Qt Graphics View 框架核心架構：場景-視圖模式與百萬物件即時渲染

Qt 繪圖系統的壓軸登場——**Graphics View Framework**。它採用 Item-Based 架構與 Model-View 設計，支援百萬級圖形物件即時操作、多視圖同步觀察、縮放旋轉無失真，是 KDE Plasma 桌面、專業繪圖軟體的核心基礎。

為什麼需要 Graphics View？

三大核心類別

• QGraphicsScene：場景 (Model)，無限大的 2D 平面，管理所有 Item，提供碰撞檢測、選取、索引
• QGraphicsView：視圖 (View)，Widget 子類，顯示 Scene 的可見區域，支援捲動、縮放、旋轉、多視圖
• QGraphicsItem：圖形元件基類，內建 QGraphicsLineItem、RectItem、EllipseItem、TextItem、PixmapItem、PathItem、PolygonItem 等

最小可行範例：5 行程式碼建立場景

int main(int argc, char *argv[]) {
    QApplication app(argc, argv);
    
    // 1. 建立場景
    QGraphicsScene *scene = new QGraphicsScene;
    
    // 2. 添加圖形項目 (座標為場景座標)
    scene->addLine(10, 10, 150, 300);  // 返回 QGraphicsLineItem*
    scene->addRect(200, 50, 100, 80);
    scene->addEllipse(400, 100, 120, 60);
    
    // 3. 建立視圖並關聯場景
    QGraphicsView *view = new QGraphicsView(scene);
    view->resize(600, 400);
    view->setWindowTitle("Graphics View Demo");
    view->show();
    
    return app.exec();
}

關鍵行為差異：自動置中 vs 原始座標

• Graphics View：預設將場景內容**置中顯示**於視口，拖曳視圖可平移場景
• QWidget + QPainter：嚴格依座標繪製，(10,10) 固定在視窗左上角附近

若需 Graphics View 行為如 QPainter：

view->setAlignment(Qt::AlignLeft | Qt::AlignTop); // 取消置中
view->setSceneRect(0, 0, 800, 600);              // 固定場景矩形

座標系統三層轉換

滑鼠/螢幕座標 (View) 
    ⇅ QGraphicsView::mapToScene() / mapFromScene()
場景座標 (Scene) ———— 所有 Item 位置、幾何運算基準
    ⇅ QGraphicsItem::mapToScene() / mapFromScene() / mapFromItem()
項目座標 (Item) ———— Item 內部繪圖、碰撞檢測、事件處理基準

BSP 樹空間索引：百萬物件的秘密

• Scene 內部維護 **BSP (Binary Space Partitioning) 樹**
• Item 添加/移動/移除時自動更新索引
• scene->items(QRectF)、scene->itemAt(QPointF)、碰撞檢測皆為 **O(log N)**
• 可自訂索引策略：scene->setItemIndexMethod(QGraphicsScene::NoIndex) 關閉 (適合極動態場景)

進階特性預覽

1. 自定義 Item：繼承 QGraphicsItem，實作 boundingRect()、paint()、shape()
2. 事件處理：Item 直接接收 mousePressEvent、hoverEnterEvent、keyPressEvent 等 (場景座標)
3. 動畫框架整合：QPropertyAnimation 驅動 Item 的 pos、rotation、scale、opacity
4. OpenGL 加速：view->setViewport(new QOpenGLWidget) 啟用 GPU 渲染
5. 列印/匯出：scene->render(&painter) 輸出至 QPrinter、QImage、QSvgGenerator

Graphics View 將 2D 繪圖從「畫指令」提升為「管物件」，是構建專業圖形應用 (CAD、EDA、地圖、設計工具) 的標準選擇。