【Qt】drawText字体大小问题探究

背景

软件的一个功能是：

1. 打开图片
2. 在图片上绘制序号，序号的样式是圆圈内包含数字
3. 将带有序号的图片打印出来

实现思路也很简单，在屏幕上显示时重写paintEvent函数，利用QPainter完成图片和序号的绘制。打印时只需要将QPainter对应的QPaintDevice切换成QPrinter就可以了。

具体来说就是利用drawEllipse绘制圆圈，利用drawText绘制数字，利用QFont的setPointSizeF设置数字大小，以适配圆圈大小。

问题

这个功能的逻辑不算复杂，在开发时没有什么问题，能够正常显示和打印。
但是在测试阶段发现如下问题：

1. 屏幕上显示的序号看上去很正常，但打印出的序号数字明显变小了。
2. 换了一台机器运行，序号中的数字变得很大，导致数字只能部分显示。

这两个问题都是字体相对于圆圈大小的问题。

原因

Qt提供了两种方法设置字体大小：

• setPixelSize

  Sets the font size to pixelSize pixels, with a maxiumum size of an unsigned 16-bit integer.
  
  Using this function makes the font device dependent. Use setPointSize() or setPointSizeF() to set the size of the font in a device independent manner.

• setPointSize/setPointSizeF

  Sets the point size to pointSize. The point size must be greater than zero.

按照官方文档的说法，通过setPointSizeF设置字体大小，可以做到与设备无关。但上面遇到的问题明显是和QPainter对应的设备有关。
对于第一个问题，屏幕绘制与打印唯一的区别就是QPainter的QPaintDevice不同，所以基本可以确定问题出在QPaintDevice上。
第二个问题基本可以确认是硬件上的原因，进一步推定是屏幕的原因。

一番测试后，基本确定是由于QPaintDevice的DPI不同造成的。

尝试给出最小复现代码：

1. 自定义QPaintDevice，实现不同DPI的QPaintDevice
2. 利用QPainter在自定义QPaintDevice上绘制序号

对比不同DPI对绘制效果的影响。

const int customDPI = 48 * 2;
class CustomPaintDevice : public QPaintDevice {
public:CustomPaintDevice(int width, int height) : image(width, height, QImage::Format_ARGB32_Premultiplied) {image.fill(Qt::white);}QImage getImage() const { return image; }
protected:int metric(PaintDeviceMetric metric) const override {switch (metric) {case PdmWidth:return image.width();case PdmHeight:return image.height();case PdmDpiX:case PdmDpiY:return customDPI;default:return 0;}}QPaintEngine* paintEngine() const override {return image.paintEngine();}
private:QImage image;
};

class TestDeviceDPI : public QWidget
{Q_OBJECT
public:explicit TestDeviceDPI(QWidget *parent = nullptr) : QWidget{parent} {}
protected:void paintEvent(QPaintEvent *e) {int diameter = 50; // diameter of circleQPoint pos(100,100);QPainter customDevicePainter;CustomPaintDevice *customDevice = new CustomPaintDevice(500,500); // Define dimensionscustomDevicePainter.begin(customDevice);QFont font;font.setPointSizeF(diameter / 2.0);font.setBold(true);customDevicePainter.setFont(font);customDevicePainter.drawText(QRectF(pos.x() - diameter / 2.0, pos.y() - diameter / 2.0, diameter, diameter),Qt::AlignmentFlag::AlignCenter, QString::number(10));customDevicePainter.drawEllipse(QRectF(pos.x() - diameter / 2.0,pos.y() - diameter / 2.0,diameter, diameter));customDevicePainter.end();QPainter widgetPainter(this);QImage renderedImage = customDevice->getImage();widgetPainter.drawImage(0, 0, renderedImage);QWidget::paintEvent(e);}
};

在保持diameter不变的情况下，分别设置customDPI为48、96、192效果如下图：

规律非常明显，DPI越大，绘制字体的效果越大，但圆圈大小保持不变。

不知道是不是哪里使用出了问题，至少目前看来QPaintDevice的DPI会影响drawText的字体大小，但不会影响drawEllipse。

解决

方案1

尝试使用setPixelSize设置字体大小，发现不会出现上面说的问题，这和官方文档的说法正好相反，我都有些怀疑是不是我英语不好理解错了……
但官方文档在setPixelSize下的说法：

Using this function makes the font device dependent. Use setPointSize() or setPointSizeF() to set the size of the font in a device independent manner.

分明就是setPixelSize与设备相关，setPointSize与设备无关……

方案2

另一个方案就是在设置字体大小时将DPI这个因素考虑进去即可：

customDevicePainter.begin(customDevice);QFont font;float baseDpi = 96; // Typical DPI for a QWidgetfloat deviceDpi = p->device()->logicalDpiY();font.setPointSizeF((diameter / 2.0) / (deviceDpi / baseDpi));font.setBold(true);customDevicePainter.setFont(font);customDevicePainter.drawText(QRectF(pos.x() - diameter / 2.0, pos.y() - diameter / 2.0, diameter, diameter),Qt::AlignmentFlag::AlignCenter, QString::number(10));customDevicePainter.drawEllipse(QRectF(pos.x() - diameter / 2.0,pos.y() - diameter / 2.0,diameter, diameter));customDevicePainter.end();

虽然找到了解决方案，但没能完全明白问题所在。
各位大神有清楚的请多指教。