C++ Qt 学习（一）：Qt 入门

• Qt6 安装教程

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

#include "widget.h"

#include 

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

1.2 widget.h

#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H

#include 

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

#include "widget.h"
#include "ui_widget.h"
#include 
#include   // 用于读取和写入应用程序的设置和配置信息
#include 
#include 
#include      // 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

  [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

  #include 
  
  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

  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

  connect(ui.btnOpen, QPushButton::clicked, this, &Widget::open);
  

  • 推荐使用这种写法

• lambda 函数表达式写法

  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

  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

  #ifndef WIDGET_H
  #define WIDGET_H
  
  #include 
  
  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

  #ifndef DIALOG_H
  #define DIALOG_H
  
  #include 
  
  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

  #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

  #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

  #ifndef WIDGET_H
  #define WIDGET_H
  
  #include 
  #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

  #include "widget.h"
  #include "ui_widget.h"
  #include 
  
  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

  #ifndef CHILDTHREAD_H
  #define CHILDTHREAD_H
  
  #include 
  #include 
  
  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

  #include "childthread.h"
  #include 
  
  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

  Q_SIGNALS:
      void currentIndexChanged(int index);
      void currentIndexChanged(const QString &);
  

• 解决方案

  // 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

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)

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”)