需求复杂，无法通过继承现有形状类来满足，建议直接继承 QGraphicsItem。

  • 示例：创建复杂的自定义形状，或需要完全控制绘制和交互行为。