Qt开发笔迹：QGLWidget、QOpenGLWidget详解及区别

QGLWidget

概述

       QGLWidget类是用于呈现OpenGL图形的小部件。

       QGLWidget提供了显示集成到Qt应用程序中的OpenGL图形的功能。它很容易使用。继承它并使用子类，就像其他任何QWidget一样，额外的可以选择使用QPainter和标准OpenGL渲染命令。

       注意：这个类是传统QtOpenGL模块的一部分，与其他QGL类一样，应该在新的应用程序中避免使用。相反，从Qt5.4开始，Qt推荐使用QOpenGLWidget和QOpenGL类。

       QGLWidget提供了三个方便的虚拟函数，可以在子类中重写这些函数来执行典型的OpenGL任务：

• paintGL()：渲染OpenGL场景。每当需要更新小部件时调用。
• resizeGL ()：设置OpenGL视区、投影等。每当小部件调整了大小时都会调用该视区（并且当它第一次显示时也会调用，因为所有新创建的小部件都会自动获得一个调整大小的事件）。
• initializeGL()：设置OpenGL呈现上下文，定义显示列表等。在第一次调用resizeGL ()或paintGL ()之前调用一次。

QGLWidget子类示例

       继承后，主要是实现三个虚拟函数。

      

更新绘制

       如果需要从paintGL()以外的地方触发重新绘制（典型的例子是使用计时器来动画场景），应该调用小部件的updateGL()函数。

       当调用paintGL()、resizeGL()或initializeGL()时，小部件的OpenGL呈现上下文成为当前上下文。如果需要从其他地方调用标准的OpenGL API函数（例如，在小部件的构造函数或自己的paint函数中），则必须首先调用makeCurrent()。

       QGLWidget提供了请求新显示格式的功能，您还可以使用自定义的呈现上下文创建小部件。

还可以在QGLwidget对象之间共享OpenGL显示列表（有关详细信息，请参阅QGLwidget构造函数的文档）。

       请注意，在Windows下，重新编写QGLWidget时，必须重新创建属于QGLWidget的QGLContext。由于Windows平台的限制，这是必需的。这很可能会给子类化并在QGLwidget上安装了自己的QGLContext的用户带来问题。通过将QGLWidget放在一个虚拟小部件中，然后重新设置虚拟小部件（而不是QGLWidget），可以解决这个问题。这将完全避免这个问题，并且是我们为需要这种功能的用户推荐的。

       在MacOS上，当Qt使用Cocoa支持构建时，QGLWidget不能将任何兄弟的widget放在自己的本体上。这是由于可可API的限制，苹果不支持。

覆盖层

       如果底层系统支持覆盖，那么QGLWidget除了正常上下文之外还创建一个GL覆盖层上下文。

       如果要使用覆盖层，请以格式指定。（注意：必须以传递给QGLWidget构造函数的格式请求覆盖。）GL部件还应实现以下部分或全部虚拟方法：

• paintOverlayGL()
• resizeOverlayGL()
• initializeOverlayGL()

       这些方法与普通paintGL()等函数的工作方式相同，只是当覆盖上下文变为当前时将调用这些方法可以使用makeOverlayCurrent()显式地使覆盖上下文成为当前上下文，并且可以通过调用overlayContext()直接访问覆盖上下文（例如，请求其透明颜色）。

       在默认视觉效果位于覆盖平面的X服务器上，非GL Qt窗口也可用于覆盖。

绘制技术

       如上所述，子类QGLWidget以下方式呈现纯3D内容：

• 重新实现QGLWidget::initializeGL()和QGLWidget::resizeGL()，以设置OpenGL状态并提供从始至终的转换。
• 重新实现QGLWidget::paintGL()以绘制3D场景，只调用OpenGL函数在小部件上绘制。

       若要在QGLWidget子类上绘制二维图形，需要重新实现QGLWidget:: paintEvent()并执行以下操作：

• 构造QPainter对象。
• 初始化它以在带有QPainer::begin()函数的小部件上使用。
• 使用QPainter的成员函数绘制基元。
• 调用QPainter::end()以完成绘制。

线程

       从Qt4.8版开始，对线程化GL渲染的支持已经得到了改进。目前支持三种方案：

方案一：在线程中进行缓冲区交换。

       在双缓冲上下文中交换缓冲区可能是一个同步的锁定调用，在某些GL实现中这可能是一个代价高昂的操作。尤其是嵌入式设备。在GPU进行缓冲区交换时让CPU空转并不是最佳选择。在这些情况下，可以在主线程中进行渲染，并在单独的线程中进行实际的缓冲区交换。这可以通过以下步骤完成：

• 步骤一：渲染完成后，在主线程中调用DoneCurrent()。
• 步骤二：调用QGLContext::moveToThread(swapThread)将上下文的所有权转移到交换线程。
• 步骤三：通知交换线程它可以获取上下文。
• 步骤四：使用makeCurrent()使交换线程中的呈现上下文成为当前上下文，然后调用swapBuffers()。
• 步骤五：在交换线程中调用DoneCurrent()。
• 步骤六：调用QGLContext::moveToThread(qApp->thread())并通知主线程交换已完成。

       这样做将释放主线程，以便它可以继续处理UI事件或网络请求。即使涉及到上下文交换，也比在GPU完成交换操作时让主线程等待要好。请注意，这是高度依赖于实现的。

方案二：在线程中上载纹理。

       在线程中进行纹理上载对于处理需要显示的大量图像的应用程序（例如照片库应用程序）可能非常有用。这在qt中通过现有的bindTexture() API得到支持。一个简单的方法是创建两个共享的QGLWidget。一个在主GUI线程中是当前的，另一个在纹理上载线程中是当前的。上载线程中的小部件从未显示，它仅用于与主线程共享纹理。对于通过bindTexture()绑定的每个纹理，通知主线程以便它可以开始使用该纹理。

方案三：使用QPainer在线程中绘制到QGLWidget中。

       在Qt4.8中，可以使用单独线程中的QPainer绘制到QGLWidget中。请注意，这对于QGLPIxelBuffers和QGLframeBufferObjects也是可能的。由于这仅在GL2绘制引擎中受支持，因此需要OpenGL 2.0或OpenGL ES 2.0。

       QGLwidgets只能在主GUI线程中创建。这意味着需要调用doneCurrent()才能从主线程释放GL上下文，然后其他线程才能将小部件拉入其中。然后，需要调用QGLContext::moveToThread()将上下文的所有权转移到要使其成为当前线程的线程。此外，当小部件被调整大小时，或者小部件的一部分暴露出来或者需要重新绘制时，主GUI线程将把调整大小和绘制事件分派给QGLWidget。因此，有必要处理这些事件，因为QGLWidget中的默认实现将尝试使QGLWidget的上下文成为当前上下文，这将再次干扰呈现到小部件中的任何线程。重新实现QGLWidget::paintEvent()和QGLWidget::resizeEvent()，通知渲染线程需要调整大小或更新，注意不要调用基类实现。如果要渲染动画，则可能根本不需要处理绘制事件，因为渲染线程正在进行定期更新。然后，只需重新实现QGLWidget::paintEvent()就可以了。

       在进行线程渲染时，一般规则是：请注意，不同线程中的绑定和释放上下文必须由用户同步。GL呈现上下文在任何时候都只能在一个线程中是最新的。如果您试图在QGLwidget上打开一个QPainer，而该Widget的呈现上下文在另一个线程中是最新的，那么它将失败。

       除此之外，还支持在单独的线程中使用原始GL调用进行渲染。

 

QOpenGLWidget

概述

       QOpenGLWidget类是用于呈现OpenGL图形的小部件。

       QOpenGLWidget提供显示集成到Qt应用程序中的OpenGL图形的功能。使用起来非常简单：让类继承它，并像其他QWidget一样使用子类，额外可以选择使用QPainer和标准的OpenGL渲染命令。

       QOpenGLWidget提供了三个方便的虚拟函数，可以在子类中重新实现这些函数来执行典型的OpenGL任务：

• paintGL()：渲染OpenGL场景。每当需要更新小部件时调用。
• resizeGL ()：设置OpenGL视区、投影等。每当小部件调整了大小时都会调用该视区（并且当它第一次显示时也会调用，因为所有新创建的小部件都会自动获得一个调整大小的事件）。
• initializeGL()：设置OpenGL呈现上下文，定义显示列表等。在第一次调用resizeGL ()或paintGL ()之前调用一次。

更新绘制

       如果需要从paintGL()以外的地方触发重新绘制（典型的例子是使用计时器来动画场景），您应该调用小部件的update()函数来安排更新。

       当调用paintGL()、resizeGL()或initializeGL()时，小部件的OpenGL呈现上下文成为当前上下文。如果需要从其他地方调用标准的OpenGL API函数（例如，在小部件的构造函数或自己的paint函数中），则必须首先调用makeCurrent()。

       所有渲染都发生在OpenGL帧缓冲区对象中。makeCurrent()确保它在上下文中绑定。在paintGL()中的呈现代码中创建和绑定其他framebuffer对象时，请记住这一点。永远不要重新绑定ID为0的帧缓冲区。相反，调用defaultFrameBufferObject()获取应该绑定的ID。

       当平台支持时，QOpenGLWidget允许使用不同的OpenGL版本和配置文件。只需通过setFormat()设置请求的格式。但是请记住，在同一窗口中拥有多个QOpenGLWidget实例需要它们都使用相同的格式，或者至少使用不使上下文不可共享的格式。要解决此问题，最好使用QSurfaceFormat::setDefaultFormat()而不是setFormat()。

       注意：当请求OpenGL核心配置文件上下文时，在某些平台（例如MacOS）上，在构造QApplication实例之前调用QSurfaceFormat::setDefaultFormat()是必需的。这是为了确保上下文之间的资源共享保持功能性，因为所有内部上下文都是使用正确的版本和配置文件创建的。

绘制技术

子类QOpenGLWidget以以下方式呈现纯3D内容：

• 重新实现QGLWidget::initializeGL()和QGLWidget::resizeGL()，以设置OpenGL状态并提供从始至终的转换。
• 重新实现QGLWidget::paintGL()以绘制3D场景，只调用OpenGL函数在小部件上绘制。

若要在QGLWidget子类上绘制二维图形，需要重新实现QGLWidget:: paintEvent()并执行以下操作：

• 在paintGL()中，不要发出OpenGL命令，而是构造一个用于小部件的QPainter对象。
• 使用QPainter的成员函数绘制基元。
• 仍然可以发出直接的OpenGL命令。但是，必须确保通过调用画师的beginNativePainting()和endNativePainting()将这些内容括起来。

仅使用QPainter执行绘图时，也可以像对普通小部件执行一样执行绘图：通过重新实现paintEvent()。

• 重新实现paintEvent()函数。
• 构造针对小部件的QPainer对象。将小部件传递给构造函数或QPainter::begin()函数。
• 使用QPainter的成员函数绘制基元。
• 绘制完成后，销毁QPainter实例，或者，显式调用QPainter::end()。

调用OpenGL头文件和函数

       在进行OpenGL函数调用时，强烈建议避免直接调用函数。相反，在面向现代、仅桌面的OpenGL时，更喜欢使用QOpenglFunctions（在制作可移植应用程序时）或版本化的变体（例如，QopenglFunctions_3_2_Core和类似的变体）。这样，应用程序将在所有qt构建配置中正常工作，包括执行动态OpenGL实现加载的配置，这意味着应用程序没有直接链接到GL实现，因此直接函数调用是不可行的。

       在paintGL()中，始终可以通过调用QOpenGLContext::currentContext()访问当前上下文。通过调用QOpenGLContex::Functions()，可以从此上下文中检索已初始化、准备好使用的QOpenGLFunctions实例。为每个GL调用添加前缀的另一种方法是从QOpenGLFunctions继承并在InitializeGL()中调用QOpenGLFunctions::nitializeOpenGLFunctions()。

       至于OpenGL头文件，请注意，在大多数情况下，不需要直接包含任何头文件，如gl.h。OpenGL相关的qt报头将包括qopengl.h，而qopengl.h又将包含适合系统的报头。这可能是OpenGL ES 3.x或2.0头文件，可用的最高版本，或者是系统提供的gl.h。此外，还为OpenGL和OpenGL ES提供了扩展头文件（在某些系统上称为glext.h）的副本，作为qt的一部分。在可行的情况下，这些将自动包含在平台上。这意味着来自arb、ext、oes扩展的常量和函数指针typedef将自动可用。

代码示例

      最简单的QOpenGLWidget子类可以如下所示：