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我的QT5学习之路（三）——模板库、工具类和控件(上)

一、前言

　　“合抱之木，生于毫末；九层之台，起于垒土；千里之行，始于足下”，上一章我们知道了如何使用Qt创建简单的示例程序，了解了最基本的Qt框架，在进一步学习Qt框架和消息机制前，我们应该对Qt本身有一个更细致的了解，这个了解就是Qt的模板库、工具类和控件。

二、Qt的模板库、工具类和控件

2.1 字符串类

1、字符串的操作

　　我们了解字符串的操作就是要了解字符串主要有哪些操作符，Qt基于C++继承和强化了string的功能，结构类型为QString，QString提供了一个二元的“+”和“+=”操作符，其中“+=”操作符功能和append函数方法具有同样的功能，是现在一个字符串末尾追加另一个字符串，学习时可基于C++中String类进行比较。

1 QString str1="nihao";
2 QString str2="Qt";
3 
4 str1+=str2;      //str1="nihaoQt"
5 str1=str1+str2;  //str1="nihaoQtQt"
6 str1.append(str2); //str1="nihaoQtQtQt"
7 str1.append("yes"); //str1="nihaoQtQtQtyes"

　　Qt组合字符串的另一个函数楇 QString::sprintf()，此函数支持的格式定义符和C++库中的函数sprintf定义的一样。Qt还提供了另外一种方便的字符串组合方式，使用QString::arg()函数，此函数的重载可以处理多种数据类型，一些重载具有额外的参数对字段的宽度、数字基数或者浮点数精度进行控制。相对于sprintf来说，srg是一个比较好的解决方案，因为它类型安全，完全支持Unicode，并且允许改变"%n"参数的顺序。

1 QString str;
2 str=QString("%1 was born in %2 .").arg("Rimond").arg(1990);
3 //str="Rimond was born in 1990".

　　此外，QString也提供了一些其他组合字符串的方法

函数名称	函数功能
insert()	在原字符串特定的位置插入另一个字符串
prepend()	在原字符串的开头插入另一个字符串
replace()	用指定的字符串代替原字符串中的某些字符

　　为了解决特定场景比如去除一个字符串两端的空白(空白字符包括回车字符“\n”,换行字符“\r”,制表符“\t”和空格字符等)，QString提供了特定的函数。

函数名称	函数功能
trimmed()	移出字符串两端的空白字符
simplified()	移除字符串两端的空白字符，使用单个空格字符“ ”代替字符串中出现的空白字符

1 QString str="  Hello \t  QT \n ! ";
2 str=str.trimmed();
3 
4 //str=" Hello \t to \n you! "
5 //如果使用str=str.simplified()，str的结果是“Hello Qt !”

2、查询字符串数据

　　查询字符串数据有多种样式。

　　(1) QString::startsWith()判断一个字符串是否以某个字符串开头。此函数具有两个参数，第一个参数指定了一个字符串，第二个参数指定是否大小写敏感(默认大小写敏感)。

1 QString str="Hello Qt!";
2 str.startsWith("Hello",Qt::CaseSensitive); //返回真
3 str.startsWith("Qt",Qt::caseSenstive); //返回假

　　(2) QString::endwith()类似于QString::startswith()，它用来判断一个字符串是否以某个字符串结尾。

　　(3) QString::contains()判断一个指定的字符串是否出现过。

1 QString str ="Hello QT!";
2 str.contains("QT",Qt::CaseSensitive);   //返回真

　　(4) QString类还重载了多种用于比较的操作符，用法可参照C++ string类中重载的比较操作符。此外，QString类增加了两个特殊函数。

　　localeAwareCompare(const QString&,const QString&):静态函数，比较前后两个字符串，如果前面字符串小于后面字符串，则返回值为负整数；如果等于则返回0；如果大于则返回值为正整数，该函数用于比较基于本地字符集，而且楇平台相关的，通常该函数用于向用户显示一个有序的字符串列表。

　　compare(const QString&,const QString&::CaseSensitivity):该函数可以指定是否进行大小写的比较，而大小写的比较楇完全基于字符的Unicode编码值的，而且是非常快的，返回值类似于localeAwareCompare函数。

3、字符串的转换

　　由于Qt的跨平台型，可移植性等特点反映了其在字符串上的灵活性，QString类提供了丰富的转换函数，可以实现讲一个字符串转换为数值类型或者其他的字符编码集。

　　(1) QString::toInt()函数实现了将字符串转换为整型数值，类似的函数还有toDouble()、toFloat()、toLong()、toLongLong()等。

1 QString str="125";
2 bool ok;
3 int hex=str.toInt(&ok,16);    //ok=true,hex=293
4 int dec=str.toInt(&ok,10);    //ok=true,dec=125

可以看到上面的16和10分别代表了进制，ok用于传递一个地址，表示转换结果。

　　(2) QString提供的字符串编码集的转换函数将会返回一个const char*类型版本的QByteArry，即构造函数QByteArry(const char*)构造的QByteArry对象。QByteArry类具有一个字符数组，它既可以存储原始字节(raw bytes)，也可以存储传统的以“\0”结尾的8位的字符串。在Qt中，使用QByteArry比使用const char*更为方便，且QByteArry也支持隐式共享，转换函数有以下几种。

函数名称	函数功能
toAscii()	返回一个ASCII编码的8位字符串
toLatin1()	返回一个Latin-1编码的8位字符串
toUtf8()	返回一个utf-8编码的8位字符串（utf-8是ASCII码的超集，它支持整个Unicode字符集）
toLocal8Bit()	返回一个系统本地编码的8位字符串

 1 #include 
 2 #include 
 3 #include 
 4 #include 
 5 
 6 int main(int argc, char *argv[])
 7 {
 8     QCoreApplication a(argc, argv);
 9     QString str="Hello Qt!";
10     QByteArray ba=str.toLatin1();
11     qDebug() << ba;
12     ba.append("Hello,world!");
13     qDebug() << ba.data();
14     return a.exec();
15 }

运行结果如下

提示：Qt5中去除了toAscii()函数，改用toLatin1()函数就可了，再就是debug环境下别忘了添加qDebug的头文件。

　　 qDebug类似于cout格式输出。

附加：NULL字符串和空(empty)字符串的区别

　　一个NULL字符串就是使用QString的默认构造函数或者使用（const char*）0作为参数的构造函数创建的QString字符串对象；而一个空字符串是一个大小为0的字符串。一个NULL字符串一定是一个空字符串，而一个空字符串未必是一个NULL字符串。

　　验证方式　　

1 QString().isNull();   //true
2 QString().isEmpty(); //true
3 QString("").isNull();   //false
4 QString("").isEmpty(); //true

2.2 容器类

　　同C++的标准模板库中的容器类作比较，Qt提供了一组通用的基于模板的容器类。这些容器更轻量、更安全并且更容易使用，同时还在速度、内存消耗和内联等方面进行了优化。

　　对于Qt容器中的存储数据类型也有要求，这些数据必须是可以赋值的数据类型，换句话说就是该数据类型必须有一个默认的构造函数（无参数构造函数）、一个复制构造函数（拷贝构造）和一个赋值操作符函数。

　　其实这样的数据类型包含了通常我们使用的大多数数据类型，比如基本的数据类型(int和double等)和Qt的一些数据类型（如QString、QDate、QTime等）。但是，Qt的QObject及其他的子类（如QWidget和Qdialog等）是不可以存储在容器中的。

1 QList list;     //error
2 QListlist;   //ok

　　上述代码中，第一种是错误的。因为这些类(QObject及其他的子类)没有复制构造函数和赋值构造函数。解决的办法就是使用指向这些类的指针来作为存储类型。

　　另外的一点就是Qt的容器类是可以嵌套的，这一点C++的STL也是可以做到的。

1 QHasedouble> > ;

　　Qt的容器类为遍历其中的内容提供了以下两种方法：

　　（1）Java风格的迭代器

　　（2）STL风格的迭代器，能够同Qt和STL的通用算法一起使用，并且在效率上也略胜一筹。

　　下面我们将通过具体的容器类来具体的了解Qt容器类的功能和使用方法。

2.2.1 QList类、QLinkedList类和QVector类

　　首先我们来看一下这三种容器类的操作时间复杂度。

容器类	查找(访问)	插入	头部添加	尾部添加
QList	O(1)	O(n)	Amort.O(1)	Amort.O(1)
QLinkedList	O(n)	O(1)	O(1)	O(1)
QVector	O(1)	O(n)	O(n)	Amort.O(1)

　　注：其中Amort.O(1)表示，如果仅完成一次操作，可能会有O(n)行为；但是如果完成多次操作（比如n次），平均结果将会是O(1)。

1、QList类

　　QList是我们会经常使用的容器类，它存储给定数据类型T的一列数值。继承自QList类的子类有QItemSelection、QQueue、QSignalSpy及QStringList和QTestEvenList。QList不仅提供了可以在列表进行追加的QList::append()和QList::prepend()函数，还提供了在列表中间完成插入操作的函数QList::insert()。相对于任何其他的Qt容器类，为了使可执行代码尽可能的少，QList被高度优化。

　　QList维护了一个指针数组，该数组存储的指针指向QList存储的列表项的内容。因此，QList提供了基于下标的快速访问。对于不同的数据类型，QList采用不同的存储策略，主要有以下几种。

　　（1）如果T是一个指针类型或者指针大小的基本类型（就是说该基本类型占有的字节数和指针类型占有的字节数相同），QList会将数值直接存储在它的数组中。

　　（2）如果QList存储对象的指针，则该指针指向实际存储的对象。

 1 #include 
 2 #include 
 3 #include 
 4 
 5 int main(int argc, char *argv[])
 6 {
 7     QCoreApplication a(argc, argv);
 8     QList list;
 9     //{}用来表示作用域
10     {
11         QString str("this is a test string");
12         list<<str;
13     }
14     qDebug()<0]<<"Hello Qt!";
15     return a.exec();
16 }

其中list<

　　（2）QLinkedList类

　　QLinkedList是一个链式列表，它以非连续的内存块保存数据。QLinkedList不能使用下标，只能使用迭代器访问他的数据项。与QList相比，当对一个很大的列表进行插入操作时，QLinkedList具有更高的效率。

　　（3）QVector类

　　QVector在相邻的内存中存储给定数据类型T的一组数值。在一个QVector的前部或者中间位置进行插入操作的速度是很慢的，这是因为这样的操作将导致内存中大量的数据被移动，这事有QVector存储数据的方式决定的。

　　QVector既可以使用下标访问数据项，也可以使用迭代器访问数据项。继承自QVector类的子类有QPolygon、QPolygonF、QStack。

　　注：其实平常我们用QList就可以，它既可以是存储指向存储类型的指针，也可以对小的数据进行直接存储。

　　附：STL风格迭代器遍历容器

　　对于每一个容器类，Qt都提供了两种类型的STL风格迭代器数据类型：一种提供只读访问；另一种提供读写访问。由于只读类型的迭代器的运行速度要比读写迭代器的运行速度快，建议尽可能使用只读类型的迭代器。

容器类	只读迭代器类	读写迭代器类
QList,QQueue	QList::const_itertor	QList::itertor
QLinkedList	QLinkedList::const_itertor	QLinkedList::itertor
QVector,QStack	QVector::const_itertor	QVector::itertor

 1 #include 
 2 #include 
 3 #include 
 4 
 5 int main(int argc, char *argv[])
 6 {
 7     QCoreApplication a(argc, argv);
 8     QList<int> list;
 9     for(int j=0;j<10;j++)
10         list.insert(list.end(),j);
11     QList<int>::iterator i;
12     for(i=list.begin();i!=list.end();i++)
13     {
14         printf("%d ",*i);
15         *i=(*i)*10;
16     }
17     QList<int>::const_iterator ci;
18     for(ci=list.constBegin();ci!=list.constEnd();ci++)
19        printf("%d ",*ci);
20     return a.exec();
21 }

注：如果使用qDebug输出的话，我认为每次迭代都会生成一个qDebug的临时对象，并且自动添加换行，所以我改成了printf（偷懒），另外关于容器类使用方法可以参考C++ STL的使用方法。

2.2.2 QMap类和QHash类

　　QMap类和QHash类具有非常类似的功能，他们的差别仅在于：

　　1、QHash具有比QMap更快的查找速度

　　2、QHash以任意顺序存储数据项，而QMap总是按照Key顺序存储数据；

　　3、QHash的键类型Key必须提供operator==()和一个全局的qHash(Key)函数，而QMap的键类型Key必须提供operator<()函数。

QMap和QHash的时间复杂度比较

1、QMap类

　　QMap提供了一个从类型Key的键到类型为T的值的映射。通常，QMap存储的数据类型是一个键对应一个值，并且按照键Key的次序存储数据。为了能够支持一键多值的情况，QMap提供了QMap::insertMulti()和QMap::values()函数。存储一键多值的数据时，也可以使用QMultiMap容器，他继承自QMap。

2、QHash类

　　QHash具有与QMap几乎完全相同的API。QHash维护一张哈希表，哈希表的大小与QHash的数据项的数目相适应。QHash作为存放数据的容器。QHash也可以存储一键多值形式的数据，他的子类QMultiHash实现了一键多值的语义。