QT：paintEvent、QPainter、QPaintDevice

paintEvent 介绍

在 Qt 编程中，paintEvent 是 QWidget 类中的一个非常重要的虚函数，用于处理绘图事件。当一个 QWidget 或其派生类的实例需要进行重绘操作时，Qt 会自动调用该控件的 paintEvent 函数。

触发时机

窗口首次显示：当一个窗口或控件第一次显示在屏幕上时，会触发 paintEvent 来绘制其初始外观。
窗口大小改变：当用户调整窗口大小，或者通过代码改变窗口大小时，为了适应新的尺寸，会触发 paintEvent 重新绘制内容。
窗口被遮挡后恢复显示：如果窗口被其他窗口遮挡，之后遮挡窗口移开，窗口需要重新绘制可见部分，此时会触发 paintEvent。
调用 update() 或 repaint() 方法：在代码中调用 update() 或 repaint() 方法可以手动触发 paintEvent。update() 会在 Qt 的事件循环中安排一次重绘，它会合并多个 update() 调用以避免不必要的重绘；而 repaint() 会立即触发重绘操作。

void QWidget::paintEvent(QPaintEvent *event);

QPaintEvent *event 是一个指向 QPaintEvent 对象的指针，该对象包含了与绘制事件相关的信息，例如需要重绘的区域（通过 event->rect() 可以获取）。

响应窗口大小变化

#include <QApplication>
#include <QWidget>
#include <QPainter>class ResizableWidget : public QWidget {
public:ResizableWidget(QWidget *parent = nullptr) : QWidget(parent) {}protected:void paintEvent(QPaintEvent *event) override {Q_UNUSED(event);QPainter painter(this);// 绘制一个与窗口大小相关的矩形int x = width() / 4;int y = height() / 4;int w = width() / 2;int h = height() / 2;painter.drawRect(x, y, w, h);}
};int main(int argc, char *argv[]) {QApplication app(argc, argv);ResizableWidget widget;widget.setWindowTitle("Resizable Drawing");widget.resize(300, 300);widget.show();return app.exec();
}

定义了 ResizableWidget 类，重写 paintEvent 函数。
在 paintEvent 中，根据窗口的当前宽度和高度计算矩形的位置和大小，然后绘制矩形。这样当窗口大小改变时，矩形会自动调整以适应新的窗口尺寸。

QPainter

QPainter 是 Qt 框架中用于执行 2D 绘图操作的核心类。它提供了丰富的 API，允许开发者在各种 QPaintDevice（如画布、窗口、图像等）上绘制基本图形（如点、线、矩形、椭圆等）、文本、图像，还能应用渐变、变换等效果，从而实现复杂的图形和界面绘制。

QPainter 的主要特点和功能包括：

基本图形绘制：支持绘制点、线、矩形、椭圆、多边形等多种基本图形。
文本绘制：可以在指定位置绘制文本，并能设置字体、颜色、对齐方式等属性。
图像绘制：能够将图像绘制到指定位置，还可以进行缩放、旋转等操作。
渐变填充：支持线性渐变、径向渐变、锥形渐变等填充效果。
变换操作：如平移、旋转、缩放等，可对绘制的图形进行变换。
抗锯齿：可以开启抗锯齿功能，使绘制的图形边缘更加平滑。

绘制基本图形

#include <QApplication>
#include <QWidget>
#include <QPainter>class DrawingWidget : public QWidget {
protected:void paintEvent(QPaintEvent *event) override {Q_UNUSED(event);QPainter painter(this);// 绘制直线painter.drawLine(20, 20, 200, 20);// 绘制矩形painter.drawRect(20, 40, 180, 100);// 绘制椭圆painter.drawEllipse(20, 160, 180, 100);}
};int main(int argc, char *argv[]) {QApplication app(argc, argv);DrawingWidget widget;widget.setWindowTitle("Basic Shapes Drawing");widget.resize(300, 300);widget.show();return app.exec();
}

DrawingWidget 类继承自 QWidget，并重写了 paintEvent 方法，在该方法中进行绘图操作。
QPainter 对象 painter 用于实际的绘图，它以 this（即 DrawingWidget 实例）作为绘图设备。
drawLine 方法用于绘制直线，传入起点和终点的坐标。
drawRect 方法绘制矩形，参数分别为矩形左上角的坐标以及矩形的宽度和高度。
drawEllipse 方法绘制椭圆，参数与矩形类似。

绘制文本

#include <QApplication>
#include <QWidget>
#include <QPainter>class TextDrawingWidget : public QWidget {
protected:void paintEvent(QPaintEvent *event) override {Q_UNUSED(event);QPainter painter(this);// 设置字体QFont font("Arial", 20);painter.setFont(font);// 设置文本颜色painter.setPen(Qt::blue);// 绘制文本painter.drawText(50, 100, "Hello, Qt!");}
};int main(int argc, char *argv[]) {QApplication app(argc, argv);TextDrawingWidget widget;widget.setWindowTitle("Text Drawing");widget.resize(300, 300);widget.show();return app.exec();
}

创建 QFont 对象设置字体的名称和大小，并通过 setFont 方法将其应用到 QPainter 上。
setPen 方法设置文本的颜色为蓝色。
drawText 方法在指定位置绘制文本，第一个参数是文本左上角的横坐标，第二个参数是纵坐标，第三个参数是要绘制的文本内容。

变换操作

#include <QApplication>
#include <QWidget>
#include <QPainter>class TransformationWidget : public QWidget {
protected:void paintEvent(QPaintEvent *event) override {Q_UNUSED(event);QPainter painter(this);// 保存当前的绘图状态painter.save();// 平移坐标系painter.translate(width() / 2, height() / 2);// 旋转坐标系painter.rotate(45);// 绘制旋转后的矩形painter.drawRect(-50, -25, 100, 50);// 恢复之前保存的绘图状态painter.restore();}
};int main(int argc, char *argv[]) {QApplication app(argc, argv);TransformationWidget widget;widget.setWindowTitle("Transformation Drawing");widget.resize(300, 300);widget.show();return app.exec();
}

save 方法保存当前的绘图状态，包括坐标系、画笔、画刷等属性。
translate 方法将坐标系原点平移到窗口的中心。
rotate 方法将坐标系旋转 45 度。
绘制矩形时，使用的是平移和旋转后的坐标系。
restore 方法恢复之前保存的绘图状态，以便后续绘图不受影响。

QPaintDevice

QPaintDevice 是 Qt 中所有可以进行绘制操作的对象的基类，它为 QPainter 提供了一个绘图的目标设备抽象接口。也就是说，QPainter 可以在任何继承自 QPaintDevice 的对象上进行绘图操作，比如窗口、图像、打印机等。

主要特点

抽象性：QPaintDevice 是一个抽象基类，不能直接实例化，它定义了一些纯虚函数，这些函数由具体的子类来实现，从而实现不同类型设备的绘图功能。
多设备支持：Qt 提供了多个继承自 QPaintDevice 的子类，常见的有 QWidget（用于窗口和控件）、QImage（用于内存中的图像）、QPixmap（用于屏幕优化的图像）、QPrinter（用于打印机）等，这使得开发者可以在不同的设备上进行统一的绘图操作。
与 QPainter 协作：QPainter 是绘图的执行者，而 QPaintDevice 是绘图的目标，二者紧密协作完成绘图任务。在使用 QPainter 进行绘图时，需要在构造函数中传入一个 QPaintDevice 对象作为参数。

常用子类及用途

QWidget：用于创建窗口和各种用户界面控件，QWidget 的 paintEvent 函数中通常会使用 QPainter 在窗口上进行绘图。
QImage：可以在内存中创建和操作图像，它支持直接访问像素数据，适合进行图像处理和生成图像文件。
QPixmap：是一种专门为屏幕显示优化的图像表示，它可以高效地在屏幕上绘制，常用于快速显示图像。
QPrinter：用于将绘图内容输出到打印机，实现打印功能。

在 QWidget 上绘图

#include <QApplication>
#include <QWidget>
#include <QPainter>class DrawingWidget : public QWidget {
public:DrawingWidget(QWidget *parent = nullptr) : QWidget(parent) {}protected:void paintEvent(QPaintEvent *event) override {Q_UNUSED(event);QPainter painter(this);  // this 是 QWidget 对象，作为 QPaintDevicepainter.setPen(Qt::blue);painter.drawLine(20, 20, 200, 20);}
};int main(int argc, char *argv[]) {QApplication app(argc, argv);DrawingWidget widget;widget.setWindowTitle("Drawing on QWidget");widget.resize(300, 200);widget.show();return app.exec();
}

定义了一个自定义的 DrawingWidget 类，继承自 QWidget。
在 paintEvent 函数中，创建了一个 QPainter 对象，将 this（即 DrawingWidget 实例，它是 QWidget 类型，继承自 QPaintDevice）作为绘图设备。
使用 QPainter 的 setPen 方法设置画笔颜色为蓝色，然后调用 drawLine 方法在窗口上绘制一条直线

在 QImage 上绘图并保存为文件

#include <QApplication>
#include <QImage>
#include <QPainter>int main(int argc, char *argv[]) {QApplication app(argc, argv);// 创建一个 QImage 对象作为绘图设备QImage image(200, 200, QImage::Format_RGB32);image.fill(Qt::white);  // 填充背景为白色QPainter painter(&image);  // 将 QImage 作为绘图设备painter.setPen(Qt::red);painter.drawRect(50, 50, 100, 100);painter.end();  // 结束绘图// 保存图像为文件image.save("output.png", "PNG");return app.exec();
}

创建了一个 QImage 对象，指定了图像的宽度、高度和像素格式。
使用 fill 方法将图像背景填充为白色。
创建 QPainter 对象，将 QImage 对象的指针作为绘图设备传入。
使用 QPainter 的 setPen 方法设置画笔颜色为红色，然后调用 drawRect 方法在图像上绘制一个矩形。
调用 end 方法结束绘图操作。
最后使用 save 方法将绘制好的图像保存为 output.png 文件。

使用 QPrinter 打印图形

QT       += core gui printsupport

#include <QApplication>
#include <QPrinter>
#include <QPainter>int main(int argc, char *argv[]) {QApplication app(argc, argv);// 创建一个 QPrinter 对象QPrinter printer;printer.setOutputFormat(QPrinter::PdfFormat);printer.setOutputFileName("output.pdf");// 创建 QPainter 对象，将 QPrinter 作为绘图设备QPainter painter(&printer);painter.setPen(Qt::green);painter.drawEllipse(50, 50, 100, 100);painter.end();return app.exec();
}

创建了一个 QPrinter 对象，并设置输出格式为 PDF，指定输出文件名为 output.pdf。
创建 QPainter 对象，将 QPrinter 对象的指针作为绘图设备传入。
使用 QPainter 的 setPen 方法设置画笔颜色为绿色，然后调用 drawEllipse 方法绘制一个椭圆。
调用 end 方法结束绘图操作，此时绘制的内容会被输出到指定的 PDF 文件中。