4.3 Qt Graphics 场景中的交互逻辑

        本文是《用 Qt 实现电子白板》的其中一节，建议全章阅读。

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        在电子白板中，针对控件的选择、二维空间变换编辑操作是最基本的交互逻辑。所谓空间变换编辑操作，是对控件进行平移、缩放、旋转，所依赖的设备主要有鼠标、触摸，以及部分键盘按键。

        QGraphicsItem 提供了一些的选择、平移的功能，比如 ItemIsSelectable、ItemIsMovable，但是不能完全满足我们的需求，所以需要我们自己实现所有功能。

控件选择

        给定一个点，这个点命中哪个控件？问题的解答并不是那么简单。

        现实情况是，这个点可能会命中多个控件（因为控件层叠），当然可以规定命中最上面一个。然而，有可能这个点命中了控件的透明部分（比如不规则几何图形的外围），那就需要跳过这一层，也有可能需要根据控件的状态来判断（比如画笔控件，在书写打开、关闭模式下的不同的行为）。

        作为一个完整的方案，还需要考虑更多因素、细节。我们的目标是让控件选择逻辑与控件自己的编辑交互（如点击绘图框是为了绘制笔迹），能够有机的融合在一起。

        所以，我们让控件自己执行命中测试，测试返回有三种可能：

• 【阻止】，则跳出处理，未选中如何控件
• 【命中】，则选中该控件
• 【透过】，则继续测试下一个控件

         大概的测试流程是这样的：

        一开始，上层的控件都返回【透过】，继续测试，直到有一个控件返回不是【透过】。如果返回的是【命中】，那么就选择该控件，如果返回【阻止】，意味着控件自己想处理该操作，此时也是停止命中测试，但是不选择任何控件。

        这里需要用到 QGraphicsScene::items(QPointF) 方法，它返回一个点下面的所有 QGraphicsItem，这些 QGraphicsItem 的形状（shape）包含该点。一个 QGraphicsItem 的形状可以是不规则图形（可以看到它是用 QPainterPath 表示的）。

        另外，在调用控件的命中测试时，需要将点坐标转换到该控件的相对坐标系中，使用 QGraphicsItem::mapToItem 完成。

this->mapToItem(control->item(), pos)

         mapToItem 还有个简写方法 mapToParent，以及反向操作 mapFromItem。

空间变换

        一般针对控件的空间变换编辑是由控件自己处理的（就是 QGraphicsItem 自己实现的那样），但是我们提出了另一个思路，就是由一个全局的 QGraphicsItem 代理所有控件的空间变换编辑。这种方案有下列优势：

• 统一了编辑框（如下图）的操作管理，编辑框有 8 个可能的拖拽句柄
• 对一些简单的控件来说，完全不需要操心处理鼠标、触摸事件
• 输入的坐标点是相对于一个固定的坐标系，不会因为控件移动而导致坐标系跟着移动

         其中第三点比较关键。可能有些人在处理视图平移时，会发现视图会不听话的来回抖动，那可能就是使用了相对控件自身的坐标值。

        有时候，还需要在更高层的坐标系中处理位置编辑，这时我们会使用场景的坐标（scenePos）作为输入。

        位置编辑本质上是在操作 的二维变换矩阵，我们在下一节会做详细介绍。

鼠标事件

        在 QGraphicsItem 中，需要明确声明接收鼠标事件，QGraphicsScene 才能给它分发鼠标事件（如果收不到鼠标事件，一般就是这个原因）：

setAcceptedMouseButtons(Qt::LeftButton);

         处理鼠标事件通常需要实现下面三个方法：

void ItemSelector::mousePressEvent(QGraphicsSceneMouseEvent *event)
void ItemSelector::mouseMoveEvent(QGraphicsSceneMouseEvent *event)
void ItemSelector::mouseReleaseEvent(QGraphicsSceneMouseEvent *event)

        鼠标事件中，有三个坐标值：pos，scenePos，screenPos，分别是相对于当前 QGraphicsItem，场景 QGraphicsScene 和 屏幕的位置。可以根据需要选择使用。

        这里需要注意的是，event 默认已经 accept 了，不做任何处理，事件不会再分发给其他（层级靠下面的）控件了，所以当没有选中任何控件时，需要重置 accepted 标记，可以用下面两种方法：直接调用事件的 ignore() 方法，或者转发给父类处理。最终的父类 QGraphicsItem 默认处理还是调用 ignore() 方法。 

event->ignore()
或者
SuperClass::mousePressEvent(event);

         在触摸输入的情况下，也会收到鼠标事件，这是因为 Qt 会用没有处理的触摸事件，合成（转化为）鼠标事件。另外，在 Windows 系统中，应用会先后从系统收到触摸、鼠标事件，Qt 也原样转发，但是不再自己合成鼠标事件。

        总的来说，我们需要针对合成的鼠标事件做处理，大部分情况下，我们判断是否还在处理触摸事件的过程中，如果是，就忽略鼠标事件。

void ItemSelector::mousePressEvent(QGraphicsSceneMouseEvent *event)
{
#if ENBALE_TOUCH
    if (!touchPositions_.empty()) {
        return;
    }
#endif
    ......
}

        当然，也可以显式判断鼠标事件是否是合成的，比如：

if (event->source() != Qt::MouseEventNotSynthesized) {
   QGraphicsItem::mousePressEvent(event);
   return;
}

触摸事件

         在 QGraphicsItem 中，需要明确声明接收触摸事件，QGraphicsScene 才能给它分发触摸事件：

setAcceptTouchEvents(true);

         处理触摸事件没有各种子方法，统一在 sceneEvent 方法中处理：

bool ItemSelector::sceneEvent(QEvent *event)
{
    switch (event->type()) {
    case QEvent::TouchBegin:
        touchBegin(static_cast<QTouchEvent*>(event));
        break;
    case QEvent::TouchUpdate:
        touchUpdate(static_cast<QTouchEvent*>(event));
        break;
    case QEvent::TouchEnd:
        touchEnd(static_cast<QTouchEvent*>(event));
        break;
    }
}

        触摸事件支持多指触摸，所有事件中包含 TouchPoint 数组。每个 TouchPoint 被分配了一个唯一的 id，还有四个坐标值：pos，scenePos，screenPos，normalizedPos() ，每种坐标还有 startXXXPos，lastXXXPos 表示触摸开始的位置和是一个事件的位置。

        一般情况下，我们需要跟踪每个手指的滑动轨迹，已经手指个数变化的情况，所以使用一个 map（以 TouchPoint 的 id 作为 key）来保存手指的位置（并没有使用 lastXXXPos）。

        在做控件位置编辑时，两个手指作为手势操作处理，其他情况只作为平移操作处理（只考虑第一个手指的位置）。两种情况都需要确保在上一个事件也有同样的 TouchPoint id，只有对边前后坐标值才能计算位置变化。

        除了触摸屏，笔记本的触摸板（TouchPad）也是触摸事件的来源。在 Windows 中，触摸板一般发出的是鼠标事件，苹果笔记本（MacBook）则是触摸事件。

        但是在 MacBook 中处理触摸事件，是比较麻烦的。它的 TouchPad 可以改变鼠标位置，手指按下去的触摸事件中的位置就是鼠标位置，但是接下来的触摸事件中的位置就与鼠标位置不同步了。这部分需要继续研究，有结果后再来更新。

滚轮事件

        滚轮也可以用来平移、缩放控件。实现 wheelEvent 处理滚轮事件。

void ItemSelector::wheelEvent(QGraphicsSceneWheelEvent *event)

        与鼠标事件一样，滚轮事件也有坐标位置（也是鼠标位置），但还有另外一个数值 delta，表示滚动的距离（一般是固定值，可正负，系统设置里面可以修改）。

        使用坐标位置，可以测试命中的控件。

        可以结合按键（Ctrl、Shift）来切换滚轮的操作效果。正常作为平移操作处理，按住 Ctrl 时，作为缩放操作处理，按住 Shift 可以切换平移的方向（从上下切换为左右）。为了方便处理，Qt 已经在滚轮事件的 modifiers() 方法中返回这些按键状态了。

         贴一段处理滚轮的相对完整的代码：

void ItemSelector::wheelEvent(QGraphicsSceneWheelEvent *event)
{
    selectAt(mapFromItem(currentEventSource_, event->pos()), event->scenePos(), Wheel);
    if (tempControl_) {
        if (event->modifiers().testFlag(Qt::KeyboardModifier::ControlModifier)) {
            qreal delta = event->delta() > 0 ? 1.2 : 1.0 / 1.2;
            tempControl_->scale(tempControl_->item()->mapFromScene(event->scenePos()), delta);
        } else {
            QPointF d;
            if (event->modifiers().testFlag(Qt::KeyboardModifier::ShiftModifier)) {
                d.setX(event->delta());
            } else {
                d.setY(event->delta());
            }
            tempControl_->move(d);
        }
        selectRelease(Wheel);
    } else {
        event->ignore();
    }
}

按键事件