Qt C++ 在 GUI 线程（Boost 线程）外显示图像

Question

我正在使用 VS2015 开发一个通过 Qt 实现其接口的 C++ 库。在库方面，3 个 boost 线程 不断从 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升压互斥锁的保护，但我得到的异常可能是由于线程同步造成的。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：是否存在 QPixmap 的替代方案以线程安全的方式在 Qt 中显示图像方式？

Answer 1

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

因此，要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提供一个私有缓冲区。 GUI 会不时检查（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，也没有有效的安装。我相信（希望）差异很小。 QThread 本来是 "Qt native" 的替代方案，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一个）。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,
  "x1s520gw`fx`at[cx^cw^fu\itZerWn|ap~cv4jnzedq^fr^kzfhv^Ra"
  "GRbMWdR\jXer^qw_16613554257045"
  "1u~i357l{fly`jx\^nRlz_z6nlx`t~i11s2635"
  "65620621562judgwcl~f26u}6h2"
  "4q17z26{65v5006446076"
  "11601652304{3p20xp~e{4^2"
  "0n27g02{46z42r01703060"
  "6634576042234\gRfrX40z2"
  "5g52j45720{56u4254516"
  "56671610464612725n{fj"
  "xckyfu~fUX@VZCfnT11744172466466"
  "2622501104032jvdbq\XkVJTDNTCCG8O"
  "TE213775663676665642"
  "602416044R_PL^HXkT<@2OP@`dP70744"
  "077465177664077660"
  "6234665jtbXdQTdNQYGU\KchV7527627"
  "676307676676524113"
  "31644\hTP^HL\FR[LMXI^dW52265674"
  "064164166141440600"
  "00||Y`SLVE>K9BJ<CN?VYP70266563067"
  "7720424630504274shc^`TV`"
  "RVbT>B4IS?PTD426450641616622"
  "44176u527642\POMNBT]LNZH:<*<A*TV>OI;2"
  "270435522626140124"
  "22637c\WFH;MR>\`F~xP04[pqE12\g]=04`3"
  "674302643713405244"
  "2p66\63U24b44b67m02`47h~2"
  "W63]40W77i|7RvzNlsGrtJwtLz}N{4RlxF",
};

我在 VS2013 中编译和测试，在 Windows 10（64 位）上使用 Qt 5.9.2。这是它的样子：

Answer 2

我使用 signal/slot 解决了："non-GUI" 线程发出信号而不是显示图像，被调用的插槽在 GUI 线程内绘制 QLabel！

Qt C++ 在 GUI 线程（Boost 线程）外显示图像

Qt C++ Displaying images outside the GUI thread (Boost thread)

qt

multithreading

boost

thread-safety

qpixmap