Qt 6 C++開發指南

本書以Qt 6為開發平臺，系統介紹如何用Qt C++開發應用程序。首先介紹Qt C++應用程序的基本結構、界面可視化設計和佈局管理方法、元對象系統的功能及其應用等基本內容，然後深入講解常用界面組件、模型/視圖結構、事件處理、對話框和多窗口程序設計、文件讀寫等功能的編程方法，以及數據庫、多線程、網絡、多媒體、圖表、數據可視化、串口通信等功能模塊的使用。本書內容豐富，輔以大量精心設計的完整示例程序，涵蓋進行GUI程序設計所需掌握的各種技術主題。

王维波，博士，中国石油大学（华东）教师，主要从事仪器仪表开发的教学和科研工作。著有《STM32Cube 高效开发教程》，曾开发多个工业应用嵌入式系统和专业数据处理软件。

栗宝鹃，博士，中水北方勘测设计研究有限责任公司高级工程师，主要从事工程勘察、综合地球物理探测与检测中的数据处理、解译与成像等工程应用和研究工作。

侯春望，硕士，中国石油大学（华东）教师，主要从事单片机系统和应用软件开发方面的教学和研究工作，精通Qt C++ 编程，曾开发多个专业应用软件。

第 1章　認識Qt　　1

1.1　Qt簡介　　1

1.1.1　Qt的跨平臺開發能力　　1

1.1.2　Qt的許可類型和安裝包　　2

1.1.3　Qt支持的開發語言　　3

1.1.4　Qt 6新特性　　4

1.2　Qt的安裝　　5

1.2.1　本書使用的Qt版本　　5

1.2.2　安裝Qt　　5

1.2.3　安裝後的Qt　　8

1.3　編寫一個Hello World程序　　9

1.3.1　Qt Creator簡介　　9

1.3.2　新建一個GUI項目　　10

1.3.3　項目的文件組成和管理　　12

1.3.4　項目的構建、調試與運行　　13

第 2章　GUI程序設計基礎　　15

2.1　GUI程序結構與運行機制　　15

2.1.1　GUI項目文件組成　　15

2.1.2　項目配置文件　　15

2.1.3　UI文件　　17

2.1.4　主程序文件　　18

2.1.5　窗口相關的文件　　19

2.2　可視化UI設計　　23

2.2.1　窗口界面可視化設計　　24

2.2.2　界面組件佈局管理　　25

2.2.3　信號與槽簡介　　28

2.2.4　信號與槽的使用　　29

2.2.5　為應用程序設置圖標　　31

2.2.6　Qt項目構建過程基本原理　　32

2.3　代碼化UI設計　　33

2.3.1　示例功能概述　　33

2.3.2　示例功能實現　　33

2.4　使用CMake構建系統　　36

2.4.1　CMake項目配置　　37

2.4.2　CMake項目構建　　38

2.4.3　使用cmake-gui生成Visual Studio項目　　40

2.5　Qt Creator使用技巧　　41

2.5.1　文本編輯器使用技巧　　42

2.5.2　項目管理　　42

2.5.3　代碼模型　　42

第3章　Qt框架功能概述　　44

3.1　Qt 6框架中的模塊　　44

3.1.1　Qt基礎模塊　　44

3.1.2　Qt附加模塊　　45

3.2　Qt全局定義　　45

3.2.1　數據類型定義　　46

3.2.2　函數　　46

3.2.3　宏定義　　47

3.3　Qt的元對象系統　　47

3.3.1　元對象系統概述　　48

3.3.2　運行時類型信息　　50

3.3.3　屬性系統　　51

3.3.4　信號與槽　　53

3.3.5　對象樹　　57

3.3.6　元對象系統功能測試示例　　58

3.4　容器類　　63

3.4.1　順序容器類　　63

3.4.2　關聯容器類　　65

3.4.3　遍歷容器的數據　　66

3.5　其他常用的基礎類　　68

3.5.1　QVariant類　　68

3.5.2　QFlags類　　69

3.5.3　QRandomGenerator類　　70

第4章　常用界面組件的使用　　72

4.1　界面組件概述　　72

4.1.1　常用的界面組件　　72

4.1.2　QWidget類的主要屬性和接口函數　　76

4.2　佈局管理　　78

4.2.1　佈局管理相關的類　　79

4.2.2　佈局可視化設計及其代碼原理　　80

4.3　QString字符串操作　　83

4.3.1　QString簡介　　83

4.3.2　QChar的功能　　84

4.3.3　QChar主要功能測試　　86

4.3.4　QString字符串常用操作　　88

4.3.5　QString字符串常用功能測試　　93

4.3.6　QString字符串與數值的轉換　　94

4.3.7　QString字符串與數值轉換示例　　98

4.4　QSpinBox和QDoubleSpinBox　　100

4.4.1　QSpinBox類和QDoubleSpinBox類　　100

4.4.2　示例程序　　101

4.5　常用的按鈕組件　　102

4.5.1　各按鈕類的接口詳解　　103

4.5.2　示例程序功能實現　　104

4.6　QSlider和QProgressBar　　106

4.6.1　各組件類的主要屬性和接口函數　　106

4.6.2　示例程序功能實現　　108

4.7　日期時間數據　　109

4.7.1　表示日期時間數據的類　　109

4.7.2　日期時間數據的界面組件　　113

4.7.3　示例程序功能實現　　115

4.8　QTimer和QElapsedTimer　　116

4.8.1　QTimer類　　116

4.8.2　QElapsedTimer類　　117

4.8.3　示例程序功能實現　　118

4.9　QComboBox　　121

4.9.1　QComboBox類　　121

4.9.2　示例程序功能實現　　122

4.10　QMainWindow和QAction　　125

4.10.1　窗口界面可視化設計　　125

4.10.2　QAction類　　128

4.10.3　QToolBar類　　130

4.10.4　QStatusBar類　　130

4.10.5　混合式UI設計　　131

4.10.6　QPlainTextEdit的使用　　133

4.11　QToolButton和QListWidget　　135

4.11.1　窗口界面可視化設計　　135

4.11.2　QToolButton與界面補充創建　　137

4.11.3　QListWidget的操作　　140

4.11.4　創建右鍵快捷菜單　　145

4.12　QTreeWidget　　146

4.12.1　窗口界面可視化設計　　146

4.12.2　QTreeWidget類　　148

4.12.3　QTreeWidgetItem類　　151

4.12.4　示例中QTreeWidget的操作　　153

4.12.5　用QLabel和QPixmap顯示圖片　　159

4.12.6　示例中QDockWidget的操作　　160

4.13　QTableWidget　　161

4.13.1　窗口界面可視化設計和初始化　　161

4.13.2　QTableWidget類　　163

4.13.3　QTableWidgetItem類　　165

4.13.4　示例中QTableWidget的操作　　166

第5章　模型/視圖結構　　171

5.1　模型/視圖結構概述　　171

5.1.1　模型/視圖結構基本原理　　171

5.1.2　模型　　172

5.1.3　視圖　　172

5.1.4　代理　　173

5.1.5　模型/視圖結構的一些概念　　173

5.1.6　QAbstractItemModel類　　175

5.1.7　QAbstractItemView類　　177

5.2　QStringListModel和QListView　　178

5.2.1　QStringListModel類　　179

5.2.2　示例程序功能實現　　179

5.3　QStandardItemModel和QTableView　　182

5.3.1　QTableView類　　183

5.3.2　QStandardItemModel類　　183

5.3.3　QStandardItem類　　185

5.3.4　QItemSelectionModel類　　187

5.3.5　示例程序功能實現　　188

5.4　自定義代理　　194

5.4.1　自定義代理的功能　　195

5.4.2　QStyledItemDelegate類　　195

5.4.3　設計自定義代理類　　196

5.4.4　使用自定義代理類　　199

5.5　QFileSystemModel和QTreeView　　199

5.5.1　QFileSystemModel類　　200

5.5.2　QTreeView類　　202

5.5.3　示例程序功能實現　　202

第6章　事件處理　　205

6.1　Qt的事件系統　　205

6.1.1　事件的產生和派發　　205

6.1.2　事件類和事件類型　　207

6.1.3　事件的處理　　209

6.1.4　典型事件處理示例　　210

6.2　事件與信號　　213

6.2.1　函數event()的作用　　213

6.2.2　事件與信號編程示例　　214

6.3　事件過濾器　　216

6.3.1　事件過濾器工作原理　　217

6.3.2　事件過濾器編程示例　　217

6.4　拖放事件與拖放操作　　218

6.4.1　拖放操作相關事件　　219

6.4.2　外部文件拖放操作示例　　219

6.5　具有拖放操作功能的組件　　222

6.5.1　示例窗口類定義和初始化　　223

6.5.2　拖放操作屬性的顯示　　224

6.5.3　拖放操作屬性的設置　　226

6.5.4　通過事件過濾器實現項的刪除　　227

第7章　對話框和多窗口程序設計　　228

7.1　標準對話框　　228

7.1.1　QFileDialog對話框　　229

7.1.2　QColorDialog對話框　　231

7.1.3　QFontDialog對話框　　232

7.1.4　QProgressDialog對話框　　232

7.1.5　QInputDialog標準輸入對話框　　233

7.1.6　QMessageBox消息對話框　　236

7.2　設計和使用自定義對話框　　237

7.2.1　QDialog類　　238

7.2.2　示例功能概述　　239

7.2.3　主窗口類定義和初始化　　240

7.2.4　TDialogSize對話框的設計和使用　　242

7.2.5　TDialogHeaders對話框的設計和使用　　244

7.2.6　TDialogLocate對話框的設計和使用　　245

7.3　多窗口應用程序設計　　249

7.3.1　窗口類重要特性的設置　　249

7.3.2　多窗口應用程序設計示例　　251

7.4　MDI應用程序設計　　258

7.4.1　QMdiArea類　　259

7.4.2　QMdiSubWindow類　　261

7.4.3　MDI應用程序設計示例　　261

7.5　Splash與登錄窗口　　266

7.5.1　Splash登錄對話框的界面設計和類定義　　267

7.5.2　TDialogLogin類的功能實現　　268

7.5.3　TDialogLogin對話框的使用　　271

第8章　文件系統操作和文件讀寫　　272

8.1　文件操作相關類概述　　272

8.1.1　輸入輸出設備類　　272

8.1.2　文件讀寫操作類　　273

8.1.3　特定格式文件的讀寫　　274

8.2　目錄和文件操作　　274

8.2.1　示例設計概述　　275

8.2.2　QCoreApplication類　　277

8.2.3　QFile類　　277

8.2.4　QFileInfo類　　279

8.2.5　QDir類　　280

8.2.6　QTemporaryDir類　　283

8.2.7　QTemporaryFile類　　284

8.2.8　QFileSystemWatcher類　　285

8.3　讀寫文本文件　　287

8.3.1　用QFile讀寫文本文件　　287

8.3.2　用QSaveFile保存文件　　291

8.3.3　結合使用QFile和QTextStream讀寫文本文件　　292

8.4　讀寫二進制文件　　295

8.4.1　基礎知識和工具軟件　　295

8.4.2　QDataStream類　　297

8.4.3　使用預定義編碼方式讀寫文件　　299

8.4.4　使用原始二進制數據方式讀寫文件　　308

第9章　數據庫　　316

9.1　Qt數據庫編程概述　　316

9.1.1　Qt SQL模塊　　316

9.1.2　SQLite數據庫簡介　　318

9.1.3　本章示例數據庫　　318

9.2　QSqlTableModel的使用　　319

9.2.1　主要的類和基本工作原理　　320

9.2.2　示例窗口界面設計和類定義　　323

9.2.3　打開數據庫　　324

9.2.4　其他功能的實現　　332

9.3　QSqlQueryModel的使用　　336

9.3.1　QSqlQueryModel類　　336

9.3.2　使用QSqlQueryModel實現數據查詢　　337

9.4　QSqlQuery的使用　　341

9.4.1　QSqlQuery類　　342

9.4.2　QSqlQuery使用示例　　344

9.5　QSqlRelationalTableModel的使用　　352

9.5.1　數據表之間的關系　　352

9.5.2　QSqlRelationalTableModel類的作用　　353

9.5.3　QSqlRelationalTableModel類的主要接口函數　　354

9.5.4　示例程序設計　　355

第 10章　繪圖　　358

10.1　QPainter繪圖　　358

10.1.1　QPainter繪圖系統　　358

10.1.2　創建示例　　360

10.1.3　QPen的主要功能　　361

10.1.4　QBrush的主要功能　　362

10.1.5　漸變填充　　363

10.1.6　QPainter繪制基本圖形　　367

10.2　坐標系統和坐標變換　　370

10.2.1　坐標變換　　370

10.2.2　坐標變換繪圖實例　　371

10.2.3　視口和窗口　　373

10.2.4　繪圖疊加的效果　　375

10.3　圖形/視圖架構　　376

10.3.1　場景、視圖與圖形項　　377

10.3.2　圖形/視圖架構的坐標系　　378

10.3.3　圖形/視圖架構相關的類　　379

10.3.4　圖形/視圖架構示例程序　　381

10.4　圖像處理　　386

10.4.1　圖像表示和圖像處理概述　　387

10.4.2　QImage類　　389

10.4.3　圖像處理示例程序　　393

10.4.4　打印功能的實現　　401

第 11章　自定義插件和庫　　406

11.1　設計和使用自定義界面組件　　406

11.1.1　設計自定義界面組件類TBattery　　406

11.1.2　使用自定義界面組件　　409

11.2　設計和使用Qt Designer Widget插件　　410

11.2.1　創建Qt Designer Widget插件項目　　411

11.2.2　插件項目中各文件的功能實現　　412

11.2.3　插件的編譯與安裝　　415

11.2.4　使用自定義Widget插件　　416

11.3　創建和使用靜態庫　　418

11.3.1　創建靜態庫　　418

11.3.2　使用靜態庫　　420

11.4　創建和使用共享庫　　421

11.4.1　創建共享庫　　421

11.4.2　使用共享庫　　423

第 12章　Qt Charts　　425

12.1　Qt Charts模塊概述　　425

12.1.1　一個簡單的QChart繪圖程序　　425

12.1.2　圖表的主要組成部分　　427

12.2　通過QChart繪制折線圖　　429

12.2.1　主窗口類定義和初始化　　429

12.2.2　QPen屬性設置對話框設計　　432

12.2.3　圖表各組成部件的屬性設置　　434

12.3　圖表交互操作　　444

12.3.1　圖表交互操作概述　　444

12.3.2　自定義圖表視圖類TChartView　　446

12.3.3　主窗口設計和初始化　　449

12.3.4　交互操作功能的實現　　451

12.4　餅圖和各種柱狀圖　　455

12.4.1　主窗口設計和數據準備　　455

12.4.2　柱狀圖　　459

12.4.3　堆疊柱狀圖　　464

12.4.4　百分比柱狀圖　　465

12.4.5　餅圖　　467

第 13章　Qt Data Visualization　　470

13.1　Data Visualization模塊概述　　470

13.2　三維柱狀圖　　471

13.2.1　示例主窗口設計　　472

13.2.2　初始化創建三維柱狀圖　　473

13.2.3　其他功能的實現　　477

13.3　三維散點圖　　483

13.3.1　繪制三維散點圖　　483

13.3.2　散點數據管理　　486

13.4　三維曲面圖　　487

13.4.1　一般的三維曲面圖　　488

13.4.2　三維地形圖　　493

第 14章　多線程　　495

14.1　使用QThread創建多線程程序　　495

14.1.1　QThread類簡介　　495

14.1.2　擲骰子的多線程應用程序　　496

14.2　線程同步　　500

14.2.1　線程同步的概念　　500

14.2.2　基於互斥量的線程同步　　501

14.2.3　基於讀寫鎖的線程同步　　504

14.2.4　基於條件等待的線程同步　　506

14.2.5　基於信號量的線程同步　　510

第 15章　網絡　　515

15.1　主機信息查詢　　515

15.1.1　QHostInfo類和QNetworkInterface類　　515

15.1.2　QHostInfo類的使用　　516

15.1.3　QNetworkInterface類的使用　　518

15.2　TCP通信　　519

15.2.1　TCP通信相關的類　　520

15.2.2　TCP服務器端程序設計　　522

15.2.3　TCP客戶端程序設計　　526

15.3　UDP通信　　528

15.3.1　QUdpSocket類　　528

15.3.2　UDP單播和廣播　　529

15.3.3　UDP組播　　533

15.4　基於HTTP的網絡應用程序　　536

第 16章　多媒體　　540

16.1　多媒體模塊功能概述　　540

16.2　播放音頻　　541

16.2.1　QMediaPlayer功能概述　　541

16.2.2　基於QMediaPlayer的音樂播放器　　543

16.2.3　使用QSoundEffect播放音效文件　　549

16.3　錄制音頻　　549

16.3.1　QMediaRecorder類功能概述　　549

16.3.2　示例功能實現　　550

16.4　採集和播放原始音頻數據　　554

16.4.1　QAudioSource類和QAudioSink類功能概述　　554

16.4.2　示例程序功能概述　　556

16.4.3　採集原始音頻數據　　557

16.4.4　播放原始音頻數據　　563

16.5　播放視頻文件　　565

16.5.1　在QVideoWidget上播放視頻文件　　565

16.5.2　在QGraphicsVideoItem上播放視頻文件　　569

16.6　攝像頭的使用　　570

16.6.1　攝像頭控制概述　　570

16.6.2　示例主窗口類定義和初始化　　573

16.6.3　拍照　　578

16.6.4　錄像　　579

第 17章　串口編程　　581

17.1　Qt Serial Port模塊概述　　581

17.1.1　QSerialPortInfo類　　581

17.1.2　QSerialPort類　　581

17.2　串口編程示例：ESP8266模塊通信程序　　583

17.2.1　自定義標簽類TMyLabel的設計和使用　　585

17.2.2　主窗口類定義和初始化　　585

17.2.3　通過串口讀寫數據　　587

第 18章　其他工具軟件和技術　　591

18.1　多語言界面　　591

18.1.1　多語言界面程序設計概述　　591

18.1.2　多語言界面程序設計示例　　593

18.2　Qt樣式表　　597

18.2.1　QSS的作用　　597

18.2.2　QSS的句法　　598

18.2.3　樣式表的使用　　603

18.3　Qt應用程序的發布和安裝　　605

18.3.1　Windows平臺上的Qt應用程序發布　　605

18.3.2　製作安裝文件　　607

附錄　縮略詞　　612