树莓派Qt系列教程29(上)：Qml和C++混合编程

2020-9-3 14:44| 发布者: dasi| 查看: 12267| 评论: 0|原作者: dasi

摘要: 前言最后这几节我们要给大家讲一下如何使用Qml和C++混合编程，大家都知道，Qt quick能够使我们的界面生成非常绚丽的效果，但是，它本身也是有局限性的，对于一些业务逻辑和复杂算法，比如低阶的网络编程如 QTcpSocke ...

前言

最后这几节我们要给大家讲一下如何使用Qml和C++混合编程，大家都知道，Qt quick能够使我们的界面生成非常绚丽的效果，但是，它本身也是有局限性的，对于一些业务逻辑和复杂算法，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，我们基于这种原因来混合编程。

原理和方法

简单来说，混合编程就是通过Qml高效便捷的构建UI界面，而使用C ++来实现业务逻辑和复杂算法。Qt集成了QML引擎和Qt元对象系统，使得QML很容易从C ++中得到扩展，在一定的条件下，QML就可以访问QObject派生类的成员，例如信号、槽函数、枚举类型、属性、成员函数等。

要想在Qml中访问C ++对象，必然要找到一种方法在两者之间建立联系，而Qt中提供了两种在 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环境中直接使用该属性

两种方式之间的区别是第一种可以使C ++类在QML中作为一个数据类型，例如函数参数类型或属性类型，也可以使用其枚举类型、单例等，功能更强大。

实现可以被QML访问的 C++ 类

先来看第一种方式，C++类要想被QML访问，首先必须满足两个条件：一是派生自QObject类或QObject类的子类，二是使用Q_OBJECT宏。

QObject类是所有Qt对象的基类，作为Qt对象模型的核心，提供了信号与槽机制等很多重要特性。Q_OBJECT宏必须在private区（C++默认为private）声明，用来声明信号与槽，使用Qt元对象系统提供的内容，位置一般在语句块首行。

我们还是新建一个Qt quick工程，然后我们一点一点的来看如何实现可以被QML访问的C++类。首先肯定是需要构建一个类。

信号和槽

只要是信号和槽，都可以在 QML 中访问，可以把 C++ 对象的信号连接到 QML 中定义的方法上，也可以把 QML 对象的信号连接到 C++ 对象的槽上，还可以直接调用 C++ 对象的槽或信号……所以，这是最简单好用的一种途径。

在mixing.h文件中定义一个信号和一个槽函数

#ifndef MIXING_H
#define MIXING_H

#include <QObject>
#include <QColor>

class Mixing : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit Mixing(QObject *parent = nullptr);

signals:
    void colorChanged(const QColor & color);

public slots:
    void start();
};

#endif // MIXING_H

Mixing类中的信号colorChanged()和槽函数start都可以被Qml访问，但是注意槽必须被声明为public或protected，而且信号在 C++ 中使用时要用到emit关键字，但是在Qml中就是个普通的函数。我们想要实现的效果是点击鼠标，改变窗体颜色，看一下信号和槽是如何在Qml和 C++中传递的。

在mixing.cpp中声明槽函数

#include "mixing.h"
#include <QDebug>

Mixing::Mixing(QObject *parent) : QObject(parent)
{

}

void Mixing::start()
{
    qDebug() << "start";
    emit colorChanged(Qt::blue);
}

这里传递了一个颜色到Qml中，当然，现在我们肯定还无法在qml文件中使用Mixing类，那么如何将Mixing类注册为Qml类型呢？其实有很多办法，我们这里就举一个最常规的注册类型qmlRegisterType。它比较常见的原型：

template<typename T>
int qmlRegisterType(const char *uri, int versionMajor, int versionMinor, const char *qmlName)

模板参数typename ，就是你要实现的 C++ 类的类名。它的第一个参数uri ，让你指定一个唯一的包名，类似Java 中的那种，一是用来避免名字冲突，二是可以把多个相关类聚合到一个包中方便引用。比如我们常写这个语句 "import QtQuick.Controls 2.3" ，其中的 "QtQuick.Controls" 就是包名 uri ，而2.3则是版本，是versionMajor和versionMinor的组合。 qmlName则是 QML中可以使用的类名。

我们通过qmlRegisterType将Mixing注册为qml类型，修改main.cpp文件

#include <QGuiApplication>
#include <QQmlApplicationEngine>
#include <QtQml>
#include "mixing.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication::setAttribute(Qt::AA_EnableHighDpiScaling);

    QGuiApplication app(argc, argv);

    qmlRegisterType<Mixing>("an.qt.Mixing", 1, 0, "Mixing");

    QQmlApplicationEngine engine;
    engine.load(QUrl(QStringLiteral("qrc:/main.qml")));
    if (engine.rootObjects().isEmpty())
        return -1;

    return app.exec();
}

我们把Mixing类注册成为Qml类型Mixing，主版本是1，次版本是0，包名是an.qt.Mixing。注意：注册动作一定要放在 QML 上下文创建之前，否则的话，注册是没有用的。

接下来我们就可以在qml文件中导入Mixing类，并且使用它了。

import QtQuick 2.9
import QtQuick.Window 2.2
import an.qt.Mixing 1.0

Window {
    id:root
    visible: true
    width: 640
    height: 480
    title: qsTr("mixing")
    
    MouseArea{
        anchors.fill: parent
        onClicked: {
            mixing.start()
        }
    }

    Mixing{
        id: mixing
        onColorChanged: {
            root.color = color
        }
    }
}

Mixing这时就像Qml中一个普通的类型一样使用了，点击鼠标，调用Mixing中的start函数，输出“start”,改变窗体的颜色为蓝色。

枚举类型

如果想要在注册的类中使用枚举类型，可以使用Q_ENUMS 宏将该枚举注册到元对象系统中。修改mixing.h文件

class Mixing : public QObject
{
    Q_OBJECT
    Q_ENUMS(BALL_COLOR)

public:
    explicit Mixing(QObject *parent = nullptr);

    enum BALL_COLOR{
        BALL_COLOR_YELLOW,
        BALL_COLOR_BLUE,
        BALL_COLOR_GREEN,
    };

signals:
    void colorChanged(const QColor & color);

public slots:
    void start(BALL_COLOR ballColor);
};

我们注册了枚举类型之后，在Qml中就可以用 ${CLASS_NAME}.${ENUM_VALUE} 的形式来访问了。看一下qml文件中的内容。主要修改的是MouseArea部分。

MouseArea{
    anchors.fill: parent
    acceptedButtons:Qt.LeftButton | Qt.RightButton;

    onClicked: {
        if(mouse.button === Qt.LeftButton)
        {
            mixing.start(Mixing.BALL_COLOR_BLUE)
        }else if(mouse.button === Qt.RightButton){
            mixing.start(Mixing.BALL_COLOR_GREEN)
        }
    }

    onDoubleClicked: {
        mixing.start(Mixing.BALL_COLOR_YELLOW)
    }
}

从上面的代码可以看出，调用枚举类型的方法形如Mixing.BALL_COLOR_BLUE，注意前面是类名哦，不是设置的id。我们这次要实现的效果是点击鼠标左键，窗口颜色变蓝；点击鼠标右键，窗口颜色变绿；双击鼠标，窗口颜色变黄。

然后将逻辑处理部分写到mixing.cpp文件。

void Mixing::start(BALL_COLOR ballColor)
{
    QColor color;
    qDebug() << "start";
    switch (ballColor) {
        case BALL_COLOR_BLUE:
            color = Qt::blue;
            break;
        case BALL_COLOR_GREEN:
            color = Qt::green;
            break;
        case BALL_COLOR_YELLOW:
            color = Qt::yellow;
            break;
    }
    emit colorChanged(color);
}

用了一个switch选择器来实现颜色的切换。效果如下：

C++ 类的属性和成员函数

在定义一个类的成员函数时使用Q_INVOKABLE宏来修饰，但是注意的是在QML中访问的前提是public或protected成员函数，而且这个宏必须放在返回函数前面。

而定义属性则需要使用Q_PROPERTY 宏，通过它定义的属性，可以在 QML 中访问、修改，也可以在属性变化时发射特定的信号。要想使用 Q_PROPERTY 宏，定义的类必须是QObject的后裔，必须在类首使用Q_OBJECT宏。

Q_PROPERTY宏的原型：

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])

属性的type、name是必需的，其它是可选项，最常用的有READ、WRITE、NOTIFY。属性的type可以是QVariant支持的任何类型，也可以是自定义类型，包括自定义类、列表类型、组属性等。另外，属性的READ、WRITE、RESET是可以被继承的，也可以是虚函数，这些特性并不常用。

READ：读取属性值，如果没有设置MEMBER的话，它是必需的。一般情况下，函数是个const函数，返回值类型必须是属性本身的类型或这个类型的const引用，没有参数。
WRITE：设置属性值，可选项。函数必须返回void，有且仅有一个参数，参数类型必须是属性本身的类型或这个类型的指针或引用。
NOTIFY：与属性关联的可选信号。这个信号必须在类中声明过，当属性值改变时，就可触发这个信号，可以没有参数，有参数的话只能是一个类型同属性本身类型的参数，用来记录属性改变后的值。

我们从代码中看一下如何定义，修改mixing.h文件

class Mixing : public QObject
{
    Q_OBJECT
    Q_ENUMS(BALL_COLOR)
    Q_PROPERTY(unsigned int number READ Number WRITE setNumber NOTIFY Numberchanged)


public:
    explicit Mixing(QObject *parent = nullptr);

    enum BALL_COLOR{
        BALL_COLOR_YELLOW,
        BALL_COLOR_BLUE,
        BALL_COLOR_GREEN,
    };

    unsigned int Number() const;
    void setNumber(const unsigned int &Number);

    Q_INVOKABLE void stop();

signals:
    void colorChanged(const QColor & color);
    void Numberchanged();

public slots:
    void start(BALL_COLOR ballColor);

private:
    unsigned int m_Number;

可以看到我们通过Q_INVOKABLE修饰了stop函数。通过Q_PROPERTY修饰了名为number的属性，number通过Number函数读得数据，通过setNumber函数写入数据，触发信号是Numberchanged函数。在cpp文件中写这几个函数的内容。

unsigned int Mixing::Number() const
{
    return m_Number;
}

void Mixing::setNumber(const unsigned int &number)
{
    if(number != m_Number)
    {
        m_Number = number;
        emit Numberchanged();
    }
}

void Mixing::stop()
{
    qDebug() << "颜色改变啦！！！";
}

接下来我们就可以在Qml中调用函数和属性了，打开界面什么都不做时，会输出number的初始值，因为没有为其初始化，所以大家返回的数据可能不一定为0。双击时，会设置number的值，这里我们设置的是10，主要就是通过setNumber来写数的。当number的值改变，会触发Numberchanged信号，发射出去。所以还需要在Qml中写一个信号处理函数，也是输出number的值，不过现在输出的就是改变之后的number了。

    MouseArea{
        anchors.fill: parent
        acceptedButtons:Qt.LeftButton | Qt.RightButton;

        onClicked: {
            if(mouse.button === Qt.LeftButton)
            {
                mixing.start(Mixing.BALL_COLOR_BLUE)
            }else if(mouse.button === Qt.RightButton){
                mixing.start(Mixing.BALL_COLOR_GREEN)
            }
        }

        onDoubleClicked: {
            mixing.start(Mixing.BALL_COLOR_YELLOW)
            mixing.number = 10;
        }
    }

    Mixing{
        id: mixing
        onColorChanged: {
            root.color = color
            mixing.stop(color)
        }

        Component.onCompleted:
        {
            console.log("default ball number is", number)
        }

        onNumberChanged:
        {
            console.log("new ball number is", number) 
        }
    }

实现效果如下：