Qt之高DPI顯示器(二) - 自適配解決方案分析

時間  2020-07-03
標籤 dpi 顯示器 適配 解決 方案 分析 简体版
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最近一直在處理高DPI問題，也花費了很多功夫，前先後後使用了多種解決方案，各類方案也都有利弊，筆者最終採用了自適配方案，雖然複雜一些，可是結果可控。這裏把處理的過程記錄下來，留給有一樣需求的同窗正則表達式

1、回顧

上一篇文章Qt之高DPI顯示器(一) - 解決方案整理講述了筆者處理高DPI顯示的一系列分析過程，爲了更好的閱讀和排版，其中有一些實驗方案沒有具體寫出，即便寫出來也沒有多大用處，並且會影響你們閱讀。shell

本篇文章將會接着上一篇文章的最後一小節-自適配高DPI進行講解，因爲內容比較多，並且整個解決方案代碼量也會至關大，所以文章中也只會涉及到整個DPI適配架構的核心和一些關鍵代碼，有疑問歡迎提問windows

上一篇文章提到了T窗口，那麼什麼是T窗口呢！下面咱們來具體分析。api

這裏筆者貼一個適配完成之後的TWidget類，你們能夠先分析分析，也能夠猜猜看，每一處代碼的具體含義。全部代碼細節筆者後邊會具體分析每一處細節緩存

//函數聲明
//xxx.h
#define CreateTWidget() CreateObject(Widget)
class TWidget : public QWidget, public ICallDPIChanged
{
	Q_OBJECT

public:
	TWidget(float scale, QWidget * parent = nullptr);
	TWidget(QWidget * parent = nullptr);//不建議使用
	TWidget(QWidget * parent, Qt::WindowFlags f);//不建議使用
	~TWidget();

public:
	//重寫大小變化相關函數
	DECLARE_RESIZE();
	void setLayout(QLayout * layout);

public:
	//QWidget
	virtual bool nativeEvent(const QByteArray &eventType, void *message, long *result)override;

	//ICallDPIChanged
	DECLARE_DPI();

	//TWidget
	virtual void AdjustReiszeHandle();

	DECLARE_DPI_SYMBOL;

protected:
	WidgetResizeHandler resize_handler;// 用於支持放大縮小 拖拽 等功能

private:
	TigerUILib::ReiszeActions m_sizeActions;
	QSize m_size;
	QSize m_minimumSize;
	QSize m_maximumSize;
	ICallDPIChanged * m_pLayout = nullptr;//DPI發生變化時 通知佈局
};

//函數實現
//xxx.cpp
TWidget::TWidget(float scale, QWidget * parent)
	: QWidget(parent)
	, dpi_scale(scale)
{
}

TWidget::TWidget(QWidget * parent /*= nullptr*/)
	: QWidget(parent)
{
	dpi_scale = WINDOW_SCALE;
}

TWidget::TWidget(QWidget *parent, Qt::WindowFlags f)
	: QWidget(parent, f)
{
	dpi_scale = WINDOW_SCALE;
}

TWidget::~TWidget()
{
	DPIHelper()->RemoveDPIRecord(WINDOW_WINID);
}

void TWidget::setLayout(QLayout * layout)
{
	WIDGET_RELEATE_LAYOUTS(layout);

	__super::setLayout(layout);
}

DEFINE_RESIZE(Widget);
DEFINE_DPI(Widget);

bool TWidget::nativeEvent(const QByteArray &eventType, void *message, long *result)
{
	MSG* pMsg = reinterpret_cast<MSG*>(message);

	switch (pMsg->message)
	{
	case WM_DPICHANGED:
	{
		DWORD dpi = LOWORD(pMsg->wParam);
		WId id = WINDOW_WINID;
		if (DPIHelper()->DPIChanged(dpi, id))
		{
			ScaleChanged(DPIHelper()->GetDPIScale(id));
			RefrushSheet(this, id);
		}
	}
	}

	return __super::nativeEvent(eventType, message, result);
}

void TWidget::ScaleChanged(float scale)
{
	DEFINTE_SCALE_RESIZE(Widget);
	if (m_pLayout)
	{
		m_pLayout->ScaleChanged(scale);
	}
	AdjustReiszeHandle();
}

void TWidget::AdjustReiszeHandle()
{
	if (resize_handler.isWidgetMoving())
	{
		resize_handler.dpiChanged(WINDOW_SCALE);
	}
}

2、框架說明

用一段話描述一下DPI適配方案？架構

答：筆者提到的DPI適配方案其實原理很簡單，沒有想象中那麼複雜，方案也是中規中矩，其中遵照如下這麼幾條大的原則app

  1. 首先就是window窗體本身去監測自身所在屏幕DPI發生變化，發生變化時通知佈局進行縮放
  2. 局部縮放後，而後對自身所包含的widget窗體和佈局進行縮放
  3. 不在佈局中的窗體須要單獨去控制縮放

是否是提及來很簡單，可是要實現這麼一個流程仍是有一些難度的，首先考慮的就是效率，若是作完效率跟不上那麼一切都是瞎扯。框架

爲了更好的效率，筆者也是作了不須要的優化，優化的內容不在本篇文章中進行討論，後續會單獨分出一篇文章說明ide

下面是兩個DPI適配框架的核心接口類，分別是DPI發生變化時的回調接口類和DPi管理接口類

struct ICallDPIChanged
{
	virtual void ScaleChanged(float scale) = 0;
	virtual WId GetWID() const = 0;
	virtual void SetScale(float scale) = 0;
};

#define STANDARD_DPI 96.0
struct IDPIHelper
{
	virtual bool DPIChanged(unsigned short, WId) = 0;
	virtual void RemoveDPIRecord(WId) = 0;//移除指定native窗體的DPI記錄 通常用於native窗體析構時
	virtual float GetDPIScale(WId) const = 0;
	virtual float GetOldDPIScale(WId) const = 0;
	virtual QString GetStyleSheet(WId) const = 0;//獲取指定DPI下的樣式表
	virtual float GetScaleNumber(float, WId) const = 0;//獲取指定DPI下的數值 縮放後數值
	virtual QList<WId> GetAllWindowID() const = 0;//獲取全部本身加載過皮膚的窗口ID

	//優化接口 主要是爲了適配用戶主機只有一種DPI時使用
	virtual bool IsOnlyOneDPI() const = 0;//獲取用戶主機是否只有一種DPI
	virtual void RefrushDPIRecords() = 0;//顯示器數量發生了變化 刷新歷史顯示器DPI記錄
	virtual void SetDefaultScale(float scale) = 0;//設置缺省DPI值 當顯示器dpi只有一種時刷新
	virtual float GetDefaultScale() const = 0;//獲取缺省DPI縮放值 只有當機器上全部的顯示器爲統一dpi時起做用
};

IDPIHelper * GetDPIHelper();
#define DPIHelper() GetDPIHelper()

一、ICallDPIChanged

dpi變化時回調類，當dpi發生變化時，經過該接口類中的ScaleChanged方法進行處理變更，好比說第一小節中的TWidget類，咱們也重寫了這個接口，在該接口中咱們對窗體進行了大小適配和佈局適配

對象聲明中的函數聲明使用了宏進行包裝所以沒有直接顯示出來

void TWidget::ScaleChanged(float scale)
{
	DEFINTE_SCALE_RESIZE(Widget);
	if (m_pLayout)
	{
		m_pLayout->ScaleChanged(scale);
	}
	AdjustReiszeHandle();//若是窗體正在被拖拽須要適配拖拽的位置
}

二、IDPIHelper

IDPIHelper是整個DPi適配的核心模塊，他負責整個DPI調度的核心功能，包括：DPI改變檢測、獲取指定window窗體縮放比、獲取指定window窗體的qss內容和獲取指定數值在不一樣DPI下的實際數值等。除過以上核心接口之外，筆者爲了優化DPI適配效果，還增長了一系列優化接口，主要是針對用戶主機只有一種DPI時所做的性能提高。

因爲篇幅緣由，這裏把一些關鍵實現節點列出來

一、dpi變化入口

以下是dpi發生變化實現接口，函數中幹了三件事

  1. 首先監測dpi是否正在發生了變化，若是發生了變化則更新緩存中的window窗體的dpi縮放比
  2. 接着讀取window窗體中的qss標識生成新的qss樣式字符串
  3. 通知全部懸浮窗體管理器，適配全部懸浮窗體

懸浮窗體指沒有佈局的窗體，當懸浮窗體的父窗體dpi發生變化時，相應的懸浮窗體也須要進行適配

bool CDPIHelper::DPIChanged(unsigned short dpi, WId id)
{
#ifndef HIGHDPI_ENABLE
	return false;
#endif
	float scale = dpi / STANDARD_DPI;

	RefrushDPIRecords();

	if (m_pWindowScale.contains(id))
	{
		if (m_pWindowScale[id] == scale)
		{
			return false;
		}

		m_pWindowOldScale[id] = m_pWindowScale[id];
	}

	m_pWindowScale[id] = scale;

	QWidget * window = QWidget::find(id);
	m_strQssFile = window->property(QSS_FIlE).toString();
	if (m_strQssFile.isEmpty())
	{
		m_strQssFile = DEFAULT_QSS_FILE;
	}
	else
	{
		if (m_strQssFile.endsWith(DEFAULT_QSS_SUFFIX) == false)
		{
			m_strQssFile.append(DEFAULT_QSS_SUFFIX);
		}
	}

	RefrushTimesSheet(Skin::TypeDefault, id);
	RefrushTimesSheet(Skin::TypeLight, id);

	CFloatingWidgetMgr::getInstance()->dpiChanged(id, scale);
	return true;
}

二、獲取指定DPI下的qss內容

void CDPIHelper::RefrushTimesSheet(Skin::SKIN_TYPE skin, WId id)
{
	float scale = GetDPIScale(id);

	int times = (int)(scale + 0.5001);//幾倍圖

	//若是基礎qss不存在 則須要從硬盤中讀取  
	//讀取時按照向上取整進行讀取qss文件
	//若是高分屏qss不存在 則讀取一倍qss文件
	if (m_StyleSheets[skin].size() < times)
	{
		m_StyleSheets[skin].resize(times);
	}

	std::wstring filePath = ImagePath::GetSkinFilePath(skin, m_strQssFile.toStdWString(), times);
	if (QFile::exists(QString::fromStdWString(filePath)) == false)
	{
		filePath = ImagePath::GetSkinFilePath(skin, m_strQssFile.toStdWString());
	}
	QFile qss(QString::fromStdWString(filePath));
	qss.open(QFile::ReadOnly);
	if (qss.isOpen())
	{
		QString btnstylesheet = QObject::tr(qss.readAll());
		m_StyleSheets[skin][times - 1][SCALE_ENLARGE(m_strQssFile, scale)] = btnstylesheet;
		qss.close();
	}

	Q_ASSERT(m_StyleSheets[skin].size() > times - 1);
	
	//更新緩存中的換膚文件
	m_StyleSheetMap[skin][SCALE_ENLARGE(m_strQssFile, scale)] =
		QtTigerHelper::ScaleSheet(m_StyleSheets[skin][times - 1][SCALE_ENLARGE(m_strQssFile, scale)], scale);
}

三、懸浮窗體管理器

大多數的窗體都是在佈局中完成的，可是也有一小部分的窗口不在佈局中，須要單獨去適配，這個時候就須要使用CFloatingWidgetMgr佈局管理器。

/**
* 簡介：懸浮窗口管理器 負責在DPI發生變化時通知懸浮窗口
		支持以下類型的懸浮窗口:
		TFrame TPushButton TLabel TTableView TWidget TDialog TMainWindow
*/
class CFloatingWidgetMgr : public QObject
{
	Q_OBJECT

public:
	static CFloatingWidgetMgr * getInstance();

public:
	void addWidget(QWidget * widget);

	//dpi helper call
	void dpiChanged(WId id, float scale);

private:
	QSet<ICallDPIChanged *> m_pWidgets;
};

懸浮窗體適配高DPI也很簡單，只須要把本身加入到懸浮窗體管理器中便可，是否是也很簡單。

CFloatingWidgetMgr::getInstance()->addWidget(xxx);

3、方案分析

既然咱們要重寫Qt控件的非virtual接口，那麼這個行爲在C++語法上應該叫覆蓋，要想調用咱們覆蓋的函數，使用多態確定是不行的，聰明的你確定也想到了，咱們在使用界面類時，只能使用T打頭的控件類聲明對象，這樣就會調用咱們覆蓋後的接口

上一篇文章大體說過，要自適配高DPI咱們須要適配四個項目，分別是窗口大小、字體大小、間距和圖標，那麼接下來就開始咱們的分析過程

一、窗口大小

要適配軟件窗口大小，咱們總共須要重寫以下14個和大小相關函數，並且這只是大小相關的函數，也就是QWidget的接口，其餘更復雜的接口須要針對具體的類去重寫

void resize(int w, int h);void resize(const QSize &); void setFixedHeight(int w); 
void setFixedWidth(int w);void setFixedSize(int w, int h);void setFixedSize(const QSize &s);
void setMinimumSize(const QSize &);void setMinimumSize(int minw, int minh);
void setMinimumHeight(int minh);void setMinimumWidth(int minw);
void setMaximumSize(const QSize &);void setMaximumSize(int maxw, int maxh);
void setMaximumHeight(int minh);void setMaximumWidth(int minw);

Qt的界面類我粗略估計了下，至少有幾十個，若是每個類都須要去適配，那麼工做量可想而知，所以筆者想了一個辦法，作了一系列宏，像下面代碼這樣，只須要在咱們想要適配的類中添加宏便可

//函數聲明
#define DECLARE_RESIZE()\
	void resize(int w, int h);void resize(const QSize &); void setFixedHeight(int w); \
	void setFixedWidth(int w);void setFixedSize(int w, int h);void setFixedSize(const QSize &s);\
	void setMinimumSize(const QSize &);void setMinimumSize(int minw, int minh);\
	void setMinimumHeight(int minh);void setMinimumWidth(int minw);\
	void setMaximumSize(const QSize &);void setMaximumSize(int maxw, int maxh);\
	void setMaximumHeight(int minh);void setMaximumWidth(int minw);\

實際使用過程相似第一小節那樣，很是簡單。

函數聲明有了，接下來就是函數實現，方法相似，筆者仍是寫了一個宏來適配相關放大函數，代碼下下面這樣

//函數實現
#define DEFINE_RESIZE(name)\
	void T##name::resize(int w, int h){	m_sizeActions |= TigerUILib::RA_Resize;	float scale = dpi_scale;	m_size = QSize(w, h);;__super::resize(m_size.width() * scale, m_size.height() * scale);}\
	void T##name::resize(const QSize & size){	m_sizeActions |= TigerUILib::RA_Resize;	float scale = dpi_scale;m_size = size;__super::resize(m_size * scale);}\
	void T##name::setFixedHeight(int h){m_sizeActions |= TigerUILib::RA_FixedHeight;float scale = dpi_scale;m_size.setHeight(h);__super::setFixedHeight(m_size.height() * scale);}\
	void T##name::setFixedWidth(int w){m_sizeActions |= TigerUILib::RA_FixedWidth;float scale = dpi_scale;m_size.setWidth(w);__super::setFixedWidth(m_size.width() * scale);}\
	void T##name::setFixedSize(int w, int h){m_sizeActions |= TigerUILib::RA_FixedSize;float scale = dpi_scale;		m_size = QSize(w, h);	__super::setFixedSize(m_size.width() * scale, m_size.height() * scale);}\
	void T##name::setFixedSize(const QSize & size){m_sizeActions |= TigerUILib::RA_FixedSize;float scale = dpi_scale;	m_size = size;	__super::setFixedSize(m_size * scale);}\
	void T##name::setMinimumSize(const QSize & size){m_sizeActions |= TigerUILib::RA_MinimumSize;float scale = dpi_scale;m_minimumSize = size;	__super::setMinimumSize(m_minimumSize * scale);}\
	void T##name::setMinimumSize(int w, int h){m_sizeActions |= TigerUILib::RA_MinimumSize;float scale = dpi_scale;	m_minimumSize = QSize(w, h);	__super::setMinimumSize(m_minimumSize.width() * scale, m_minimumSize.height() * scale);}\
	void T##name::setMinimumHeight(int h){m_sizeActions |= TigerUILib::RA_MinimumHeight;float scale = dpi_scale;m_minimumSize.setHeight(h);	__super::setMinimumHeight(m_minimumSize.height() * scale);}\
	void T##name::setMinimumWidth(int w){m_sizeActions |= TigerUILib::RA_MinimumWidth;float scale = dpi_scale;		m_minimumSize.setWidth(w);	__super::setMinimumWidth(m_minimumSize.width() * scale);}\
	void T##name::setMaximumSize(const QSize & size){m_sizeActions |= TigerUILib::RA_MaximumSize;float scale = dpi_scale;	m_maximumSize = size;	__super::setMaximumSize(m_maximumSize * scale);}\
	void T##name::setMaximumSize(int w, int h){m_sizeActions |= TigerUILib::RA_MaximumSize;float scale = dpi_scale;	m_maximumSize = QSize(w, h);	__super::setMaximumSize(m_maximumSize.width() * scale, m_maximumSize.height() * scale);}\
	void T##name::setMaximumHeight(int h){m_sizeActions |= TigerUILib::RA_MaximumHeight;float scale = dpi_scale;	m_maximumSize.setHeight(h);	__super::setMaximumHeight(m_maximumSize.height() * scale);}\
	void T##name::setMaximumWidth(int w){m_sizeActions |= TigerUILib::RA_MaximumWidth;float scale = dpi_scale;	m_maximumSize.setWidth(w);	__super::setMaximumWidth(m_maximumSize.width() * scale);}

動態調整

仔細閱讀DEFINE_RESIZE宏中的任意一個函數，就能發現每個函數中都有一個TigerUILib::WidgetAction標記，表示該對象的此函數是否被調用過，標記以後有一個好處，那就是當咱們軟件所在屏幕的DPI發生變化時能夠有針對性的去調用相關函數，下面是一個簡單的測試代碼。

if (testflag("setfixedWidth"))
{
    setFixedWidth(width * scale);
}

說到這裏有必要介紹下DEFINTE_SCALE_RESIZE宏，以下代碼，就不解釋了一看應該都會明白

#define DEFINTE_SCALE_RESIZE(name)\
	if (m_sizeActions.testFlag(TigerUILib::RA_FixedWidth)){Q##name::setFixedWidth(m_size.width() * scale);}\
	if (m_sizeActions.testFlag(TigerUILib::RA_FixedHeight)){Q##name::setFixedHeight(m_size.height() * scale);}\
	if (m_sizeActions.testFlag(TigerUILib::RA_FixedSize)){Q##name::setFixedSize(m_size * scale);}\
	if (m_sizeActions.testFlag(TigerUILib::RA_Resize)){	QSize newSize = m_size * scale;if(minimumSize().width() > newSize.width()){Q##name::setMinimumSize(newSize);}Q##name::resize(newSize);}\
	if (m_sizeActions.testFlag(TigerUILib::RA_MinimumSize)){Q##name::setMinimumSize(m_minimumSize * scale);}\
	if (m_sizeActions.testFlag(TigerUILib::RA_MinimumHeight)){Q##name::setMinimumHeight(m_minimumSize.height() * scale);}\
	if (m_sizeActions.testFlag(TigerUILib::RA_MinimumWidth)){Q##name::setMinimumWidth(m_minimumSize.width() * scale);}\
	if (m_sizeActions.testFlag(TigerUILib::RA_MaximumSize)){Q##name::setMaximumSize(m_maximumSize * scale);}\
	if (m_sizeActions.testFlag(TigerUILib::RA_MaximumHeight)){Q##name::setMaximumHeight(m_maximumSize.height() * scale);}\
	if (m_sizeActions.testFlag(TigerUILib::RA_MaximumWidth)){ Q##name::setMaximumWidth(m_maximumSize.width() * scale); }\
	dpi_scale = scale;

二、字體大小

Qt程序咱們的字體大小都是在qss文件中進行標記，那麼適配高DPI也就很簡單了，只須要把96dpi下的數字大小按比例進行放大便可。

知道方法後，作起來就很簡單了，只須要寫一個字符串替換函數，把qss中的數值按比例放大便可，方法以下。

數值放大時有一個小技巧，那就是要作一個平滑處理，1.49px當作1px處理 1.5px當作2px，意思就是說在作數字當大的過程當中，可能會出現小數，咱們的原則是數值放大後加上0.50001而後取整數部分。

QString QtTigerHelper::ScaleSheet(const QString & sheet, float scale)
{
	if (sheet.isEmpty())
	{
		return sheet;
	}

	//1倍圖時不須要作任何處理
	if (scale == 1.0)
	{
		return sheet;
	}

	//放大字體
	QString tempStyle = sheet;
	QRegExp rx("\\d+px", Qt::CaseInsensitive);
	rx.setMinimal(true);
	int index = -1;
	while ((index = rx.indexIn(tempStyle, index + 1)) >= 0)
	{
		int capLen = rx.cap(0).length() - 2;
		QString snum = tempStyle.mid(index, capLen);
		snum = QString::number(qRound(snum.toInt() * scale));
		tempStyle.replace(index, capLen, snum);
		index += snum.length();
		if (index > tempStyle.size() - 2)
		{
			break;
		}
	}

	return tempStyle;
}

三、間距

Qt中的佈局有2中方式能夠設置，能夠在代碼中經過接口設置，也能夠經過qss進行設置，固然了這兩種狀況都須要適配。

佈局的margin

記錄調用了哪些設置大小的函數，在dpi發生變化時從新設置一遍，相似於窗口大小變化時所做調整

if (testflag("margin"))
{
    setContextMargin(...);
}

padding和margin

方式和放大字體同樣，能夠經過統一的時機去處理

讀取原有qss文件，使用正則表達式生成scale版本的新qss文件。

四、圖標

圖標替換是一個相對來講比較複雜的事情，這裏有必要細說一下。

首先是工程中須要額外添加2x和3x分辨率的圖標，1x圖標爲正常狀況下使用的圖標，2x和3x圖標分別是高分辨率下的圖標

替換圖標有兩種狀況，一種是使用qss方式貼的圖，另外一種是自繪貼的圖

qss方式

預先生成高分辨率下的整數倍xxx_2x.qss和xxx_3x.qss文件，須要強調一下，2x和3xqss文件中的字號仍是一倍程序中的字號，實際使用的時候在動態放大，若是想要程序的效率高一些可能還須要作一些緩存

自繪

若是是自繪文字和圖片，那就須要本身控制縮放比，和圖片壓縮係數

縮放比： 繪製文字時須要放大的比例，計算方式爲當前dpi值除以96.0，結果是一個浮點數，好比說1.5

壓縮係數： 繪製圖片的時候這裏有一個小竅門，當咱們繪製縮放比爲小數狀況時，須要使用距離較近的整數圖片進行壓縮繪製，這樣的狀況咱們就須要使用壓縮係數進行動態調整繪製圖片的大小

float ImagePath::GetStretchFactor(float scale)
{
	if (scale < 1.5)
	{
		return scale;
	}
	else if (scale < 2.5)
	{
		return scale / 2;
	}
	else if (scale < 3.5)
	{
		return scale / 3;
	}
	else//缺省爲3倍圖拉伸
	{
		return scale / 3;
	}
}

以上就是DPI適配方案的大體思路了，由於篇幅緣由沒有針對每個widget和layout進行詳細說明，有須要的能夠私聊。

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