QCustomplot使用分享(六) 坐标轴和网格线

一、概述

前边已经写了5篇对QCustomPlot的讲解，看过上述的几篇文章后，基本就能做一些简单的使用了，但是如果想要做到高度的控制图表，那么坐标轴将是很重要的一部分，因为坐标轴就是图表的一个参考系，没有了参考系那么一切都是天方夜谭。关于QCustomPlot的坐标轴我还是会按照之前的套路，首先对比1.3.2版本和2.0.0beta版本，然后在深入的去分析坐标轴使用。

二、历史版本对比

首先我需要和大家伙说明下，我个人觉着在QCustomPlot的定制过程中，坐标轴定制算是比较困难的，因为坐标轴如果要定制的话，那就是坐标轴的刻度需要自己计算，如果这个时候相关的业务逻辑也影响坐标轴的计算，那么就更难计算了，呵呵。。。或许大家伙可能也不会遇到这些问题，有兴趣的同学也可以自己思考下。

	1.3.2版本	2.0.0版本
坐标轴	1、QCPAxis：坐标轴类，所有坐标轴功能都在这一个类总实现，包括：刻度计算和绘制文本 2、默认刻度自动计算，负责计算大刻度和小刻度 3、如果需要外部计算刻度则处理ticksRequest请求	1、QCPAxis：坐标轴类，所有坐标轴功能都在这一个类总实现，包括：刻度计算和绘制文本 2、默认刻度自动计算，负责计算大刻度和小刻度 3、如果需要外部计算刻度则处理ticksRequest请求

表1 1.3.2版本和2.0.0版本坐标轴比较

下面我将针对2.0.0版本的坐标轴刻度计算来加以解释，为了方便起见，我只解释QCPAxisTicker这个坐标轴刻度计算基类，因为QCPAxis坐标轴默认使用的就是这个类，其余的坐标轴刻度计算类比如QCPAxisTickerDateTime、QCPAxisTickerTime、QCPAxisTickerFixed、QCPAxisTickerText、QCPAxisTickerPi和QCPAxisTickerLog等都是根据不同业务需求，重新实现了vitural相关方法。

三、坐标轴

1、QCPAxis，如下是QCPAxis的头文件，我从中删除了大量不需要注释的部分，但是很是剩下许多，为了写注释方便所以我没有把代码折叠，有兴趣的同学可以阅读下其中的中文注释，其实这个类仅仅是用来连接计算和绘制坐标轴的一个类，也可以说是暴露给使用者的一个导出类。

  1 class QCP_LIB_DECL QCPAxis : public QCPLayerable
  2 {
  3     enum AxisType {//坐标轴类型，在一个坐标轴矩形QCPAxisRect中包含左、上、右和下四条坐标轴
  4         atLeft = 0x01  ///< <tt>0x01</tt> Axis is vertical and on the left side of the axis rect
  5         , atRight = 0x02  ///< <tt>0x02</tt> Axis is vertical and on the right side of the axis rect
  6         , atTop = 0x04  ///< <tt>0x04</tt> Axis is horizontal and on the top side of the axis rect
  7         , atBottom = 0x08  ///< <tt>0x08</tt> Axis is horizontal and on the bottom side of the axis rect
  8     };
  9     enum LabelSide {//坐标轴刻度上的文本的位置，刻度线里or外
 10         lsInside    ///< Tick labels will be displayed inside the axis rect and clipped to the inner axis rect
 11         , lsOutside  ///< Tick labels will be displayed outside the axis rect
 12     };
 13     enum ScaleType {//坐标轴类型，直线or对数线
 14         stLinear       ///< Linear scaling
 15         , stLogarithmic ///< Logarithmic scaling with correspondingly transformed axis coordinates (possibly also \ref setTicker to a \ref QCPAxisTickerLog instance).
 16     };
 17     enum SelectablePart {/坐标轴可以被选中的部分
 18         spNone = 0      ///< None of the selectable parts
 19         , spAxis = 0x001  ///< The axis backbone and tick marks
 20         , spTickLabels = 0x002  ///< Tick labels (numbers) of this axis (as a whole, not individually)
 21         , spAxisLabel = 0x004  ///< The axis label
 22     };
 23 
 24     explicit QCPAxis(QCPAxisRect *parent, AxisType type);
 25     virtual ~QCPAxis();
 26 　　//所有的get接口已经被我删除  看到对应的set接口，get接口的含义就不言而喻
 27     // setters:
 28     Q_SLOT void setScaleType(QCPAxis::ScaleType type);//设置坐标轴类型  直线or对数
 29     Q_SLOT void setRange(const QCPRange &range);//设置坐标轴范围
 30     void setRange(double lower, double upper); 33     void setTicker(QSharedPointer<QCPAxisTicker> ticker);//设置坐标轴计算刻度类，该参数是一个shared型智能指针，因此可以被多个坐标轴来同时使用
 31     void setTicks(bool show);//是否显示坐标轴,如果不显示坐标轴，那么网格线也就没有啦，因为没有了坐标轴刻度
 32     void setTickLabels(bool show);//是否显示坐标轴文本
 33     void setTickLabelPadding(int padding);//设置坐标走文本距离坐标轴线距离
 34     void setTickLabelFont(const QFont &font);//设置文本字体
 35     void setTickLabelColor(const QColor &color);//设置文本颜色
 36     void setTickLabelRotation(double degrees);//设置文本角度
 37     void setTickLabelSide(LabelSide side);//设置文本在刻度线里or外
 38     void setNumberFormat(const QString &formatCode);//设置文本格式
 39     void setNumberPrecision(int precision);//设置文本精度
 40     void setTickLength(int inside, int outside = 0);//设置大刻度高度
 41     void setTickLengthIn(int inside);//设置大刻度在里边长度
 42     void setTickLengthOut(int outside);//设置大刻度在外边长度
 43     void setSubTicks(bool show);//设置是否显示小刻度
 44     void setSubTickLength(int inside, int outside = 0);//设置小刻度高度
 45     void setSubTickLengthIn(int inside);//设置小刻度在坐标轴线里边长度
 46     void setSubTickLengthOut(int outside);//设置小刻度在坐标轴线外边长度
 47     void setBasePen(const QPen &pen);//设置基础线画笔  基础线是零线，即可以认为是坐标轴刻度为0的线
 48     void setTickPen(const QPen &pen);//设置大刻度画笔
 49     void setSubTickPen(const QPen &pen);//设置小刻度画笔
 50     void setLabelFont(const QFont &font);//设置坐标轴名称字体画笔
 51     void setLabelColor(const QColor &color);//设置坐标轴名称字体颜色
 52     void setLabel(const QString &str);//设置坐标轴名称文本
 53     void setLabelPadding(int padding);//设置坐标轴名称文本距离坐标轴刻度线距离
 54     void setPadding(int padding);//设置坐标轴距离边界距离
 55     void setOffset(int offset);//设置偏移量
 56     void setSelectedTickLabelFont(const QFont &font);//设置选中刻度文本时字体
 57     void setSelectedLabelFont(const QFont &font);//设置选中坐标轴名称时字体
 58     void setSelectedTickLabelColor(const QColor &color);//选中刻度文本时颜色
 59     void setSelectedLabelColor(const QColor &color);//选中坐标轴名称时颜色
 60     void setSelectedBasePen(const QPen &pen);//选中基础线时画笔
 61     void setSelectedTickPen(const QPen &pen);//选中大刻度时画笔
 62     void setSelectedSubTickPen(const QPen &pen);//选中小刻度时画笔
 63     Q_SLOT void setSelectableParts(const QCPAxis::SelectableParts &selectableParts);//设置能选中项的类型
 64     Q_SLOT void setSelectedParts(const QCPAxis::SelectableParts &selectedParts);
 65     void setLowerEnding(const QCPLineEnding &ending);//设置坐标轴小刻度端样式
 66     void setUpperEnding(const QCPLineEnding &ending);//坐标轴大刻度端样式 73 
 67     // non-property methods:
 68     Qt::Orientation orientation() const { return mOrientation; }//坐标轴朝向
 69     int pixelOrientation() const { return rangeReversed() != (orientation() == Qt::Vertical) ? -1 : 1; }
 70     void moveRange(double diff);//移动坐标轴
 71     void scaleRange(double factor);//按比例因子缩放
 72     void scaleRange(double factor, double center);//按范围缩放 81     void rescale(bool onlyVisiblePlottables = false);//重新适配坐标轴范围
 73     double pixelToCoord(double value) const;//像素到坐标轴坐标系
 74     double coordToPixel(double value) const;//坐标轴坐标系到像素 85     QList<QCPAbstractPlottable*> plottables() const;//所有的图
 75     QList<QCPGraph*> graphs() const;//所有的折线
 76     QList<QCPAbstractItem*> items() const;//所有的示意项 92 
 77 protected:
 78     AxisType mAxisType;//坐标轴类型
 79     QCPAxisRect *mAxisRect;//坐标轴所在矩形116 
 80     // non-property members:
 81     QCPGrid *mGrid;//网格120     QSharedPointer<QCPAxisTicker> mTicker;//坐标轴刻度计算类
 82     QVector<double> mTickVector;//大刻度
 83     QVector<QString> mTickVectorLabels;//大刻度文本
 84     QVector<double> mSubTickVector;//小刻度
 85     bool mCachedMarginValid;
 86     int mCachedMargin;
 87 
 88     // introduced virtual methods:
 89     virtual int calculateMargin();
 90 
 91     // reimplemented virtual methods:
 92     virtual void applyDefaultAntialiasingHint(QCPPainter *painter) const Q_DECL_OVERRIDE;//获取缺省的反锯齿属性
 93     virtual void draw(QCPPainter *painter) Q_DECL_OVERRIDE;//画坐标轴
 94     virtual QCP::Interaction selectionCategory() const Q_DECL_OVERRIDE;//选择策略137 
 95     // non-virtual methods:
 96     void setupTickVectors();//计算刻度
 97     QPen getBasePen() const;//获取基础画笔
 98     QPen getTickPen() const;//获取大刻度画笔
 99     QPen getSubTickPen() const;//获取小刻度画笔
100     QFont getTickLabelFont() const;//获取刻度文本画笔
101     QFont getLabelFont() const;//获取坐标轴名称文本字体
102     QColor getTickLabelColor() const;//获取大刻度文本颜色
103     QColor getLabelColor() const;..获取坐标轴名称文本颜色
104 };

具体的绘制类其实是QCPAxisPainterPrivate类，这是一个私有类，从名字就可以看出，他是一个QCPAxis类的绘制私有类，事实确实如此。刻度计算类是QCPAxisTicker，这是一个刻度计算基类，也是QCPAxis默认使用的刻度计算类，当然了这个类还有一大堆子类，都是专门用于生成指定类型的坐标轴。

2、QCPAxisTicker：刻度计算类，该类完成了大刻度、小刻度和大刻度文本的计算，供QCPAxis来调用绘制，其中generate方法是一个公有的虚方法，既可以被重写，又可以被外部调用，QCPAxis坐标轴就是调用该接口来重新计算刻度。

 1 class QCP_LIB_DECL QCPAxisTicker
 2 {
 3     Q_GADGET
 4 public:
 5     enum TickStepStrategy//刻度生成策略
 6     {
 7         tssReadability    ///< A nicely readable tick step is prioritized over matching the requested number of ticks (see \ref setTickCount)
 8         , tssMeetTickCount ///< Less readable tick steps are allowed which in turn facilitates getting closer to the requested tick count
 9     };
10 
11     QCPAxisTicker();
12     virtual ~QCPAxisTicker();
13 
14     // setters:
15     void setTickStepStrategy(TickStepStrategy strategy);//设置刻度生成策略
16     void setTickCount(int count);//设置大刻度个数 有可能计算出来的刻度数不完全等于设置的刻度个数，取决于刻度生成策略
17     void setTickOrigin(double origin);//设置坐标轴领刻度
18 
19     // introduced virtual methods:
20     virtual void generate(const QCPRange &range, const QLocale &locale, QChar formatChar, int precision, QVector<double> &ticks, QVector<double> *subTicks, QVector<QString> *tickLabels);
21 
22 protected:
23     // introduced virtual methods:
24     virtual double getTickStep(const QCPRange &range);//根据坐标轴范围计算步长
25     virtual int getSubTickCount(double tickStep);//根据步长计算自刻度个数
26     virtual QString getTickLabel(double tick, const QLocale &locale, QChar formatChar, int precision);//根据指定语言、文本格式和精度获取文本
27     virtual QVector<double> createTickVector(double tickStep, const QCPRange &range);//生成大刻度
28     virtual QVector<double> createSubTickVector(int subTickCount, const QVector<double> &ticks);//生成小刻度
29     virtual QVector<QString> createLabelVector(const QVector<double> &ticks, const QLocale &locale, QChar formatChar, int precision);//生成刻度文本
30 
31     // non-virtual methods:
32     void trimTicks(const QCPRange &range, QVector<double> &ticks, bool keepOneOutlier) const;//去除无效的刻度值
33     double pickClosest(double target, const QVector<double> &candidates) const;//该函数返回范围内第一个不小于（大于或等于）指定target的值。
34 };

四、网格线

QCPGrid网格线，这个算是和QCPAxis坐标轴类似的实现，和其他模块关系基本都不是很大，直接继承自QCPLayerable，头文件格式如下，同样的，我删除了其中无需注释的一部分代码。

在QCustomPlot的源码设计中，一个QCPAxis坐标轴对于一个QCPGrid，这同我之前理解的图表绘制有些不大一样，呵呵呵。。。但是QCustomPlot就是这么干了，如果想对网格线做一些控制，有时候从QCPAxis就可以做到，因为他们直接的数据在使用上还是比较依赖。

 1 class QCP_LIB_DECL QCPGrid :public QCPLayerable
 2 {
 3     QCPGrid(QCPAxis *parentAxis);
 4 
 5     // setters:
 6     void setSubGridVisible(bool visible);//设置是否显示自网格线
 7     void setAntialiasedSubGrid(bool enabled);//设置子网格线是否反锯齿
 8     void setAntialiasedZeroLine(bool enabled);//设置零线(就是刻度值为0的线)是否反锯齿
 9     void setPen(const QPen &pen);//设置画笔
10     void setSubGridPen(const QPen &pen);//设置子网格画笔
11     void setZeroLinePen(const QPen &pen);//设置零线画笔
12 
13 protected:
14     bool mSubGridVisible;//子网格是否显示标记
15     bool mAntialiasedSubGrid, mAntialiasedZeroLine;//子网格和零线是否反锯齿标记
16     QPen mPen, mSubGridPen, mZeroLinePen;//这个就不用说了
17     QCPAxis *mParentAxis;//对于的坐标轴，一个网格线对应一个坐标轴
18     virtual void applyDefaultAntialiasingHint(QCPPainter *painter) const;//获取缺省的反锯齿属性
19     virtual void draw(QCPPainter *painter);//绘制网格线，内部调用drawGridLines和drawSubGridLines
20 
21     // non-virtual methods: 
22     void drawGridLines(QCPPainter *painter) const;//绘制网格线
23     void drawSubGridLines(QCPPainter *painter) const;//绘制子网格线
24 };

一般来说，网格线不需要重写，顶多就是设置一个颜色，控制是否显示，网格线的疏密成都市和坐标轴刻度计算有关系的，因此关于网格线的计算我们就不要考虑了，下面我提供一个我自定义的刻度固定像素计算类示例

五、简单的示例

首先来看下效果，如图1所示，当图表放大时，y轴上的刻度间距是保持固定像素的。

图1 y轴固定像素伸缩

如下是刻度计算类头文件，这个类实现起来还是比较简单的，根据屏幕像素返回步长，每次步长都是按当前像素比例下计算的。

 1 class AxisFixedPixelTicker : public QCPAxisTicker
 2 {
 3 public:
 4     AxisFixedPixelTicker(QCPAxis * axis);
 5     ~AxisFixedPixelTicker();
 6 
 7 public:
 8     void SetTickPixelStep(int pixel);//设置固定像素
 9     int GetTickPixelStep() const;//获取固定像素大小
10 
11 protected:
12     //QCPAxisTicker
13     virtual double getTickStep(const QCPRange & range) override;//重写父类方法，根据固定像素返回步长值
14 
15 private:
16     QScopedPointer<AxisFixedPixelTickerPrivate> d_ptr;
17 };

下面是重写的父类接口getTickStep方法实现

 1 double AxisFixedPixelTicker::getTickStep(const QCPRange & range) 
 2 {
 3     if (d_ptr->m_pDependAxis)
 4     {
 5         bool vertical;
 6         if (d_ptr->m_pDependAxis->axisType() == QCPAxis::atLeft
 7             || d_ptr->m_pDependAxis->axisType() == QCPAxis::atRight)
 8         {
 9             vertical = true;
10         }
11         else
12         {
13             vertical = false;
14         }
15 
16         int screenLength = vertical ? d_ptr->m_pDependAxis->axisRect()->rect().height() : d_ptr->m_pDependAxis->axisRect()->rect().width();
17         return d_ptr->m_iPixel * range.size() / screenLength;
18     }
19     else
20     {
21         return __super::getTickStep(range);
22     }
23 }