src/frontends/qt/GuiFontMetrics.cpp

   1 /**
   2  * \file GuiFontMetrics.cpp
   3  * This file is part of LyX, the document processor.
   4  * Licence details can be found in the file COPYING.
   5  *
   6  * \author unknown
   7  * \author John Levon
   8  *
   9  * Full author contact details are available in file CREDITS.
  10  */
  11
  12 #include <config.h>
  13
  14 #include "GuiFontMetrics.h"
  15
  16 #include "qt_helpers.h"
  17
  18 #include "Dimension.h"
  19
  20 #include "support/convert.h"
  21 #include "support/lassert.h"
  22 #include "support/lyxlib.h"
  23
  24 #define DISABLE_PMPROF
  25 #include "support/pmprof.h"
  26
  27 #include <QByteArray>
  28
  29 using namespace std;
  30 using namespace lyx::support;
  31
  32 /* Define what mechanism is used to enforce text direction. Different
  33  * methods work with different Qt versions. Here we try to use both
  34  * methods together.
  35  */
  36 // Define to use unicode override characters to force direction
  37 #define BIDI_USE_OVERRIDE
  38 // Define to use flag to force direction
  39 #define BIDI_USE_FLAG
  40
  41 #ifdef BIDI_USE_OVERRIDE
  42 # define BIDI_OFFSET 1
  43 #else
  44 # define BIDI_OFFSET 0
  45 #endif
  46
  47 #if !defined(BIDI_USE_OVERRIDE) && !defined(BIDI_USE_FLAG)
  48 #  error "Define at least one of BIDI_USE_OVERRIDE or BIDI_USE_FLAG"
  49 #endif
  50
  51 namespace std {
  52
  53 /*
  54  * Argument-dependent lookup implies that this function shall be
  55  * declared in the namespace of its argument. But this is std
  56  * namespace, since lyx::docstring is just std::basic_string<wchar_t>.
  57  */
  58 uint qHash(lyx::docstring const & s)
  59 {
  60         return qHash(QByteArray(reinterpret_cast<char const *>(s.data()),
  61                                 s.size() * sizeof(lyx::docstring::value_type)));
  62 }
  63
  64 } // namespace std
  65
  66 namespace lyx {
  67 namespace frontend {
  68
  69
  70 /*
  71  * Limit (strwidth|breakat)_cache_ size to 512kB of string data.
  72  * Limit qtextlayout_cache_ size to 500 elements (we do not know the
  73  * size of the QTextLayout objects anyway).
  74  * Note that all these numbers are arbitrary.
  75  * Also, setting size to 0 is tantamount to disabling the cache.
  76  */
  77 int cache_metrics_width_size = 1 << 19;
  78 int cache_metrics_breakat_size = 1 << 19;
  79 // Qt 5.x already has its own caching of QTextLayout objects
  80 // but it does not seem to work well on MacOS X.
  81 #if (QT_VERSION < 0x050000) || defined(Q_OS_MAC)
  82 int cache_metrics_qtextlayout_size = 500;
  83 #else
  84 int cache_metrics_qtextlayout_size = 0;
  85 #endif
  86
  87
  88 namespace {
  89 /**
  90  * Convert a UCS4 character into a QChar.
  91  * This is a hack (it does only make sense for the common part of the UCS4
  92  * and UTF16 encodings) and should not be used.
  93  * This does only exist because of performance reasons (a real conversion
  94  * using iconv is too slow on windows).
  95  *
  96  * This is no real conversion but a simple cast in reality. This is the reason
  97  * why this works well for symbol fonts used in mathed too, even though
  98  * these are not real ucs4 characters. These are codepoints in the
  99  * computer modern fonts used, nothing unicode related.
 100  * See comment in GuiPainter::text() for more explanation.
 101  **/
 102 inline QChar const ucs4_to_qchar(char_type const ucs4)
 103 {
 104         LATTEST(is_utf16(ucs4));
 105         return QChar(static_cast<unsigned short>(ucs4));
 106 }
 107 } // namespace
 108
 109
 110 GuiFontMetrics::GuiFontMetrics(QFont const & font)
 111         : font_(font), metrics_(font, 0),
 112           strwidth_cache_(cache_metrics_width_size),
 113           breakat_cache_(cache_metrics_breakat_size),
 114           qtextlayout_cache_(cache_metrics_qtextlayout_size)
 115 {
 116 }
 117
 118
 119 int GuiFontMetrics::maxAscent() const
 120 {
 121         return metrics_.ascent();
 122 }
 123
 124
 125 int GuiFontMetrics::maxDescent() const
 126 {
 127         // We add 1 as the value returned by QT is different than X
 128         // See http://doc.trolltech.com/2.3/qfontmetrics.html#200b74
 129         return metrics_.descent() + 1;
 130 }
 131
 132
 133 int GuiFontMetrics::em() const
 134 {
 135         return QFontInfo(font_).pixelSize();
 136 }
 137
 138
 139 int GuiFontMetrics::xHeight() const
 140 {
 141 //      LATTEST(metrics_.xHeight() == ascent('x'));
 142         return metrics_.xHeight();
 143 }
 144
 145
 146 int GuiFontMetrics::lineWidth() const
 147 {
 148         return metrics_.lineWidth();
 149 }
 150
 151
 152 int GuiFontMetrics::underlinePos() const
 153 {
 154         return metrics_.underlinePos();
 155 }
 156
 157
 158 int GuiFontMetrics::strikeoutPos() const
 159 {
 160         return metrics_.strikeOutPos();
 161 }
 162
 163
 164 namespace {
 165 int const outOfLimitMetric = -10000;
 166 }
 167
 168
 169 int GuiFontMetrics::lbearing(char_type c) const
 170 {
 171         int value = lbearing_cache_.value(c, outOfLimitMetric);
 172         if (value != outOfLimitMetric)
 173                 return value;
 174
 175         if (is_utf16(c))
 176                 value = metrics_.leftBearing(ucs4_to_qchar(c));
 177         else {
 178                 // FIXME: QFontMetrics::leftBearing does not support the
 179                 //        full unicode range. Once it does, we could use:
 180                 // metrics_.leftBearing(toqstr(docstring(1, c)));
 181                 value = 0;
 182         }
 183
 184         lbearing_cache_.insert(c, value);
 185
 186         return value;
 187 }
 188
 189
 190 int GuiFontMetrics::rbearing(char_type c) const
 191 {
 192         int value = rbearing_cache_.value(c, outOfLimitMetric);
 193         if (value != outOfLimitMetric)
 194                 return value;
 195
 196         // Qt rbearing is from the right edge of the char's width().
 197         if (is_utf16(c)) {
 198                 QChar sc = ucs4_to_qchar(c);
 199                 value = width(c) - metrics_.rightBearing(sc);
 200         } else {
 201                 // FIXME: QFontMetrics::leftBearing does not support the
 202                 //        full unicode range. Once it does, we could use:
 203                 // metrics_.rightBearing(toqstr(docstring(1, c)));
 204                 value = width(c);
 205         }
 206
 207         rbearing_cache_.insert(c, value);
 208
 209         return value;
 210 }
 211
 212
 213 int GuiFontMetrics::width(docstring const & s) const
 214 {
 215         PROFILE_THIS_BLOCK(width);
 216         if (strwidth_cache_.contains(s))
 217                 return strwidth_cache_[s];
 218         PROFILE_CACHE_MISS(width);
 219         /* Several problems have to be taken into account:
 220          * * QFontMetrics::width does not returns a wrong value with Qt5 with
 221          *   some arabic text, since the glyph-shaping operations are not
 222          *   done (documented in Qt5).
 223          * * QTextLayout is broken for single characters with null width
 224          *   (like \not in mathed).
 225          * * While QTextLine::horizontalAdvance is the right thing to use
 226      *   for text strings, it does not give a good result with some
 227      *   characters like the \int (gyph 4) of esint.
 228
 229          * The metrics of some of our math fonts (eg. esint) are such that
 230          * QTextLine::horizontalAdvance leads, more or less, in the middle
 231          * of a symbol. This is the horizontal position where a subscript
 232          * should be drawn, so that the superscript has to be moved rightward.
 233          * This is done when the kerning() method of the math insets returns
 234          * a positive value. The problem with this choice is that navigating
 235          * a formula becomes weird. For example, a selection extends only over
 236          * about half of the symbol. In order to avoid this, with our math
 237          * fonts we use QTextLine::naturalTextWidth, so that a superscript can
 238          * be drawn right after the symbol, and move the subscript leftward by
 239          * recording a negative value for the kerning.
 240         */
 241         int w = 0;
 242         // is the string a single character from a math font ?
 243 #if QT_VERSION >= 0x040800
 244         bool const math_char = s.length() == 1 && font_.styleName() == "LyX";
 245 #else
 246         bool const math_char = s.length() == 1;
 247 #endif
 248         if (math_char) {
 249                 QString const qs = toqstr(s);
 250                 int br_width = metrics_.boundingRect(qs).width();
 251 #if QT_VERSION >= 0x050b00
 252                 int s_width = metrics_.horizontalAdvance(qs);
 253 #else
 254                 int s_width = metrics_.width(qs);
 255 #endif
 256                 // keep value 0 for math chars with width 0
 257                 if (s_width != 0)
 258                         w = max(br_width, s_width);
 259         } else {
 260                 QTextLayout tl;
 261                 tl.setText(toqstr(s));
 262                 tl.setFont(font_);
 263                 tl.beginLayout();
 264                 QTextLine line = tl.createLine();
 265                 tl.endLayout();
 266                 w = iround(line.horizontalAdvance());
 267         }
 268         strwidth_cache_.insert(s, w, s.size() * sizeof(char_type));
 269         return w;
 270 }
 271
 272
 273 int GuiFontMetrics::width(QString const & ucs2) const
 274 {
 275         return width(qstring_to_ucs4(ucs2));
 276 }
 277
 278
 279 int GuiFontMetrics::signedWidth(docstring const & s) const
 280 {
 281         if (s.empty())
 282                 return 0;
 283
 284         if (s[0] == '-')
 285                 return -width(s.substr(1, s.size() - 1));
 286         else
 287                 return width(s);
 288 }
 289
 290
 291 shared_ptr<QTextLayout const>
 292 GuiFontMetrics::getTextLayout(docstring const & s, bool const rtl,
 293                               double const wordspacing) const
 294 {
 295         PROFILE_THIS_BLOCK(getTextLayout);
 296         docstring const s_cache =
 297                 s + (rtl ? "r" : "l") + convert<docstring>(wordspacing);
 298         if (auto ptl = qtextlayout_cache_[s_cache])
 299                 return ptl;
 300         PROFILE_CACHE_MISS(getTextLayout);
 301         auto const ptl = make_shared<QTextLayout>();
 302         ptl->setCacheEnabled(true);
 303         QFont copy = font_;
 304         copy.setWordSpacing(wordspacing);
 305         ptl->setFont(copy);
 306
 307 #ifdef BIDI_USE_FLAG
 308         /* Use undocumented flag to enforce drawing direction
 309          * FIXME: This does not work with Qt 5.11 (ticket #11284).
 310          */
 311         ptl->setFlags(rtl ? Qt::TextForceRightToLeft : Qt::TextForceLeftToRight);
 312 #endif
 313
 314 #ifdef BIDI_USE_OVERRIDE
 315         /* Use unicode override characters to enforce drawing direction
 316          * Source: http://www.iamcal.com/understanding-bidirectional-text/
 317          */
 318         if (rtl)
 319                 // Right-to-left override: forces to draw text right-to-left
 320                 ptl->setText(QChar(0x202E) + toqstr(s));
 321         else
 322                 // Left-to-right override: forces to draw text left-to-right
 323                 ptl->setText(QChar(0x202D) + toqstr(s));
 324 #else
 325         ptl->setText(toqstr(s));
 326 #endif
 327
 328         ptl->beginLayout();
 329         ptl->createLine();
 330         ptl->endLayout();
 331         qtextlayout_cache_.insert(s_cache, ptl);
 332         return ptl;
 333 }
 334
 335
 336 int GuiFontMetrics::pos2x(docstring const & s, int pos, bool const rtl,
 337                           double const wordspacing) const
 338 {
 339         if (pos <= 0)
 340                 pos = 0;
 341         shared_ptr<QTextLayout const> tl = getTextLayout(s, rtl, wordspacing);
 342         /* Since QString is UTF-16 and docstring is UCS-4, the offsets may
 343          * not be the same when there are high-plan unicode characters
 344          * (bug #10443).
 345          */
 346         // BIDI_OFFSET accounts for a possible direction override
 347         // character in front of the string.
 348         int const qpos = toqstr(s.substr(0, pos)).length() + BIDI_OFFSET;
 349         return static_cast<int>(tl->lineForTextPosition(qpos).cursorToX(qpos));
 350 }
 351
 352
 353 int GuiFontMetrics::x2pos(docstring const & s, int & x, bool const rtl,
 354                           double const wordspacing) const
 355 {
 356         shared_ptr<QTextLayout const> tl = getTextLayout(s, rtl, wordspacing);
 357         QTextLine const & tline = tl->lineForTextPosition(0);
 358         int qpos = tline.xToCursor(x);
 359         int newx = static_cast<int>(tline.cursorToX(qpos));
 360         // The value of qpos may be wrong in rtl text (see ticket #10569).
 361         // To work around this, let's have a look at adjacent positions to
 362         // see whether we find closer matches.
 363         if (rtl && newx < x) {
 364                 while (qpos > 0) {
 365                         int const xm = static_cast<int>(tline.cursorToX(qpos - 1));
 366                         if (abs(xm - x) < abs(newx - x)) {
 367                                 --qpos;
 368                                 newx = xm;
 369                         } else
 370                                 break;
 371                 }
 372         } else if (rtl && newx > x) {
 373                 while (qpos < tline.textLength()) {
 374                         int const xp = static_cast<int>(tline.cursorToX(qpos + 1));
 375                         if (abs(xp - x) < abs(newx - x)) {
 376                                 ++qpos;
 377                                 newx = xp;
 378                         } else
 379                                 break;
 380                 }
 381         }
 382         // correct x value to the actual cursor position.
 383         x = newx;
 384
 385         /* Since QString is UTF-16 and docstring is UCS-4, the offsets may
 386          * not be the same when there are high-plan unicode characters
 387          * (bug #10443).
 388          */
 389 #if QT_VERSION < 0x040801 || QT_VERSION >= 0x050100
 390         int pos = qstring_to_ucs4(tl->text().left(qpos)).length();
 391         // there may be a direction override character in front of the string.
 392         return max(pos - BIDI_OFFSET, 0);
 393 #else
 394         /* Due to QTBUG-25536 in 4.8.1 <= Qt < 5.1.0, the string returned
 395          * by QString::toUcs4 (used by qstring_to_ucs4) may have wrong
 396          * length. We work around the problem by trying all docstring
 397          * positions until the right one is found. This is slow only if
 398          * there are many high-plane Unicode characters. It might be
 399          * worthwhile to implement a dichotomy search if this shows up
 400          * under a profiler.
 401          */
 402         // there may be a direction override character in front of the string.
 403         qpos = max(qpos - BIDI_OFFSET, 0);
 404         int pos = min(qpos, static_cast<int>(s.length()));
 405         while (pos >= 0 && toqstr(s.substr(0, pos)).length() != qpos)
 406                 --pos;
 407         LASSERT(pos > 0 || qpos == 0, /**/);
 408         return pos;
 409 #endif
 410 }
 411
 412
 413 int GuiFontMetrics::countExpanders(docstring const & str) const
 414 {
 415         // Numbers of characters that are expanded by inter-word spacing.  These
 416         // characters are spaces, except for characters 09-0D which are treated
 417         // specially.  (From a combination of testing with the notepad found in qt's
 418         // examples, and reading the source code.)  In addition, consecutive spaces
 419         // only count as one expander.
 420         bool wasspace = false;
 421         int nexp = 0;
 422         for (char_type c : str)
 423                 if (c > 0x0d && QChar(c).isSpace()) {
 424                         if (!wasspace) {
 425                                 ++nexp;
 426                                 wasspace = true;
 427                         }
 428                 } else
 429                         wasspace = false;
 430         return nexp;
 431 }
 432
 433
 434 pair<int, int>
 435 GuiFontMetrics::breakAt_helper(docstring const & s, int const x,
 436                                bool const rtl, bool const force) const
 437 {
 438         QTextLayout tl;
 439         /* Qt will not break at a leading or trailing space, and we need
 440          * that sometimes, see http://www.lyx.org/trac/ticket/9921.
 441          *
 442          * To work around the problem, we enclose the string between
 443          * zero-width characters so that the QTextLayout algorithm will
 444          * agree to break the text at these extremal spaces.
 445          */
 446         // Unicode character ZERO WIDTH NO-BREAK SPACE
 447         QChar const zerow_nbsp(0xfeff);
 448         QString qs = zerow_nbsp + toqstr(s) + zerow_nbsp;
 449 #ifdef BIDI_USE_FLAG
 450         /* Use undocumented flag to enforce drawing direction
 451          * FIXME: This does not work with Qt 5.11 (ticket #11284).
 452          */
 453         tl.setFlags(rtl ? Qt::TextForceRightToLeft : Qt::TextForceLeftToRight);
 454 #endif
 455
 456 #ifdef BIDI_USE_OVERRIDE
 457         /* Use unicode override characters to enforce drawing direction
 458          * Source: http://www.iamcal.com/understanding-bidirectional-text/
 459          */
 460         if (rtl)
 461                 // Right-to-left override: forces to draw text right-to-left
 462                 qs = QChar(0x202E) + qs;
 463         else
 464                 // Left-to-right override: forces to draw text left-to-right
 465                 qs =  QChar(0x202D) + qs;
 466 #endif
 467         int const offset = 1 + BIDI_OFFSET;
 468
 469         tl.setText(qs);
 470         tl.setFont(font_);
 471         QTextOption to;
 472         to.setWrapMode(force ? QTextOption::WrapAtWordBoundaryOrAnywhere
 473                              : QTextOption::WordWrap);
 474         tl.setTextOption(to);
 475         tl.beginLayout();
 476         QTextLine line = tl.createLine();
 477         line.setLineWidth(x);
 478         tl.createLine();
 479         tl.endLayout();
 480         int const line_wid = iround(line.horizontalAdvance());
 481         if ((force && line.textLength() == offset) || line_wid > x)
 482                 return {-1, -1};
 483         /* Since QString is UTF-16 and docstring is UCS-4, the offsets may
 484          * not be the same when there are high-plan unicode characters
 485          * (bug #10443).
 486          */
 487         // The variable `offset' is here to account for the extra leading characters.
 488         // The ending character zerow_nbsp has to be ignored if the line is complete.
 489         int const qlen = line.textLength() - offset - (line.textLength() == qs.length());
 490 #if QT_VERSION < 0x040801 || QT_VERSION >= 0x050100
 491         int len = qstring_to_ucs4(qs.mid(offset, qlen)).length();
 492 #else
 493         /* Due to QTBUG-25536 in 4.8.1 <= Qt < 5.1.0, the string returned
 494          * by QString::toUcs4 (used by qstring_to_ucs4) may have wrong
 495          * length. We work around the problem by trying all docstring
 496          * positions until the right one is found. This is slow only if
 497          * there are many high-plane Unicode characters. It might be
 498          * worthwhile to implement a dichotomy search if this shows up
 499          * under a profiler.
 500          */
 501         int len = min(qlen, static_cast<int>(s.length()));
 502         while (len >= 0 && toqstr(s.substr(0, len)).length() != qlen)
 503                 --len;
 504         LASSERT(len > 0 || qlen == 0, /**/);
 505 #endif
 506         return {len, line_wid};
 507 }
 508
 509
 510 bool GuiFontMetrics::breakAt(docstring & s, int & x, bool const rtl, bool const force) const
 511 {
 512         PROFILE_THIS_BLOCK(breakAt);
 513         if (s.empty())
 514                 return false;
 515
 516         docstring const s_cache =
 517                 s + convert<docstring>(x) + (rtl ? "r" : "l") + (force ? "f" : "w");
 518         pair<int, int> pp;
 519
 520         if (breakat_cache_.contains(s_cache))
 521                 pp = breakat_cache_[s_cache];
 522         else {
 523                 PROFILE_CACHE_MISS(breakAt);
 524                 pp = breakAt_helper(s, x, rtl, force);
 525                 breakat_cache_.insert(s_cache, pp, s_cache.size() * sizeof(char_type));
 526         }
 527         if (pp.first == -1)
 528                 return false;
 529         s = s.substr(0, pp.first);
 530         x = pp.second;
 531         return true;
 532 }
 533
 534
 535 void GuiFontMetrics::rectText(docstring const & str,
 536         int & w, int & ascent, int & descent) const
 537 {
 538         // FIXME: let offset depend on font (this is Inset::TEXT_TO_OFFSET)
 539         int const offset = 4;
 540
 541         w = width(str) + offset;
 542         ascent = metrics_.ascent() + offset / 2;
 543         descent = metrics_.descent() + offset / 2;
 544 }
 545
 546
 547 void GuiFontMetrics::buttonText(docstring const & str, const int offset,
 548         int & w, int & ascent, int & descent) const
 549 {
 550         rectText(str, w, ascent, descent);
 551         w += offset;
 552 }
 553
 554
 555 Dimension const GuiFontMetrics::defaultDimension() const
 556 {
 557         return Dimension(0, maxAscent(), maxDescent());
 558 }
 559
 560
 561 Dimension const GuiFontMetrics::dimension(char_type c) const
 562 {
 563         return Dimension(width(c), ascent(c), descent(c));
 564 }
 565
 566
 567 GuiFontMetrics::AscendDescend const GuiFontMetrics::fillMetricsCache(
 568                 char_type c) const
 569 {
 570         QRect r;
 571         if (is_utf16(c))
 572                 r = metrics_.boundingRect(ucs4_to_qchar(c));
 573         else
 574                 r = metrics_.boundingRect(toqstr(docstring(1, c)));
 575
 576         AscendDescend ad = { -r.top(), r.bottom() + 1};
 577         // We could as well compute the width but this is not really
 578         // needed for now as it is done directly in width() below.
 579         metrics_cache_.insert(c, ad);
 580
 581         return ad;
 582 }
 583
 584
 585 int GuiFontMetrics::width(char_type c) const
 586 {
 587         int value = width_cache_.value(c, outOfLimitMetric);
 588         if (value != outOfLimitMetric)
 589                 return value;
 590
 591         if (is_utf16(c))
 592                 value = metrics_.width(ucs4_to_qchar(c));
 593         else
 594                 value = metrics_.width(toqstr(docstring(1, c)));
 595
 596         width_cache_.insert(c, value);
 597
 598         return value;
 599 }
 600
 601
 602 int GuiFontMetrics::ascent(char_type c) const
 603 {
 604         static AscendDescend const outOfLimitAD =
 605                 {outOfLimitMetric, outOfLimitMetric};
 606         AscendDescend value = metrics_cache_.value(c, outOfLimitAD);
 607         if (value.ascent != outOfLimitMetric)
 608                 return value.ascent;
 609
 610         value = fillMetricsCache(c);
 611         return value.ascent;
 612 }
 613
 614
 615 int GuiFontMetrics::descent(char_type c) const
 616 {
 617         static AscendDescend const outOfLimitAD =
 618                 {outOfLimitMetric, outOfLimitMetric};
 619         AscendDescend value = metrics_cache_.value(c, outOfLimitAD);
 620         if (value.descent != outOfLimitMetric)
 621                 return value.descent;
 622
 623         value = fillMetricsCache(c);
 624         return value.descent;
 625 }
 626
 627 } // namespace frontend
 628 } // namespace lyx