在 Qt 中使用大图像调整小部件大小的常见习语是什么？

Question

这看起来像是过早的优化，但我想了解内部发生了什么，以及这通常是如何使用 Qt 库进行编程的。

想象一个应用程序不断地生成一个填满整个窗口的图像，例如3D 实时渲染器。 （照片编辑器似乎没有这个问题，因为它旨在保留输出图像的大小，而不是在图像不适合时添加滚动条。）显然，当窗口调整大小时，输出（缓冲区）图像应该调整大小.

现在，在 Qt 中，似乎无法调整 QImage 的大小，而是必须释放当前图像并分配新图像。分辨率为 1280x1024 和 3 个 8 位通道的图像占用 3.75 Mb。调整大小事件确实经常到达（我已经测试过了），即窗口移动角的每隔几个像素（在 64 位 Linux 下的 X11 上使用 Qt5）。因此，问题：

• 在现代台式机 CPU 上（考虑到整个平台，即 RAM、总线和其他方面），每秒重新分配几次 Mb 是否有任何重大负载？
• 在上述那种平台上，当重新分配发生时，如果可能的话，它是发生在缓存中还是在 RAM 中？
• Qt 中处理此类问题的常用习语是什么？有事件压缩，但即使应用了它，事件也会每秒到达几次（见介绍）。使用单次QTimer 超时在 100-200 毫秒范围内等待调整大小事件停止流动是一个好主意吗？

熟悉“机器会很好地处理它”的可能答案，但如果我这样对待它，我会认为自己是一个文盲的程序员。不管今天的 CPU 有多强大，我都想了解它是如何工作的。

Answer 1

在现代台式机 CPU 上（考虑到整个平台，即 RAM、总线和其他方面），每秒重新分配几次 Mb 是否有任何重大负载？

在典型的现代分配器中，一次分配的成本是固定的，并且与“小”分配的分配大小无关。对于较大的分配，分配大小为 O(N)，比例常数非常低。

顶级 Qt 小部件由 QImage 缓冲区或 OpenGL 上下文（如果您使用 QOpenGLWidget）支持。窗口支持缓冲区的大小调整由 Qt 自动处理——它已经发生了，你甚至没有注意到它！这没什么大不了的，就性能而言。现代分配器并不笨，不会对堆进行分段。

在上面描述的那种平台上，当重新分配发生时，如果可能的话，它是发生在缓存中还是在 RAM 中？

这没关系，因为无论如何你都会覆盖它。当然，如果有可用的缓存线会有所帮助，并且为对象重用相同的地址会有所帮助。

Qt中处理这类问题的常用习语是什么？

1. 有一个槽用于更新要显示的数据（例如更新图像或某些参数），并调用QWidget::update()

2. 在paintEvent中渲染它。

其余的会自动发生。 paintEvent 需要多长时间并不重要——如果需要很长时间，UI 的响应能力将会下降，但它永远不会尝试显示过时的数据。没有事件的累积。

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图像缩放通常由QImage::scaled 处理，返回一个临时图像，然后您使用QPainter::drawImage 绘制该图像。是的，那里有分配，但这些分配很快。

图像制作者的事件风暴很容易解决：当有新图像可用时，制作者会发出信号。图像消费者有一个槽，它接受图像，将其复制到内部成员，并触发更新。更新在控件返回事件循环时生效，并使用最近设置的图像。当没有其他事件要处理时，重绘将继续进行，因此无论需要多长时间：它总是会显示最新的图像。它永远不会“滞后”。

很容易验证这种行为。在下面的示例中，ImageSource 尽可能快地生成新帧（大约 1kHz）。每帧显示当前时间。 Viewer 在其 paintEvent 中休眠，将屏幕刷新率限制在 4Hz 以下：除非您在严重过热的内核上运行，否则它在现实生活中永远不会那么慢。每次屏幕刷新至少有 25 个新帧。然而，您在屏幕上看到的时间是当前时间。过期的帧会被自动丢弃。

// https://github.com/KubaO/stackoverflown/tree/master/questions/update-storm-image-40111359
#include <QtWidgets>

class ImageSource : public QObject {
  Q_OBJECT
  QImage m_frame{640, 480, QImage::Format_ARGB32_Premultiplied};
  QBasicTimer m_timer;
  double m_period{};
  void timerEvent(QTimerEvent * event) override {
    if (event->timerId() != m_timer.timerId()) return;
    m_frame.fill(Qt::blue);
    QElapsedTimer t;
    t.start();
    QPainter p{&m_frame};
    p.setFont({"Helvetica", 48});
    p.setPen(Qt::white);
    p.drawText(m_frame.rect(), Qt::AlignCenter,
               QStringLiteral("Hello,\nWorld!\n%1").arg(
                 QTime::currentTime().toString(QStringLiteral("hh:mm:ss.zzz"))));
    auto const alpha = 0.001;
    m_period = (1.-alpha)*m_period + alpha*(t.nsecsElapsed()*1E-9);
    emit newFrame(m_frame, m_period);
  }
public:
  ImageSource() {
    m_timer.start(0, this);
  }
  Q_SIGNAL void newFrame(const QImage &, double period);
};

class Viewer : public QWidget {
  Q_OBJECT
  double m_framePeriod;
  QImage m_image;
  QImage m_scaledImage;
  void paintEvent(QPaintEvent *) override {
    qDebug() << "Waiting events" << d_ptr->postedEvents;
    QPainter p{this};
    if (m_image.isNull()) return;
    if (m_scaledImage.isNull() || m_scaledImage.size() != size())
      m_scaledImage = m_image.scaled(size(), Qt::KeepAspectRatio, Qt::SmoothTransformation);
    p.drawImage(0, 0, m_scaledImage);
    p.drawText(rect(), Qt::AlignTop | Qt::AlignLeft, QStringLiteral("%1 FPS").arg(1./m_framePeriod));
    if (true) QThread::msleep(250);
  }
public:
  Q_SLOT void setImage(const QImage & image, double period) {
    Q_ASSERT(QThread::currentThread() == thread());
    m_image = image;
    m_scaledImage = {};
    m_framePeriod = period;
    update();
  }
};

class Thread final : public QThread { public: ~Thread() { quit(); wait(); } };

int main(int argc, char ** argv) {
  QApplication app{argc, argv};
  Viewer viewer;
  viewer.setMinimumSize(200, 200);
  ImageSource source;
  Thread thread;
  QObject::connect(&source, &ImageSource::newFrame, &viewer, &Viewer::setImage);
  QObject::connect(&thread, &QThread::destroyed, [&]{ source.moveToThread(app.thread()); });
  source.moveToThread(&thread);
  thread.start();
  viewer.show();
  return app.exec();
}
#include "main.moc"

将图像缩放分担到 GPU 通常是有意义的。 This answer 提供了完整的解决方案。