Qt C++ 在 GUI 线程（Boost 线程）之外显示图像

Posted 2023-02-17

【中文标题】Qt C++ 在 GUI 线程（Boost 线程）之外显示图像

【英文标题】：Qt C++ Displaying images outside the GUI thread (Boost thread)

【发布时间】：2017-11-23 13:41:20

【问题描述】：

我正在使用 VS2015 开发一个通过 Qt 实现其接口的 C++ 库。在图书馆方面，3 个 boost 线程 不断地从 3 个文件夹加载图像。我试图在 3 个不同的 QLabel（或等效的QWidgets）中显示这些图像，因此线程主体包含此功能， 特别是通过利用 setPixmap 方法。尽管对该函数的调用受到 boost 互斥锁的保护，但我可能由于线程同步而遇到异常。在寻找解决方案时，我已经意识到 QPixmap 小部件不是“线程安全”（不可重入）。我也尝试使用QGraphicsView，但它又依赖于QPixmap，因此我遇到了同样的问题。 所以我的问题是：QP​​ixmap 的替代品是否存在以线程安全的方式在 Qt 中显示图像 方式？

【问题讨论】：

我不会混合 GUI 编程和多线程 - 坏主意。相反，您可以尝试这样做：在提升映射中使用“私有”像素图（甚至更简单的缓冲区）。这个像素图/缓冲区必须由互斥体保存。 GUI 线程可以定期（QTimer）锁定该私有像素图/缓冲区，并在 GUI 中使用的相应像素图中复制其当前内容。

【参考方案1】：

我建议不要在 GUI 编程中使用多线程。虽然 Qt 通常提供多线程支持，但恕我直言，小部件并没有为此做好充分准备。

因此，为了实现在不同线程中同时运行的图像加载器，我建议采用以下概念：

每个线程图像加载器都提供一个私有缓冲区。 GUI 不时检查（使用QTimer）这些缓冲区并更新其QPixmap。因为应该可以从 resp 访问缓冲区。当然，图像加载器线程以及 GUI 线程都必须受到互斥保护。

我的示例代码testLoadImageMT.cc:

#include <atomic>
#include <chrono>
#include <mutex>
#include <thread>
#include <QtWidgets>

// manually added types (normally provided by glib)
typedef unsigned guint;
typedef unsigned char guint8;

// the fluffy-cat image sample
struct Image 
  guint      width;
  guint      height;
  guint      bytes_per_pixel; /* 3:RGB, 4:RGBA */
  guint8     pixel_data[1];
;
extern "C" const Image fluffyCat;

class ImageLoader 
  private:
    const Image &_img;
    std::atomic<bool> _exit;
    std::mutex _lock;
    QImage _qImg;
    std::thread _thread;

  public: // main thread API

    ImageLoader(const Image &img = fluffyCat):
      _img(img),
      _qImg(img.width, img.height, QImage::Format_RGB888),
      _exit(false), _thread(&ImageLoader::loadImage, std::ref(*this))
     

    ~ImageLoader()
    
      _exit = true;
      _thread.join();
    

    ImageLoader(const ImageLoader&) = delete;

    void applyImage(QLabel &qLblImg)
    
      std::lock_guard<std::mutex> lock(_lock);
      qLblImg.setPixmap(QPixmap::fromImage(_qImg));
    

  private: // thread private

    void loadImage()
    
      for (;;) 
         std::lock_guard<std::mutex> lock(_lock);
          _qImg.fill(0);
        
        size_t i = 0;
        for (int y = 0; y < (int)_img.height; ++y) 
          for (int x = 0; x < (int)_img.width; ++x) 
            const quint32 value
              =  _img.pixel_data[i + 2]
              | (_img.pixel_data[i + 1] << 8)
              | (_img.pixel_data[i + 0] << 16)
              | (0xff << 24);
            i += _img.bytes_per_pixel;
             std::lock_guard<std::mutex> lock(_lock);
              _qImg.setPixel(x, y, value);
            
            if (_exit) return; // important: make thread co-operative
          
          std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100)); // slow down CPU cooler
        
      
    
;

int main(int argc, char **argv)

  // settings:
  enum  N = 3 ; // number of images loaded/displayed
  enum  Interval = 50 ; // update rate for GUI 50 ms -> 20 Hz (round about)
  // build appl.
  qDebug() << "Qt Version: " << QT_VERSION_STR;
  QApplication app(argc, argv);
  // build GUI
  QWidget qMainWin;
  QVBoxLayout qVBox;
  QLabel *pQLblImgs[N];
  for (int i = 0; i < N; ++i) 
    qVBox.addWidget(
      new QLabel(QString::fromUtf8("Image %1").arg(i + 1)));
    qVBox.addWidget(
      pQLblImgs[i] = new QLabel());
  
  qMainWin.setLayout(&qVBox);
  qMainWin.show();
  // build image loaders
  ImageLoader imgLoader[N];
  // install timer
  QTimer qTimer;
  qTimer.setInterval(Interval); // ms
  QObject::connect(&qTimer, &QTimer::timeout,
    [&imgLoader, &pQLblImgs]() 
      for (int i = 0; i < N; ++i) 
        imgLoader[i].applyImage(*pQLblImgs[i]);
      
    );
  qTimer.start();
  // exec. application
  return app.exec();

抱歉，我使用 std::thread 而不是 boost::thread，因为我没有使用后者的经验，也没有安装工作。我相信（希望）差异将是微不足道的。 QThread 本来是“Qt native”的替代品，但又一次——没有经验。

为了简单起见，我只是从链接的二进制图像中复制数据（而不是从文件或其他任何地方加载数据）。因此，必须编译和链接第二个文件以使其成为MCVE – fluffyCat.cc：

/* GIMP RGB C-Source image dump (fluffyCat.cc) */

// manually added types (normally provided by glib)
typedef unsigned guint;
typedef unsigned char guint8;

extern "C" const struct 
  guint      width;
  guint      height;
  guint      bytes_per_pixel; /* 3:RGB, 4:RGBA */ 
  guint8     pixel_data[16 * 16 * 3 + 1];
 fluffyCat = 
  16, 16, 3,
  "x\211s\215\232\200gw`fx`at[cx^cw^fu\\itZerWn|ap~cv\204jnzedq^fr^kzfhv^Ra"
  "GRbMWdR\\jXer^qw_\311\256\226\271\253\235\275\264\252\315\277\260\304\255"
  "\231u~i\213\225\207lfly`jx\\^nRlz_z\206nlx`t~i\221\211s\372\276\243\375"
  "\336\275\376\352\340\356\312\301\235\216\212judgwcl~f\212\226u\206h\212"
  "\224q\231\237z\232\236\216\225v\225\230\200\306\274\244\376\360\327\376"
  "\361\331\376\360\341\326\275\272\253\240\244\203p\202\220xp~e\204^\222"
  "\230n\212\217g\240\242\234\236z\214\222r\270\271\247\360\353\340\376\370"
  "\336\376\363\334\375\357\336\310\254\262\232\223\234\\gRfrX\204\220z\212"
  "\225g\225\232j\254\255\177\252\250\225\226u\304\302\265\374\365\351\376"
  "\375\366\376\367\341\376\361\320\374\346\324\306\241\242\237\232\235nfj"
  "xckyfu~fUX@VZCfnT\231\231\207\374\374\371\377\372\354\376\376\374\376\376"
  "\372\376\362\332\375\340\301\341\300\264\260\253\262jvdbq\\XkVJTDNTCCG8O"
  "TE\322\321\313\377\377\375\376\376\373\376\377\376\376\376\375\376\374\362"
  "\376\360\342\344\311\306\250\244\254R_PL^HXkT<@2OP@`dP\217\220\177\374\374"
  "\370\377\377\374\376\375\371\377\377\376\376\374\360\377\367\336\376\350"
  "\316\342\303\274\246\236\245jtbXdQTdNQYGU\\KchV\317\315\302\377\376\372\377"
  "\376\367\376\373\360\377\376\367\376\366\337\376\355\312\374\331\271\323"
  "\263\251\216\214\214\\hTP^HL\\FR[LMXI^dW\355\352\342\376\375\366\377\374"
  "\360\376\374\361\376\374\361\376\356\321\374\331\264\374\330\266\330\270"
  "\260\200||Y`SLVE>K9BJ<CN?VYP\347\330\322\376\366\345\376\363\330\376\367"
  "\337\377\372\350\374\342\314\326\243\210\375\350\314\352\317\304shc^`TV`"
  "RVbT>B4IS?PTD\244\232\216\374\355\320\376\354\311\376\351\306\376\362\332"
  "\374\344\321\267\206u\375\362\337\326\274\272\\POMNBT]LNZH:<*<A*TV>OI;\242"
  "\222\207\340\304\243\375\335\262\372\336\272\376\361\334\320\241\212\374"
  "\352\322\266\233\237c\\WFH;MR>\\`F~xP\220\214[pqE\211\202\\g]=\230\214`\313"
  "\266\207\344\303\240\362\336\274\323\257\201\333\304\240\305\252\204\254"
  "\232p\216\206\\\206\203U\232\224b\234\244b\246\257m\220\232`\224\227h~\202"
  "W\206\213]\204\210W\227\227i|\177RvzNlsGrtJwtLzN\204RlxF",
;

我在 VS2013 中编译和测试，在 Windows 10（64 位）上使用 Qt 5.9.2。看起来是这样的：

【讨论】：

有趣的答案，谢谢！顺便说一句，我使用信号/插槽解决了！

【参考方案2】：

我使用信号/槽解决了：“非 GUI”线程发出信号而不是显示图像，并且被调用的槽在 GUI 线程内绘制 QLabel！