Qt編寫自定義控件1-汽車儀表盤

一、前言

汽車儀表盤幾乎是qt寫儀表盤控件中最常見的，一般來說先要求美工做好設計圖，然後設計效果圖給到程式員，由程式員根據效果來實作，主要靠貼圖，這種方法有個好處就是做出來的效果比較逼真，和真實效果圖基本上保持一緻，而且程式員也不會那麼累，基本上入門級别的程式員都可以搞定，效率比較高，缺點是如果使用者需要更改某個部件的顔色，比如指針的顔色等，需要重新做效果圖貼圖才能實作，比較麻煩，還有一點就是如果效果圖原圖不是很大，則遇到特殊分辨率情況下，可能會有失真的情況，被強制拉伸等。

我一貫都喜歡用painter來繪制，以規避後面幾點的缺點，也可以鍛煉下自己的審美能力，所謂心中有坐标，萬物皆painter。

二、實作的功能

1:可設定範圍值,支援負數值
2:可設定精确度,最大支援小數點後3位
3:可設定大刻度數量/小刻度數量
4:可設定開始旋轉角度/結束旋轉角度
5:可設定是否啟用動畫效果以及動畫效果每次移動的步長
6:可設定外圓背景/内圓背景/餅圓三種顔色/刻度尺顔色/文字顔色
7:自适應窗體拉伸,刻度尺和文字自動縮放
8:可自由拓展各種漸變色,各圓的半徑
9:三色圓環按照比例設定範圍角度使用者可以自由設定三色占用比例
10:圓環樣式可選擇三色圓環目前圓環
11:訓示器樣式可選擇圓形訓示器指針訓示器圓角指針訓示器三角形訓示器

三、效果圖

四、頭檔案代碼

#ifndef GAUGECAR_H
#define GAUGECAR_H

/**
 * 汽車儀表盤控件 作者:feiyangqingyun(QQ:517216493) 2016-11-20
 * 1:可設定範圍值,支援負數值
 * 2:可設定精确度,最大支援小數點後3位
 * 3:可設定大刻度數量/小刻度數量
 * 4:可設定開始旋轉角度/結束旋轉角度
 * 5:可設定是否啟用動畫效果以及動畫效果每次移動的步長
 * 6:可設定外圓背景/内圓背景/餅圓三種顔色/刻度尺顔色/文字顔色
 * 7:自适應窗體拉伸,刻度尺和文字自動縮放
 * 8:可自由拓展各種漸變色,各圓的半徑
 * 9:三色圓環按照比例設定範圍角度 使用者可以自由設定三色占用比例
 * 10:圓環樣式可選擇 三色圓環 目前圓環
 * 11:訓示器樣式可選擇 圓形訓示器 指針訓示器 圓角指針訓示器 三角形訓示器
 */

#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 GaugeCar : public QWidget
#else
class GaugeCar : public QWidget
#endif

{
    Q_OBJECT
    Q_ENUMS(PieStyle)
    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 outerCircleColor READ getOuterCircleColor WRITE setOuterCircleColor)
    Q_PROPERTY(QColor innerCircleColor READ getInnerCircleColor WRITE setInnerCircleColor)

    Q_PROPERTY(QColor pieColorStart READ getPieColorStart WRITE setPieColorStart)
    Q_PROPERTY(QColor pieColorMid READ getPieColorMid WRITE setPieColorMid)
    Q_PROPERTY(QColor pieColorEnd READ getPieColorEnd WRITE setPieColorEnd)

    Q_PROPERTY(QColor coverCircleColor READ getCoverCircleColor WRITE setCoverCircleColor)
    Q_PROPERTY(QColor scaleColor READ getScaleColor WRITE setScaleColor)
    Q_PROPERTY(QColor pointerColor READ getPointerColor WRITE setPointerColor)
    Q_PROPERTY(QColor centerCircleColor READ getCenterCircleColor WRITE setCenterCircleColor)
    Q_PROPERTY(QColor textColor READ getTextColor WRITE setTextColor)

    Q_PROPERTY(bool showOverlay READ getShowOverlay WRITE setShowOverlay)
    Q_PROPERTY(QColor overlayColor READ getOverlayColor WRITE setOverlayColor)

    Q_PROPERTY(PieStyle pieStyle READ getPieStyle WRITE setPieStyle)
    Q_PROPERTY(PointerStyle pointerStyle READ getPointerStyle WRITE setPointerStyle)

public:
    enum PieStyle {
        PieStyle_Three = 0,             //三色圓環
        PieStyle_Current = 1            //目前圓環
    };

    enum PointerStyle {
        PointerStyle_Circle = 0,        //圓形訓示器
        PointerStyle_Indicator = 1,     //指針訓示器
        PointerStyle_IndicatorR = 2,    //圓角指針訓示器
        PointerStyle_Triangle = 3       //三角形訓示器
    };

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

protected:
    void paintEvent(QPaintEvent *);
    void drawOuterCircle(QPainter *painter);
    void drawInnerCircle(QPainter *painter);
    void drawColorPie(QPainter *painter);
    void drawCoverCircle(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);
    void drawOverlay(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,小數點後幾位

    int scaleMajor;                 //大刻度數量
    int scaleMinor;                 //小刻度數量
    int startAngle;                 //開始旋轉角度
    int endAngle;                   //結束旋轉角度

    bool animation;                 //是否啟用動畫顯示
    double animationStep;           //動畫顯示時步長

    QColor outerCircleColor;        //外圓背景顔色
    QColor innerCircleColor;        //内圓背景顔色

    QColor pieColorStart;           //餅圓開始顔色
    QColor pieColorMid;             //餅圓中間顔色
    QColor pieColorEnd;             //餅圓結束顔色

    QColor coverCircleColor;        //覆寫圓背景顔色
    QColor scaleColor;              //刻度尺顔色
    QColor pointerColor;            //指針顔色
    QColor centerCircleColor;       //中心圓顔色
    QColor textColor;               //文字顔色

    bool showOverlay;               //顯示遮罩層
    QColor overlayColor;            //遮罩層顔色

    PieStyle pieStyle;              //餅圖樣式
    PointerStyle pointerStyle;      //指針樣式

    bool reverse;                   //是否往回走
    double currentValue;            //目前值
    QTimer *timer;                  //定時器繪制動畫

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 getOuterCircleColor()    const;
    QColor getInnerCircleColor()    const;

    QColor getPieColorStart()       const;
    QColor getPieColorMid()         const;
    QColor getPieColorEnd()         const;

    QColor getCoverCircleColor()    const;
    QColor getScaleColor()          const;
    QColor getPointerColor()        const;
    QColor getCenterCircleColor()   const;
    QColor getTextColor()           const;

    bool getShowOverlay()           const;
    QColor getOverlayColor()        const;

    PieStyle getPieStyle()          const;
    PointerStyle getPointerStyle()  const;

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

public Q_SLOTS:
    //設定範圍值
    void setRange(double minValue, double maxValue);
    void setRange(int minValue, int maxValue);

    //設定最大最小值
    void setMinValue(double minValue);
    void setMaxValue(double maxValue);

    //設定目标值
    void setValue(double value);
    void setValue(int value);

    //設定精确度
    void setPrecision(int precision);

    //設定主刻度數量
    void setScaleMajor(int scaleMajor);
    //設定小刻度數量
    void setScaleMinor(int scaleMinor);
    //設定開始旋轉角度
    void setStartAngle(int startAngle);
    //設定結束旋轉角度
    void setEndAngle(int endAngle);

    //設定是否啟用動畫顯示
    void setAnimation(bool animation);
    //設定動畫顯示的步長
    void setAnimationStep(double animationStep);

    //設定外圓背景顔色
    void setOuterCircleColor(const QColor &outerCircleColor);
    //設定内圓背景顔色
    void setInnerCircleColor(const QColor &innerCircleColor);

    //設定餅圓三種顔色
    void setPieColorStart(const QColor &pieColorStart);
    void setPieColorMid(const QColor &pieColorMid);
    void setPieColorEnd(const QColor &pieColorEnd);

    //設定覆寫圓背景顔色
    void setCoverCircleColor(const QColor &coverCircleColor);
    //設定刻度尺顔色
    void setScaleColor(const QColor &scaleColor);
    //設定指針顔色
    void setPointerColor(const QColor &pointerColor);
    //設定中心圓顔色
    void setCenterCircleColor(const QColor &centerCircleColor);
    //設定文本顔色
    void setTextColor(const QColor &textColor);

    //設定是否顯示遮罩層
    void setShowOverlay(bool showOverlay);
    //設定遮罩層顔色
    void setOverlayColor(const QColor &overlayColor);

    //設定餅圖樣式
    void setPieStyle(const PieStyle &pieStyle);
    //設定指針樣式
    void setPointerStyle(const PointerStyle &pointerStyle);

Q_SIGNALS:
    void valueChanged(int value);
};

#endif //GAUGECAR_H

五、核心代碼

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

    //繪制準備工作,啟用反鋸齒,平移坐标軸中心,等比例縮放
    QPainter painter(this);
    painter.setRenderHints(QPainter::Antialiasing | QPainter::TextAntialiasing);
    painter.translate(width / 2, height / 2);
    painter.scale(side / 200.0, side / 200.0);

    //繪制外圓
    drawOuterCircle(&painter);
    //繪制内圓
    drawInnerCircle(&painter);
    //繪制餅圓
    drawColorPie(&painter);
    //繪制覆寫圓 用以遮住餅圓多餘部分
    drawCoverCircle(&painter);
    //繪制刻度線
    drawScale(&painter);
    //繪制刻度值
    drawScaleNum(&painter);

    //根據訓示器形狀繪制訓示器
    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);
    }

    //繪制指針中心圓外邊框
    drawRoundCircle(&painter);
    //繪制指針中心圓
    drawCenterCircle(&painter);
    //繪制目前值
    drawValue(&painter);
    //繪制遮罩層
    drawOverlay(&painter);
}

void GaugeCar::drawOuterCircle(QPainter *painter)
{
    int radius = 99;
    painter->save();
    painter->setPen(Qt::NoPen);
    painter->setBrush(outerCircleColor);
    painter->drawEllipse(-radius, -radius, radius * 2, radius * 2);
    painter->restore();
}

void GaugeCar::drawInnerCircle(QPainter *painter)
{
    int radius = 90;
    painter->save();
    painter->setPen(Qt::NoPen);
    painter->setBrush(innerCircleColor);
    painter->drawEllipse(-radius, -radius, radius * 2, radius * 2);
    painter->restore();
}

void GaugeCar::drawColorPie(QPainter *painter)
{
    int radius = 60;
    painter->save();
    painter->setPen(Qt::NoPen);

    QRectF rect(-radius, -radius, radius * 2, radius * 2);

    if (pieStyle == PieStyle_Three) {
        //計算總範圍角度,根據占比例自動計算三色圓環範圍角度
        //可以更改比例
        double angleAll = 360.0 - startAngle - endAngle;
        double angleStart = angleAll * 0.7;
        double angleMid = angleAll * 0.15;
        double angleEnd = angleAll * 0.15;

        //增加偏移量使得看起來沒有脫節
        int offset = 3;

        //繪制開始餅圓
        painter->setBrush(pieColorStart);
        painter->drawPie(rect, (270 - startAngle - angleStart) * 16, angleStart * 16);

        //繪制中間餅圓
        painter->setBrush(pieColorMid);
        painter->drawPie(rect, (270 - startAngle - angleStart - angleMid) * 16 + offset, angleMid * 16);

        //繪制結束餅圓
        painter->setBrush(pieColorEnd);
        painter->drawPie(rect, (270 - startAngle - angleStart - angleMid - angleEnd) * 16 + offset * 2, angleEnd * 16);
    } else if (pieStyle == PieStyle_Current) {
        //計算總範圍角度,目前值範圍角度,剩餘值範圍角度
        double angleAll = 360.0 - startAngle - endAngle;
        double angleCurrent = angleAll * ((currentValue - minValue) / (maxValue - minValue));
        double angleOther = angleAll - angleCurrent;

        //繪制目前值餅圓
        painter->setBrush(pieColorStart);
        painter->drawPie(rect, (270 - startAngle - angleCurrent) * 16, angleCurrent * 16);

        //繪制剩餘值餅圓
        painter->setBrush(pieColorEnd);
        painter->drawPie(rect, (270 - startAngle - angleCurrent - angleOther) * 16, angleOther * 16);
    }

    painter->restore();
}

void GaugeCar::drawCoverCircle(QPainter *painter)
{
    int radius = 50;
    painter->save();
    painter->setPen(Qt::NoPen);
    painter->setBrush(coverCircleColor);
    painter->drawEllipse(-radius, -radius, radius * 2, radius * 2);
    painter->restore();
}

void GaugeCar::drawScale(QPainter *painter)
{
    int radius = 72;
    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 - 10, 0, radius);
        } else {
            pen.setWidthF(0.5);
            painter->setPen(pen);
            painter->drawLine(0, radius - 5, 0, radius);
        }

        painter->rotate(angleStep);
    }

    painter->restore();
}

void GaugeCar::drawScaleNum(QPainter *painter)
{
    int radius = 82;
    painter->save();
    painter->setPen(scaleColor);

    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 GaugeCar::drawPointerCircle(QPainter *painter)
{
    int radius = 6;
    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 GaugeCar::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 GaugeCar::drawPointerIndicatorR(QPainter *painter)
{
    int radius = 75;
    painter->save();
    painter->setOpacity(1.0);

    QPen pen;
    pen.setWidth(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);

    //增加繪制圓角直線,與之前三角形重疊,形成圓角指針
    pen.setCapStyle(Qt::RoundCap);
    pen.setWidthF(4);
    painter->setPen(pen);
    painter->drawLine(0, 0, 0, radius);

    painter->restore();
}

void GaugeCar::drawPointerTriangle(QPainter *painter)
{
    int radius = 10;
    int offset = 38;
    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 GaugeCar::drawRoundCircle(QPainter *painter)
{
    int radius = 18;
    painter->save();
    painter->setOpacity(0.8);
    painter->setPen(Qt::NoPen);
    painter->setBrush(pointerColor);
    painter->drawEllipse(-radius, -radius, radius * 2, radius * 2);
    painter->restore();
}

void GaugeCar::drawCenterCircle(QPainter *painter)
{
    int radius = 15;
    painter->save();
    painter->setPen(Qt::NoPen);
    painter->setBrush(centerCircleColor);
    painter->drawEllipse(-radius, -radius, radius * 2, radius * 2);
    painter->restore();
}

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

    QFont font;
    font.setPixelSize(18);
    painter->setFont(font);

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

    painter->restore();
}

void GaugeCar::drawOverlay(QPainter *painter)
{
    if (!showOverlay) {
        return;
    }

    int radius = 90;
    painter->save();
    painter->setPen(Qt::NoPen);

    QPainterPath smallCircle;
    QPainterPath bigCircle;
    radius -= 1;
    smallCircle.addEllipse(-radius, -radius, radius * 2, radius * 2);
    radius *= 2;
    bigCircle.addEllipse(-radius, -radius + 140, radius * 2, radius * 2);

    //高光的形狀為小圓扣掉大圓的部分
    QPainterPath highlight = smallCircle - bigCircle;

    QLinearGradient linearGradient(0, -radius / 2, 0, 0);
    overlayColor.setAlpha(100);
    linearGradient.setColorAt(0.0, overlayColor);
    overlayColor.setAlpha(30);
    linearGradient.setColorAt(1.0, overlayColor);
    painter->setBrush(linearGradient);
    painter->rotate(-20);
    painter->drawPath(highlight);

    painter->restore();
}

六、控件介紹

超過149個精美控件，涵蓋了各種儀表盤、進度條、進度球、指南針、曲線圖、标尺、溫度計、導覽列、導航欄，flatui、高亮按鈕、滑動選擇器、農曆等。遠超qwt內建的控件數量。
每個類都可以獨立成一個單獨的控件，零耦合，每個控件一個頭檔案和一個實作檔案，不依賴其他檔案，友善單個控件以源碼形式內建到項目中，較少代碼量。qwt的控件類環環相扣，高度耦合，想要使用其中一個控件，必須包含所有的代碼。
全部純Qt編寫，QWidget+QPainter繪制，支援Qt4.6到Qt5.12的任何Qt版本，支援mingw、msvc、gcc等編譯器，支援任意作業系統比如windows+linux+mac+嵌入式linux等，不亂碼，可直接內建到Qt Creator中，和自帶的控件一樣使用，大部分效果隻要設定幾個屬性即可，極為友善。
每個控件都有一個對應的單獨的包含該控件源碼的DEMO，友善參考使用。同時還提供一個所有控件使用的內建的DEMO。
每個控件的源代碼都有詳細中文注釋，都按照統一設計規範編寫，友善學習自定義控件的編寫。
每個控件預設配色和demo對應的配色都非常精美。
超過130個可見控件，6個不可見控件。
部分控件提供多種樣式風格選擇，多種訓示器樣式選擇。
所有控件自适應窗體拉伸變化。
內建自定義控件屬性設計器，支援拖曳設計，所見即所得，支援導入導出xml格式。
自帶activex控件demo，所有控件可以直接運作在ie浏覽器中。
內建fontawesome圖形字型+阿裡巴巴iconfont收藏的幾百個圖形字型，享受圖形字型帶來的樂趣。
所有控件最後生成一個dll動态庫檔案，可以直接內建到qtcreator中拖曳設計使用。
目前已經有qml版本，後期會考慮出pyqt版本，如果使用者需求量很大的話。

七、SDK下載下傳

SDK下載下傳連結： https://pan.baidu.com/s/1A5Gd77kExm8Co5ckT51vvQ 提取碼：877p
下載下傳連結中包含了各個版本的動态庫檔案，所有控件的頭檔案，使用demo，自定義控件+屬性設計器。
自定義控件插件開放動态庫dll使用（永久免費），無任何後門和限制，請放心使用。
目前已提供26個版本的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，歡迎各位提出建議，謝謝！
widget版本（QQ：517216493）qml版本（QQ：373955953）三峰駝（QQ：278969898）。
濤哥的知乎專欄 Qt進階之路 https://zhuanlan.zhihu.com/TaoQt
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Qt編寫自定義控件1-汽車儀表盤

一、前言

二、實作的功能

三、效果圖

四、頭檔案代碼

五、核心代碼

六、控件介紹

七、SDK下載下傳

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