做一个简单的显示图片的 widget

需要明白的是 Qt 实现图片等显示需要一个所谓的 QPaintDevice，我们通过 QPaintEngine 在上面作图，而 QPainter 实现比较高层次的作图动作。对于一些特殊的应用，比如需要渲染 OpenGL 场景，原始的 QPaintEngine 并不适用，注意一般说来 QPaintEngine 是一个 static 对象，我们看看相关一些定义。首先了解一下下面这一段代码，来自 qglobal.h

#define Q_GLOBAL_STATIC(TYPE, NAME)                              \
    static TYPE *NAME()                                          \
    {                                                            \
        static TYPE this_##NAME;                                 \
        static QGlobalStatic<TYPE > global_##NAME(&this_##NAME); \
        return global_##NAME.pointer;                            \
    }
template <typename T>
class QGlobalStatic
{
public:
    T *pointer;
    inline QGlobalStatic(T *p) : pointer(p) { }
    inline ~QGlobalStatic() { pointer = 0; }
};

可见这定义了一个函数，该函数内有一个 static 对象，叫 this_NAME，然后通过模板类产生一个指向该对象的指针。我们在 qwidget.h 里面看到

Q_GLOBAL_STATIC(QX11PaintEngine, qt_widget_paintengine)

，在 qgl.cpp 中发现

Q_GLOBAL_STATIC(QGL2PaintEngineEx, qt_gl_engine)
Q_GLOBAL_STATIC(QOpenGLPaintEngine, qt_gl_engine)

因此，实际上我们平时在 Linux 下使用的 Engine 是 qt_widget_paintengine（QX11PaintEngine），而有两种 OpenGL 的 Engine。

那么使用不同的 Engine 获益主要在于某些 engine 可以通过特殊的硬件，如显卡，对特别的应用实现高速的渲染。因此，普通的 QWidget 如果想具有 OpenGL 的渲染能力需要将其 paint engine 换成 qt_gl_engine，这是通过构造函数里面

QGLWidget::QGLWidget(QWidget *parent, const QGLWidget* shareWidget, Qt::WindowFlags f)
    : QWidget(*(new QGLWidgetPrivate), parent, f | Qt::MSWindowsOwnDC)
{
    Q_D(QGLWidget);
    setAttribute(Qt::WA_PaintOnScreen);
    setAttribute(Qt::WA_NoSystemBackground);
    setAutoFillBackground(true); // for compatibility
    d->init(new QGLContext(QGLFormat::defaultFormat(), this), shareWidget);
}

实现的，这里 QGLContext 在该 QPainterDevice 上建立了 OpenGL 的 context，这是 enable OpenGL 的重要步骤，这个实现也是通过 QGLContextPrivate 的 init() 方法实现的。

有了这些底层的准备工作之后，我们后面还需要做很多事情。虽然 QWidget 提供了一个基本的舞台，但是并没有很多专门性的用途，因此，很多我们使用的 component 都是从 QWidget 里面继承的，比如 QLabel，它本身是一个可以显示 image 的 component。我们可以借鉴它的代码，

void QLabel::setPixmap(const QPixmap &pixmap)
{
    Q_D(QLabel);
    if (!d->pixmap || d->pixmap->cacheKey() != pixmap.cacheKey()) {
        d->clearContents();
        d->pixmap = new QPixmap(pixmap);
    }

    if (d->pixmap->depth() == 1 && !d->pixmap->mask())
        d->pixmap->setMask(*((QBitmap *)d->pixmap));

    d->updateLabel();
}

注意这里使用了一个 QLablePrivate 类作为 QPixmap 的存储，最后调用 QLabelPrivate::updateLabel() 实际上是重画这个 QWidget。那么如何重画呢，其实这时候需要响应所谓的 QPaintEvent，这会调用 QWidget::paintEvent()，我们后面来看看所谓的 event 到底是什么。因此实现一个自己需要的样子的 widget 就只需要把这个 protected 虚函数 overriden 即可。

那么，对于比如说 QGLWidget 而言，如果需要渲染场景、改变场景，是否应该对应到对应到 paint event 呢？我们注意到该 widget 声明中，

protected:
    virtual void initializeGL();
    virtual void resizeGL(int w, int h);
    virtual void paintGL();

    void paintEvent(QPaintEvent*);

我们来看看是怎么回事，在实现文件中，

void QGLWidget::paintEvent(QPaintEvent *)
{
    if (updatesEnabled()) {
        glDraw();
        updateOverlayGL();
    }
}

可见直接调用 OpenGL 函数重绘场景，而另外三个函数提供给需要自己创建自己的 widget 的用户继承该类进行 overridden。因此，我们得出一个基本的事情，就是当我们收到 paint event 时，正常情况是调用 paint engine 重绘，一旦我们需要改变一个 QWidget 对其 paintEvent() 进行重载，QGLWidget 提供的另外三个函数只是为了方便实现一些简单的功能留下来的“钩子”，比如 initializeGL 将在 QGLWidget::glInit() 中调用，初始化 GL 环境后创建初始场景，QGLWidget::glDraw() 中调用 paintGL()，因此响应 paint event 的时候我们可以通过 override paintGL() 更改场景。那么实现 OpenGL 动画的关键就是通过几个参数确定状态，然后在 paintGL() 里面将场景更新，而在一个 QTimer 中依照一定的时间间隔更新参数。

现在我们实现一个简单的显示图片的的 widget，根据前面的知识，我们创建如下的 qmake 配置文件，

TEMPLATE = app
CONFIG += qt debug_and_release
DEPENDPATH += .
INCLUDEPATH += .

TARGET = test_imagewidget
SOURCES = main.cpp imagewidget.cpp
HEADERS = imagewidget.hpp

debug {
  DESTDIR = debug
}

release {
  DESTDIR = release
}

DESTDIR_TARGET = $$DESTDIR

首先我们看看我们的 ImageWidget 类，

#ifndef IMAGEWIDGET_HPP
#define IMAGEWIDGET_HPP

#include <QWidget>
#include <QImage>

class ImageWidget : public QWidget {
  Q_OBJECT
  QImage *img ;
protected:
  void paintEvent( QPaintEvent * ) ;
public:
  ImageWidget( QWidget* = 0 ) ;
  void setImage( QImage * ) ;
  const QImage *getImage() const ;
} ;

#endif

我们通过一个 QImage 的指针用于作图，其实用 QPixmap 可能更好。下面是实现的代码，根据以上分析，我们修改 QWidget::paintEvent() 实现显示功能，

#include "imagewidget.hpp"
#include <QPainter>

ImageWidget::ImageWidget( QWidget* pa ) : QWidget::QWidget( pa )
{
  img = NULL ;
}

void
ImageWidget::setImage( QImage *image )
{
  img = image ;
}

const QImage*
ImageWidget::getImage() const
{
  return img ;
}

void
ImageWidget::paintEvent( QPaintEvent * )
{
  if( img != NULL ) {
    QPainter p( this ) ;
    p.drawImage( QPoint( 0, 0 ), img -> scaled( size() ) ) ;
  }
}

值得注意的是如果我们考虑实现 seam carving 这种东西，我们可能需要对 resizeEvent 进行 override。最后下面是主调文件，

#include <QApplication>
#include <QImage>
#include "imagewidget.hpp"

int
main( int argc, char *argv[] )
{
  QApplication app( argc, argv ) ;
  QImage img ;
  if( argc == 2 )
    img.load( argv[1] ) ;
  else
    return 1 ;

  ImageWidget widget ;
  widget.setImage( &img ) ;
  widget.show() ;

  return app.exec() ;
}

那么很显然，如果我们有一个图片序列，可以用 QTimer 调用 ImageWidget::setImage() 设置图片，然后就可以获得我们需要的结果了。因此从一个高层角度来看，我们去实现一个 image buffer，然后通过 QTimer 从中获得需要的图片，另一个线程更新该 buffer 即可。但是事实上 video 是这样的么？