[QT编程系列-2]：C++图形用户界面编程，QT框架快速入门培训 - 1- 预备知识

目录

概述

 1. 前置条件

1.1 C++

1.2 图形界面

1.3 图形程序集成开发环境

1.4 图形程序开发框架

1.5 跨平台特性

1.6 QT快速感知

1.6.1 QT的典型应用

1.6.2 QT的特点

1.6.3 QT跨平台集成开发环境

1.6.4 QT是一种UI开发框架

1.6.5 QT的主要函数库

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概述

 1. 前置条件

 学习QT框架的前置条件可以包括以下几个方面：

1. 基本的编程知识：熟悉C++编程语言是学习QT的基础。理解面向对象编程（OOP）的概念和基本语法，在C++中掌握类、对象、继承、多态等概念和用法，对于理解和使用QT框架非常重要。

2. 图形界面（GUI）编程概念：对图形界面编程的基本概念和原理有一定的了解，包括窗口、控件、布局等。熟悉用户交互、事件处理、界面设计的基本概念，对于QT的GUI开发至关重要。

3. 熟悉操作系统和开发环境：对于使用QT进行跨平台开发，了解目标平台的操作系统（如Windows、Mac、Linux等）和相关开发环境是必要的。熟悉使用操作系统的基本命令、文件操作和编译环境等，有助于进行QT应用程序的开发和调试。

4. 对于特定领域的应用，需有相关的背景知识：如果您计划使用QT开发特定领域的应用程序（如嵌入式、数据库、网络通信等），了解相关的领域知识将非常有帮助。例如，对于嵌入式开发，需要了解底层硬件和嵌入式系统的基本原理和知识。

5. 学习资源和文档：QT拥有完善的官方文档和学习资源，包括教程、示例代码、API文档等。在开始学习之前，建议阅读QT官方文档，了解框架的基本概念和使用方法。

虽然没有必须的硬性前置条件，但具备上述知识和技能可以帮助您更加顺利地学习和应用QT框架。此外，有良好的编程实践和解决问题的能力也是成功学习QT的重要因素。不断实践和探索，结合文档和社区支持，您将逐渐掌握QT框架并能够开发出高质量的应用程序。

1.1 C++

1.2 图形界面

 

 UI（用户界面）应用程序的种类多种多样，根据应用场景和功能需求的不同，可以分为以下几类：

1. 桌面应用程序：这是在桌面操作系统上运行的应用程序，为用户提供在计算机桌面上进行各种任务和操作的界面，如文本编辑器、图像编辑器、办公套件等。

2. 移动应用程序：这是在移动设备上运行的应用程序，为用户提供在手机、平板电脑等移动设备上进行各种任务和操作的界面，如社交媒体应用、游戏应用、地图导航应用等。

3. Web应用程序：这是通过Web浏览器访问和运行的应用程序，提供基于互联网的用户界面。Web应用程序可以是在线购物网站、社交媒体平台、在线银行服务等。

4. 嵌入式应用程序：这是在嵌入式系统中运行的应用程序，为用户提供在嵌入式设备上进行各种任务和操作的界面，如智能家居控制系统、工业自动化界面、医疗设备控制界面等。

5. 游戏应用程序：这是用于游戏娱乐的应用程序，提供各种类型的游戏界面和交互体验，包括电脑游戏、手机游戏、游戏机等。

6. 智能设备应用程序：这是为智能设备和物联网（IoT）提供界面和控制功能的应用程序，如智能手表应用、智能家居应用、智能车载应用等。

除了以上列举的几种常见的UI应用程序，还有许多其他类型的应用程序，如虚拟现实（VR）应用程序、增强现实（AR）应用程序、科学可视化应用程序等。

不同类型的UI应用程序有不同的技术和设计要求，开发者需要根据具体需求选择合适的开发框架和工具进行开发。

 图形用户界面（Graphical User Interface，简称GUI）是一种使用图形元素（如窗口、按钮、菜单等）和视觉效果来呈现和操作计算机程序的用户界面。

与传统的命令行界面相比，GUI提供了更直观、友好和交互性强的方式来与计算机进行交互。

GUI的设计涉及以下几个主要方面：

1. 窗口和视图：GUI通常以窗口为单位，每个窗口包含一个或多个视图（View）。视图可以是应用程序的不同功能模块或页面，例如主页、设置页面、工具栏等。窗口可以进行拖拽、最小化、最大化、关闭等操作。

2. 控件和元素：GUI使用各种控件和元素来提供可见的用户界面元素。常见的控件包括按钮、文本框、标签、下拉框、单选框、复选框、滑块等，用于实现各种交互功能。

3. 布局和对齐方式：设计界面时需要考虑控件的布局和对齐方式，使界面整洁、易于理解和操作。常用的布局方式包括垂直布局、水平布局、网格布局等。

4. 图像和图标：图像和图标可以用于界面的装饰、标识和图形表示。合适的图像和图标可以提升界面的美观度和可用性。

5. 交互和事件处理：GUI通过鼠标、键盘或触摸等输入设备与用户进行交互。控件可以响应用户的点击、拖拽、滚动等事件，并进行相应的处理和反馈。

6. 样式和主题：选择适当的样式和主题可以为界面提供统一和一致的外观。样式包括颜色、字体、边框等方面的设置，主题则是对控件和界面整体样式的定制。

7. 响应式设计：考虑到不同设备和屏幕尺寸的差异，设计响应式界面能够自动适应各种屏幕尺寸，并提供一致的用户体验。

GUI设计的目标是提供直观、易于理解和操作的用户界面，以满足用户需求，并提升用户的使用体验。好的GUI设计应该注重可用性、可访问性、一致性和美观性，同时也要考虑到应用程序的功能和定位，以及目标用户群体的特点和需求。

1.3 图形程序集成开发环境

 

图形程序开发的集成开发环境（IDE）是一种提供图形用户界面（GUI）应用程序开发所需工具和功能的综合开发环境。以下是一些常见的图形程序开发IDE：

1. Visual Studio：Visual Studio是一个由微软公司开发的综合性IDE，支持多种编程语言和开发平台。它提供了丰富的工具集，用于开发Windows平台上的GUI应用程序，包括Windows Forms、WPF和Universal Windows Platform（UWP）应用程序。Visual Studio具有强大的调试功能、设计界面、代码自动完成和版本控制等特性。

2. Eclipse：Eclipse是一个开源的、可扩展的IDE平台，广泛用于Java应用程序开发。它提供了一系列的插件和工具，用于开发图形用户界面。Eclipse支持使用JavaFX、Swing等图形库创建GUI应用程序。通过Eclipse插件，还可以开发其他语言和平台的GUI应用程序。

3. Xcode：Xcode是苹果公司为开发iOS和macOS应用程序提供的IDE。它集成了图形界面设计器、代码编辑器、调试器和构建工具，支持使用Swift和Objective-C等编程语言进行GUI应用程序开发。Xcode还提供了模拟器和调试设备，用于在开发过程中测试和调试应用程序。

4. NetBeans：NetBeans是一个开源的、跨平台的IDE，主要用于Java应用程序开发。它提供了一系列的工具和插件，支持创建图形用户界面。NetBeans支持使用Swing和JavaFX等图形库开发GUI应用程序，并具有调试、测试和部署等功能。

5. Android Studio：Android Studio是为安卓应用程序开发而设计的IDE。它基于IntelliJ IDEA平台，并提供了丰富的工具和功能，用于创建图形用户界面。Android Studio支持使用XML和Java（或Kotlin）进行UI设计和开发，集成了模拟器和调试工具，方便开发者测试和调试应用程序。

6. QT Qt是一个跨平台的GUI开发框架，支持C++和Python等编程语言。它提供了丰富的预定义控件和布局管理器，支持多种操作系统（如Windows、Mac、Linux）和嵌入式平台。Qt具有强大的功能，包括信号和槽机制、多线程支持、数据库访问等

除了以上列举的几个主要的图形程序开发IDE，还有其他一些工具和框架，如Qt Creator（用于Qt开发）、IntelliJ IDEA（支持Java和Kotlin开发）等。选择合适的图形程序开发IDE取决于开发人员的编程语言偏好、目标平台要求以及项目规模和复杂度等因素。

1.4 图形程序开发框架

图形程序开发框架是一套提供图形用户界面（GUI）开发的工具、库、类和API的软件框架。这些框架提供了常用的GUI元素、布局管理、事件处理和其他功能，帮助开发人员更轻松地构建和管理GUI应用程序。以下是一些常见的图形程序开发框架：

1. Qt：Qt是一个跨平台的GUI开发框架，支持C++和Python等编程语言。它提供了丰富的预定义控件和布局管理器，支持多种操作系统（如Windows、Mac、Linux）和嵌入式平台。Qt具有强大的功能，包括信号和槽机制、多线程支持、数据库访问等。

2. Windows Presentation Foundation (WPF)：WPF是微软公司提供的用于创建Windows平台应用程序的GUI框架。它基于.NET框架，并集成了XAML（Extensible Application Markup Language）标记语言。WPF提供了丰富的控件、布局功能、动画效果和数据绑定机制，支持多媒体和3D图形。

3. JavaFX：JavaFX是Oracle公司提供的用于创建富客户端应用程序的GUI框架。它使用Java编程语言，并支持FXML（XML-based Markup Language）标记语言。JavaFX提供了丰富的UI控件、动画效果、媒体处理和图形渲染能力。

4. GTK：GTK是一套开源的GUI开发工具包，用于创建跨平台应用程序。它支持多种编程语言，如C、C++、Python等，并提供了一系列的控件、布局管理器和事件处理机制。GTK主要在Linux环境中广泛使用。

5. Electron：Electron是一个基于Web技术的框架，用于创建跨平台的桌面应用程序。它使用Chromium渲染引擎和Node.js运行时环境，并提供了访问底层系统资源的API。开发者可以使用HTML、CSS和JavaScript等前端技术来构建界面。

6. SwiftUI：SwiftUI是苹果公司提供的用于创建iOS、macOS和watchOS应用程序的GUI框架。它使用Swift编程语言，并采用声明式语法和响应式编程模型。SwiftUI提供了一系列的控件、布局功能和数据绑定机制。

除了上述列举的几个主要的图形程序开发框架，还有其他一些框架，如wxWidgets、Cocoa、React Native等，它们在特定的开发环境和需求下提供了不同的功能和特性。选择合适的图形程序开发框架取决于开发者的编程语言和平台偏好，以及项目的规模和需求。

1.5 跨平台特性

跨平台UI程序是指可以在多个操作系统和设备上运行的图形用户界面（GUI）应用程序。

这样的应用程序可以在不同的操作系统（如Windows、Mac、Linux）和设备（如台式机、笔记本电脑、平板电脑、智能手机）上具有相似的外观和功能。

可以将跨平台程序分为以下几种常见的类型：

1. 跨平台移动应用程序（Mobile Cross-Platform Apps）：这是一类可以在不同移动设备平台上运行的应用程序，如iOS和Android。开发人员可以使用跨平台开发框架（如React Native、Flutter、Xamarin）编写一次代码，然后使用相同的代码在多个平台上部署和运行应用程序。

2. 跨平台桌面应用程序（Cross-Platform Desktop Apps）：这些应用程序可以在多个操作系统（如Windows、Mac、Linux）上运行，并具有一致的用户体验和功能。常用的跨平台桌面开发框架包括Electron、Qt、JavaFX等。

3. 跨平台Web应用程序（Cross-Platform Web Apps）：这些应用程序基于Web技术，可以在各种现代浏览器上运行，而无需依赖特定的操作系统。开发人员可以使用HTML、CSS和JavaScript等前端技术编写一次代码，并在多个浏览器和操作系统上进行部署。

4. 跨平台的服务器应用程序（Cross-Platform Server Apps）：这些应用程序在服务器端运行，为客户端提供服务和数据。它们可以在不同的操作系统和硬件上部署，并通过网络与客户端进行通信。常见的跨平台服务器开发框架包括Node.js、Java（使用Spring Boot框架）等。

5. 跨平台游戏应用程序（Cross-Platform Game Apps）：这些应用程序可以在多个游戏平台上运行，包括PC、移动设备和游戏主机。一些跨平台游戏引擎，如Unity和Unreal Engine，提供了开发跨平台游戏应用程序的工具和功能。

这些是常见的跨平台应用程序类型，每种类型都有不同的开发工具和方法。选择合适的跨平台开发技术取决于项目需求、目标平台和开发团队的技能和喜好。

1.6 QT快速感知

1.6.1 QT的典型应用

Qt是一个强大的跨平台应用开发框架，它被广泛应用于许多不同领域的应用程序开发。

以下是一些使用Qt开发的典型应用：

1. 跨平台桌面应用程序：Qt的一个主要用途是开发跨平台的桌面应用程序。例如，VirtualBox是一款使用Qt开发的虚拟化软件，可在多个操作系统上运行。Krita是一款专业级的开源绘图和图片编辑软件，也是使用Qt开发的。Qt Creator是一个集成开发环境（IDE），用于开发Qt应用程序本身。

2. 移动应用程序：Qt提供了Qt Quick框架，用于快速开发移动应用程序。许多应用程序可以使用Qt来构建其移动版本。例如，Qt被用于开发WhatsApp和V-Play游戏引擎，它们都可以在多个移动平台上运行。

3. 嵌入式系统应用程序：Qt非常适用于嵌入式系统应用程序的开发。例如，汽车行业广泛使用Qt开发车载娱乐系统和信息娱乐系统。Qt还用于智能家居设备、工业自动化控制系统和医疗设备等嵌入式应用程序的开发。

4. 3D可视化应用程序：Qt提供了Qt 3D模块，用于开发具有3D图形和动画效果的应用程序。这些应用程序可以包括仿真、虚拟现实、游戏等。例如，Autodesk Maya（一款3D动画和建模软件）使用了Qt开发其图形用户界面。

5. 客户端/服务器应用程序：Qt提供了Qt Network模块，使其易于开发网络通信和客户端/服务器应用程序。例如，Viber、Telegram和Skype等通信应用程序都使用Qt来构建其客户端端。

6. 数据可视化应用程序：Qt提供了丰富的图形绘制和图表功能，使其成为数据可视化应用程序的理想选择。例如，Qt可以用于开发科学数据分析软件、金融数据可视化工具等。

        这只是Qt应用程序的一小部分示例，Qt在众多行业和领域中被广泛应用。由于其跨平台特性、丰富的功能和易于使用的API，Qt成为了许多开发者选择的首选开发工具之一。

1.6.2 QT的特点

Qt作为一个跨平台应用开发框架，具有以下一些特点：

1. 跨平台支持：Qt能够在多个操作系统上运行，包括Windows、Mac、Linux以及一些嵌入式操作系统。这使得开发者可以使用相同的代码库在不同的平台上构建应用程序，减少了开发和维护的工作量。

2. 全面的功能集：Qt提供了丰富的功能集，包括图形用户界面（GUI）、网络通信、数据库访问、多媒体处理、数据可视化等。这使得开发者可以轻松处理应用程序的各种需求，无需依赖于外部库或工具。

3. 直观的API设计：Qt的API设计非常直观和易于使用，使得开发者可以快速上手并提高开发效率。Qt采用了面向对象的设计模式，使用C++语言编写，提供了一套清晰和一致的类和函数接口。

4. 高性能和低资源消耗：Qt具有优化的性能和低资源消耗，能够在各种硬件平台上运行流畅。Qt通过使用图形硬件加速、线程处理和内存管理等技术，提供了高效的应用程序性能。

5. 可定制和可扩展：Qt的架构和设计使得开发者可以轻松地进行定制和扩展。它提供了模块化的结构，开发者可以根据需要选择使用所需的模块，而不必包含整个框架。

6. 强大的社区支持：Qt社区极其活跃，有很多开发者和用户共享了大量的教程、示例代码和解决方案。Qt社区还定期发布更新和修复，提供了持续的支持和改进。

7. 商业友好的许可证：Qt提供了开源版本和商业版本两种许可证选择。对于个人开发者和小型团队，可以免费使用开源版本；对于企业和商业用途，可以选择购买商业版许可证以获取更多的特性和技术支持。

综上所述，Qt作为一个成熟、稳定且功能丰富的跨平台应用开发框架，具备许多值得开发者青睐的特点，使得开发者可以高效地构建各种类型的应用程序。

1.6.3 QT跨平台集成开发环境

Qt提供了一个名为"Qt Creator"的跨平台集成开发环境（IDE），它是专门用于Qt应用程序的开发工具。Qt Creator集成了许多功能，使开发者可以方便地编写、调试和部署Qt应用程序。

以下是Qt Creator的一些主要特点和功能：

1. 代码编辑器：Qt Creator具有功能强大的代码编辑器，支持语法高亮、自动补全、智能代码导航和重构等功能。它提供了集成的调试器，可以在代码中设置断点，单步跟踪代码的执行过程。

2. 设计师工具：Qt Creator集成了Qt的"Qt Designer"工具，用于可视化设计和编辑Qt应用程序的用户界面。开发者可以通过拖放方式添加控件，设置属性和布局，快速构建GUI界面。

3. 编译和构建工具：Qt Creator支持多种编译器和构建工具，如GCC、Clang和MSVC，使开发者能够根据自己的需求进行编译和构建。它具有集成的构建步骤和选项，可以方便地生成可执行文件、库文件和安装包等。

4. 调试支持：Qt Creator内置了强大的调试器，支持本地和远程调试。开发者可以设置断点、监视变量和表达式，以及执行调试功能，帮助定位和解决应用程序中的错误和问题。

5. 版本控制集成：Qt Creator集成了常用的版本控制系统，如Git、Subversion和Perforce等。它提供了直观的界面，允许开发者进行版本控制、提交和更新代码，以及查看文件差异和历史记录等。

6. 文档和帮助：Qt Creator集成了Qt的官方文档和帮助系统，开发者可以方便地查阅API文档和示例代码。它还支持在线搜索和查找相关主题，提供了丰富的学习资源和参考资料。

Qt Creator是一个功能强大且易于使用的开发环境，专门为Qt应用程序开发而设计。它提供了一体化的开发工具和工作流程，使开发者能够高效地进行Qt应用程序的开发、调试和部署。无论是初学者还是有经验的开发者，Qt Creator都是一个理想的选择。

1.6.4 QT是一种UI开发框架

 Qt是一种广泛用于UI（用户界面）开发的框架。它提供了一套丰富的工具和库，用于创建各种类型的图形用户界面。Qt的UI开发框架使开发者能够轻松地构建跨平台和高度定制化的用户界面。

以下是Qt作为UI开发框架的一些特点和功能：

1. 控件库：Qt提供了大量的预定义控件，如按钮、标签、文本框、列表框、表格等。这些控件可以直接使用，并通过设置属性和信号槽连接进行自定义和交互。Qt还支持绘制自定义控件，并允许开发者根据自己的需求创建自定义UI元素。

2. 布局管理：Qt提供了强大的布局管理器，用于自动调整和排列控件的位置和大小。开发者可以使用垂直布局、水平布局、网格布局等，以及设置控件的对齐方式和空白间隔。这样，无论窗口尺寸如何变化，控件都可以合理地适应和布局。

3. 样式和主题：Qt允许开发者通过样式表（类似于CSS）定制应用程序的外观和样式。开发者可以设置元素的颜色、字体、边框、背景等属性，以及定义悬停、选中和禁用状态的样式。同时，Qt还支持主题机制，可以更换应用程序的整体外观和风格。

4. 国际化和本地化：Qt提供了国际化和本地化的支持，使开发者能够轻松地创建多语言和多地区的应用程序。它提供了翻译工具和API，用于提供不同语言的界面文字和本地化资源。

5. 事件和信号槽：Qt基于事件和信号槽机制来处理用户界面的交互和响应。开发者可以通过连接控件的信号（如点击按钮）并将其与函数或方法的槽（用于响应信号）关联起来，从而实现用户操作的响应和交互功能。

Qt作为UI开发框架，提供了丰富的功能和工具，使开发者能够轻松构建各种类型的用户界面。

不仅如此，Qt的跨平台特性还使得开发者能够在多个操作系统上使用相同的代码和UI设计来开发应用程序。

1.6.5 QT的主要函数库

Qt框架提供了许多主要的函数库，用于实现各种功能和特性。以下是Qt的一些主要函数库：

1. QtCore：QtCore函数库是Qt的核心库，提供了基本的数据类型、容器、线程、日期和时间处理、文件操作等功能。它是所有其他Qt模块的基础，并提供了跨平台的API，用于跨平台和跨语言的开发。

2. QtGui：QtGui函数库提供了图形用户界面相关的功能，包括窗口管理、事件处理、绘图、图形效果、字体处理、输入处理等。它提供了丰富的预定义控件和视觉风格，用于创建各种类型的用户界面。

3. QtWidgets：QtWidgets函数库是基于QtGui的扩展，提供了更多的UI控件和布局管理器，用于创建跨平台的GUI应用程序。它包括按钮、标签、文本框、列表框、表格、菜单栏等控件，以及垂直布局、水平布局、网格布局等布局管理器。

4. QtNetwork：QtNetwork函数库提供了网络通信功能，包括TCP/IP和UDP套接字通信、HTTP和FTP协议支持、网络请求和响应、SSL加密等。它使开发者能够轻松地实现网络应用程序和网络通信功能。

5. QtSql：QtSql函数库提供了数据库访问功能，使开发者能够与各种数据库系统进行交互。它支持常见的SQL操作和查询，提供了数据库连接、查询、事务管理等功能，以及对SQLite、MySQL、PostgreSQL等多种数据库的支持。

6. QtMultimedia：QtMultimedia函数库提供了多媒体处理功能，包括音频和视频播放、摄像头和音频设备访问、多媒体流处理、音频效果等。它使开发者能够轻松地实现多媒体应用程序和媒体处理功能。

7. QtXml：QtXml函数库提供了XML（可扩展标记语言）的读写和解析功能，使开发者能够处理XML数据和文档。它支持DOM（文档对象模型）和SAX（简单API for XML）解析方式，以及XML的验证和转换功能。

除了上述的函数库，Qt还提供了许多其他的函数库，如QtPrintSupport（打印支持）、QtSvg（SVG矢量图形支持）、QtWebKit（Web内容显示支持）、QtOpenGL（OpenGL图形库支持）等，以满足开发者在不同领域中的需求。这些函数库共同组成了Qt强大而丰富的开发工具箱。

1.7 QT环境快速搭建

 

 

 

 

Qt工程项目使用的描述文件是.pro文件，它是一个纯文本的文件，用于描述Qt项目的组织结构、依赖关系、编译选项和其他相关设置。

Qt的项目描述文件（.pro文件）采用了一种简单而灵活的语法，其中包含了以下一些主要的部分：

1. 项目基本信息：包括项目名称、版本号、作者等基本信息的声明。

2. 源文件设置：指定项目中包含的源文件、头文件和资源文件的列表。这些文件可以通过相对或绝对路径指定。

3. 依赖库设置：指定项目依赖的外部库文件和模块。通过INCLUDEPATH和LIBS等关键字来指定库文件的路径和名称。

4. 编译选项和目标设置：包括编译器选项、预处理器宏定义、目标文件类型等设置。

5. 构建过程设置：包括可执行文件的名称、输出路径、中间构建文件的存储路径等。

6. 自定义构建步骤：用于定义自定义构建步骤或操作，如运行脚本、复制文件等。

7. 安装设置：用于指定要安装的文件、目录和位置。可以设置安装路径、文件权限等。

除了以上主要部分外，.pro文件还支持一些其他的特性，如条件编译、QT模块的使用和配置、自定义的构建规则等。通过编写适当的描述文件，开发者可以根据项目的需求进行灵活的配置和自定义。

.pro文件是构建Qt项目的关键文件，Qt Creator等集成开发环境会使用它来管理项目，自动生成构建脚本，并处理项目的编译、链接和部署等操作。同时，开发者也可以手动编辑和管理.pro文件，以满足特定的项目需求。