QT 2024 年 8 月 19 日

[QT5] 遇见QT5, 初识对象树

简单介绍一下QT5中的一些基本的特性, Form是什么? QWidget有什么用? 为什么有QString不用std::string? 什么是对象树?

QT Windows GUI 约3970字 -- 阅读时间≈10分钟

`QWidget`默认项目结构

使用QT Creator创建一个QWidget的默认项目之后, 可以看到整个项目的结构

博主在QT Creator中修改了C++源文件的后缀, 默认应该是.cpp

`QWidget`

自动生成的main函数所在源文件:

#include "widget.h"

#include <QApplication>

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

main()函数内

首先创建了一个QApplication对象, 构造函数的参数是argc和argv, 即程序运行时传入的选项数及选项
定义了一个Widget对象w, 这个类是用户创建项目时自定义命名的类, 选择QWidget为基类之后默认命名就是Widget
通过w调用show()成员函数
return a.exec()

重点看Widget类, 打开widget.h:

首先, 因为Widget是QWidget的派生类, 所以需要先#include <QWidget>

然后使用两个宏, 在合适的namespace内声明了Widget类

QT_BEGIN_NAMESPACE
namespace Ui {
	class Widget;
}
QT_END_NAMESPACE

QT_BEGIN_NAMESPACE QT_END_NAMESPACE 是QT官方库定义的两个宏, 其实际的内容是这样定义的:

// qglobal.h 头文件中的相关定义

#if !defined(QT_NAMESPACE) || defined(Q_MOC_RUN)
#	define QT_BEGIN_NAMESPACE
#	define QT_END_NAMESPACE
#else
#	define QT_BEGIN_NAMESPACE namespace QT_NAMESPACE {
#	define QT_END_NAMESPACE }
#endif

也就是说, 如果QT_NAMESPACE没有被定义, 那么这两个宏就就没有内容

如果, QT_NAMESPACE被定义了, 那么这两个宏就是 namespace QT_NAMESAPCE的开始和结束包含

而QT_NAMESPACE这个宏定义与否, 是根据用户编译时, 是否使用-qtnamespace选项决定的

也就是说:

如果编译时没有使用-qtnamespace选项, 那么这两个宏就是空的
```
namespace Ui {
	class Widget;
}
```

如果编译时使用了-qtnamesapce选项, 那么这两个宏就起到命名空间的包含作用

// 这里 QT_NAMESPACE 这个宏的内容也是由用户指定
namespace QT_NAMESPACE {
namespace Ui {
	class Widget;
}
}

默认不做修改的话, -qtnamespace并不会被使用, 所以这段代码只是声明了namespace Ui里的Widget

下面就是 QWidget类的自定义派生类Widget 的定义:

// Widget类名, 是创建项目时自定义的
class Widget : public QWidget {
	Q_OBJECT

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

private:
	Ui::Widget* ui;
};

Q_OBJECT也是一个宏定义, 这个宏定义比较庞大, 与信号、槽有关, 暂时不做介绍

QT Creator默认为Widget类生成了:

private的成员变量Ui::Widget* ui

上d面声明的Widget, 就在这里被使用, 定义了一个名为ui的成员变量
构造函数Widget(QWidget* parent = nullptr)

构造函数的参数是QWidget的指针, 此参数的作用, 是为实例化的Widget对象指定一个父节点

QT为管理控件, 引入了 对象树 的概念, 创建一个Widget对象就可以将此对象挂在指定的父节点上, 实现以树型对Widget的管理
析构函数~Widget()

可以在widget.cc中看到Widget成员函数的定义:

析构函数, 没什么内容, 只delete了成员变量ui

构造函数:

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

构造函数在初始化列表中, 将传入的QWidget指针用于初始化Widget对象的基类部分

并new Ui::Widget对象初始化成员变量ui

除了初始化内容, 构造函数的函数体内只有一个语句 ui->setupUi(this)

可以重点来看一下ui::setup()函数

查看ui::setup()函数之前, 至少要运行过一次本QT项目

因为ui_widget.h文件, 是在运行QT时才会自动生成的

如果不运行, 就找不到Ui::Widget的相关定义

从本文件开头的注释可以得到一个信息:

通过读取UI文件"widget.ui"生成, 且重新编译UI文件时, 在本文件中做出的所有修改都会丢失

这个文件里的内容是根据设计的.ui文件生成的, 那么也就是说, 当修改.ui文件之后, 本文件也会重新生成

这也就是说, 如果手动在ui_widget.h中做出一些代码修改:

如果不去修改.ui文件的内容, 那么做出的修改不会失效

因为QT Creator 不会重新编译.ui文件, 生成新的ui_widget.h
如果修改了.ui文件的内容, 那么手动在ui_widget.h中做出的修改就会失效

因为QT Creator 会重新编译.ui文件, 进而生成新的ui_widget.h

修改了.ui文件, ui_widget.h会发生变动:

再编译运行程序:

可以看出来, Ui_Widget类是实际生成窗口界面所需要的一个类, 此类的内容会根据widget.ui这个UI文件自动生成

而Ui::Widget这个类, 就是Ui_Widget的派生类

在Widget的构造函数内通过 调用ui->setup(this), 就能将Widget对象与UI关联起来

然后在main()函数中, 调用w.show()就能将窗口创建并展示出来, 如果调用w.hide()窗口就不会被展示出来

从阅读代码可以看出出来, 实际上将this作为参数传到ui::setup()中, 除了对Widget进行一些设置之外

还是为了在创建其他的控件对象时, 为对象指定父节点

编译之后

使用QT Creator对项目编译运行之后, 会在系统的项目目录的同级路径下额外生成一个目录:

这个新目录下, 就是QT Creator自动生成的编译前所需文件和编译后的结果文件:

在debug或release中(编译版本不同), 会生成项目对应的可执行程序:

`Form`

QT中窗口的UI设计文件以xxxx.ui命名, .ui文件, 在QT Creator中被分类到Forms中

这个文件本质上是一个XML语言的文件:

不过, QT Creator限制了对此文件的直接编辑: This file can only be edited in Design mode

如果想要修改.ui文件的内容, 就只能在设计中以图形化的方式对UI进行修改, 然后编译, 进而.ui文件才会发生变动

双击.ui文件 就能直接进入设计页面:

进入设计页面之后, 中间部分就是窗口的预览, 并且可以在这部分进行编辑

左边部分, 就是设计窗口可能用到的一些控件, 右边则是用到的控件的对象名以及控件对象的一些属性设置:

可以直接拖动左边的控件到窗口中, 就能够实现在窗口中添加控件:

此时, 编译运行, 就能看到窗口中出现了Hello QT5的文本:

`.pro`文件

使用QT Creator打开一个项目, 项目中显示的第一个文件就是项目名.pro

打开这个文件, 可以看到一些很熟悉的内容:

从内容就可以分辨出来, .pro文件类似与makefile

makefile是make需要用到的文件, 而.pro就是qmake所使用的文件, 作用与makefile是一样的

不同的是, QT Creator会在编译前自动生成一个.pro文件, 不需要手动去编写

.pro文件的作用与makefile差不多, 不过内容也要介绍一下:

代码实现`Hello QT5`文本

上面介绍.ui文件时, 介绍了可以直接在设计页面拖动添加控件在窗口中实现文本的显示

除此之外, 当然还可以直接通过代码来 创建控件、编辑控件、显示控件…

已经了解到, 在QT Creator根据.ui文件自动生成的ui_widget.h中, 会生成控件以及相关设置代码

如果要代码创建控件, 也需要写在ui_widget.h中吗?

答案是, 最好不要.

即使, 在ui_widget.h的Ui_widget::setup()函数中可以手动创建控件, 也最好不要

因为, QT Creator每次重新编译.ui文件, 都会重新生成ui_widget.h, 也就意味着你在里边的改动都会丢失

所以, 最好不要在ui_widget.h中手动编写代码

可以在widget.cc中, 创建控件对象:

可以尝试创建一个QLabel对象, 在窗口中显示Hello QT5:

可以看到, 控件是可以直接通过代码进行创建并展示的

不过, 使用代码控件的位置默认是在窗口的0,0位置的

从代码中看, 使用new在堆上创建了QLabel对象hq, 但是并没有使用delete进行释放, 这是不是有可能发生内存泄漏?

不使用new, 直接在栈上创建不行吗?

从语法上来说, 直接在栈上创建是可以的, 但是想让其正常的显示在窗口中, 就要关注 对象的生命周期

简单认识对象树

QT中引入了 “对象树” 的概念, 对各类控件对象进行管理

上面无论是根据.ui文件生成代码创建控件, 还是直接通过代码来创建控件对象, 都可以看到在实例化控件对象时, 传入了一个Widget对象指针作为构造参数

上面解释说, 是为了给控件对象指定一个父节点

因为QT管理控件是采用了一种树结构, 才需要对控件对象指定一个父节点的

并且, QT5中几乎所有的控件, 在实例化对象时都可以传入一个指针参数为其指定一个父节点, 而可作为控件对象构造参数的类型, 通常是这两种:

QWidget*;
QObject*;

被指定了父节点的对象, 就可以看作此对象被挂在了一棵树上

当然也可以不为对象指定父节点, 这样此控件默认为顶级窗口控件, 就像在main()函数中自动生成的Widget w

通过在实例化对象时指定父节点, 实例化对象多了就会渐渐形成一棵树

QT这样设计并不仅仅是觉得这样好玩, 而是为了 方便管理对象

通过为控件指定父节点, 可以实现即使new也不用手动delete, 因为, QT会自动对挂在树上的控件进行管理

举一个简单的例子, 思考一个简单的问题, 一个窗口, 上面所展示的控件一般来说应该在什么时候被销毁?

这个答案只有一个, 当整个窗口需要被销毁的时候. 除非某个控件需要在一定条件下单独销毁

这就意味着, 窗口上控件的生命周期应该与窗口保持一致, 不然可能会出现控件不显示的情况, QT中当一个控件对象已经被销毁了, 就无法在窗口中展示

基于这样的情况, QT采用树的形式对控件进行管理, 当这棵树的根节点需要被销毁了, 才代表着整棵树上的所有对象都需要被销毁, QT会自动的将树上的所有节点销毁掉

这样, new出来的控件对象, 也就不需要用户手动delete

不过, new出来的对象, 想要不手动delete, 必须要将其挂在树上(指定被管理的父节点), 否则就会发生内存泄漏

这也是为什么, QT中一般使用new实例化控件对象, 因为可以实现根据父节点的生命周期来管理控件的生命周期

而在栈上实例化对象, 如果不在关注对象的生命周期, 用户是看不到控件的:

原因就是, 在栈上实例化的控件对象, 当对象出了其所在作用域就直接被销毁了, 被销毁的对象很明显是不可能被展示出来的

所以, 除顶级窗口部件之外, 一般来说建议使用new来创建控件对象, 并且最好为其指定父节点方便管理

QT的对象树, 是一种N叉树, 没有限制节点的度

测试对象树的存在

了解了对象树, 可以测试一下对象树是否真的存在

我们可以在项目中创建一个新的继承于QLabel的类, 然后编写一下派生类的析构函数, 让其在析构的时候打印数据:

然后编写mylabel.h mylabel.cc 以及 widget.cc:

mylabel.h:

#pragma once

#include <QLabel>

class MyLabel : public QLabel {
public:
	MyLabel(QWidget* parent = nullptr);
	~MyLabel();

private:
	static int count;
};

mylabel.cc:

#include "mylabel.h"

#include <iostream>

int MyLabel::count = 0;

MyLabel::MyLabel(QWidget* parent)
	: QLabel(parent) {
}

MyLabel::~MyLabel() {
	count++;
	std::cout << MyLabel::count << "  MyLabel delete" << std::endl;
}

widget.cc:

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

#include <QLabel>

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

	// 在堆上创建MyLabel对象, 并指定this为父节点
	MyLabel* hq1 = new MyLabel(this);
	MyLabel* hq2 = new MyLabel(this);
    // 不指定this为父节点
	MyLabel* hq3 = new MyLabel;

	// 创建一个QFont 字体对象
	QFont font;
	font.setFamily(QString::fromUtf8("HarmonyOS Sans SC Medium"));
	font.setPointSize(14);
        
	// 设置MyLabel的字体
	hq1->setFont(font);
	hq2->setFont(font);
	hq3->setFont(font);
	// 设置MyLabel的文本
	hq1->setText("Hello QT5");
	hq2->setText("Hello QT5");
	hq3->setText("Hello QT5");
}

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

然后程序运行:

可以看到字体很厚, 像是加粗了, 因为创建了三个MyLabel都显示在了同一个位置, 重叠了

然后将窗口关闭:

从结果上来看, hq1和hq2指定了父节点, 即创建项目时自动生成的Widget w, 所以hq1和hq2挂在一个被管理的对象树上

所以, 在窗口关闭时, 会自动调用析构函数释放hq1和hq2对象

而, hq3没有指定父节点, 也就意味着hq3没有被管理, 所以当窗口关闭时没有自动调用析构函数进行释放. 此时, 如果程序并没有退出, 就发生了内存泄漏

从现象中, 可以测试出QT对象树的存在

关于`QT`中`std::cout`中文乱码*

在Windows平台下, 当你在QT中尝试用std::cout或printf()打印中文, 你会发现他打印的是乱码:

原因是 代码文件的编码格式与控制台的编码格式不同

一般来说, 使用QT Creator创建的文件默认应该是UTF-8编码格式的:

而控制台中一般会与平台的编码格式保持一致, 如果使用的是中文的Windows, 那么默认的编码格式应该会是GBK, 至少不会是UTF-8

所以, 由于代码文件内容的编码与控制台的编码不同, 所以中文显示就会发生错误

所以, 要正确的打印中文, 就需要让打印的内容的编码格式在不同位置保持一致

如何实现呢?

可以直接修改代码文件的编码格式, 不过这样太麻烦
QT实现了QString容器, 可以实现编码的转换
QT实现了专用打印日志的工具qDebug, 会自动管理字符串的编码

QString::toLocal8Bit()可以将QString编码格式转换为本地编码格式, 不过还是不建议用std::cout, 因为有qDebug

qDebug需要包含头文件<QDebug>, 会自动打印换行

qDebug有一个非常好用的优点:

可以通过设置编译宏条件, 一键关闭所有的qDebug的打印信息

作者：哈米d1ch 发表日期：2024 年 8 月 19 日

[QT5] 遇见QT5, 初识对象树

QWidget默认项目结构

QWidget

编译之后

Form

.pro文件

代码实现Hello QT5文本