C# WPF调用 QT窗口

原创已于 2023-05-05 16:59:26 修改

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#wpf #qt #c# #c++

于 2022-12-23 16:40:58 首次发布

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WPF 程序内嵌 QT 窗体

1、目标：将QT控件（Qwiget）（或则基于QWiget的控件）（或则任何第三方C++控件）封装为WPF可调用的用户控件。简单来说就是WPF程序调用QT窗体控件。

本人需要使用3D控件显示一些3D点云等功能。但是又找不到好的兼容WPF的控件（大点云和效率原因）。最后选用CloudConpare作为点云显示控件（该控件基于QT的QWiget）。
目前网络上这方面的内容并不是太多，而且多数还都是雷同。
个人感觉 C# 跨平台并不是太友好（或则我水平不够），特别是3D方面。

本人对QT不是很熟悉，但是CloudCompare是基于QT写的界面，所以没办法只能慢慢摸索，好在以前有MFC编程经验，对C++还有点积累，过程中关于配置方面的问题我尽量详细说明（对于C#编程者来说还是挺恶心的，QT的配置和CloudCompare的配置挺麻烦的）。

实现过程如下（可能需要稍微有点基础才能看懂，我认为有意思的会写多点，写的不是太系统），可能有点乱，有点啰嗦，想到哪里写到哪，见谅。

心路：
一开始查询资料想通过中间库 CLR链接C#和C++，简单demo也测试OK，后期碰到控件句柄传递问题调试也比较麻烦，遂放弃（现在想来应该也是可以实现的）。
最终直接使用 C形式函数导出的形式来创建DLL，也挺方便的。专业点叫P/Invoke（推荐大家一本书《精通.NET互操作：P/Invoke,C++Interop和COM Interop》）。

大概逻辑：WPF控件句柄–>传递给C++生成的QT库–>动态库根据传递过来的句柄创建一个QWiget–>根据这个QWiget生成一个GLWindow(真实的3D显示窗体)–>C#保存这个指针方便下次访问。
数据传逻辑：主要是C#这边发给C++ Dll数据，主要涉及到托管和非托管资源的问题、字节对齐等。

实现过程中可能有几个主要问题：
1、C#和C++混合编程；
2、QT程序（QT事件循环QApplication.exec()）如何封装为Dll；
3、QT的UI线程和WPF的UI线程冲突问题（目前本人也没完全弄懂，欢迎沟通）；

工具：VS2019（Qt Visual Studio Tool 2.7.0）、QT5.14.2、CloudCompare2.6.12源码。。。。

上代码：
1、创建一个VS-QT的动态库。
选择Qtwidgets application，然后修改配置生成为dll。网上资料很多，不详细描述（大概流程：修改输出类型为dll,将没必要的文件删除即可（Main）（所有文件都可以删除，然后新增一个QtWidgets class也行））。如下：
在这里插入图片描述

我们这里界面就不需要设置（因为我们不是直接用QT界面），只需要一个空白的Qwidget。（同志们只需要用Qwiget就可以在这里绘制了）
右键编译这个.ui文件。会生成一个ui_xxxx.h文件。添加这个文件到项目中，（可能在生成目录的uic文件夹下，如有必要还需要将这个文件路径加到包含目录中。若是不添加可能会生成失败）。
首次生成失败很正常，各种QT环境问题。不要心急。
在这里插入图片描述
这里我们就获得了一个带QT的界面的C++库。
2、WPF中引用它：
若是你们用的是Winform，那就比较方便了，直接拿到控件句柄（我这里使用的panel控件）传递给动态库就行了。
若是你用的是WPF，会麻烦一点(因为WPF控件获取不到“控件”句柄)，这里在下试了很多，获得的都是窗体句柄。所以只能使用WindowsFormsHost。上代码
在这里插入图片描述
这里是本人在WPF创建了一个用户控件的xaml文件。上代码

public partial class Window3DControl : UserControl
    {
        public Window3DControl()
        {
            InitializeComponent();
        }

        /// <summary>
        /// 3D显示 窗口
        /// </summary>
        public Window3DControl_Net Control3D = new Window3DControl_Net();


        /// <summary>
        /// 创建真实的3D窗体,GlWindow
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public bool Create3DWindow()
        {
            int res = Control3D.Creat3DWindow_Net((long)Panel3D.Handle, Panel3D.Width, Panel3D.Height);

            return res == 0;
        }

        /// <summary>
        /// 控件发生变化
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private void Window3DControl_SizeChanged(object sender, SizeChangedEventArgs e)
        {
            if(Control3D.IsInitWindow)
            {
                int width = (int)(WindowForm3D.ActualWidth * 1.25);
                int Heigth = (int)(WindowForm3D.ActualHeight * 1.25);
                int res = Control3D.WindowSizeChanged_Net(width, Heigth);
            }
        }

        /// <summary>
        /// 3D窗体切换
        /// </summary>
        public void ChangeWindowModel()
        {
            if(WindowForm3D.Visibility == Visibility.Visible)
            {
                WindowForm3D.Visibility = Visibility.Collapsed;
                Button2D.Visibility = Visibility.Visible;
            }
            else
            {
                WindowForm3D.Visibility = Visibility.Visible;
                Button2D.Visibility = Visibility.Collapsed;
            }
        }

    }

上面是用户控件的代码部分。也很简单只有几个简单功能。其中Control3D对象是我封装的一个调用动态库的接口类（只是封装了一层），功能上直接调用C形式的函数接口也是可以的。上代码
在这里插入图片描述
这里是封装的3D对象的部分接口，C#这边就很简单了，都封装成用户控件了，那不是想怎么玩怎么玩。（关于C#定义函数接口就不描述了，C++那边导出函数接口也不描述了）。上代码

还有一点很重要（我感觉）如何显示QT窗口正好覆盖WPF中句柄对应的控件（可能会碰到直接显示QT窗口在主界面的左上角）。有两步很重要，通过如上图，可以看到我们将控件句柄和对应的尺寸传递过去，并且将生成的QT窗口的实例对应的指针传回来，为了下次能够直接拿到这个QT窗口。可以看下我的创建窗口函数是如何实现的，上代码
在这里插入图片描述
图中标记部分，很重要 。（忘记从哪个大神哪里偷学来的）
另外为了C# 那边能拿到C++这边的对象指针。使用了二级指针概念（这个不太好解释，要自己细细理解，）。
还有一个问题QT事件循环，（若是你调用过QT的dll，可能就会发现这个问题），我这边解决办法就是，在程序开始（你认为的合适的地方）调用InitQTEnvironment接口，上代码。

#include "qmfcapp.h"
int InitQtEnvironment()
{
	try
	{
		//if (QApplication::instance() == NULL)
		//{
		//	int argc = 0;
		//	g_app = new QApplication(argc, NULL);
		//	//QWidget* GroudWidget = new QWidget(NULL);
		//	//GroudWidget->setGeometry(0, 0,0, 1);//设置widget的大小
		//	//GroudWidget->showMinimized();
		//	//g_app->exec();
		//}
		if (QApplication::instance() == NULL)
		{
			return  QMfcApp::pluginInstance();
		}
		return 0;
	}
	catch(QException ex )
	{
		printf("Init Error");

		printf(ex.what());
		return -1;
	}
	
}

两种方式都行，目的是创建出来QApplication这个静态对象即可。（其中QMfcApp是偷学某个大佬）。
OK，其实到这里整个流程已经基本打通了，路走通了，其余的都好办了。
关于数据传递问题，这里也说一下。C#和C++的基础数据类型在内存中占位不尽相同，有兴趣可以看下对照表（网上一大堆）。
若是使用CLR包装C++dll，可以解决类型不一致问题（个人感觉CLR就是一次形参类型转换而已，可能是我太浅薄了）。
若是我们这种直接调用C形式的函数接口。需要传递参数需要注意几点。
1、基础类型也需要注意内存占位是否一致。
2、结构体类型，需要考虑字节对齐和托管资源问题。思路：两边定义相同类型的结构体。直接传递结构体指针（首地址）本质上还是内存要一样，不能乱。先上代码（C++）
在这里插入图片描述
C#中数据结构
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/62431497e42241c18b2f6bb4bd98f5a3.png
仔细对比（字节对齐，还要考虑编译器可能优化）。
数组必须确定传递长度（内存分配才能连续），并且C#这边申请的内存必须是非托管内存（使用Marsh申请）。关于C++传递数据到C#，上文也提到了二级指针，基础类型或确定内存长度的可以直接传递，不确定的对象使用二级指针。关于内存释放问题。大家可以网上找下，有几种常用方法，此处不赘述。

按照惯例，上效果图。
在这里插入图片描述
遗留问题：
玩过WPF的都知道，WPF有一个隐藏的UI线程，我们的属性绑定控件和刷线界面都是
这个线程来更新的。QT也有一个类似的界面线程。因为我这边主程序是WPF，QWiget只是作为一个控件来用的。
目前发现他们两个界面线程会出现抢资源情况（我也是猜的，因为出现WPF的源已经改变了但是目标控件上没有刷新（及时刷新）的现象）。各位大佬若有这方面的见解，请一定联系我。抱拳！！！