Qt：实现“类似示波器”的实时绘图的最佳方式

Question

我正在研究用于Qt的Gui-Module，以基于Qwt绘制数字示波器中的实时测量结果。到目前为止，一切都运行得很好，但也许还有一些功能需要补充; - ）

当数据在QVectors中按列存储时，以及一个单独的QObject中的一个全局timeReference QVector。因此，可以逐行丢弃数据，以便仅将Meusurement保持到某个过去。所有QVectors总是具有相同的长度。然后，可以在QwtPlot中按时间正确地绘制完整数据。

我想更多地封装数据存储，以便更加独立于测量。因此，为每个测量添加一个单独的时间坐标列表并将它们放在一个单独的QObject中是很好的，它接受和传递数据。然后会有10或20个这样的QObject，每个数据通道一个，由QwtPlot上面的QObject单独绘制。

现在，数据可以是动态的 - 无论外部是否可以看到数据之间如何存储，更改或丢弃。

我的问题是：这很聪明吗？ 20或30个QObjects包含每10000个测量值，10000个时间值，加上一个相似大小的单独存储区域（动态填充），其中一个子集ob数据用于绘图...？将QObject中的每个测量值作为信号接收是否合理，在1kHz左右发射？信号/插槽部分来自于稍后将每个OBject作为QThread的想法，并实现实时滤波，如数据上的低通或FFT - 因此，信号/插槽连接可以方便地控制输出。多线程环境？

如何在我的OBjects中有效存储数据？我正在考虑两个QList，一个用于时间，一个用于珍贵数据。然后动态分配两个普通的双数组用于动态访问，其指针与长度一起放在结构中并由accessData（pastTime）方法返回。动态存储器充满timeVal /测量组合，从“now”到过去的某个点，可由信号设置。在QObject中由互斥体保护的所有东西都很脆弱。

当丢弃旧值时，必须从头开始搜索QList，以获得足够年轻的第一个值，保留在该索引之前的那个值。由于其upperBound（）函数，QMap是否更智能？我认为隐藏的开销不值得。

如何能够很好地，有效地解决这个问题或者没有任何麻烦？我应该知道的特殊Qt功能？或者甚至是那里的免费解决方案？无论如何，这个基本问题的文字很多......感谢您在这里阅读; - ）

提前致谢

马文

edith：在stijns评论之后做了一些论证清理。

Answer 1

photo_tom的答案几乎总结了：我远离QObjects来实现数据处理和处理。

• 如果您决定使用除Qt以外的其他东西，那么您将很难重构代码。像QList和QVector这样的类可以被STL对应物替换而没有太多问题，但信号/插槽部分是其他的。
• 任何用于信号处理的第三部分实现，如过滤/ fft，可能会将原始指针用于1D或2D数据，因此您必须从QVector中获取这些，我甚至不确定是否可行。如果不是，则必须将每个样本从QVector中取出并将其复制到内存块，然后进行处理，然后将其放回QVector中。
• 给我们带来了关于QList / QMap的问题：它可以用它们中的任何一个来完成，但它们实际上被设计为具有随机访问迭代器的动态容器，而你有大量固定大小的内存来保存2D数据。可能值得研究一个完全满足您需求的自定义数据容器类。拿一篇论文，写下你真正需要的东西，清除你的想法，忘记Qt / STL / ......然后考虑你需要实现这些的组件，然后再考虑如何实现这些组件（最终在Qt方面）。
• 对于像这样的代码，最好不要重新分配。预先设置最大历史记录的限制和允许的样本数量（或使其成为配置设置），并在程序开始时分配所需的数组，重新使用相同的内存。
• 考虑循环缓冲区。当数据以不同的速率进入时（数据获取大多数情况下）很方便，它不需要重新分配，它会自动保存历史记录，如果读取/可以使用最少量的内存副本实现write方法直接返回指向底层内存的指针。
• 可能会重新考虑您的主题思路，它可能会使您的代码变得不必要地复杂化：最终，来自不同渠道的所有数据必须同时进入屏幕。如果用户在时间x看到来自通道1的数据，则来自通道2的数据也必须来自时间x，否则作为范围没有多大意义。但是假设您在不同线程中处理来自这些通道的数据，则需要在执行实际显示的线程中进行额外同步，因为并非所有数据线程都会在时间x同时完成块的处理。除此之外，考虑到可能没有任何性能增益：如果cpu必须计算30个通道的FFT和100％的剪辑，如果它们被拆分超过30个线程，它真的会更快地计算这些FFT吗？
• 顺便说一下，这是一个基本问题，我认为实际上并非如此。我已经为不同的设备上的数据采集/处理/可视化/保存做了很多应用程序，我认为这些应用程序是他最难开发的.​​.....

Answer 2

QObjects乍一看似乎是处理此类数据存储问题的绝佳方法。当我第一次开始使用Qt时，我也想到了同样的事情。但是，这不是它们的用途。关于QObjects在http://www.informit.com/articles/article.aspx?p=667415真正做什么和做什么都有很好的写作。

如果您要做的就是将数据存储在类中，当我阅读您的问题时，请不要使用基于QObject的类。开销会严重影响您的表现。

至于Qt的具体功能对你有什么帮助，Qt没有什么特别的帮助。我发现Qt的容器比标准模板库或者一些专业的容器更容易使用，因为当时我还不太了解它。

从性能的角度来看，我最好的建议是通过编写内存池系统来最小化新/删除数量，或者对每个新读数使用Boost Pool。并且最小化移动数据。