2011-01-29 20:23:57| 分类： c++&c | 标签：linux gui |字号 订阅
Qt是一个跨平台的C++图形用户界面库，由挪威TrollTech公司出品，目前包括Qt/X11， 基于Framebuffer的Qt Embedded，快速开发工具Qt Designer，国际化工具Qt Linguist 等，Qt支持Unix系统及Linux，还支持WinNT/Win2k，Win95/98平台。Qt的良好封装机制使得Qt的模块化程度非常高，可重用性 较好，对于用户开发来说是非常方便的。Qt API和开发工具对所有支持平台都是一致的，从而可以进行独立于平台的程序开发和配置。它使得跨平台软件编程直观、简易和方便。Qt 提供了一种称为signals/slots 的安全类型来替代 callback回调函数，这使得各个控件之间的协同工作变得十分简单。
Qt在Linux下有GPL版，可方便用户的学习及开发。如果用户使用 C++，对库的稳定性，健壮性要求比较高，并且希望跨平台开发的话，那么使用Qt是较好的选择，Qt还支持 2D/3D图形渲染、OpenGL、XML等。
Qt Script for Applications (QSA)是Trolltech的跨平台脚本工具箱。Qt为静态的Qt/C++程序提供了一个脚本界面，可以定制和扩展程序。
Qtopia是为基于Linux的PDA，智能电话和其他移动设备设计的一个全面的，可以用户化的应用程序平台和用户界面。
Qt/Embedded是面向嵌入式系统的Qt版本，是Qt的嵌入式Linux窗口，是完整的自包含C++ GUI和基于Linux的嵌入式平台开发工具。Qt/Embedded API可用于多种开发项目。许多基于Qt的X Window程序可以非常方便地移植到嵌入式版本，适用于高端PDA等产品。Qt/Embedded内部对于字符集的处理采用了UNICODE编码标准。
Qt是基于面向对象的C++语言，Qt提供了signal和slot的对象通信机制，具有可查询和可设计的属性以及强大的事件和事件过滤 器，同时，还具有字符国际化，即支持根据上下文进行国际化的字符串翻译。许多Qt的特性是基于QObject的继承，通过标准C++技术实现的。
标准的C++对象模型提供了非常有效的对运行时参数的支持，但C++对象模型的静态特性在某些问题上缺乏灵活性。图形用户界面编程需要运行的高效和高层次的灵活性。Qt提供了C++的高速及Qt对象模型的灵活性。Qt增加了这些特性到C++中：
● 非常有效的对象通信：信号与槽。
● 可查询和可设计的对象属性。
● 有效的事件及事件过滤器。
● 为国际化提供了上下文式的字符串翻译。
● 定时器使得在一个事件驱动的GUI中整合多个任务成为可能。
● 层次化并可查询的对象树以对象继承关系这样自然的方式组织对象。
● 保护指针QGuardedPtr在引用对象销毁时自动设置到0，不象正常的C++指针在它们的对象销毁时，C++指针变成危险的指针。
Qt的这些特征基于QObject的继承性应用在标准C++技术上。另外，象对象通信机制和动态属性系统需要Qt自已的元对象编译器（moc Meta Object Compiler）提供的元对象系统。
元对象系统是一个C++扩展，这个扩展使得Qt更适合于真正的组件GUI编程。
组成Qt对象模型的基本类说明如表1：
表1 Qt对象模型的基本类说明| 基类 | 基类说明 |
| QGuardedPtr | 它是个模板类，提供了对QObject对象指针的保护。 |
| QMetaObject | 关于Qt对象的元信息。 |
| QMetaProperty | 存储有关属性的元数据。 |
| QObject | 所有Qt对象的基类。 |
| QObjectCleanupHandler | 监视多个QObject的生命周期。 |
| QVariant | 扮作大多数通用Qt数据类型的联合。 |
表1中QGuardedPtr类和QObjectCleanupHandler的使用方法说明如下：
一个保护的指针QGuardedPtr<X>，除了它在引用对象被销毁时能自动被设置到0外，其它在使用时就象一个正常的 C++指针X*一样。而不象正常的C++指针，在对象销毁时就变成了不确定的指针。其中X必须是QObject的一个子类。保护的指针在你需要存一个别人 拥有的QObject指针时很有用，这个指针所指对象在你还在持有它的引用时，别人可能删除它。你可以安全地测试这个指针的有效性。
保护的指针QGuardedPtr<X>使用的方法如下面的例子：
QGuardedPtr<QLabel> label = new QLabel( 0, "label" );
label->setText( "I like guarded pointers" );
delete (QLabel*) label; // 模拟别人销毁了label
if ( label)
label->show();
else
qDebug("The label has been destroyed");
class FactoryComponent : public FactoryInterface, public QLibraryInterface
{
public:
...
QObject *createObject();
bool init();
void cleanup();
bool canUnload() const;
private:
QObjectCleanupHandler objects;
};
// 分配一个新的对象并把它加入到cleanup handler中
QObject *FactoryComponent::createObject()
{
return objects.add( new QObject() );
}
// QLibraryInterface接口应用
bool FactoryComponent::init()
{
return TRUE;
}
void FactoryComponent::cleanup()
{
}
//当所有QObject对象被销毁时，卸载库才是安全的。
bool FactoryComponent::canUnload() const
{
return objects.isEmpty();
}
即使C++编译器对模板有优秀的支持，我们也不能抛弃元对象编译器使用的基于字符串访问。原因如下：
Qt信号与槽的语法是直观的、易用易读，在类定义中声明了信号确保了信号在保护成员函数中被保护。
Qt的元编译器moc (Meta Object Compiler)产生能被任何标准C++编译器访问的附加C++代码。moc读取C++代码文件，如果它发现类声明中含有"Q_OBJECT"宏，它将 给这些类产生另外的C++代码，其中装有元对象代码。这些被moc产生有C++源代码必须被编译连接到这个类（或它能被#include进这个类的源文件 里）。moc通常不被手动调用，而是被编译系统自动调用，这样它不需要编程员做另外的工作。
由于给信号与槽增加了moc，我们能加其它有用的东西到Qt，这是模板类不能做的。如：使用tr()函数翻译，先进的属性系统和扩展的运行 类型信息。属性系统可用于象Qt Designer这样的通用用户界面设计工具。带有moc预处理器的C++基本上提供了面向对象的C的灵活性或类似Java的运行环境，并保持了C++的 执行效率和扩展性。
signal和slot用于对象间的通讯。信号/槽机制是Qt的一个重要特征。 在图形用户界面编程中，常需要将一个窗口部件的变化通知给另一个窗口部件，或者说希望对象间进行通讯。一般的图形用户界面编程中采用回调函数进行对象间通 信，这样回调和处理函数捆绑在一起，没有signal和slot机制的简便和灵活。信号和槽连接的有原理图如图1。
图1 信号和槽连接的原理图
Qt的窗口部件有很多预定义的信号，slot是一个可以被调用处理特定信号的函数。Qt的窗口部件又很多预定义的槽，当一个特定事件发生的时候，一个信号被发射，对信号感兴趣的slot就会调用对应响应函数。
信号/槽机制在QObject类中实现，从QObject类或者它的一个子类（比如QWidget类）继承的所有类可以包含信号和槽。当对 象改变它们的状态的时候，信号被发送，对象不关心有没有其它对象接收到它所发射的信号。槽是类的正常成员函数。可以将信号和槽通过connect函数任意 相连。当一个信号被发射，它所连接的槽会被立即执行，就像一个普通函数调用一样。信号与槽连接的示意图如图3。
图3 信号和槽连接示意图 一个带有信号和槽的Qt类Foo声明如下：
class Foo : public QObject
{
Q_OBJECT //包含信号和/或者槽的类必须声明Q_OBJECT
public:
Foo();
int value() const { return val; }
public slots:
void setValue( int ); //槽的声明
signals:
void valueChanged( int ); //信号声明
private:
int val;
};
void Foo::setValue( int v )
{
if ( v != val ) {
val = v;
emit valueChanged(v); //发送信号
}
}
Foo a, b;connect(&a, SIGNAL(valueChanged(int)), &b, SLOT(setValue(int)));//信号与槽连接 b.setValue( 11 ); // a == undefined b == 11 a.setValue( 79 ); // a == 79 b == 79
b.value();
signals、slots和emit不是C++的标准关键字，需要预处理程序改变或者移去了signals、slots和emit 这些关键字，然后再使用标准的C++编译器。对包含有信号和槽的类定义运行MOC（Meta Object Compiler）。生成一个可以和其它对象文件编译和连接成引用程序的C++源文件。
槽是普通成员函数，它和普通成员函数一样分为public、protected和private三类，public slots表示声明的是任何信号都可以相连的槽。protected slots表示这个类的槽和它的子类的信号才能连接。private slots表示这个类本身的信号可以连接这个类的槽。
元对象编译器（moc）解析一个C++文件中的类声明并且生成初始化元对象的C++代码。元对象包括所有信号和槽函数的名称，还有这些函数的指针。
Qt中的元对象系统是用来处理对象间通讯的信号/槽机制、运行时的类型信息和动态属性系统。它基于QObject类、类声明中的私有段中的Q_OBJECT宏和元对象编译器（moc）。
moc读取C++源文件，如果它发现类的声明中含有Q_OBJECT宏，它就会给含有Q_OBJECT宏的类生成另一个含有元对象代码的C++源文件。这个生成的源文件可以被类的源文件包含（#include）并和这个类的实现一起编译连接。
除了提供对象间通信的信号和槽机制之外（这是使用元对象最主要的原因），QObject中的元对象代码还实现其它特征：
className()函数在运行的时候以字符串返回类的名称，不需要C++编译器中的本地运行类型信息的支持。
inherits()函数返回本对象一个在QObject继承树中一个特定类的实例。
tr()和trUtf8() 两个函数是用于国际化中的字符串翻译。
setProperty()和property()函数用来通过名称动态设置和获得对象属性。
metaObject()函数返回这个类所关联的元对象。
在类的定义中声明了Q_OBJECT宏，这个类才能使用元对象系统相关的牲。建议QObject 的所有子类使用Q_OBJECT宏，而不管它们是否实际使用了信号、槽和属性。
元对象编译器读取一个C++源文件。如果它发现其中的一个或多个类的声明中含有Q_OBJECT宏，它就会给这个使用Q_OBJECT宏的类生成另外一个包含元对象代码的C++源文件。
如果你是用qmake来生成你的Makefile文件，当需要的时候，编译规则中会包含调用元对象编译器，所以你不需要直接使用元对象编译器。
元对象编译器生成的输出文件必须被编译和连接，就像你的程序中的其它的C++代码一样，这种操作是用下述两种方式之一解决的：
方法1：类的声明放在一个头文件（.h文件）中。
如果在文件myclass.h中发现类的声明，元对象编译器的输出文件将会被放在一个叫moc_myclass.cpp的文件中。这个文件 象普通文件一样被编译，输出对象文件的结果是moc_myclass.o（在Unix下）或者moc_myclass.obj（在Windows下）。这 个对象接着会被包含到一个对象文件列表中，它们将在程序的最后连接阶段被连接在一起。
方法2：类的声明放在一个实现文件（.cpp文件）中。
如果在文件myclass.cpp中发现类的声明，元对象编译器的输出文件将会被放在一个叫myclass.moc的文件中。这个文件需要被实现文件包含（#include），也就是说myclass.cpp需要包含下面这行放在所有的代码之后：
#include "myclass.moc"
这样，元对象编译器生成的代码将会和myclass.cpp中普通的类定义一起被编译和连接。
方法1是常规的方法。方法2用在你想让实现文件自包含，或者Q_OBJECT类是内部实现的并且在头文件中不可见的这些情况下使用。
建议使用自由makefile生成工具qmake来生成你的Makefile。这个工具可以识别方法一和方法二风格的源文件，并建立一个可以做所有必要的元对象编译操作的Makefile。
如果你想自己建立你的Makefile，根据上面的方法1和方法2所提的声明Q_OBJECT宏不同方法，下面说明如何在makefile中包含元对象编译操作：
对于在头文件中声明了Q_OBJECT宏的类，如果你只使用GNU的make，在makefile如下添加元对象编译规则：moc_%.cpp: %.h
moc $< -o $@
moc_NAME.cpp: NAME.h
moc $< -o $@
NAME.o: NAME.moc
NAME.moc: NAME.cpp
moc -i $< -o $@
#include "NAME.moc"
元对象编译中常出现的错误是：
YourClass::className() is undefined
或者
YourClass lacks a vtbl
出现这种错误的绝大多数情况是你忘记了编译或者#include元对象编译器产生的C++代码，或者（在前面的情况下）没有在连接命令中包含那个对象文件。
class SomeTemplate<int> : public QFrame {
Q_OBJECT
...
signals:
void bugInMocDetected( int );
};
（1）多重继承把QObject的子类作为第一个父类
如果你使用了多重继承，元对象编译器认为第一个继承类是QObject的子类。这是因为元对象编译器并不展开#include或#define，它无法发现基类中哪个是QObject。例如：class SomeClass : public QObject, public OtherClass {
...
};
class SomeClass : public QObject {
Q_OBJECT
...
public slots:
// 不合法的
void apply( void (*apply)(List *, void *), char * );
};
typedef void (*ApplyFunctionType)( List *, void * );class SomeClass : public QObject {
Q_OBJECT ...public slots:
void apply( ApplyFunctionType, char * );
};
class SomeClass : public QObject {
Q_OBJECT
...
signals:
friend class ClassTemplate<char>; // 错的
};
class Whatever : public QButtonGroup {
...
public slots:
void QButtonGroup::buttonPressed; // 错的，槽是保护的。
...
};
#ifdef ultrix
#define SIGNEDNESS(a) unsigned a
#else
#define SIGNEDNESS(a) a
#endif
class Whatever : public QObject {
...
signals:
void someSignal( SIGNEDNESS(int) );
...
};
class A {
Q_OBJECT
public:
class B {
public slots: // 错的
void b();
...
};
signals:
class B { // 错的
void b();
...
}:
};
class SomeClass : public QObject {
Q_OBJECT
public slots:
SomeClass( QObject *parent, const char *name )
: QObject( parent, name ) { } // 错的
...
};
class SomeClass : public QObject {
Q_OBJECT
public:
...
Q_PROPERTY( Priority priority READ priority WRITE setPriority ) // 错的
Q_ENUMS( Priority ) // 错的
enum Priority { High, Low, VeryHigh, VeryLow };
void setPriority( Priority );
Priority priority() const;
...
};
class SomeClass : public QObject {
Q_OBJECT
Q_PROPERTY( Priority priority READ priority WRITE setPriority )
Q_ENUMS( Priority )
public:
...
enum Priority { High, Low, VeryHigh, VeryLow };
void setPriority( Priority );
Priority priority() const;
...
};
Qt的属性也基于元对象系统，在类声明中用宏Q_PROPERTY来声明。属性只能在继承于QObject的子类中声明。宏Q_OVERRIDE用来覆盖一些子类中由继承得到的属性。属性也是一个类的成员。
元对象系统中设置属性和得到属性的成员函数列出如下：
QObject::setProperty() 可以让你控制类中那些在编译时不可用的属性。
QMetaObject::propertyNames() 返回所有可用属性的名称。
QMetaObject::property() 返回一个指定属性的属性数据：一个QMetaProperty对象。
下面两个设置函数是等效的：
// QButton *b和QObject *o指向同一个按钮时
b->setDown( TRUE );
o->setProperty( "down", TRUE );
示例：使用元对象系统的属性
下面的类MyClass用来设置和得到优先级，但还不能使用元对象系统的属性。类MyClass列出如下：
class MyClass : public QObject
{
Q_OBJECT
public:
MyClass( QObject * parent=0, const char * name=0 );
~MyClass();
enum Priority { High, Low, VeryHigh, VeryLow };
void setPriority( Priority );
Priority priority() const;
};
为了使用元对象的属性系统，必须用宏Q_PROPERTY来声明属性。宏Q_PROPERTY语法如下：
Q_PROPERTY( type name READ getFunction [WRITE setFunction]
[RESET resetFunction] [DESIGNABLE bool]
[SCRIPTABLE bool] [STORED bool] )
宏Q_PROPERTY说明如下：
type name是属性的类型及名字，它可以是一个QVariant支持的类型或者在类中已经定义的枚举类型。枚举类型必须使用Q_ENUMS宏来进行注册。
READ getFunction表示用于读取属性的函数是getFunction。
WRITE setFunction表示用于写（或设置）属性的函数是setFunction。
RESET resetFunction表示用函数resetFunction设置属性到缺省状态（这个缺省状态可能和初始状态不同）。这个函数必须返回void并且不带有参数。
DESIGNABLE bool声明这个属性是否适合被一个图形用户界面设计工具修改。bool缺省为TRUE，说明这个属性可写，否则，FALSE说明不能被图形用户界面设计工具修改。
SCRIPTABLE bool声明这个属性是否适合被一个脚本引擎访问。bool缺省为TRUE，说明可以被访问。
STORED bool声明这个属性的值是否必须作为一个存储的对象状态而被记住。STORED只对可写的属性有意义。缺省是TRUE。
这样，修改成使用了宏Q_PROPERTY的MyClass类列出如下：
class MyClass : public QObject
{
Q_OBJECT
Q_PROPERTY( Priority priority READ priority WRITE setPriority )
Q_ENUMS( Priority )
public:
MyClass( QObject * parent=0, const char * name=0 );
~MyClass();
enum Priority { High, Low, VeryHigh, VeryLow };
void setPriority( Priority );
Priority priority() const;
};
当枚举数据可以被同时被读或写时，必须使用Q_SETS来注册这个枚举类型。
宏Q_CLASSINFO可以用来把名称/值这样一套的属性添加到一个类的元对象中，例如：
Q_CLASSINFO( "Version", "3.0.0" )
和其它元数据一样，类信息在运行时是可以通过元对象QMetaObject::classInfo()访问的。