一、概述

Qt的paint系統可以使用相同的API在屏幕和打印設備上進行繪圖，它主要是基于QPainter、QPaintDevice和QPaintEnengine類。

QPainter用于執行繪制操作，QPaintDevice是一個二維空間的抽象，可以使用QPainter在其上進行繪制，QPaintEngine提供了 QPainter 用于在不同類型設備上繪制的界面。QPaintEngine 類由 QPainter 和 QPaintDevice 在內部被使用，并且對我們應用開發程序員隱藏，除非我們創建自己的繪圖設備類型。

這種方法的主要好處是，所有繪制都遵循相同的繪制通道，這使得添加新功能的支持變得容易，并為不支持的功能提供默認實現。換句話說就是擴展性很強的。

二、繪圖設備和后端

QPaintDevice 類是可繪制對象的基類，即 QPainter 可以在任何 QPaintDevice 的子類上繪制。QPaintDevice 的繪圖功能由 QWidget、QImage、QPixmap、QPicture、QPrinter 和 QOpenGLPaintDevice 實現。

下面提到的這些類都是繼承了 QPaintDevice 因此就具備了 繪制的功能

1. Widget

QWidget類是Qt Widgets模塊中用戶界面元素的基類。它從window系統接收鼠標、鍵盤和其他事件，并在屏幕上顯示自己。就是窗體系統中的重要一環

2. Image

QImage類提供了一個獨立于硬件的圖像表示，為I/O和直接像素訪問和操作進行了設計和優化。QImage支持多種圖像格式，包括單色、8位、32位和alpha混合圖像。

使用QImage作為繪制設備的兩個優點：

1. 可以以一種平臺無關的方式保證任何繪制操作的像素準確性。
2. 繪圖可以在當前GUI線程之外的另一個線程中執行。

3. Pixmap

QPixmap類是為在屏幕上顯示圖像而設計和優化的屏幕外圖像表示。與 QImage 不同，pixmap中的像素數據是內部的，由底層窗口系統管理，即像素只能通過 QPainter 函數或將 QPixmap 轉換為 QImage 來訪問。

為了優化使用QPixmap繪圖，Qt提供了QPixmapCache類，該類可用于存儲臨時的pixmap，這些臨時的pixmap生成成本很高，而不會使用超過緩存限制的存儲空間。

Qt還提供了QBitmap便利類，它繼承了QPixmap。QBitmap保證單色(1位深度)像素圖，主要用于創建自定義QCursor和QBrush對象，構造QRegion對象。

4. OpenGL繪制設備

如前所述，Qt提供了一些類，使得在Qt應用程序中使用OpenGL變得容易。例如，QOpenGLPaintDevice啟用了用于QPainter渲染的OpenGL API。

5. Picture

QPicture類是一個記錄和回放QPainter命令的繪制設備。圖片以獨立于平臺的格式將 painter 命令序列化到IO設備。QPicture也是分辨率獨立的，即一個 QPicture 可以在不同的設備(例如svg, pdf, ps，打印機和屏幕)上顯示，看起來相同。

Qt提供了 QPicture::load() 和 QPicture::save() 函數以及用于加載和保存圖片的流操作符。

6. 自定義繪制后端

對新的后端的支持可以通過從QPaintDevice類派生并重新實現虛擬的 QPaintDevice::paintEngine() 函數來告訴 QPainter 應該使用哪個繪制引擎在這個特定的設備上繪制。

要真正能夠在設備上繪制，這個繪制引擎必須是通過派生QPaintDevice 類創建的自定義繪制引擎。

三、繪圖與填充

1. Drawing

QPainter提供了高度優化的函數來完成大多數GUI程序所需的繪圖。它可以繪制任何東西，從簡單的圖形基元(由QPoint、QLine、QRect、QRegion和QPolygon類表示)到復雜的形狀，如矢量路徑。在Qt矢量路徑由QPainterPath類表示。QPainterPath為繪制操作提供了一個容器，使圖形形狀能夠被構建和重用。

1. QPainterPath
QPainterPath 是由直線和曲線組成的對象。例如，矩形由直線組成，橢圓由曲線組成。

與普通的繪制操作相比，painter paths的主要優點是復雜的形狀只需要創建一次；然后只需調用QPainter::drawPath()函數就可以多次繪制它們。

QPainterPath對象可用于填充、輪廓和裁剪。要為給定的painter路徑生成可填充的輪廓，使用QPainterPathStroker類。

線和輪廓使用QPen類繪制。一支筆是由它的樣式(即它的線條類型)、寬度、筆刷、端點的繪制方式(cap-style)以及兩條連接的線之間的連接方式(join-style)來定義的。鋼筆的筆刷是一個QBrush對象，用于填充鋼筆生成的筆觸，即QBrush類定義了填充模式。

QPainter還可以繪制對齊的文本和像素地圖。

繪制文本時，字體使用 QFont 類指定。Qt 將使用指定屬性的字體，如果不存在匹配的字體，Qt將使用安裝的最接近的字體。實際使用的字體屬性可以使用 QFontInfo 類取得。此外，QFontMetrics 類提供字體測量，QFontDatabase 類提供有關底層窗口系統中可用字體的信息。

通常，QPainter在一個“自然”坐標系中繪制，但它能夠使用 QTransform 類執行 視圖 和 世界 坐標系之間的轉換。有關更多信息，請參見坐標系統，它也描述了渲染過程，即邏輯表示和渲染像素之間的關系，以及反鋸齒繪制的好處。

2. 反鋸齒的繪圖
繪制時，像素渲染由 QPainter::Antialiasing 渲染提示控制。枚舉 QPainter::RenderHint 用于指定 QPainter 的標志，這些標志可能被任何給定的引擎使用，也可能不被任何給定的引擎使用。

QPainter::Antialiasing 值表示如果可能的話，引擎應該消除圖元的邊緣，即通過使用不同的顏色強度平滑邊緣。

2. 填充 Filling

使用QBrush類填充形狀。畫筆是由它的顏色和樣式(即它的填充模式)定義的。

Qt中的任何顏色都由QColor類表示，該類支持RGB、HSV和CMYK顏色模型。QColor還支持alpha混合輪廓和填充(指定透明效果)，并且該類與平臺和設備無關(使用QColormap類將顏色映射到硬件)。

可用的填充圖案由Qt::BrushStyle枚舉描述。這些包括基本模式，從統一的顏色到非常稀疏的模式，各種線條組合，梯度填充和紋理。Qt提供了QGradient類來定義自定義的漸變填充，而使用QPixmap類來指定紋理模式。

1. QGradient
QGradient類與QBrush類結合使用來指定梯度填充。

Qt 目前支持三種類型的漸變填充：線性漸變在起點和終點之間插入顏色，徑向漸變在焦點和圓周上的終點之間插入顏色，圓錐漸變在中心點周圍插入顏色。

四、坐標系統

坐標系統由QPainter類控制。與QPaintDevice和QPaintEngine類一起，QPainter構成了Qt繪畫系統的基礎。QPainter用于執行繪制操作，QPaintDevice是一個二維空間的抽象，可以使用QPainter在其上進行繪制，QPaintEngine提供了 QPainter 用于在不同類型設備上繪制的界面。

QPaintDevice 類是可繪制對象的基類:它的繪制功能由QWidget、QImage、QPixmap、QPicture和QOpenGLPaintDevice類繼承。繪制設備的默認坐標系統起源于左上角。x值向右增大，y值向下增大。在基于像素的設備上，默認單位是一個像素，在打印機上是一個點(1/72英寸)。

邏輯QPainter坐標到物理QPaintDevice坐標的映射是由QPainter的轉換矩陣、視口和 “窗口” 處理的。邏輯坐標系統和物理坐標系統默認重合。QPainter還支持坐標變換(例如旋轉和縮放)。

1. 渲染

1. 邏輯表示
圖形基元的大小(寬度和高度)總是對應于它的數學模型，而忽略渲染時使用的筆的寬度:

2. 非反鋸齒繪畫
繪制時，像素渲染由QPainter::Antialiasing渲染參數控制。

RenderHint枚舉用于指定QPainter的標志，任何給定的引擎都可能使用這些標志，也可能不使用。QPainter::Antialiasing值表示如果可能的話，引擎應該消除圖元的邊緣，即通過使用不同的顏色強度平滑邊緣。

但默認情況下，painter是帶鋸齒渲染的的，并且適用其他規則：當使用單像素寬的筆渲染時，像素將被渲染到數學定義的點的右側和下方。例如:

當使用偶數像素的筆進行渲染時，像素將圍繞數學定義的點進行對稱渲染，而使用奇數像素的筆進行渲染時，空閑像素將被渲染到數學點的右側和下方，就像 1 像素的情況一樣。具體的例子請參見下面的QRectF圖。

請注意，由于歷史原因，QRect::right()和QRect::bottom()函數的返回值偏離了矩形的真正右下角。

QRect的right()函數返回left() + width() - 1，而 bottom()函數返回 top() + height() - 1。上圖中的綠色點顯示了這些函數的返回坐標。

我們建議你直接使用QRectF: QRectF類使用浮點坐標在平面中定義一個矩形來保證精度(QRect使用整數坐標)，而QRectF::right()和QRectF::bottom()函數則返回真正的右下角。

或者，使用QRect，應用x() + width()和y() + height()來找到右下角，避免使用right()和bottom()函數。

3. 反鋸齒的繪畫
如果你設置了QPainter的反鋸齒渲染提示，像素將在數學定義點的兩側對稱渲染:

4. 轉換

默認情況下，QPainter在關聯設備自己的坐標系統上操作，但它也完全支持仿射坐標變換。

我們可以使用QPainter::scale()函數按給定的偏移量縮放坐標系統，我們可以使用QPainter::rotate()函數順時針旋轉它，并且可以使用QPainter::translate()函數平移它(即向點添加給定的偏移量)。

你也可以使用QPainter::shear()函數圍繞原點旋轉坐標系統。所有的轉換操作都是在QPainter的轉換矩陣上進行的，你可以使用QPainter::worldTransform()函數來獲取這個矩陣。矩陣將平面上的一個點變換為另一個點。

如果你需要反復使用相同的變換，你也可以使用 QTransform 對象以及 QPainter::worldTransform() 和 QPainter::setWorldTransform() 函數。你可以在任何時候通過調用 QPainter::save() 函數來保存 QPainter 的轉換矩陣，該函數將矩陣保存在內部堆棧上。QPainter::restore() 函數彈出它。

在各種繪圖設備上重用相同的繪圖代碼時，經常需要轉換矩陣。如果沒有變換，結果將與繪制設備的分辨率緊密綁定。打印機的分辨率很高，例如每英寸600點，而屏幕的分辨率通常在每英寸72到100點之間。

Analog Clock示例展示了如何使用QPainter的轉換矩陣繪制自定義控件的內容。
我們建議在進一步閱讀之前編譯并運行此示例。特別是，嘗試將窗口大小調整為不同的大小。

  void AnalogClockWindow::render(QPainter *p){static const QPoint hourHand[3] = {QPoint(7, 8),QPoint(-7, 8),QPoint(0, -40)};static const QPoint minuteHand[3] = {QPoint(7, 8),QPoint(-7, 8),QPoint(0, -70)};QColor hourColor(127, 0, 127);QColor minuteColor(0, 127, 127, 191);p->setRenderHint(QPainter::Antialiasing);p->translate(width() / 2, height() / 2);int side = qMin(width(), height());p->scale(side / 200.0, side / 200.0);

我們轉換坐標系統，使點(0,0)位于控件的中心，而不是位于左上角。我們還按邊/ 100縮放系統，邊是控件的寬度或高度，以最短的為準。我們希望時鐘是方的，即使設備不是方的。

這將給我們一個200 × 200的正方形區域，原點(0,0)在中心，我們可以在上面繪圖。我們繪制的內容將顯示在適合控件的最大可能的正方形中。

另請參見窗口-視口轉換部分。

      QTime time = QTime::currentTime();p->save();p->rotate(30.0 * ((time.hour() + time.minute() / 60.0)));p->drawConvexPolygon(hourHand, 3);p->restore();

我們通過旋轉坐標系并調用QPainter::drawConvexPolygon()來繪制時鐘的時針。由于旋轉，它被畫在了正確的方向上。
多邊形被指定為一個交替的x, y值數組，存儲在hourHand靜態變量中(在函數開始處定義)，它對應于四個點(2,0)，(0,2)，(- 2,0)和(0，-25)。

對代碼周圍的 QPainter::save() 和 QPainter::restore() 的調用保證了后面的代碼不會受到我們使用的轉換的干擾。

      p->save();p->rotate(6.0 * (time.minute() + time.second() / 60.0));p->drawConvexPolygon(minuteHand, 3);p->restore();

我們對時鐘的分針也是這樣做的，分針由四個點 (1,0)、(0,1)、(- 1,0) 和 (0，-40) 定義。這些坐標指定了一個比分針更細更長的指針。

      p->setPen(minuteColor);for (int j = 0; j < 60; ++j) {if ((j % 5) != 0)p->drawLine(92, 0, 96, 0);p->rotate(6.0);}

最后，我們繪制時鐘面，它由12條30度間隔的短線組成。

Window-Viewport轉換

當使用QPainter繪圖時，我們使用邏輯坐標指定點，然后將其轉換為繪制設備的物理坐標。

邏輯坐標到物理坐標的映射是由QPainter的世界變換 worldTransform() (在變換部分描述)和 QPainter 的 viewport() 和 window() 處理的。視口表示指定任意矩形的物理坐標。“窗口”在邏輯坐標中描述相同的矩形。默認情況下，邏輯和物理坐標系統是重合的，相當于繪制設備的矩形。

使用窗口-視口轉換，我們可以使邏輯坐標系統符合我們的偏好。所述還可用于使所述繪圖代碼獨立于所述QPaintDevice 。例如，你可以通過調用QPainter::setwinwindow()函數，使邏輯坐標從(-50，-50)擴展到(50,50)，中間是(0,0)：

  QPainter painter(this);painter.setWindow(QRect(-50, -50, 100, 100));

現在，邏輯坐標(-50，-50)對應于繪制設備的物理坐標(0,0)。獨立于繪制設備，我們的繪制代碼將始終對指定的邏輯坐標進行操作。相當于我們可以手動的設置這種坐標關系。自己定義這種坐標的方便關系。

通過設置“窗口”或視口矩形，可以執行坐標的線性變換。請注意，“窗口”的每個角落都映射到viewport的相應角落，反之亦然。出于這個原因，讓視口和“窗口”保持相同的寬高比以防止變形通常是一個好主意：

  int side = qMin(width(), height())int x = (width() - side / 2);int y = (height() - side / 2);painter.setViewport(x, y, side, side);

如果我們將邏輯坐標系統設置為正方形，我們也應該使用QPainter::setViewport()函數將視口設置為正方形。在上面的例子中，我們將其設置為適合繪制設備矩形的最大正方形。通過在設置窗口或視口時考慮繪制設備的大小，可以保持繪制代碼獨立于繪制設備。

請注意，窗口-視口轉換只是一個線性轉換，即它不執行裁剪。這意味著如果你在當前設置的“窗口”之外繪制，你的繪畫仍然會使用相同的線性代數方法轉換到視口。

視口、“窗口” 和 變換矩陣 決定了邏輯QPainter坐標如何映射到繪制設備的物理坐標。默認情況下，世界變換矩陣是單位矩陣，“窗口”和視口設置等同于繪制設備的設置，即世界、“窗口”和設備坐標系是等效的，但正如我們所看到的，系統可以使用轉換操作和窗口-視口轉換來操縱。

五、讀寫圖像文件

讀取圖像最常見的方法是通過QImage和QPixmap的構造函數，或者調用QImage::load()和QPixmap::load()函數。此外，Qt提供了QImageReader類，它提供了對進程的更多控制。根據圖像格式的底層支持，類提供的函數可以節省內存并加快圖像加載速度。

同樣，Qt提供了QImageWriter類，它支持在存儲圖像之前設置特定格式的選項，如伽馬值、壓縮級別和質量。如果我們不需要這些選項，我們可以使用QImage::save()或QPixmap::save()代替。

1. QMovie

QMovie是一個用于顯示動畫的方便類，在內部使用QImageReader類。創建后，QMovie類為運行和控制給定動畫提供了各種函數。

QImageReader和QImageWriter類依賴于QImageIOHandler類，QImageIOHandler類是Qt中所有圖像格式的通用圖像I/O接口，QImageReader和QImageWriter內部使用QImageIOHandler對象來為Qt添加對不同圖像格式的支持。
QImageReader::supportedImageFormats()和QImageWriter::supportedImageFormats()函數提供了支持的文件格式列表。Qt默認支持幾種文件格式，此外還可以通過插件添加新格式。目前支持的格式在QImageReader和QImageWriter類文檔中列出。
Qt的插件機制也可以用來編寫自定義圖像格式處理程序。這是通過從QImageIOHandler類派生，并創建一個QImageIOPlugin對象來完成的，該對象是創建QImageIOHandler對象的工廠。當插件安裝后，QImageReader和QImageWriter會自動加載插件并開始使用它。

六、繪圖相關設備

Paint 相關	功能
QBitmap	單色(1位深度)像素圖
QBrush	定義由QPainter繪制的形狀的填充模式
QColor	基于RGB、HSV或CMYK值的顏色
QColorSpace	色彩空間抽象
QColorTransform	顏色空間之間的轉換
QColormap	將獨立于設備的QColors映射到依賴于設備的像素值
QConicalGradient	與QBrush組合使用指定一個錐形梯度刷
QFont	指定用于繪制文本的字體查詢
QFontMetrics	字體度量信息
QFontMetricsF	字體度量信息
QGenericMatrix	表示N列M行NxM變換矩陣的模板類
QGradient	與QBrush組合使用來指定梯度填充
QIcon	可伸縮的圖標在不同的模式和狀態
QIconEngine	QIcon渲染器的抽象基類
QImage	獨立于硬件的圖像表示，允許直接訪問像素數據，并可以用作繪制設備
QImageReader	格式獨立接口，用于從文件或其他設備讀取圖像
QImageWriter	格式獨立接口，用于將圖像寫入文件或其他設備
QLine	使用整數精度的二維向量
QLineF	二維向量使用浮點精度
QLinearGradient	與QBrush組合使用來指定一個線性梯度刷
QMargins	定義矩形的四個邊距
QMarginsF	定義矩形的四個邊距
QPagedPaintDevice	表示支持多個頁面的繪制設備
QPaintDevice	可以用QPainter繪制的對象的基類
QPaintEngine	QPainter如何在給定平臺上繪制到給定設備的抽象定義
QPainter	在部件和其他繪制設備上執行低級繪制
QPainterPath	用于繪制操作的容器，使圖形能夠被構建和重用
QPainterPathStroker	用于為給定的繪制路徑生成可填充的輪廓
QPdfWriter	類以生成可用作繪圖設備的pdf
QPen	定義一個QPainter應該如何繪制線條和形狀的輪廓
QPixmap	可以用作繪畫設備的屏幕外圖像表示
QPoint	使用整數精度定義平面中的一個點
QPointF	在平面中使用浮點精度定義一個點
QPolygon	使用整數精度的點向量
QPolygonF	使用浮點精度的點向量
QRadialGradient	使用組合與QBrush指定一個徑向梯度刷
QRect	使用整數精度在平面內定義一個矩形
QRectF	在平面中使用浮點精度定義一個矩形
QRegion	指定繪制器的剪輯區域
QRgba64	Struct包含64位RGB顏色
QSize	使用整數點精度定義二維對象的大小
QSizeF	使用浮點精度定義二維對象的大小
QStylePainter	用于在窗口組件中繪制QStyle元素的便利類
QSupportedWritingSystems	在使用內部Qt fontdatabase注冊字體時使用
QSvgGenerator	用于創建SVG繪圖的繪圖設備
QSvgRenderer	用于將SVG文件的內容繪制到繪圖設備上
QSvgWidget	用于顯示可伸縮矢量圖形(SVG)文件內容的控件
QTransform	指定坐標系統的2D變換
QVector2D	表示二維空間中的向量或頂點