Qt 学习之路 2 --- 读书笔记

一、文章来由

来自豆子老师非常好的一本Qt教程，但是只有网络版，所以用这个做笔记了，不动笔墨不读书嘛~~

二、读书笔记

1、Qt 学习之路 2（2）：Qt 简介

1.1 关于 Qt 的一站式解决

Qt 是一个著名的 C++ 应用程序框架。但并不只是一个 GUI 库，因为 Qt 十分庞大，并不仅仅是 GUI 组件。使用 Qt，在一定程度上你获得的是一个“一站式”的解决方案：不再需要研究 STL，不再需要 C++ 的，不再需要到处去找解析 XML、连接数据库、访问网络的各种第三方库，因为 Qt 自己内置了这些技术。

1.2 跨平台 GUI 的三种实现策略：

API 映射：

API 映射是说，界面库使用同一套 API，将其映射到不同的底层平台上面。大体相当于将不同平台的 API 提取公共部分。比如说，将Windows 平台上的按钮控件和 Mac OS 上的按钮组件都取名为 Button。当你使用 Button 时，如果在 Windows平台上，则编译成按钮控件；如果在 Mac OS上，则编译成按钮组件。这么做的好处是，所有组件都是原始平台自有的，外观和原生平台一致；缺点是，编写库代码的时候需要大量工作用于适配不同平台，并且，只能提取相同部分的API。比如 Mac OS 的文本框自带拼写检测，但是 Windows 上面没有，则不能提供该功能。这种策略的典型代表是wxWidgets。这也是一个标准的 C++ 库，和 Qt 一样庞大。它的语法看上去和 MFC 类似，有大量的宏。据说，一个 MFC程序员可以很容易的转换到 wxWidgets 上面来。

API 模拟：

前面提到，API 映射会“缺失”不同平台的特定功能，而 API 模拟则是解决这一问题。不同平台的有差异 API，将使用工具库自己的代码用于模拟出来。按照前面的例子，Mac OS 上的文本框有拼写检测，但是 Windows 的没有。那么，工具库自己提供一个拼写检测算法，让 Windows 的文本框也有相同的功能。API 模拟的典型代表是 wine —— 一个 Linux 上面的 Windows 模拟器。它将大部分 Win32 API 在 Linux 上面模拟了出来，让 Linux 可以通过 wine 运行 Windows 程序。由此可以看出，API 模拟最大优点是，应用程序无需重新编译，即可运行到特定平台上。另外一个例子是微软提供的 DirectX，这个开发库将屏蔽掉不同显卡硬件所提供的具体功能。使用这个库，你无需担心硬件之间的差异，如果有的显卡没有提供该种功能，SDK 会使用软件的方式加以实现。（关于举例，可以参考文末一段精彩的讨论。）

GUI 模拟：

任何平台都提供了图形绘制函数，例如画点、画线、画面等。有些工具库利用这些基本函数，在不同绘制出自己的组件，这就是 GUI 模拟。GUI 模拟的工作量无疑是很大的，因为需要使用最基本的绘图函数将所有组件画出来；并且这种绘制很难保证和原生组件一模一样。但是，这一代价带来的优势是，可以很方便的修改组件的外观——只要修改组件绘制函数即可。很多跨平台的 GUI 库都是使用的这种策略，例如 gtk+（这是一个 C 语言的图形界面库。使用 C 语言很优雅地实现了面向对象程序设计。不过，这也同样带来了一个问题——使用大量的类型转换的宏来模拟多态，并且它的函数名一般都比较长，使用下划线分割单词，看上去和 Linux 如出一辙。gtk+ 并不是模拟的原生界面，而有它自己的风格，所以有时候就会和操作系统的界面格格不入。），Swing 以及我们的 Qt。

2、Qt 学习之路 2（3）：Hello, world!

2.1 main函数简单解析

#include <QApplication>
#include <QLabel>

int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication app(argc, argv);

    QLabel label("Hello, world");
    label.show();

    return app.exec();
}

讲解：

前两行是 C++ 的 include 语句，这里我们引入的是QApplication以及QLabel这两个类。main()函数中第一句是创建一个QApplication类的实例。对于 Qt 程序来说，main()函数一般以创建 application 对象（GUI 程序是QApplication，非 GUI 程序是QCoreApplication。QApplication实际上是QCoreApplication的子类。）开始，后面才是实际业务的代码。这个对象用于管理 Qt 程序的生命周期，开启事件循环，这一切都是必不可少的。在我们创建了QApplication对象之后，直接创建一个QLabel对象，构造函数赋值“Hello, world”，当然就是能够在QLabel上面显示这行文本。最后调用QLabel的show()函数将其显示出来。main()函数最后，调用app.exec()，开启事件循环。我们现在可以简单地将事件循环理解成一段无限循环。正因为如此，我们在栈上构建了QLabel对象，却能够一直显示在那里（试想，如果不是无限循环，main()函数立刻会退出，QLabel对象当然也就直接析构了）。

2.2 另一种hello world写法

可以将上面的程序改写成下面的代码吗？

#include <QApplication>
#include <QLabel>

int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication app(argc, argv);

    QLabel *label = new QLabel("Hello, world");
    label->show();

    return app.exec();
}

答案是，不可以 建议这样做！

首先，按照标准 C++ 来看这段程序。这里存在着内存泄露。当exec()退出时（也就是事件循环结束的时候。窗口关闭，事件循环就会结束），label 是没办法 delete 的。这就造成了内存泄露。当然，由于程序结束，操作系统会负责回收内存，所以这个问题不会很严重。即便你这样修改了代码再运行，也不会有任何错误。

早期版本的 Qt 可能会有问题（详见本文最后带有删除线的部分，不过豆子也没有测试，只是看到有文章这样介绍），不过在新版本的 Qt 基本不存在问题。在新版本的 Qt 中，app.exec()的实现机制确定，当最后一个可视组件关闭之后，主事件循环（也就是app.exec()）才会退出，main()函数结束（此时会销毁app）。这意味着，所有可视元素已经都关闭了，也就不存在后文提到的，QPaintDevice没有QApplication实例这种情况。另外，如果你是显式关闭了QApplication实例，例如调用了qApp->quit()之类的函数，QApplication的最后一个动作将会是关闭所有窗口。所以，即便在这种情况下，也不会出现类这种问题。由于是在main()函数中，当main()函数结束时，操作系统会回收进程所占用的资源，相当于没有内存泄露。不过，这里有一个潜在的问题：操作系统只会粗暴地释放掉所占内存，并不会调用对象的析构函数（这与调用delete运算符是不同的），所以，很有可能有些资源占用不会被“正确”释放。事实上，在最新版的 Sailfish OS 上面就有这样的代码：

#include <QApplication>

int main(int argc, char *argv[])
{
    QScopedPointer<QApplication> app(new QApplication(argc, argv));
    QScopedPointer<QQuickView> view(new QQuickView);
    view->setSource("/path/to/main.qml");
    ...
    return app->exec();
}

这段代码不仅在堆上创建组件实例，更是把QApplication本身创建在了堆上。不过，注意，它使用了智能指针，因此我们不需要考虑操作系统直接释放内存导致的资源占用的问题。

当然，允许使用并不一定意味着我们建议这样使用。毕竟，这是种不好的用法（就像我们不推荐利用异常控制业务逻辑一样），因为存在内存泄露。而且对程序维护者也是不好的。所以，我们还是推荐在栈上创建组件。因为要靠人工管理new和delete的出错概率要远大于在栈上的自动控制。除此之外，在堆上和在栈上创建已经没有任何区别。

如果你必须在堆上创建对象，不妨增加一句：

label->setAttribute(Qt::WA_DeleteOnClose);

这点提示足够告诉程序维护者，你已经考虑到内存问题了。

早期版本的 Qt 可能会有问题：
严重的是，label 是建立在堆上的，app 是建立在栈上的。这意味着，label 会在 app 之后析构。也就是说，label 的生命周期长于 app 的生命周期。这可是 Qt 编程的大忌。因为在 Qt 中，所有的QPaintDevice必须要在有QApplication实例的情况下创建和使用。大家好奇的话，可以提一句，QLabel继承自QWidget，QWidget则是QPaintDevice的子类。之所以上面的代码不会有问题，是因为 app 退出时，label 已经关闭，这样的话，label 的所有QPaintDevice一般都不会被访问到了。但是，如果我们的程序，在 app 退出时，组件却没有关闭，这就会造成程序崩溃。（如果你想知道，怎样做才能让 app 退出时，组件却不退出，那么豆子可以告诉你，当你的程序在打开了一个网页的下拉框时关闭窗口，你的程序就会崩溃了！）

3、Qt 学习之路 2（4）：信号槽

3.1 信号和槽概述

所谓信号槽，实际就是观察者模式。当某个事件发生之后，比如，按钮检测到自己被点击了一下，它就会发出一个信号（signal）。这种发出是没有目的的，类似广播。如果有对象对这个信号感兴趣，它就会使用连接（connect）函数，意思是，用自己的一个函数（成为槽（slot））来处理这个信号。也就是说，当信号发出时，被连接的槽函数会自动被回调。这就类似观察者模式：当发生了感兴趣的事件，某一个操作就会被自动触发。（这里提一句，Qt 的信号槽使用了额外的处理来实现，并不是 GoF 经典的观察者模式的实现方式）

3.2 connect函数

在 Qt 5 中，QObject::connect()有五个重载：

QMetaObject::Connection connect(const QObject *, const char *,
                                const QObject *, const char *,
                                Qt::ConnectionType);

QMetaObject::Connection connect(const QObject *, const QMetaMethod &,
                                const QObject *, const QMetaMethod &,
                                Qt::ConnectionType);

QMetaObject::Connection connect(const QObject *, const char *,
                                const char *,
                                Qt::ConnectionType) const;

QMetaObject::Connection connect(const QObject *, PointerToMemberFunction,
                                const QObject *, PointerToMemberFunction,
                                Qt::ConnectionType)

QMetaObject::Connection connect(const QObject *, PointerToMemberFunction,
                                Functor);

分析：
第一个，sender 类型是const QObject ，signal 的类型是const char ，receiver 类型是const QObject ，slot 类型是const char 。这个函数将 signal 和 slot 作为字符串处理。第二个，sender 和 receiver 同样是const QObject ，但是 signal 和 slot 都是const QMetaMethod &。我们可以将每个函数看做是QMetaMethod的子类。因此，这种写法可以使用QMetaMethod进行类型比对。第三个，sender 同样是const QObject ，signal 和 slot 同样是const char ，但是却缺少了 receiver。这个函数其实是将 this 指针作为 receiver。第四个，sender 和 receiver 也都存在，都是const QObject ，但是 signal 和 slot 类型则是PointerToMemberFunction。看这个名字就应该知道，这是指向成员函数的指针。第五个，前面两个参数没有什么不同，最后一个参数是Functor类型。这个类型可以接受 static 函数、全局函数以及 Lambda 表达式。

3.3 信号和槽的参数

信号槽要求信号和槽的参数一致，所谓一致，是参数类型一致。如果不一致，允许的情况是，槽函数的参数可以比信号的少，即便如此，槽函数存在的那些参数的顺序也必须和信号的前面几个一致起来。这是因为，你可以在槽函数中选择忽略信号传来的数据（也就是槽函数的参数比信号的少），但是不能说信号根本没有这个数据，你就要在槽函数中使用（就是槽函数的参数比信号的多，这是不允许的）。

Qt5 可以使用Lambda 表达式，相比起 Qt4 这是一大特色

4、Qt 学习之路 2（5）：自定义信号槽

4.1 观察者模式

信号槽不是 GUI 模块提供的，而是 Qt 核心特性之一。因此，我们可以在普通的控制台程序使用信号槽。

经典的观察者模式在讲解举例的时候通常会举报纸和订阅者的例子。有一个报纸类Newspaper，有一个订阅者类Subscriber。Subscriber可以订阅Newspaper。这样，当Newspaper有了新的内容的时候，Subscriber可以立即得到通知。在这个例子中，观察者是Subscriber，被观察者是Newspaper。在经典的实现代码中，观察者会将自身注册到被观察者的一个容器中（比如subscriber.registerTo(newspaper)）。被观察者发生了任何变化的时候，会主动遍历这个容器，依次通知各个观察者（newspaper.notifyAllSubscribers()）。

4.2 理解 Qt 中的观察者模式

只有继承了QObject类的类，才具有信号槽的能力。

只有继承了QObject类的类，才具有信号槽的能力。所以，为了使用信号槽，必须继承QObject。凡是QObject类（不管是直接子类还是间接子类），都应该在第一行代码写上Q_OBJECT。不管是不是使用信号槽，都应该添加这个宏。这个宏的展开将为我们的类提供信号槽机制、国际化机制以及 Qt 提供的不基于 C++ RTTI 的反射能力。因此，如果你觉得你的类不需要使用信号槽，就不添加这个宏，就是错误的。

4.3

其它很多操作都会依赖于这个宏。注意，这个宏将由 moc（我们会在后面章节中介绍 moc。这里你可以将其理解为一种预处理器，是比 C++ 预处理器更早执行的预处理器。） 做特殊处理，不仅仅是宏展开这么简单。moc 会读取标记了 Q_OBJECT 的头文件，生成以 moc_ 为前缀的文件，比如 newspaper.h 将生成 moc_newspaper.cpp。你可以到构建目录查看这个文件，看看到底增加了什么内容。注意，由于 moc 只处理头文件中的标记了Q_OBJECT的类声明，不会处理 cpp 文件中的类似声明。因此，如果我们的Newspaper和Reader类位于 main.cpp 中，是无法得到 moc 的处理的。解决方法是，我们手动调用 moc 工具处理 main.cpp，并且将 main.cpp 中的#include “newspaper.h”改为#include “moc_newspaper.h”就可以了。不过，这是相当繁琐的步骤，为了避免这样修改，我们还是将其放在头文件中。许多初学者会遇到莫名其妙的错误，一加上Q_OBJECT就出错，很大一部分是因为没有注意到这个宏应该放在头文件中。

4.4

信号就是一个个的函数名，返回值是 void（因为无法获得信号的返回值，所以也就无需返回任何值），参数是该类需要让外界知道的数据。信号作为函数名，不需要在 cpp 函数中添加任何实现（我们曾经说过，Qt 程序能够使用普通的 make 进行编译。没有实现的函数名怎么会通过编译？原因还是在 moc，moc 会帮我们实现信号函数所需要的函数体，所以说，moc 并不是单纯的将 Q_OBJECT 展开，而是做了很多额外的操作）。

4.5

Qt 5 中，任何成员函数、static 函数、全局函数和 Lambda 表达式都可以作为槽函数。与信号函数不同，槽函数必须自己完成实现代码。槽函数就是普通的成员函数，因此作为成员函数，也会受到 public、private 等访问控制符的影响。（我们没有说信号也会受此影响，事实上，如果信号是 private 的，这个信号就不能在类的外面连接，也就没有任何意义。）

4.6 自定义信号槽 注意事项：

（1）发送者和接收者都需要是QObject的子类（当然，槽函数是全局函数、Lambda 表达式等无需接收者的时候除外）；
（2）使用 signals 标记信号函数，信号是一个函数声明，返回 void，不需要实现函数代码；
（3）槽函数是普通的成员函数，作为成员函数，会受到 public、private、protected 的影响；
（4）使用 emit 在恰当的位置发送信号；
（5）使用QObject::connect()函数连接信号和槽。

4.7 Qt 4 与 Qt 5 的区别【重要】

（1）Reader类，receiveNewspaper()函数放在了 public slots 块中。在 Qt 4 中，槽函数必须放在由 slots 修饰的代码块中，并且要使用访问控制符进行访问控制。其原则同其它函数一样：默认是 private 的，如果要在外部访问，就应该是 public slots；如果只需要在子类访问，就应该是 protected slots。

（2）main()函数中，QObject::connect()函数，第二、第四个参数需要使用SIGNAL和SLOT这两个宏转换成字符串（具体事宜我们在上一节介绍过）。注意SIGNAL和SLOT的宏参数并不是取函数指针，而是除去返回值的函数声明，并且 const 这种参数修饰符是忽略不计的。

（3）下面说明另外一点，我们提到了“槽函数是普通的成员函数，作为成员函数，会受到 public、private、protected 的影响”，public、private 这些修饰符是供编译器在编译期检查的，因此其影响在于编译期。对于 Qt4 的信号槽连接语法，其连接是在运行时完成的，因此即便是 private 的槽函数也是可以作为槽进行连接的。但是，如果你使用了 Qt5 的新语法，新语法提供了编译期检查（取函数指针），因此取 private 函数的指针是不能通过编译的。

5、Qt 学习之路 2（6）：Qt 模块简介

注：由于原文格式很好，但是粘贴过来改格式很麻烦，而且不见得方便阅读，接下来采用粘贴原图的方法。

5.1 Qt 基础模块

5.2 Qt 扩展模块

Qt 扩展模块则有更多的选择：

5.3 Qt 4 模块

这里需要强调一点，由于 Qt 的扩展模块并不是 Qt 必须安装的部分，因此 Qt 在未来版本中可能会提供更多的扩展模块，这里给出的也仅仅是一些现在确定会包含在 Qt 5 中的一部分，另外还有一些，比如 Qt Active、Qt QA 等，则可能会在 beta 及以后版本中出现。

Qt 4 也分成若干模块，但是这些模块与 Qt 5 有些许多不同。下面是 Qt 4 的模块：