Qt编写自定义控件21-圆弧仪表盘

一、前言

圆弧仪表盘在整个自定义控件大全中也稍微遇到了技术难点，比如背景透明，如果采用以前画圆形画扇形的方式绘制，肯定很难形成背景透明，需要用到切割，最后换了一种绘制方法，采用绘制圆弧的方式，即使用drawArc方法，这个方法有个注意点就是值要16，我也一直没有搞懂为什么要16，帮助文档也是这么写的，那就按照帮助文档来吧，具体也就没有深究下去。
在用qpainter绘制准备工作中，如果先将绘制坐标的中心点移动到区域的中心，painter.translate(width / 2, height / 2); 然后对坐标系进行宽高风向的缩放200倍，painter.scale(side / 200.0, side / 200.0);这样的方式绘制出来，只要指定了半径或者字体指定了大小，以后都是会根据这个标准自动缩放的，这样就做到了自适应任何大小字体自动变化，我也是突然之间发现的这个巧妙的用法。

二、实现的功能

• 1:可设置范围值,支持负数值
• 2:可设置精确度,最大支持小数点后3位
• 3:可设置大刻度数量/小刻度数量
• 4:可设置开始旋转角度/结束旋转角度
• 5:可设置是否启用动画效果以及动画效果每次移动的步长
• 6:可设置外圆背景/内圆背景/饼圆三种颜色/刻度尺颜色/文字颜色
• 7:自适应窗体拉伸,刻度尺和文字自动缩放
• 8:可自由拓展各种渐变色,各圆的半径
• 9:指示器样式可选择 圆形指示器 指针指示器 圆角指针指示器 三角形指示器

三、效果图

四、头文件代码

#ifndef GAUGEARC_H
#define GAUGEARC_H

/**
 * 圆弧仪表盘控件 作者:feiyangqingyun(QQ:517216493) 2016-12-16
 * 1:可设置范围值,支持负数值
 * 2:可设置精确度,最大支持小数点后3位
 * 3:可设置大刻度数量/小刻度数量
 * 4:可设置开始旋转角度/结束旋转角度
 * 5:可设置是否启用动画效果以及动画效果每次移动的步长
 * 6:可设置外圆背景/内圆背景/饼圆三种颜色/刻度尺颜色/文字颜色
 * 7:自适应窗体拉伸,刻度尺和文字自动缩放
 * 8:可自由拓展各种渐变色,各圆的半径
 * 9:指示器样式可选择 圆形指示器 指针指示器 圆角指针指示器 三角形指示器
 */

#include <QWidget>

#ifdef quc
#if (QT_VERSION < QT_VERSION_CHECK(5,7,0))
#include <QtDesigner/QDesignerExportWidget>
#else
#include <QtUiPlugin/QDesignerExportWidget>
#endif

class QDESIGNER_WIDGET_EXPORT GaugeArc : public QWidget
#else
class GaugeArc : public QWidget
#endif

{
    Q_OBJECT    
    Q_ENUMS(PointerStyle)

    Q_PROPERTY(double minValue READ getMinValue WRITE setMinValue)
    Q_PROPERTY(double maxValue READ getMaxValue WRITE setMaxValue)
    Q_PROPERTY(double value READ getValue WRITE setValue)
    Q_PROPERTY(int precision READ getPrecision WRITE setPrecision)

    Q_PROPERTY(int scaleMajor READ getScaleMajor WRITE setScaleMajor)
    Q_PROPERTY(int scaleMinor READ getScaleMinor WRITE setScaleMinor)
    Q_PROPERTY(int startAngle READ getStartAngle WRITE setStartAngle)
    Q_PROPERTY(int endAngle READ getEndAngle WRITE setEndAngle)

    Q_PROPERTY(bool animation READ getAnimation WRITE setAnimation)
    Q_PROPERTY(double animationStep READ getAnimationStep WRITE setAnimationStep)

    Q_PROPERTY(QColor arcColor READ getArcColor WRITE setArcColor)
    Q_PROPERTY(QColor scaleColor READ getScaleColor WRITE setScaleColor)
    Q_PROPERTY(QColor scaleNumColor READ getScaleNumColor WRITE setScaleNumColor)
    Q_PROPERTY(QColor pointerColor READ getPointerColor WRITE setPointerColor)
    Q_PROPERTY(QColor textColor READ getTextColor WRITE setTextColor)

    Q_PROPERTY(PointerStyle pointerStyle READ getPointerStyle WRITE setPointerStyle)

public:    
    enum PointerStyle {
        PointerStyle_Circle = 0,        //圆形指示器
        PointerStyle_Indicator = 1,     //指针指示器
        PointerStyle_IndicatorR = 2,    //圆角指针指示器
        PointerStyle_Triangle = 3       //三角形指示器
    };

    explicit GaugeArc(QWidget *parent = 0);
    ~GaugeArc();

protected:
    void paintEvent(QPaintEvent *);
    void drawArc(QPainter *painter);
    void drawScale(QPainter *painter);
    void drawScaleNum(QPainter *painter);
    void drawPointerCircle(QPainter *painter);
    void drawPointerIndicator(QPainter *painter);
    void drawPointerIndicatorR(QPainter *painter);
    void drawPointerTriangle(QPainter *painter);
    void drawRoundCircle(QPainter *painter);
    void drawCenterCircle(QPainter *painter);
    void drawValue(QPainter *painter);

private slots:
    void updateValue();

private:    
    double minValue;                //最小值
    double maxValue;                //最大值
    double value;                   //目标值
    int precision;                  //精确度,小数点后几位

    int scaleMajor;                 //大刻度数量
    int scaleMinor;                 //小刻度数量
    int startAngle;                 //开始旋转角度
    int endAngle;                   //结束旋转角度

    bool animation;                 //是否启用动画显示
    double animationStep;           //动画显示时步长

    QColor arcColor;                //圆弧颜色
    QColor scaleColor;              //刻度尺颜色
    QColor scaleNumColor;           //刻度值颜色
    QColor pointerColor;            //指针颜色
    QColor textColor;               //文字颜色

    PointerStyle pointerStyle;      //指针样式

    bool reverse;                   //是否往回走
    double currentValue;            //当前值
    QTimer *timer;                  //定时器绘制动画

public:    
    double getMinValue()            const;
    double getMaxValue()            const;
    double getValue()               const;
    int getPrecision()              const;

    int getScaleMajor()             const;
    int getScaleMinor()             const;
    int getStartAngle()             const;
    int getEndAngle()               const;

    bool getAnimation()             const;
    double getAnimationStep()       const;

    QColor getArcColor()            const;
    QColor getScaleColor()          const;
    QColor getScaleNumColor()       const;
    QColor getPointerColor()        const;
    QColor getTextColor()           const;

    PointerStyle getPointerStyle()  const;

    QSize sizeHint()                const;
    QSize minimumSizeHint()         const;

public Q_SLOTS:
    //设置范围值
    void setRange(double minValue, double maxValue);
    void setRange(int minValue, int maxValue);

    //设置最大最小值
    void setMinValue(double minValue);
    void setMaxValue(double maxValue);

    //设置目标值
    void setValue(double value);
    void setValue(int value);

    //设置精确度
    void setPrecision(int precision);

    //设置主刻度数量
    void setScaleMajor(int scaleMajor);
    //设置小刻度数量
    void setScaleMinor(int scaleMinor);
    //设置开始旋转角度
    void setStartAngle(int startAngle);
    //设置结束旋转角度
    void setEndAngle(int endAngle);

    //设置是否启用动画显示
    void setAnimation(bool animation);
    //设置动画显示的步长
    void setAnimationStep(double animationStep);

    //设置圆弧颜色
    void setArcColor(const QColor &arcColor);
    //设置刻度尺颜色
    void setScaleColor(const QColor &scaleColor);
    //设置刻度值颜色
    void setScaleNumColor(const QColor &scaleNumColor);
    //设置指针颜色
    void setPointerColor(const QColor &pointerColor);
    //设置文本颜色
    void setTextColor(const QColor &textColor);

    //设置指针样式
    void setPointerStyle(const PointerStyle &pointerStyle);

Q_SIGNALS:
    void valueChanged(int value);
};

#endif // GAUGEARC_H

五、核心代码

void GaugeArc::paintEvent(QPaintEvent *)
{
    int width = this->width();
    int height = this->height();
    int side = qMin(width, height);

    //绘制准备工作,启用反锯齿,平移坐标轴中心,等比例缩放
    QPainter painter(this);
    painter.setRenderHints(QPainter::Antialiasing | QPainter::TextAntialiasing);
    painter.translate(width / 2, height / 2);    
    painter.scale(side / 200.0, side / 200.0);

    //绘制圆弧
    drawArc(&painter);
    //绘制刻度线
    drawScale(&painter);
    //绘制刻度值
    drawScaleNum(&painter);

    //根据指示器形状绘制指示器
    if (pointerStyle == PointerStyle_Circle) {
        drawPointerCircle(&painter);
    } else if (pointerStyle == PointerStyle_Indicator) {
        drawPointerIndicator(&painter);
    } else if (pointerStyle == PointerStyle_IndicatorR) {
        drawPointerIndicatorR(&painter);
    } else if (pointerStyle == PointerStyle_Triangle) {
        drawPointerTriangle(&painter);
    }

    //绘制指针中心圆外边框
    drawRoundCircle(&painter);
    //绘制指针中心圆
    drawCenterCircle(&painter);
    //绘制当前值
    drawValue(&painter);
}

void GaugeArc::drawArc(QPainter *painter)
{
    int radius = 98;
    painter->save();
    QPen pen;
    pen.setColor(arcColor);
    pen.setWidthF(2);

    painter->setPen(pen);
    painter->setBrush(Qt::NoBrush);

    //计算总范围角度,当前值范围角度,剩余值范围角度
    double angleAll = 360.0 - startAngle - endAngle;
    double angleCurrent = angleAll * ((currentValue - minValue) / (maxValue - minValue));
    double angleOther = angleAll - angleCurrent;

    //绘制外边框圆弧
    QRectF rect = QRectF(-radius, -radius, radius * 2, radius * 2);
    painter->drawArc(rect, (270 - startAngle - angleCurrent) * 16, angleCurrent * 16);
    painter->drawArc(rect, (270 - startAngle - angleCurrent - angleOther) * 16, angleOther * 16);

    //绘制里边框圆弧
    radius = 90;
    rect = QRectF(-radius, -radius, radius * 2, radius * 2);
    painter->drawArc(rect, (270 - startAngle - angleCurrent) * 16, angleCurrent * 16);
    painter->drawArc(rect, (270 - startAngle - angleCurrent - angleOther) * 16, angleOther * 16);

    painter->restore();
}

void GaugeArc::drawScale(QPainter *painter)
{
    int radius = 97;
    painter->save();

    painter->rotate(startAngle);
    int steps = (scaleMajor * scaleMinor);
    double angleStep = (360.0 - startAngle - endAngle) / steps;

    QPen pen;
    pen.setColor(scaleColor);
    pen.setCapStyle(Qt::RoundCap);

    for (int i = 0; i <= steps; i++) {
        if (i % scaleMinor == 0) {
            pen.setWidthF(1.5);
            painter->setPen(pen);
            painter->drawLine(0, radius - 12, 0, radius);
        } else {
            pen.setWidthF(1.0);
            painter->setPen(pen);
            painter->drawLine(0, radius - 5, 0, radius);
        }

        painter->rotate(angleStep);
    }

    painter->restore();
}

void GaugeArc::drawScaleNum(QPainter *painter)
{
    int radius = 75;
    painter->save();
    painter->setPen(scaleNumColor);

    double startRad = (360 - startAngle - 90) * (M_PI / 180);
    double deltaRad = (360 - startAngle - endAngle) * (M_PI / 180) / scaleMajor;

    for (int i = 0; i <= scaleMajor; i++) {
        double sina = qSin(startRad - i * deltaRad);
        double cosa = qCos(startRad - i * deltaRad);
        double value = 1.0 * i * ((maxValue - minValue) / scaleMajor) + minValue;

        QString strValue = QString("%1").arg((double)value, 0, 'f', precision);
        double textWidth = fontMetrics().width(strValue);
        double textHeight = fontMetrics().height();
        int x = radius * cosa - textWidth / 2;
        int y = -radius * sina + textHeight / 4;
        painter->drawText(x, y, strValue);
    }

    painter->restore();
}

void GaugeArc::drawPointerCircle(QPainter *painter)
{
    int radius = 8;
    int offset = 30;
    painter->save();
    painter->setPen(Qt::NoPen);
    painter->setBrush(pointerColor);

    painter->rotate(startAngle);
    double degRotate = (360.0 - startAngle - endAngle) / (maxValue - minValue) * (currentValue - minValue);
    painter->rotate(degRotate);
    painter->drawEllipse(-radius, radius + offset, radius * 2, radius * 2);

    painter->restore();
}

void GaugeArc::drawPointerIndicator(QPainter *painter)
{
    int radius = 75;
    painter->save();
    painter->setOpacity(0.8);
    painter->setPen(Qt::NoPen);
    painter->setBrush(pointerColor);

    QPolygon pts;
    pts.setPoints(3, -5, 0, 5, 0, 0, radius);

    painter->rotate(startAngle);
    double degRotate = (360.0 - startAngle - endAngle) / (maxValue - minValue) * (currentValue - minValue);
    painter->rotate(degRotate);
    painter->drawConvexPolygon(pts);

    painter->restore();
}

void GaugeArc::drawPointerIndicatorR(QPainter *painter)
{
    int radius = 75;
    painter->save();

    QPen pen;
    pen.setWidthF(1);
    pen.setColor(pointerColor);
    painter->setPen(pen);
    painter->setBrush(pointerColor);

    QPolygon pts;
    pts.setPoints(3, -5, 0, 5, 0, 0, radius);

    painter->rotate(startAngle);
    double degRotate = (360.0 - startAngle - endAngle) / (maxValue - minValue) * (currentValue - minValue);
    painter->rotate(degRotate);
    painter->drawConvexPolygon(pts);

    //增加绘制圆角直线,与之前三角形重叠,形成圆角指针    
    pen.setCapStyle(Qt::RoundCap);
    pen.setWidthF(4);
    painter->setPen(pen);
    painter->drawLine(0, 0, 0, radius);

    painter->restore();
}

void GaugeArc::drawPointerTriangle(QPainter *painter)
{
    int radius = 10;
    int offset = 55;
    painter->save();
    painter->setPen(Qt::NoPen);
    painter->setBrush(pointerColor);

    QPolygon pts;
    pts.setPoints(3, -5, 0 + offset, 5, 0 + offset, 0, radius + offset);

    painter->rotate(startAngle);
    double degRotate = (360.0 - startAngle - endAngle) / (maxValue - minValue) * (currentValue - minValue);
    painter->rotate(degRotate);
    painter->drawConvexPolygon(pts);

    painter->restore();
}

void GaugeArc::drawRoundCircle(QPainter *painter)
{
    int radius = 12;
    painter->save();
    painter->setOpacity(0.5);
    painter->setPen(Qt::NoPen);
    painter->setBrush(pointerColor);
    painter->drawEllipse(-radius, -radius, radius * 2, radius * 2);
    painter->restore();
}

void GaugeArc::drawCenterCircle(QPainter *painter)
{
    int radius = 8;
    painter->save();
    painter->setPen(Qt::NoPen);
    painter->setBrush(pointerColor);
    painter->drawEllipse(-radius, -radius, radius * 2, radius * 2);
    painter->restore();
}

void GaugeArc::drawValue(QPainter *painter)
{
    int radius = 100;
    painter->save();
    painter->setPen(textColor);

    QFont font;
    font.setPixelSize(30);
    painter->setFont(font);

    QRectF textRect(-radius, radius / 2, radius * 2, radius / 3);
    QString strValue = QString("%1").arg((double)currentValue, 0, 'f', precision);
    painter->drawText(textRect, Qt::AlignCenter, strValue);

    painter->restore();
}

六、控件介绍

1. 超过146个精美控件，涵盖了各种仪表盘、进度条、进度球、指南针、曲线图、标尺、温度计、导航条、导航栏，flatui、高亮按钮、滑动选择器、农历等。远超qwt集成的控件数量。
2. 每个类都可以独立成一个单独的控件，零耦合，每个控件一个头文件和一个实现文件，不依赖其他文件，方便单个控件以源码形式集成到项目中，较少代码量。qwt的控件类环环相扣，高度耦合，想要使用其中一个控件，必须包含所有的代码。
3. 全部纯Qt编写，QWidget+QPainter绘制，支持Qt4.6到Qt5.12的任何Qt版本，支持mingw、msvc、gcc等编译器，不乱码，可直接集成到Qt Creator中，和自带的控件一样使用，大部分效果只要设置几个属性即可，极为方便。
4. 每个控件都有一个对应的单独的包含该控件源码的DEMO，方便参考使用。同时还提供一个所有控件使用的集成的DEMO。
5. 每个控件的源代码都有详细中文注释，都按照统一设计规范编写，方便学习自定义控件的编写。
6. 每个控件默认配色和demo对应的配色都非常精美。
7. 超过130个可见控件，6个不可见控件。
8. 部分控件提供多种样式风格选择，多种指示器样式选择。
9. 所有控件自适应窗体拉伸变化。
10. 集成自定义控件属性设计器，支持拖曳设计，所见即所得，支持导入导出xml格式。
11. 自带activex控件demo，所有控件可以直接运行在ie浏览器中。
12. 集成fontawesome图形字体+阿里巴巴iconfont收藏的几百个图形字体，享受图形字体带来的乐趣。
13. 所有控件最后生成一个dll动态库文件，可以直接集成到qtcreator中拖曳设计使用。

七、SDK下载

• SDK下载链接：https://pan.baidu.com/s/1tD9v1YPfE2fgYoK6lqUr1Q 提取码：lyhk
• 自定义控件+属性设计器欣赏：https://pan.baidu.com/s/1l6L3rKSiLu_uYi7lnL3ibQ 提取码：tmvl
• 下载链接中包含了各个版本的动态库文件，所有控件的头文件，使用demo。
• 自定义控件插件开放动态库dll使用（永久免费），无任何后门和限制，请放心使用。
• 目前已提供26个版本的dll，其中包括了qt5.12.3 msvc2017 32+64 mingw 32+64 的。
• 不定期增加控件和完善控件，不定期更新SDK，欢迎各位提出建议，谢谢！
• widget版本（QQ：517216493）qml版本（QQ：373955953）三峰驼（QQ：278969898）。
• 涛哥的知乎专栏 Qt进阶之路 https://zhuanlan.zhihu.com/TaoQt
• 欢迎关注微信公众号【高效程序员】，C++/Python、学习方法、写作技巧、热门技术、职场发展等内容，干货多多，福利多多！