项目实战:使用QCustomPlot实现多窗口绘制数据(支持GPU加速)

本文介绍了基于Qt6和QCustomPlot实现多窗口数据绘制的项目。项目采用主线程负责UI刷新、子线程负责数据生成的架构,支持高达5000万个数据点的高效绘制。关键技术包括:1)使用Freeglut实现GPU加速;2)通过信号槽机制实现线程间通信;3)采用滑动窗口机制优化大数据量显示。项目解决了OpenGL加速导致的颜色异常和像素显示问题,提供了完整的开源代码(Gitee/Github)。

作者
WildPointer
发布
2025.12.04
专栏
项目实战
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项目实战:使用QCustomPlot实现多窗口绘制数据(支持GPU加速)

前言

本篇博客主要是使用QCustomPlot在Qt6中实现多窗口绘制数据,其中GPU加速使用的是Freeglut,项目环境为Windows x64。


项目效果

图1.项目效果

PS:由于CSDN的原因导致图片不能传输大于5MB,部分的细节没有展示


项目实现思路

主窗口qCustomPlotDemo持有六个QCustomPlot控件,数据生成在子线程DataWorker中完成,生成后的数据通过信号槽接收数据并更新曲线与坐标轴,实现主线程只负责 UI 刷新,子线程只负责数据的生成的功能。并且经过测试,当前项目支持高达5千万个点刷新不卡顿,五千万个点同时显示并且没有进行替换,项目链接中的代码已经增加类似于滑动窗口的机制,将旧数据进行了替换,读者有需要的可以自行修改代码。以下是项目构建中使用到的模块:
1.Qt Core:提供非GUI的基础服务,是所有Qt应用的基石

2.Qt GUI:提供图形用户界面所需的底层抽象,如窗口、事件、基本绘图

3.Qt OpenGL Widget:专门用于在Qt控件架构中嵌入和渲染OpenGL内容

4.Qt Print Support:提供跨平台的打印功能支持

5.Qt Widgets:提供基于控件的传统用户界面组件

图2.导入的模块

由于项目中使用到了Freeglut,还没有配置的读者可以参考下面这篇位置,使用CMake和Visual Studio进行编译。具体链接如下
环境配置:编译并使用Freeglut工具库https://blog.csdn.net/weixin_67035108/article/details/155578244?sharetype=blogdetail&sharerId=155578244&sharerefer=PC&sharesource=weixin_67035108&spm=1011.2480.3001.8118


项目关键代码

cpp
/*  初始化信号槽*/void qCustomPlotDemo::init_Connect() {    //信号:开始按钮被点击    槽:开始生成数据    connect(m_startBtn, &QPushButton::clicked, this, &qCustomPlotDemo::handle_startGeneration);    //信号:暂停按钮被点击    槽:暂停生成数据    connect(m_pauseBtn, &QPushButton::clicked, this, &qCustomPlotDemo::handle_pauseGeneration);    //信号:数据就绪        connect(m_worker, &DataWorker::handle_sendDataReady, this, &qCustomPlotDemo::handle_showData, Qt::QueuedConnection);    // 事件循环起始时再次启用OpenGL与设备像素比,确保上下文有效    QTimer::singleShot(0, this, [this]() {        for (auto* p : m_plots) {            p->setOpenGl(true, 8);            p->replot(QCustomPlot::rpImmediateRefresh);        }    });}/*  初始化数据生成模块*/void qCustomPlotDemo::init_workerModule(){    m_workerThread = new QThread(this);    m_worker = new DataWorker(m_graphs.size());    m_worker->moveToThread(m_workerThread);    qRegisterMetaType<QVector<double>>("QVector<double>");    m_workerThread->start();}/*  开始生成数据*/void qCustomPlotDemo::handle_startGeneration(){    if (!m_running){        m_running = true;        QMetaObject::invokeMethod(m_worker, "handle_Start", Qt::QueuedConnection);    }}/*  暂停生成数据*/void qCustomPlotDemo::handle_pauseGeneration(){    m_running = false;    QMetaObject::invokeMethod(m_worker, "handle_Stop", Qt::QueuedConnection);}/*  显示数据*   idx:X轴索引    keys:    values:    lastKey:*/void qCustomPlotDemo::handle_showData(int idx, const QVector<double>& keys, const QVector<double>& values, int lastKey){    m_key = lastKey;    if (m_key <= m_capPoints) {        m_graphs[idx]->addData(keys, values);    } else {        m_graphs[idx]->data()->removeBefore(m_key - m_capPoints + 1);        m_graphs[idx]->addData(keys, values);    }    double startKey = m_key > m_capPoints ? (m_key - m_capPoints + 1) : 0;    m_plots[idx]->xAxis->setRange(startKey, m_key);    m_plots[idx]->replot(QCustomPlot::rpQueuedReplot);}

项目难点

1.使用GPU加速后显示的折线图颜色异常,这时候需要我们修改QCustomPlot中的QCPPaintBuffrtGlFbo::draw代码,具体如图:


图3.修改QCustomPlot代码

具体的代码如下,可以直接复制粘贴:

cpp
if (QOpenGLContext::currentContext() != mGlContext.toStrongRef()) {      mGlContext.toStrongRef()->makeCurrent(mGlContext.toStrongRef()->surface());}

2.使用OpenGL导致像素异常,这个时候我们只需要在项目中添加上下面这段代码即可,不需要修改源码:

cpp
// 事件循环起始时再次启用OpenGL与设备像素比,确保上下文有效QTimer::singleShot(0, this, [this]() {    for (auto* p : m_plots) {        p->setOpenGl(true, 8);        p->replot(QCustomPlot::rpImmediateRefresh);    }});

项目开源链接

1.Gitee开源链接:

QCustomPlotDemo: 使用QCustomPlot实现多窗口绘制数据(支持GPU加速)https://gitee.com/Mr-Xuiiii/qcustom-plot-demo2.Github开源链接:

https://github.com/3020Xmy/qCustomPlotDemohttps://github.com/3020Xmy/qCustomPlotDemo

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WildPointer

专注系统编程、工程实践与底层技术,记录 C++、Qt、OpenCV 与 VTK 的学习和实践。