Qt Quick 之 QML 与 C++ 混合编程详解
Qt Quick 技术的引入,使得你能够快速构建 UI ,具有动画、各种绚丽效果的 UI 都不在话下。但它不是万能的,也有很多局限性,原来 Qt 的一些技术,比如低阶的网络编程如 QTcpSocket ,多线程,又如 XML 文档处理类库 QXmlStreamReader / QXmlStreamWriter 等等,在 QML 中要么不可用,要么用起来不方便,所以呢,很多时候我们是会基于这样的原则来混合使用 QML 和 C++: QML 构建界面, C++ 实现非界面的业务逻辑和复杂运算。
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那这篇呢,我们就来看看 QML 和 C++ 之间如何交互。
其实话说回来, QML 的很多基本类型原本就是在 C++ 中实现的,比如 Item 对应 QQuickItem , Image 对应 QQuickImage , Text 对应 QQuickText ,……这样看来,在 QML 中访问 C++ 对象必然不成问题。然也!反过来,在 C++ 中其实也可以使用 QML 对象。
对于这两种情景,我们分别讲述。先看如何在 QML 中使用 C++ 类和对象。
首先我们需要创建一个 Qt Quick App ,请参考《Qt Quick 之 Hello World 图文详解》建立一个名为 colorMaker 的项目,接下来我们的学习将会伴随 colorMaker 项目进行,等我们讲完,一个完整的 colorMaker 项目也会完成。需要新建两个文件, colorMaker.h 和 colorMaker.cpp 。
colorMaker 只是一个示例项目,我在 C++ 中实现一个 ColorMaker 类,它可以被注册为一个 QML 类型供 QML 像内建类型一样使用,它的实例也可以导出为 QML 上下文属性在 QML 中访问。我们的示例只是在界面顶部显示当前时间(时间文字的颜色随时间变化而变化),在界面中间显示一个变色矩形,在界面底部放置几个按钮来控制颜色如何变化。
图 1 是效果图:
图 1 colorMaker 效果图
在 QML 中使用 C++ 类和对象
我们知道, QML 其实是对 JavaScript 的扩展,融合了 Qt Object 系统,它是一种新的解释型的语言, QML 引擎虽然由 Qt C++ 实现,但 QML 对象的运行环境,说到底和 C++ 对象的上下文环境是不同的,是平行的两个世界。如果你想在 QML 中访问 C++ 对象,那么必然要找到一种途径来在两个运行环境之间建立沟通桥梁。
Qt 提供了两种在 QML 环境中使用 C++ 对象的方式:
- 在 C++ 中实现一个类,注册到 QML 环境中, QML 环境中使用该类型创建对象
- 在 C++ 中构造一个对象,将这个对象设置为 QML 的上下文属性,在 QML 环境中直接使用改属性
不管哪种方式,对要导出的 C++ 类都有要求,不是一个类的所有方法、变量都可以被 QML 使用,因此我们先来看看怎样让一个方法或属性可以被 QML 使用。
实现可以导出的 C++ 类
前提条件
- 从 QObject 或 QObject 的派生类继承
- 使用 Q_OBJECT 宏
信号,槽
class ColorMaker : public QObject
{Q_OBJECTpublic:ColorMaker(QObject *parent = 0);~ColorMaker();signals:void colorChanged(const QColor & color);void currentTime(const QString &strTime);public slots:void start();void stop();};
我们定义了 start() / stop() 两个槽, colorChanged() / currentTime() 两个信号,都可以在 QML 中使用。
Q_INVOKABLE 宏
class ColorMaker : public QObject
{Q_OBJECTpublic:ColorMaker(QObject *parent = 0);~ColorMaker();Q_INVOKABLE GenerateAlgorithm algorithm() const;Q_INVOKABLE void setAlgorithm(GenerateAlgorithm algorithm);signals:void colorChanged(const QColor & color);void currentTime(const QString &strTime);public slots:void start();void stop();
};
Component.onCompleted: {colorMaker.color = Qt.rgba(0,180,120, 255);colorMaker.setAlgorithm(ColorMaker.LinearIncrease);changeAlgorithm(colorAlgorithm, colorMaker.algorithm());}
Q_ENUMS
class ColorMaker : public QObject
{Q_OBJECTQ_ENUMS(GenerateAlgorithm)public:ColorMaker(QObject *parent = 0);~ColorMaker();enum GenerateAlgorithm{RandomRGB,RandomRed,RandomGreen,RandomBlue,LinearIncrease};Q_INVOKABLE GenerateAlgorithm algorithm() const;Q_INVOKABLE void setAlgorithm(GenerateAlgorithm algorithm);signals:void colorChanged(const QColor & color);void currentTime(const QString &strTime);public slots:void start();void stop();
};
Q_PROPERTY
Q_PROPERTY(type name(READ getFunction [WRITE setFunction] |MEMBER memberName [(READ getFunction | WRITE setFunction)])[RESET resetFunction][NOTIFY notifySignal][REVISION int][DESIGNABLE bool][SCRIPTABLE bool][STORED bool][USER bool][CONSTANT][FINAL])
是不是很复杂?你可以为一个属性命名,可以设定的选项数超过10个……我是觉得有点儿头疼。不过,不是所有的选项都必须设定,看一个最简短的属性声明:
Q_PROPERTY(int x READ x)
上面的声明定义了一个类型为 int 名为 x 的属性,通过方法 x() 来访问。
- READ 标记,如果你没有为属性指定 MEMBER 标记,则 READ 标记必不可少;声明一个读取属性的函数,该函数一般没有参数,返回定义的属性。
- WRITE 标记,可选配置。声明一个设定属性的函数。它指定的函数,只能有一个与属性类型匹配的参数,必须返回 void 。
- NOTIFY 标记,可选配置。给属性关联一个信号(该信号必须是已经在类中声明过的),当属性的值发生变化时就会触发该信号。信号的参数,一般就是你定义的属性。
class QQuickText : public QQuickImplicitSizeItem
{Q_OBJECTQ_ENUMS(HAlignment)Q_PROPERTY(QString text READ text WRITE setText NOTIFY textChanged)Q_PROPERTY(QFont font READ font WRITE setFont NOTIFY fontChanged)Q_PROPERTY(QColor color READ color WRITE setColor NOTIFY colorChanged)...public:enum HAlignment { AlignLeft = Qt::AlignLeft,AlignRight = Qt::AlignRight,AlignHCenter = Qt::AlignHCenter,AlignJustify = Qt::AlignJustify };...QString text() const;void setText(const QString &);QFont font() const;void setFont(const QFont &font);QColor color() const;void setColor(const QColor &c);...
};
现在给我们的 ColorMaker 类添加一些属性,以便 QML 可以获取、设置颜色值。新的 ColorMaker 类如下:
class ColorMaker : public QObject
{Q_OBJECTQ_ENUMS(GenerateAlgorithm)Q_PROPERTY(QColor color READ color WRITE setColor NOTIFY colorChanged)Q_PROPERTY(QColor timeColor READ timeColor)public:ColorMaker(QObject *parent = 0);~ColorMaker();enum GenerateAlgorithm{RandomRGB,RandomRed,RandomGreen,RandomBlue,LinearIncrease};QColor color() const;void setColor(const QColor & color);QColor timeColor() const;Q_INVOKABLE GenerateAlgorithm algorithm() const;Q_INVOKABLE void setAlgorithm(GenerateAlgorithm algorithm);signals:void colorChanged(const QColor & color);void currentTime(const QString &strTime);public slots:void start();void stop();protected:void timerEvent(QTimerEvent *e);private:GenerateAlgorithm m_algorithm;QColor m_currentColor;int m_nColorTimer;
};
现在我们的 ColorMaker 已经是一个完整的类了,有信号、有槽、有使用 Q_INVOKABLE 注册的方法,还导出了枚举类型,小小麻雀五脏俱全。
#include "colorMaker.h"
#include <QTimerEvent>
#include <QDateTime>ColorMaker::ColorMaker(QObject *parent): QObject(parent), m_algorithm(RandomRGB), m_currentColor(Qt::black), m_nColorTimer(0)
{qsrand(QDateTime::currentDateTime().toTime_t());
}ColorMaker::~ColorMaker()
{
}QColor ColorMaker::color() const
{return m_currentColor;
}void ColorMaker::setColor(const QColor &color)
{m_currentColor = color;emit colorChanged(m_currentColor);
}QColor ColorMaker::timeColor() const
{QTime time = QTime::currentTime();int r = time.hour();int g = time.minute()*2;int b = time.second()*4;return QColor::fromRgb(r, g, b);
}ColorMaker::GenerateAlgorithm ColorMaker::algorithm() const
{return m_algorithm;
}void ColorMaker::setAlgorithm(GenerateAlgorithm algorithm)
{m_algorithm = algorithm;
}void ColorMaker::start()
{if(m_nColorTimer == 0){m_nColorTimer = startTimer(1000);}
}void ColorMaker::stop()
{if(m_nColorTimer > 0){killTimer(m_nColorTimer);m_nColorTimer = 0;}
}void ColorMaker::timerEvent(QTimerEvent *e)
{if(e->timerId() == m_nColorTimer){switch(m_algorithm){case RandomRGB:m_currentColor.setRgb(qrand() % 255, qrand() % 255, qrand() % 255);break;case RandomRed:m_currentColor.setRed(qrand() % 255);break;case RandomGreen:m_currentColor.setGreen(qrand() % 255);break;case RandomBlue:m_currentColor.setBlue(qrand() % 255);break;case LinearIncrease:{int r = m_currentColor.red() + 10;int g = m_currentColor.green() + 10;int b = m_currentColor.blue() + 10;m_currentColor.setRgb(r % 255, g % 255, b % 255);}break;}emit colorChanged(m_currentColor);emit currentTime(QDateTime::currentDateTime().toString("yyyy-MM-dd hh:mm:ss"));}else{QObject::timerEvent(e);}
}
我使用一个周期为 1000 的定时器来产生颜色,定时器触发时根据算法来构造新的颜色值,发射 colorChanged 信号,同时也发送一个 currentTime 信号。
注册一个 QML 中可用的类型
- 实现 C++ 类
- 注册 QML 类型
- 在 QML 中导入类型
- 在 QML 创建由 C++ 导出的类型的实例并使用
注册 QML 类型
template<typename T>
int qmlRegisterType(const char *uri, int versionMajor, int versionMinor, const char *qmlName);template<typename T, int metaObjectRevision>
int qmlRegisterType(const char *uri, int versionMajor, int versionMinor, const char *qmlName);
前一个原型一般用来注册一个新类型,而后一个可以为特定的版本注册类型。后面这个牵涉到 Qt Quick 的类型和版本机制,三言两语不能尽述,咱们单说前一个原型的使用。要使用 qmlRegisterType 需要包含 QtQml 头文件。
#include <QtGui/QGuiApplication>
#include "qtquick2applicationviewer.h"
#include <QtQml>
#include "colorMaker.h"int main(int argc, char *argv[])
{QGuiApplication app(argc, argv);qmlRegisterType<ColorMaker>("an.qt.ColorMaker", 1, 0, "ColorMaker");QtQuick2ApplicationViewer viewer;viewer.setMainQmlFile(QStringLiteral("qml/colorMaker/main.qml"));viewer.showExpanded();return app.exec();
}
在 QML 中导入 C++ 注册的类型
import an.qt.ColorMaker 1.0
在 QML 中创建 C++ 导入类型的实例
Rectangle {width: 360;height: 360;ColorMaker {id: colorMaker;color: Qt.green;}
}
完整的 colorMaker 实例
import QtQuick 2.0
import QtQuick.Controls 1.1
import an.qt.ColorMaker 1.0Rectangle {width: 360;height: 360;Text {id: timeLabel;anchors.left: parent.left;anchors.leftMargin: 4;anchors.top: parent.top;anchors.topMargin: 4;font.pixelSize: 26;}ColorMaker {id: colorMaker;color: Qt.green;}Rectangle {id: colorRect;anchors.centerIn: parent;width: 200;height: 200;color: "blue";}Button {id: start;text: "start";anchors.left: parent.left;anchors.leftMargin: 4;anchors.bottom: parent.bottom;anchors.bottomMargin: 4;onClicked: {colorMaker.start();}}Button {id: stop;text: "stop";anchors.left: start.right;anchors.leftMargin: 4;anchors.bottom: start.bottom;onClicked: {colorMaker.stop();}}function changeAlgorithm(button, algorithm){switch(algorithm){case 0:button.text = "RandomRGB";break;case 1:button.text = "RandomRed";break;case 2:button.text = "RandomGreen";break;case 3:button.text = "RandomBlue";break;case 4:button.text = "LinearIncrease";break;}}Button {id: colorAlgorithm;text: "RandomRGB";anchors.left: stop.right;anchors.leftMargin: 4;anchors.bottom: start.bottom;onClicked: {var algorithm = (colorMaker.algorithm() + 1) % 5;changeAlgorithm(colorAlgorithm, algorithm);colorMaker.setAlgorithm(algorithm);}}Button {id: quit;text: "quit";anchors.left: colorAlgorithm.right;anchors.leftMargin: 4;anchors.bottom: start.bottom;onClicked: {Qt.quit();}}Component.onCompleted: {colorMaker.color = Qt.rgba(0,180,120, 255);colorMaker.setAlgorithm(ColorMaker.LinearIncrease);changeAlgorithm(colorAlgorithm, colorMaker.algorithm());}Connections {target: colorMaker;onCurrentTime:{timeLabel.text = strTime;timeLabel.color = colorMaker.timeColor;}}Connections {target: colorMaker;onColorChanged:{colorRect.color = color;}}
}
main.qml 的界面分成了三部分,参看图 1 。顶部是一个 Text ,用来显示由 ColorMaker 提供的时间,我使用 Connections 对象,指定 target 为 colorMaker ,在 onCurrentTime 信号处理器中改变 timeLabel 的文本和颜色。这里使用 ColorMaker 的 timeColor 属性,该属性的读取函数是 timeColor ,回看一下 colorMaker.cpp 中的实现:
QColor ColorMaker::timeColor() const
{QTime time = QTime::currentTime();int r = time.hour();int g = time.minute()*2;int b = time.second()*4;return QColor::fromRgb(r, g, b);
}
timeColor() 函数获取当前时间,取时、分、秒转换为 R 、 G 、 B 值,构造一个 QColor 对象。
导出一个 C++ 对象为 QML 的属性
注册属性
#include <QtGui/QGuiApplication>
#include "qtquick2applicationviewer.h"
#include <QtQml>
#include "colorMaker.h"int main(int argc, char *argv[])
{QGuiApplication app(argc, argv);QtQuick2ApplicationViewer viewer;viewer.rootContext()->setContextProperty("colorMaker", new ColorMaker);viewer.setMainQmlFile(QStringLiteral("qml/colorMaker/main.qml"));viewer.showExpanded();return app.exec();
}
注意我在 viewer 变量后增加的新语句:
viewer.rootContext()->setContextProperty("colorMaker", new ColorMaker);
正式这行代码从堆上分配了一个 ColorMaker 对象,然后注册为 QML 上下文的属性,起了个名字就叫 colorMaker 。
ReferenceError: ColorMaker is not defined
在 QML 中使用关联到 C++ 对象的属性
import QtQuick 2.0
import QtQuick.Controls 1.1
//[1]
//import an.qt.ColorMaker 1.0Rectangle {width: 360;height: 360;Text {id: timeLabel;anchors.left: parent.left;anchors.leftMargin: 4;anchors.top: parent.top;anchors.topMargin: 4;font.pixelSize: 26;}/* [2]ColorMaker {id: colorMaker;color: Qt.green;}*/Rectangle {id: colorRect;anchors.centerIn: parent;width: 200;height: 200;color: "blue";}Button {id: start;text: "start";anchors.left: parent.left;anchors.leftMargin: 4;anchors.bottom: parent.bottom;anchors.bottomMargin: 4;onClicked: {colorMaker.start();}}Button {id: stop;text: "stop";anchors.left: start.right;anchors.leftMargin: 4;anchors.bottom: start.bottom;onClicked: {colorMaker.stop();}}function changeAlgorithm(button, algorithm){switch(algorithm){case 0:button.text = "RandomRGB";break;case 1:button.text = "RandomRed";break;case 2:button.text = "RandomGreen";break;case 3:button.text = "RandomBlue";break;case 4:button.text = "LinearIncrease";break;}}Button {id: colorAlgorithm;text: "RandomRGB";anchors.left: stop.right;anchors.leftMargin: 4;anchors.bottom: start.bottom;onClicked: {var algorithm = (colorMaker.algorithm() + 1) % 5;changeAlgorithm(colorAlgorithm, algorithm);colorMaker.setAlgorithm(algorithm);}}Button {id: quit;text: "quit";anchors.left: colorAlgorithm.right;anchors.leftMargin: 4;anchors.bottom: start.bottom;onClicked: {Qt.quit();}}Component.onCompleted: {colorMaker.color = Qt.rgba(0,180,120, 255);//[3]//colorMaker.setAlgorithm(ColorMaker.LinearIncrease);colorMaker.setAlgorithm(2);changeAlgorithm(colorAlgorithm, colorMaker.algorithm());}Connections {target: colorMaker;onCurrentTime:{timeLabel.text = strTime;timeLabel.color = colorMaker.timeColor;}}Connections {target: colorMaker;onColorChanged:{colorRect.color = color;}}
}
main.qml 代码主要修改了三处,我已经使用方括号标注出来了。因为我将导出的属性命名为 colorMaker ,和导出 ColorMaker 类时构造的实例的 id 一样,所以改动少了些。
在 C++ 中使用 QML 对象
查找一个对象的孩子
T QObject::findChild(const QString & name = QString(),\Qt::FindChildOptions options = \Qt::FindChildrenRecursively) const;
QList<T> QObject::findChildren(const QString & name = \QString(), Qt::FindChildOptions options = \
Qt::FindChildrenRecursively) const;
QList<T> QObject::findChildren(const QRegExp & regExp, \Qt::FindChildOptions options = \Qt::FindChildrenRecursively) const;
QList<T> QObject::findChildren(const QRegularExpression & re,\Qt::FindChildOptions options = \Qt::FindChildrenRecursively) const;
都是模板方法,从命名上也可以看出,一个返回单个对象,一个返回对象列表。闲话少说,现在让我们看看如何查询一个或多个对象,我们先以 Qt Widgets 为例来说明用法哈。
QPushButton *button = parentWidget->findChild<QPushButton *>("button1");
查找 parentWidget 的名为 "button1" 的类型为 QPushButton 的孩子。
QList<QWidget *> widgets = parentWidget.findChildren<QWidget *>("widgetname");
返回 parentWidget 所有名为 "widgetname" 的 QWidget 类型的孩子列表。
使用元对象调用一个对象的方法
bool QMetaObject::invokeMethod(QObject * obj, const char * member, Qt::ConnectionType type, QGenericReturnArgument ret, QGenericArgument val0 = QGenericArgument( 0 ), QGenericArgument val1 = QGenericArgument(), QGenericArgument val2 = QGenericArgument(), QGenericArgument val3 = QGenericArgument(), QGenericArgument val4 = QGenericArgument(), QGenericArgument val5 = QGenericArgument(), QGenericArgument val6 = QGenericArgument(), QGenericArgument val7 = QGenericArgument(), QGenericArgument val8 = QGenericArgument(), QGenericArgument val9 = QGenericArgument()) [static]
其实 QMetaObject 还有三个 invokeMethod() 函数,不过都是上面这个原型的重载,所以我们只要介绍上面这个就 OK 了。
QGenericArgument Q_ARG( Type, const Type & value)
返回类型是类似的,使用 QGenericReturnArgument 表示,你可以使用 Q_RETURN_ARG 宏来构造一个接收返回指的参数,它的定义是:
QGenericReturnArgument Q_RETURN_ARG( Type, Type & value)
好啦,总算把这个天杀的函数介绍完了,下面我们看看怎么用。
QString retVal;
QMetaObject::invokeMethod(obj, "compute", Qt::DirectConnection,Q_RETURN_ARG(QString, retVal),Q_ARG(QString, "sqrt"),Q_ARG(int, 42),Q_ARG(double, 9.7));
如果你要让一个线程对象退出,可以这么调用(队列连接方式):
QMetaObject::invokeMethod(thread, "quit",Qt::QueuedConnection);
更多细节请参考 Qt 帮助 中的 QMetaObject 手册。
callQml 示例
import QtQuick 2.0
import QtQuick.Controls 1.1Rectangle {objectName: "rootRect";width: 360;height: 360;Text {objectName: "textLabel";text: "Hello World";anchors.centerIn: parent;font.pixelSize: 26;}Button {anchors.right: parent.right;anchors.rightMargin: 4;anchors.bottom: parent.bottom;anchors.bottomMargin: 4;text: "quit";objectName: "quitButton";}
}
我们给根元素起了个名字 "rootRect" ,给退出按钮起了个名字 "quitButton" ,给文本起了名字 "textLabel" ,我们会在 C++ 代码中通过这些个名字来查找对应的对象并改变它们。
#include <QtGui/QGuiApplication>
#include "qtquick2applicationviewer.h"
#include <QQuickItem>
#include "changeColor.h"
#include <QMetaObject>
#include <QDebug>
#include <QColor>
#include <QVariant>int main(int argc, char *argv[])
{QGuiApplication app(argc, argv);QtQuick2ApplicationViewer viewer;viewer.setMainQmlFile(QStringLiteral("qml/callQml/main.qml"));viewer.showExpanded();QQuickItem * rootItem = viewer.rootObject();new ChangeQmlColor(rootItem);QObject * quitButton = rootItem->findChild<QObject*>("quitButton");if(quitButton){QObject::connect(quitButton, SIGNAL(clicked()), &app, SLOT(quit()));}QObject *textLabel = rootItem->findChild<QObject*>("textLabel");if(textLabel){//1. failed callbool bRet = QMetaObject::invokeMethod(textLabel, "setText", Q_ARG(QString, "world hello"));qDebug() << "call setText return - " << bRet;textLabel->setProperty("color", QColor::fromRgb(255,0,0));bRet = QMetaObject::invokeMethod(textLabel, "doLayout");qDebug() << "call doLayout return - " << bRet;}return app.exec();
}
在一开始我通过 viewer.rootObject() ,获取到了作为根元素的 Rectangle ,然后把它交给一个 ChangeQmlColor 对象,该对象会内部通过一个定时器,一秒改变一次传入对象的颜色。
Starting D:\projects\...\release\callQml.exe...
QMetaObject::invokeMethod: No such method QQuickText::setText(QString)
call setText return - false
call doLayout return - true
好啦,最后看看界面背景为么变成了浅绿色。这正是下面这行代码的功劳:
new ChangeQmlColor(rootItem);
它以 rootItem 为参数创建了一个 ChangeQmlColor 对象,而 ChangeQmlColor 类会改变传给它的对象的颜色。
#ifndef CHANGECOLOR_H
#define CHANGECOLOR_H
#include <QObject>
#include <QTimer>class ChangeQmlColor : public QObject
{Q_OBJECT
public:ChangeQmlColor(QObject *target, QObject *parent = 0);~ChangeQmlColor();protected slots:void onTimeout();private:QTimer m_timer;QObject *m_target;
};#endif
实现文件 changeColor.cpp :
#include "changeColor.h"
#include <QDateTime>
#include <QColor>
#include <QVariant>ChangeQmlColor::ChangeQmlColor(QObject *target, QObject *parent): QObject(parent), m_timer(this), m_target(target)
{qsrand(QDateTime::currentDateTime().toTime_t());connect(&m_timer, SIGNAL(timeout()), this, SLOT(onTimeout()));m_timer.start(1000);
}ChangeQmlColor::~ChangeQmlColor()
{}void ChangeQmlColor::onTimeout()
{QColor color = QColor::fromRgb(qrand()%256, qrand()%256, qrand()%256);m_target->setProperty("color", color);
}
很简单,不说啦。
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