C++ Qt 学习（一）：Qt 入门

Robot_Yue2023-11-02 12:28

0. 基础知识

0.1 qmake 和 cmake 对比

  • qmake：qt 独有的代码构建工具
  • cmake：C++ 通用的代码构建工具，绝大部分 C++ 开源项目都使用 cmake 管理代码
  • qt 项目，没有特殊要求，使用 qmake 即可

0.2 Qt 3 个窗口类的区别

  • QMainWindow
    • 包含菜单栏、工具栏、状态栏
    • QMainWindow 使用的场景不多
  • QWidget
    • 一个普通的窗口，不包含菜单栏、状态栏，除了登录界面
    • 新建项目时建议使用 Qwidget，因为大部分的窗口可能都要做成无边框窗口，需要自定义标题栏，实现拉伸等
  • QDialog
    • 对话框，常用来做登录窗口、弹出窗口 (例如设置界面)

1. 图片查看软件

1.1 main.cpp

cpp 复制代码 
#include "widget.h"

#include <QApplication>

int main(int argc, char *argv[]) {
    QApplication a(argc, argv);
    Widget w;
    w.show();
    return a.exec();
}

1.2 widget.h

cpp 复制代码 
#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H

#include <QWidget>

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class Widget; }
QT_END_NAMESPACE

class Widget : public QWidget {
    Q_OBJECT

public:
    Widget(QWidget *parent = nullptr);
    ~Widget();

private:
    void open1();  // 基础版本
    void open2();  // 记住上次打开的路径，并指定默认的路径为 文档/图片
    void open3();  // 图片自适应显示

private slots:
    void on_btnOpen_clicked();

private:
    Ui::Widget *ui;
};
#endif // WIDGET_H

1.3 widget.cpp

cpp 复制代码 
#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
#include <QFileDialog>
#include <QSettings>  // 用于读取和写入应用程序的设置和配置信息
#include <QDebug>
#include <QStandardPaths>
#include <memory>     // 智能指针

Widget::Widget(QWidget *parent) : QWidget(parent), ui(new Ui::Widget) {
    ui->setupUi(this);

    ui->label_image->clear();
}

Widget::~Widget() {
    delete ui;
}

void Widget::open1() {
    // QFileDialog::getOpenFileName() 用于显示一个打开文件对话框，并返回用户选择的文件路径
    // 参数：指向当前窗口的指针 this，打开的窗口标题，默认打开路径，文件类型过滤器
    QString filename = QFileDialog::getOpenFileName(this, "请选择图片", "D:/", "图片(*.png *jpg);");

    if(filename.isEmpty()) {
        return;
    }

    ui->lineEdit_path->setText(filename);  // 显示图片路径
    ui->label_image->setPixmap((QPixmap(filename)));  // 显示图片
}

// 记住上次打开的路径，并指定默认的路径为 文档/图片
void Widget::open2() {
    // qApp->applicationDirPath() 用于获取当前应用程序所在的目录路径
    // "/config/Setting.ini" 是一个固定的字符串表示配置文件的路径
    QString config_path = qApp->applicationDirPath() + "/config/Setting.ini";
    qDebug() << config_path;

    // 使用智能指针创建了一个 QSettings 对象，并使用指定的配置文件路径和格式进行初始化
    // QSettings::IniFormat 是一个枚举值，用于指定配置文件的格式，此处采用的是 ini 格式的配置文件
    // 通过 pIniSet 指针调用 value() 函数来获取指定键的值，并将其转换为 QString 类型
    std::unique_ptr<QSettings> pIniSet(new QSettings(config_path, QSettings::IniFormat));
    QString lastPath = pIniSet->value("/LastPath/path").toString();

    // 设置默认读取路径为 windows 下 图片 目录
    if(lastPath.isEmpty()) {
        lastPath = QStandardPaths::writableLocation(QStandardPaths::PicturesLocation);
    }

    QString filename = QFileDialog::getOpenFileName(this, "请选择图片", lastPath, "图片(*.png *jpg);");

    if(filename.isEmpty()) {
        return;
    }

    ui->lineEdit_path->setText(filename);
    ui->label_image->setPixmap((QPixmap(filename)));

    // 找到给定文件名（filename）中最后一个斜杠"/"的位置
    int end = filename.lastIndexOf("/");
    // 提取文件名中最后一个斜杠"/"之前的部分，即路径部分
    QString _path = filename.left(end);
    // 将键 "/LastPath/path" 的值设置为 _path
    pIniSet->setValue("/LastPath/path", _path);

    qDebug() << _path;
}

// 图片自适应显示
void Widget::open3() {
    QString config_path = qApp->applicationDirPath() + "/config/Setting.ini";
    qDebug() << config_path;

    std::unique_ptr<QSettings> pIniSet(new QSettings(config_path, QSettings::IniFormat));
    QString lastPath = pIniSet->value("/LastPath/path").toString();

    if(lastPath.isEmpty()) {
        lastPath = QStandardPaths::writableLocation(QStandardPaths::PicturesLocation);
    }

    QString filename = QFileDialog::getOpenFileName(this, "请选择图片", lastPath, "图片(*.png *jpg);");

    if(filename.isEmpty()) {
        return;
    }

    ui->lineEdit_path->setText(filename);

    // 图片自适应显示
    std::unique_ptr<QPixmap> pix(new QPixmap(filename));  // 通过给定的文件名(filename)加载图像数据
    // 将加载的图像按照 ui->label_image 控件的大小进行缩放
    // Qt::KeepAspectRatio：保持图像的纵横比例不变
    pix->scaled(ui->label_image->size(), Qt::KeepAspectRatio);
    ui->label_image->setScaledContents(true);  // 当图像大于控件大小时，将自动缩放以适应控件的大小
    ui->label_image->setPixmap(*pix);  // 设置 ui->label_image 控件的图像为加载并缩放后的图像

    int end = filename.lastIndexOf("/");
    QString _path = filename.left(end);
    pIniSet->setValue("/LastPath/path", _path);
    qDebug() << _path;
}

void Widget::on_btnOpen_clicked() {
    //open1();
    //open2();
    open3();
}

1.4 widget.ui

2. C++ lambda 函数详解

  • C++ lambda 表达式的本质就是重载了 operator() ，lambda 是一个类，在调用时会进行编译展开，因此 lambda 表达式对象其实就是一个匿名的 functor，所以 lambda 表达式也叫匿名函数对象

    • Qt 槽函数可以使用 lambda 函数来写

  • C++ 中 lambda 表达式的构成

    cpp 复制代码 
    [捕获列表](形参列表) mutable 异常列表->返回类型  {
    函数体
}
    • 捕获列表：捕获外部变量，捕获的变量可以在函数体中使用，可以省略，即不捕获外部变量
    • 形参列表：和普通函数的形参列表一样。可省略，即无参数列表
    • mutable：如果有，则表示在函数体中可以修改捕获变量，根据具体需求决定是否需要省略
    • 异常列表：noexcept /throw(...)，和普通函数的异常列表一样，可省略，即代表可能抛出任何类型的异常
    • 返回类型：和函数的返回类型一样。可省略，如省略，编译器将自动推导返回类型
    • 函数体：代码实现，可省略，但是没意义

  • 捕获方式

    • 值捕获：不能在 lambda 表达式中修改捕获变量的值
    • 引用捕获：使用引用捕获一个外部变量，需在捕获列表变量前面加上一个引用说明符 &
    • 隐式捕获
    cpp 复制代码 
    #include <iostream>

using namespace std;

int main() {
    // 1、值捕获
    int value = 100;
    
    auto f = [value](int a, int b)->int {
        //value++;  // 不能在 lambda 表达式中修改捕获变量的值
        return a + b + value;
    };
    
    cout << f(1, 2) << endl;
    
    // 2、引用捕获
    auto f2 = [&value](int a, int b)->int {
        value++;
        return a + b;
    };
    
    cout << f2(1, 3) << endl;
    cout << "value = " << value << endl;
    
    // 3、隐式捕获
        // = 值捕获
        // & 引用捕获
    int age = 123;
    auto f3 = [&](int a, int b)->int {
        value++;
        age++;
        return a + b;
    };
    
    return 0;
}

3. 槽函数的常见写法

  • Qt 4 写法

    cpp 复制代码 
    connect(ui->btnOpen, SIGNAL(clicked), this, SLOT(open()));
    • 不推荐这种写法，如果 SIGNAL写错了，或者信号名字、槽函数名字写错了编译器检查不出来，导致程序无响应，引起不必要的误解

  • Qt 5 写法

    cpp 复制代码 
    connect(ui.btnOpen, QPushButton::clicked, this, &Widget::open);
    • 推荐使用这种写法

  • lambda 函数表达式写法

    cpp 复制代码 
    connect(ui.btnOpen, &QPushButton::clicked, [=](){
    // 具体代码实现
});
    • 适用于 slot 代码比较少的逻辑

  • 直接法

    cpp 复制代码 
    void on_控件名_信号名();
    • 这种不用 connect，Qt 自动连接

4. 自定义信号及参数注册

4.1 跨 UI 发送自定义信号

  • 如何自定义信号

    • 使用signals声明
    • 返回值是void
    • 在需要发送的地方使用下述方法进行发送
      • emit 信号名字(参数);
    • 在需要链接的地方使用connect进行链

  • widget.h

    cpp 复制代码 
    #ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H

#include <QWidget>

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class Widget; }
QT_END_NAMESPACE

class Widget : public QWidget {
    Q_OBJECT

public:
    Widget(QWidget *parent = nullptr);
    ~Widget();

private slots:
    void on_btnOpen_clicked();

private:
    Ui::Widget *ui;
};
#endif // WIDGET_H

  • dialog.h

    • 跨 UI 发送：New File --> Qt Designer Form Class --> Dialog without Buttons
    cpp 复制代码 
    #ifndef DIALOG_H
#define DIALOG_H

#include <QDialog>

namespace Ui { class Dialog; }

class Dialog : public QDialog {
    Q_OBJECT

public:
    explicit Dialog(QWidget *parent = nullptr);
    ~Dialog();

private slots:
    void on_btnAdd_clicked();

signals:
    void sig_addOne(int value);

private:
    Ui::Dialog *ui;
};

#endif // DIALOG_H

  • widget.cpp

    cpp 复制代码 
    #include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
#include "dialog.h" // 跨 UI 头文件

Widget::Widget(QWidget *parent) : QWidget(parent), ui(new Ui::Widget) {
    ui->setupUi(this);
}

Widget::~Widget() {
    delete ui;
}

void Widget::on_btnOpen_clicked() {
    Dialog dlg;

    // 使用 lambda 函数编写槽函数
    connect(&dlg, &Dialog::sig_addOne, [=](int value) {
        ui->lineEdit->setText(QString::number(value));
    });

    dlg.exec();  // 需放在 connect 后，因为此行为事件循环会阻塞 UI
}

  • dialog.cpp

    cpp 复制代码 
    #include "dialog.h"
#include "ui_dialog.h"

Dialog::Dialog(QWidget *parent) : QDialog(parent), ui(new Ui::Dialog) {
    ui->setupUi(this);
}

Dialog::~Dialog() {
    delete ui;
}

void Dialog::on_btnAdd_clicked() {
    static int value = 100;
    emit sig_addOne(value++); // 实现跨 UI 自加操作
}

4.2 跨线程发送自定义信号

Qt 的子线程无法直接修改 ui，需要发送信号到 ui 线程进行修改

  • widget.h

    cpp 复制代码 
    #ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H

#include <QWidget>
#include "childthread.h"

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui { class Widget; }
QT_END_NAMESPACE

class Widget : public QWidget {
    Q_OBJECT

public:
    Widget(QWidget *parent = nullptr);
    ~Widget();

private slots:
    void on_btnUpdate_clicked();
    void showInfo(Score s);

private:
    Ui::Widget *ui;
};
#endif // WIDGET_H

  • widget.cpp

    cpp 复制代码 
    #include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
#include <QDebug>

Widget::Widget(QWidget *parent) : QWidget(parent), ui(new Ui::Widget) {
    ui->setupUi(this);

    qDebug() << "ui thread id = " << QThread::currentThreadId();
}

Widget::~Widget() {
    delete ui;
}

void Widget::on_btnUpdate_clicked() {
    ChildThread *ch = new ChildThread();

    // 以下实现还是在子线程中（不在 ui 线程中），无法直接修改 ui
//    connect(ch, &ChildThread::sig_SendToUI, [=](Score s) {
//        string info = s.name + "id = " + to_string(s.id) + " age = " + to_string(s.age);
//        ui->lineEdit->setText(QString::fromStdString(info));
//        // 用于验证 slot 与 ui 下是否同属一个线程（id）
//        // 结果表明此处的 slot 与子线程的 run() 同属一个线程（id）
//        qDebug() << "slot thread id = " << QThread::currentThreadId();
//    });

    // 以下实现在 ui 线程 (主线程) 中，可以直接修改 ui
    connect(ch, &ChildThread::sig_SendToUI, this, &Widget::showInfo);

    ch->start();
}

void Widget::showInfo(Score s) {
    qDebug() << "ui thread id2 = " << QThread::currentThreadId();

    string info = s.name + "id = " + to_string(s.id) + " age = " + to_string(s.age);
    ui->lineEdit->setText(QString::fromStdString(info));
}

  • childthread.h

    cpp 复制代码 
    #ifndef CHILDTHREAD_H
#define CHILDTHREAD_H

#include <QThread>
#include <string>

using namespace std;

struct Score {
    string name;
    int id;
    int age;
};

class ChildThread : public QThread {
    Q_OBJECT

public:
    ChildThread();

protected:
    void run() override;

signals:
    void sig_SendToUI(Score score);
};

#endif // CHILDTHREAD_H

  • childthread.cpp

    cpp 复制代码 
    #include "childthread.h"
#include <QDebug>

ChildThread::ChildThread() {
    // 非基础类型参数需要注册
    qRegisterMetaType<Score>("Score");
    qRegisterMetaType<string>("string");
}

void ChildThread::run() {
    qDebug() << "run thread id = " << QThread::currentThreadId();

    Score s;
    s.name = "jack";
    s.id = 1001;
    s.age = 26;

    emit sig_SendToUI(s);  // 发送信号
}

4.3 处理信号重名问题

  • 例如 QComboBox 的信号

    cpp 复制代码 
    Q_SIGNALS:
    void currentIndexChanged(int index);
    void currentIndexChanged(const QString &);

  • 解决方案

    cpp 复制代码 
    // 错误写法
connect(ui->comboBox, &QComboBox::currentIndexChanged, this, &Widget::onIndex);

// 解决方案一
connect(ui->comboBox, SIGNAL(currentIndexChanged(int)), this, SLOT(onIndex(int)));

// 解决方案二
connect(ui->comboBox, QOverload<int>::of(&QComboBox::currentIndexChanged), this, &Widget::onIndex);

5. connect 函数详解

cpp 复制代码 
template <typename Func1, typename Func2>
static inline QMetaObject::Connection connect(const typename QtPrivate::FunctionPointer<Func1>::Object *sender,
                                              Func1 signal,
                                              const typename QtPrivate::FunctionPointer<Func2>::Object *receiver,
                                              Func2 slot,
                                              Qt::ConnectionType type = Qt::AutoConnection)
cpp 复制代码 
enum ConnectionType {
    AutoConnection,
    DirectConnection,
    QueuedConnection,
    BlockingQueuedConnection,
    UniqueConnection =  0x80,
    SingleShotConnection = 0x100,
};

  • AutoConnection

    • 默认连接方式，如果接收方在发出信号的线程中，使用 Qt::DirectConnection
    • 否则使用 Qt::QueuedConnection，在发出信号时确定连接类型
    • Qt 中默认使用 AutoConnection，所以平时写信号槽时都是 4 个参数

  • DirectConnection

    • 当发出信号时，插槽立即被调用，槽在发送信号的线程中执行

  • QueuedConnection

    • 当控制返回到接收方线程的事件循环时调用槽，槽在接收方的线程中执行

  • BlockingQueuedConnection

    • 与 Qt::QueuedConnection 相同，只是发送信号的线程会阻塞，直到槽返回
    • 如果接收方存在于发送信号的线程中，则不能使用此连接，否则应用程序将产生死锁

  • UniqueConnection

    • 这是一个可以使用按位 OR 与上述任何一种连接类型组合的标志，当 Qt::UniqueConnection 被设置时，如果连接已经存在，QObject::connect() 将失败 (例如，如果相同的信号已经连接到相同的对象对的插槽)

6. Qt 信号槽与 MOC

  • moc 全称是 Meta-Object Compiler，也就是 "元对象编译器"

    • Qt 程序在交由标准编译器编译之前，先要使用 moc 分析 C++ 源文件
    • 如果发现在一个头文件中包含了宏 Q_OBJECT，则会生成另外一个 C++ 源文件，这个源文件中包含了 Q_OBJECT 宏的实现代码，这个新的文件名是原文件名前面加上 moc_ 构成，这个新的文件同样将进入编译系统，最终被链接到二进制代码中去。因此，这个新的文件不是 "替换" 掉旧的文件，而是与原文件一起参与编译
    • 另外，还可看出：moc 的执行是在预处理器之前，因为预处理器执行之后，Q_OBJECT 宏就不存在了

    可以这么理解，moc 把 Qt 中一些不是 C++ 的关键字做了解析，让 C++ 编译器认识，例如：slots, signals，emit 等，moc 会把这些重新编译解析

7. Qt 内存管理机制

  • C++ 派生类

    • 构造顺序：先执行基类的构造函数，再执行派生类的构造函数
    • 析构顺序：先执行派生类的析构函数，再执行基类的析构函数

  • Qt 半内存管理机制

    • QObject 及其派生类的对象，如果其 parent 非 0，那么其 parent 析构时会析构该对象
    • QWidget 及其派生类的对象，可以设置 Qt::WA_DeleteOnClose 标志位，当 close 时会调用 QWidgetPrivate::close_helper，进而调用 deleteLater 析构该对象

8. 解决 Qt 中文乱码问题

  • 粘贴别人的代码时，首先在记事本里复制一遍，再粘贴到 QtCreator

  • 使用 u8

    • ui.pushButton->setText (u8"你好")

  • 不使用 QtCreator开发，直接使用 vs2019

  • 其他设置

    • QtCreator --- 选项 --- 文本编辑器 --- UTF8 BOM 总是删除
    • #pragma execution_character_set("utf-8")
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