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          * Also, as a safety measure, always use QFontMetrics::width with
 230          * our math fonts.
 231         */
 232         int w = 0;
 233         // is the string a single character from a math font ?
 234 #if QT_VERSION >= 0x040800
 235         bool const math_char = s.length() == 1 || font_.styleName() == "LyX";
 236 #else
 237         bool const math_char = s.length() == 1;
 238 #endif
 239         // keep value 0 for math chars with width 0
 240         if (!math_char || metrics_.width(toqstr(s)) != 0) {
 241                 QTextLayout tl;
 242                 tl.setText(toqstr(s));
 243                 tl.setFont(font_);
 244                 tl.beginLayout();
 245                 QTextLine line = tl.createLine();
 246                 tl.endLayout();
 247                 if (math_char)
 248                         w = iround(line.naturalTextWidth());
 249                 else
 250                         w = iround(line.horizontalAdvance());
 251         }
 252         strwidth_cache_.insert(s, w, s.size() * sizeof(char_type));
 253         return w;
 254 }
 255
 256
 257 int GuiFontMetrics::width(QString const & ucs2) const
 258 {
 259         return width(qstring_to_ucs4(ucs2));
 260 }
 261
 262
 263 int GuiFontMetrics::signedWidth(docstring const & s) const
 264 {
 265         if (s.empty())
 266                 return 0;
 267
 268         if (s[0] == '-')
 269                 return -width(s.substr(1, s.size() - 1));
 270         else
 271                 return width(s);
 272 }
 273
 274
 275 shared_ptr<QTextLayout const>
 276 GuiFontMetrics::getTextLayout(docstring const & s, bool const rtl,
 277                               double const wordspacing) const
 278 {
 279         PROFILE_THIS_BLOCK(getTextLayout);
 280         docstring const s_cache =
 281                 s + (rtl ? "r" : "l") + convert<docstring>(wordspacing);
 282         if (auto ptl = qtextlayout_cache_[s_cache])
 283                 return ptl;
 284         PROFILE_CACHE_MISS(getTextLayout);
 285         auto const ptl = make_shared<QTextLayout>();
 286         ptl->setCacheEnabled(true);
 287         QFont copy = font_;
 288         copy.setWordSpacing(wordspacing);
 289         ptl->setFont(copy);
 290
 291 #ifdef BIDI_USE_FLAG
 292         /* Use undocumented flag to enforce drawing direction
 293          * FIXME: This does not work with Qt 5.11 (ticket #11284).
 294          */
 295         ptl->setFlags(rtl ? Qt::TextForceRightToLeft : Qt::TextForceLeftToRight);
 296 #endif
 297
 298 #ifdef BIDI_USE_OVERRIDE
 299         /* Use unicode override characters to enforce drawing direction
 300          * Source: http://www.iamcal.com/understanding-bidirectional-text/
 301          */
 302         if (rtl)
 303                 // Right-to-left override: forces to draw text right-to-left
 304                 ptl->setText(QChar(0x202E) + toqstr(s));
 305         else
 306                 // Left-to-right override: forces to draw text left-to-right
 307                 ptl->setText(QChar(0x202D) + toqstr(s));
 308 #else
 309         ptl->setText(toqstr(s));
 310 #endif
 311
 312         ptl->beginLayout();
 313         ptl->createLine();
 314         ptl->endLayout();
 315         qtextlayout_cache_.insert(s_cache, ptl);
 316         return ptl;
 317 }
 318
 319
 320 int GuiFontMetrics::pos2x(docstring const & s, int pos, bool const rtl,
 321                           double const wordspacing) const
 322 {
 323         if (pos <= 0)
 324                 pos = 0;
 325         shared_ptr<QTextLayout const> tl = getTextLayout(s, rtl, wordspacing);
 326         /* Since QString is UTF-16 and docstring is UCS-4, the offsets may
 327          * not be the same when there are high-plan unicode characters
 328          * (bug #10443).
 329          */
 330         // BIDI_OFFSET accounts for a possible direction override
 331         // character in front of the string.
 332         int const qpos = toqstr(s.substr(0, pos)).length() + BIDI_OFFSET;
 333         return static_cast<int>(tl->lineForTextPosition(qpos).cursorToX(qpos));
 334 }
 335
 336
 337 int GuiFontMetrics::x2pos(docstring const & s, int & x, bool const rtl,
 338                           double const wordspacing) const
 339 {
 340         shared_ptr<QTextLayout const> tl = getTextLayout(s, rtl, wordspacing);
 341         QTextLine const & tline = tl->lineForTextPosition(0);
 342         int qpos = tline.xToCursor(x);
 343         int newx = static_cast<int>(tline.cursorToX(qpos));
 344         // The value of qpos may be wrong in rtl text (see ticket #10569).
 345         // To work around this, let's have a look at adjacent positions to
 346         // see whether we find closer matches.
 347         if (rtl && newx < x) {
 348                 while (qpos > 0) {
 349                         int const xm = static_cast<int>(tline.cursorToX(qpos - 1));
 350                         if (abs(xm - x) < abs(newx - x)) {
 351                                 --qpos;
 352                                 newx = xm;
 353                         } else
 354                                 break;
 355                 }
 356         } else if (rtl && newx > x) {
 357                 while (qpos < tline.textLength()) {
 358                         int const xp = static_cast<int>(tline.cursorToX(qpos + 1));
 359                         if (abs(xp - x) < abs(newx - x)) {
 360                                 ++qpos;
 361                                 newx = xp;
 362                         } else
 363                                 break;
 364                 }
 365         }
 366         // correct x value to the actual cursor position.
 367         x = newx;
 368
 369         /* Since QString is UTF-16 and docstring is UCS-4, the offsets may
 370          * not be the same when there are high-plan unicode characters
 371          * (bug #10443).
 372          */
 373 #if QT_VERSION < 0x040801 || QT_VERSION >= 0x050100
 374         int pos = qstring_to_ucs4(tl->text().left(qpos)).length();
 375         // there may be a direction override character in front of the string.
 376         return max(pos - BIDI_OFFSET, 0);
 377 #else
 378         /* Due to QTBUG-25536 in 4.8.1 <= Qt < 5.1.0, the string returned
 379          * by QString::toUcs4 (used by qstring_to_ucs4) may have wrong
 380          * length. We work around the problem by trying all docstring
 381          * positions until the right one is found. This is slow only if
 382          * there are many high-plane Unicode characters. It might be
 383          * worthwhile to implement a dichotomy search if this shows up
 384          * under a profiler.
 385          */
 386         // there may be a direction override character in front of the string.
 387         qpos = max(qpos - BIDI_OFFSET, 0);
 388         int pos = min(qpos, static_cast<int>(s.length()));
 389         while (pos >= 0 && toqstr(s.substr(0, pos)).length() != qpos)
 390                 --pos;
 391         LASSERT(pos > 0 || qpos == 0, /**/);
 392         return pos;
 393 #endif
 394 }
 395
 396
 397 int GuiFontMetrics::countExpanders(docstring const & str) const
 398 {
 399         // Numbers of characters that are expanded by inter-word spacing.  These
 400         // characters are spaces, except for characters 09-0D which are treated
 401         // specially.  (From a combination of testing with the notepad found in qt's
 402         // examples, and reading the source code.)  In addition, consecutive spaces
 403         // only count as one expander.
 404         bool wasspace = false;
 405         int nexp = 0;
 406         for (char_type c : str)
 407                 if (c > 0x0d && QChar(c).isSpace()) {
 408                         if (!wasspace) {
 409                                 ++nexp;
 410                                 wasspace = true;
 411                         }
 412                 } else
 413                         wasspace = false;
 414         return nexp;
 415 }
 416
 417
 418 pair<int, int>
 419 GuiFontMetrics::breakAt_helper(docstring const & s, int const x,
 420                                bool const rtl, bool const force) const
 421 {
 422         QTextLayout tl;
 423         /* Qt will not break at a leading or trailing space, and we need
 424          * that sometimes, see http://www.lyx.org/trac/ticket/9921.
 425          *
 426          * To work around the problem, we enclose the string between
 427          * zero-width characters so that the QTextLayout algorithm will
 428          * agree to break the text at these extremal spaces.
 429          */
 430         // Unicode character ZERO WIDTH NO-BREAK SPACE
 431         QChar const zerow_nbsp(0xfeff);
 432         QString qs = zerow_nbsp + toqstr(s) + zerow_nbsp;
 433 #ifdef BIDI_USE_FLAG
 434         /* Use undocumented flag to enforce drawing direction
 435          * FIXME: This does not work with Qt 5.11 (ticket #11284).
 436          */
 437         tl.setFlags(rtl ? Qt::TextForceRightToLeft : Qt::TextForceLeftToRight);
 438 #endif
 439
 440 #ifdef BIDI_USE_OVERRIDE
 441         /* Use unicode override characters to enforce drawing direction
 442          * Source: http://www.iamcal.com/understanding-bidirectional-text/
 443          */
 444         if (rtl)
 445                 // Right-to-left override: forces to draw text right-to-left
 446                 qs = QChar(0x202E) + qs;
 447         else
 448                 // Left-to-right override: forces to draw text left-to-right
 449                 qs =  QChar(0x202D) + qs;
 450 #endif
 451         int const offset = 1 + BIDI_OFFSET;
 452
 453         tl.setText(qs);
 454         tl.setFont(font_);
 455         QTextOption to;
 456         to.setWrapMode(force ? QTextOption::WrapAtWordBoundaryOrAnywhere
 457                              : QTextOption::WordWrap);
 458         tl.setTextOption(to);
 459         tl.beginLayout();
 460         QTextLine line = tl.createLine();
 461         line.setLineWidth(x);
 462         tl.createLine();
 463         tl.endLayout();
 464         int const line_wid = iround(line.horizontalAdvance());
 465         if ((force && line.textLength() == offset) || line_wid > x)
 466                 return {-1, -1};
 467         /* Since QString is UTF-16 and docstring is UCS-4, the offsets may
 468          * not be the same when there are high-plan unicode characters
 469          * (bug #10443).
 470          */
 471         // The variable `offset' is here to account for the extra leading characters.
 472         // The ending character zerow_nbsp has to be ignored if the line is complete.
 473         int const qlen = line.textLength() - offset - (line.textLength() == qs.length());
 474 #if QT_VERSION < 0x040801 || QT_VERSION >= 0x050100
 475         int len = qstring_to_ucs4(qs.mid(offset, qlen)).length();
 476 #else
 477         /* Due to QTBUG-25536 in 4.8.1 <= Qt < 5.1.0, the string returned
 478          * by QString::toUcs4 (used by qstring_to_ucs4) may have wrong
 479          * length. We work around the problem by trying all docstring
 480          * positions until the right one is found. This is slow only if
 481          * there are many high-plane Unicode characters. It might be
 482          * worthwhile to implement a dichotomy search if this shows up
 483          * under a profiler.
 484          */
 485         int len = min(qlen, static_cast<int>(s.length()));
 486         while (len >= 0 && toqstr(s.substr(0, len)).length() != qlen)
 487                 --len;
 488         LASSERT(len > 0 || qlen == 0, /**/);
 489 #endif
 490         return {len, line_wid};
 491 }
 492
 493
 494 bool GuiFontMetrics::breakAt(docstring & s, int & x, bool const rtl, bool const force) const
 495 {
 496         PROFILE_THIS_BLOCK(breakAt);
 497         if (s.empty())
 498                 return false;
 499
 500         docstring const s_cache =
 501                 s + convert<docstring>(x) + (rtl ? "r" : "l") + (force ? "f" : "w");
 502         pair<int, int> pp;
 503
 504         if (breakat_cache_.contains(s_cache))
 505                 pp = breakat_cache_[s_cache];
 506         else {
 507                 PROFILE_CACHE_MISS(breakAt);
 508                 pp = breakAt_helper(s, x, rtl, force);
 509                 breakat_cache_.insert(s_cache, pp, s_cache.size() * sizeof(char_type));
 510         }
 511         if (pp.first == -1)
 512                 return false;
 513         s = s.substr(0, pp.first);
 514         x = pp.second;
 515         return true;
 516 }
 517
 518
 519 void GuiFontMetrics::rectText(docstring const & str,
 520         int & w, int & ascent, int & descent) const
 521 {
 522         // FIXME: let offset depend on font (this is Inset::TEXT_TO_OFFSET)
 523         int const offset = 4;
 524
 525         w = width(str) + offset;
 526         ascent = metrics_.ascent() + offset / 2;
 527         descent = metrics_.descent() + offset / 2;
 528 }
 529
 530
 531 void GuiFontMetrics::buttonText(docstring const & str, const int offset,
 532         int & w, int & ascent, int & descent) const
 533 {
 534         rectText(str, w, ascent, descent);
 535         w += offset;
 536 }
 537
 538
 539 Dimension const GuiFontMetrics::defaultDimension() const
 540 {
 541         return Dimension(0, maxAscent(), maxDescent());
 542 }
 543
 544
 545 Dimension const GuiFontMetrics::dimension(char_type c) const
 546 {
 547         return Dimension(width(c), ascent(c), descent(c));
 548 }
 549
 550
 551 GuiFontMetrics::AscendDescend const GuiFontMetrics::fillMetricsCache(
 552                 char_type c) const
 553 {
 554         QRect r;
 555         if (is_utf16(c))
 556                 r = metrics_.boundingRect(ucs4_to_qchar(c));
 557         else
 558                 r = metrics_.boundingRect(toqstr(docstring(1, c)));
 559
 560         AscendDescend ad = { -r.top(), r.bottom() + 1};
 561         // We could as well compute the width but this is not really
 562         // needed for now as it is done directly in width() below.
 563         metrics_cache_.insert(c, ad);
 564
 565         return ad;
 566 }
 567
 568
 569 int GuiFontMetrics::width(char_type c) const
 570 {
 571         int value = width_cache_.value(c, outOfLimitMetric);
 572         if (value != outOfLimitMetric)
 573                 return value;
 574
 575         if (is_utf16(c))
 576                 value = metrics_.width(ucs4_to_qchar(c));
 577         else
 578                 value = metrics_.width(toqstr(docstring(1, c)));
 579
 580         width_cache_.insert(c, value);
 581
 582         return value;
 583 }
 584
 585
 586 int GuiFontMetrics::ascent(char_type c) const
 587 {
 588         static AscendDescend const outOfLimitAD =
 589                 {outOfLimitMetric, outOfLimitMetric};
 590         AscendDescend value = metrics_cache_.value(c, outOfLimitAD);
 591         if (value.ascent != outOfLimitMetric)
 592                 return value.ascent;
 593
 594         value = fillMetricsCache(c);
 595         return value.ascent;
 596 }
 597
 598
 599 int GuiFontMetrics::descent(char_type c) const
 600 {
 601         static AscendDescend const outOfLimitAD =
 602                 {outOfLimitMetric, outOfLimitMetric};
 603         AscendDescend value = metrics_cache_.value(c, outOfLimitAD);
 604         if (value.descent != outOfLimitMetric)
 605                 return value.descent;
 606
 607         value = fillMetricsCache(c);
 608         return value.descent;
 609 }
 610
 611 } // namespace frontend
 612 } // namespace lyx