【Qt6】QWindow類可以做什麼

原來的水文標題是“用 VS Code 搞 Qt6”，想想還是直接改為“Qt6”，反正這個用不用 VS Code 也能搞。雖然我知道大伙伴們都很討厭 CMake，但畢竟這廝幾乎成了 C++ 的玩家規範了。Qt 也算識大體，支持用 CMake 來構建程式。所以，只要你用的是能寫 C++ 的工具，理論上都能搞 Qt。

創建應用程式界面的時候，我們一般會選用 QWidget 以及其子類的。不過，在 Gui 模塊中，有一個 QWindow 類，幹嗎用的呢？寫個程式試試看。

#include <QGuiApplication>
#include <QWindow>

int main(int argc, char** argv)
{
    // 一定要先創建應用程式對象
    QGuiApplication app(argc, argv);
    // 創建視窗實例
    QWindow win;
    // create方法其實可以不調用
    win.create();
    // 調整視窗的大小
    win.resize(300, 250);
    // 設置標題欄文本
    win.setTitle("番薯聯盟");
    // 顯示視窗
    win.show();
    // exec進入事件（消息）迴圈
    return QGuiApplication::exec();
}

這裡說明一下，QWindow 類有個 create 方法，它的作用是創建平臺相關的資源的，對應的是 destroy 方法，用來銷毀這些平臺相關的資源。這些平臺相關的資源是為了實現跨平臺的類型，如 QPlatformWindow、QPlatformSurfaceEvent 之類的。Windows 平臺有單獨的實現，Linux 平臺也單獨地實現。像 qwindowsguieventdispatcher、qunixeventdispatcher 這些也是。總之，QWindow 類可能會用到它們，於是，這些平臺相關的資源，其生命周期始於 create 方法，終於 destroy 方法。

不過，create 方法這裡其實可以不調用的，因為 show 方法會調用；destroy 方法也不可以不調用，它在 QWindow 類的析構函數中被調用。

咱們為上述代碼寫一個 CMakeLists.txt。

cmake_minimum_required(VERSION 3.0.0)
project(TestApp VERSION 0.1.0)

find_package(Qt6 REQUIRED COMPONENTS Core Gui)

add_executable(TestApp main.cpp)
target_link_libraries(TestApp PRIVATE Qt6::Core Qt6::Gui)

這裡我們不到“鐵三角”庫，只用 core 和 gui 就夠了，不需要 widgets。

好了，嘗試運行，看看會出現什麼。

這標題欄上的字體好像有問題。不管它，繼續。

哦，直接實例化 QWindow 類會呈現一個空白視窗，而且這個視窗很詭異，你拖動一下改變它的大小後，就會變成這樣。

 這是因為這個視窗是真的很空，空到連基本的繪製都沒有，只是在啟動的時候填充了個顏色。這個顏色是跟隨系統主題的，剛纔你看到的是深色主題下的背景色。現在我把系統主題調成淺色主題，它就會變成這樣。

當你調整其大小後，發生重新繪製的部分變成了黑色（就是啥也沒有）。

QWindow 類雖然定義了 paintEvent 方法，但是，它實現了個寂寞。

void QWindow::paintEvent(QPaintEvent *ev)
{
    ev->ignore();
}

從源代碼中你會看到，預設的實現是直接把 paint 事件忽略了。

所以，我們只能從 QWindow 類派生，並重寫 paintEvent 方法，繪製我們所需要的內容。

cmake_minimum_required(VERSION 3.0.0)
project(TestApp VERSION 1.2.3)

find_package(Qt6 REQUIRED COMPONENTS Core Gui)
set(CMAKE_AUTOMOC ON)
set(CMAKE_CXX_STANDARD 20)
set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED ON)

add_executable(TestApp MyWindow.h MyWindow.cpp main.cpp)

target_link_libraries(TestApp PRIVATE Qt6::Core Qt6::Gui)

 1 #include <QWindow>
 2 #include <QPaintEvent>
 3 #include <QBackingStore>
 4 
 5 #ifndef __MYWINDOW_H__
 6 #define __MYWINDOW_H__
 7 class MyWindow : public QWindow
 8 {
 9     Q_OBJECT
10 public:
11     // 構造函數
12     explicit MyWindow(QWindow* parent = nullptr);
13 protected:
14     // 重寫事件
15     void paintEvent(QPaintEvent *ev) override;
16 private:
17     // 繪製視窗內容需要這個類
18     QBackingStore* m_backstore;
19 };
20 #endif

要在視窗上塗鴉，需要用到 QBackingStore 類。這是由於 QPainter 類需要一個 QPaintDevice 指針才能完成繪圖。QBackingStore類可以通過 paintDevice 方法返回一個 QPaintDevice 類的指針。

m_backstore 成員也可以用 QScopedPointer 封裝，防止記憶體泄漏。

private:
    // 繪製視窗內容需要這個類
    QScopedPointer<QBackingStore> m_backstore;

當超出成員作用域時會自動刪除指針。

下麵是實現代碼。

#include "MyWindow.h"
#include <QPaintDevice>
#include <QPainter>
#include <QColor>
#include <QRect>
#include <QtDebug>

MyWindow::MyWindow(QWindow* parent)
    : QWindow(parent), 
      m_backstore(new QBackingStore(this))
{
    // 設置當前視窗的位置和大小
    setGeometry(799, 304, 425, 385);
    // 設置繪畫設備畫布大小
    m_backstore -> resize(QSize(400, 300));
    // 設置視窗標題
    setTitle("紅紅火火");
}

void MyWindow::paintEvent(QPaintEvent* ev)
{
    // 要進行繪圖的區域
    QRect rect = ev->rect();
    // 開始
    m_backstore->beginPaint(rect);
    QPaintDevice* dev = m_backstore -> paintDevice();
    // 創建painter實例
    QPainter painter;
    painter.begin(dev);
    // 填充矩形
    painter.fillRect(rect, QColor("red"));
    painter.end();
    // 結束
    m_backstore->endPaint();
    // 把繪圖輸出到視窗上
    m_backstore->flush(rect);
}

QBackingStore 類的構造函數需要一個 QWindow 類或子類的指針，一般是當前視窗類。這裡註意的是，QBackingStore 對象不能使用預設大小（程式會閃退），一定要調用 resize 方法設置畫布的大小（或者說你能看到的視窗大小）。

當視窗需要繪製時會引發 paint 事件，重寫 paintEvent 方法自行繪製視窗內容。在上面代碼中，只是簡單的矩形填充（填充為紅色）。

    m_backstore->beginPaint(rect);
    QPaintDevice* dev = m_backstore -> paintDevice();
    // 創建painter實例
    QPainter painter;
    painter.begin(dev);
    // 填充矩形
    painter.fillRect(rect, QColor("red"));
    painter.end();
    // 結束
    m_backstore->endPaint();
    // 把繪圖輸出到視窗上
    m_backstore->flush(rect);

QBackingStore.paintDevice 方法所返回的 QPaintDevice 指針只在 beginPaint 和 endPaint 方法之間有效。QPaintDevice 是一個虛擬設備，用於構建二維坐標空間，然後才能在上面繪圖。繪圖用到 QPainter 類。這個類在實例化後，調用 begin 方法開始繪圖，前面獲取的 QPaintDevice 指針就在這裡傳遞。繪製完後調用 end 方法結束。如果實例化 QPainter 類時向構造函數傳遞了 QPaintDevice 指針，那就不需要調用 begin 方法了。

    QPainter painter(dev);
    //painter.begin(dev);
    // 填充矩形
    painter.fillRect(rect, QColor("red"));
    painter.end();

最後，main 函數中實例化 MyWindow，並顯示它。

int main(int argc, char** argv)
{
    // 一定要先創建應用程式對象
    QGuiApplication app(argc, argv);
    // 創建視窗實例
    MyWindow win;
    // 顯示視窗
    win.show();
    // exec進入事件（消息）迴圈
    return QGuiApplication::exec();
}

運行程式，看到紅紅的一塊，就說明通正確運行了。

當然，這個視窗還是有問題的。由於 QBackingStore 對象的畫布大小是硬編碼的，當調整了視窗大小後，紅色矩形只能看到一部分，沒看到的那部分仍然是黑乎乎的。

為了完善一下，我們還要重寫 resizeEvent 函數，在視窗的大小被調整後，手動修改 QBackingStore 的畫布大小。

class MyWindow : public QWindow
{
    Q_OBJECT
    ……
protected:
    ……
    // 調整視窗大小後發生
    void resizeEvent(QResizeEvent* ev) override;
    ……
};

void MyWindow::resizeEvent(QResizeEvent *ev)
{
    this->m_backstore->resize(ev->size());
}

這樣處理之後，視窗的背景色就能正常繪製了，哪怕你調整了視窗大小。

直接從 QWindow 類繼承還是不太方便的，內部還要使用 QBackingStore 類。於是，我們可以考慮用 QWindow 的派生類。比如 QRasterWindow。這個類是用於創建基於像素呈現的視窗——相對應的是 QOpenGLWindow。兩者用法差不多，只是繪製方式不同罷了。

QRasterWindow和QOpenGLWindow類都是 QPaintDevice 和 QWindow 的子類，所以從 QRasterWindow 派生的自定義視窗不需要定義 QBackingStore成員了，視窗自身的實例就可以傳遞給 QPainter 對象。

接下來咱們演示一下。先編好 CMakeLists.txt 文件。

cmake_minimum_required(VERSION 3.8)
project(HelloApp VERSION 1.0.0 LANGUAGES CXX)
# Qt內褲包
find_package(Qt6 REQUIRED COMPONENTS
                Core
                Gui)
# 開啟MOC等選項
set(CMAKE_CXX_STANDARD 20)
set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED YES)
set(CMAKE_AUTOMOC YES)

# 代碼目錄
file(GLOB SRCS src/*.cpp includes/*.h)
# 添加可執行代碼
add_executable(HelloApp ${SRCS})
# 鏈接Qt內褲
target_link_libraries(HelloApp PRIVATE
                        Qt6::Core
                        Qt6::Gui)

這裡老周學會了偷懶，用 file 指令找出 includes 目錄下所有擴展名為 .h 的文件， 以及 src 目錄下所有擴展名為 .cpp 的文件。然後把結果存到 SRCS 變數中，在 add_executable 命令執行時直接把 SRCS 傳給它。這樣做的好處是不用每新建一個文件都要手動添加一次了。當 IDE 提示找不到頭文件時，執行一次 CMake 配置就會觸發 file 命令。項目的目錄結構大致長這樣：

同理，這裡咱們只用到 Core 和 Gui 兩個模塊，不需要 Widgets。

CustWindow 類派生自 QRasterWindow 類，重寫 paintEvent 方法，自行繪製視窗內容。

#include <QRasterWindow>
#include <QPaintEvent>

#ifndef __CUSTWINDOW_H__
#define __CUSTWINDOW_H__
class CustWindow : public QRasterWindow
{
    Q_OBJECT

protected:
    void paintEvent(QPaintEvent* event) override;
};
#endif

下麵是實現代碼。

#include "../includes/CustWindow.h"
#include <QPainter>

void CustWindow::paintEvent(QPaintEvent *event)
{
    QPainter painter;
    painter.begin(this);
    // 要繪製的區域
    QRect rect = event->rect();
    // 先刷刷牆壁
    painter.fillRect(rect, QColor("blue"));
    // 刷累了畫個大餅充饑
    // 換支筆
    QPen pen(QColor("yellow"), 3.0f);
    painter.setPen(pen);
    rect.adjust(50, 50, -50, -50);
    painter.drawEllipse(rect);
    // 收工
    painter.end();
}

在實例化 QPainter 時，可以把當前視窗指針 this 傳遞給 QPainter 的構造函數；或者先調用無參構造函數，然後調用 begin 方法傳遞 this。前面說過，QRasterWindow 類的父類中有 QPaintDevice，所以咱們的視窗類自然就能直接傳給 QPainter 對象了。

這裡頭的繼承關係是這樣的：

QWindow、QPaintDevice => QPaintDeviceWindow => QRasterWindow => CustWindow

C++ 是可以多繼承的，所以 QPaintDevice 能有兩個基類。

app.cpp 文件中寫 main 函數。

#include "../includes/CustWindow.h"
#include <QGuiApplication>

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

    // 實例化視窗
    CustWindow window;
    // 設置標題和大小
    window.setTitle("Bug App");
    window.resize(450, 450);
    // 顯示視窗
    window.show();

    return app.exec();
}

運行一下，看看咱們畫的大餅，又大又黃。

看到這裡，相信大伙伴們都瞭解 QWindow 怎麼玩了。於是，咱們回歸標題，這個類到底幹嗎呢？與 QWidget 類比如何？

1、QWindow 比 QWidget 更複雜，更難用，更麻煩，是一盞很浪費油的燈；

2、可是，它也不是沒用的。QWidget 測重組件化，封裝得好，開櫃即用，方便組裝。而 QWindow 更抽象，更高級，更靈活，用來裝逼直接爆表。比如你有一個視窗只用來畫一個圖表，告訴用戶，他最近抑鬱症發作的頻率和趨勢，以及預測什麼時候無可救藥。這種情形就很適合使用 QWindow 來創建視窗。

總的來說，QWindow 類能做的事情更多，但需要投入的開發成本更高，代碼量更嚇人。我們知道，其實視窗上的控制項（比如按鈕、標簽、覆選框等）本質上也是視窗對象——只是嵌套在頂層視窗中，成了子視窗罷了。

QWindow 對象也可以嵌套使用的，這個老周會在下一篇水文中介紹。故，QWindow 類不僅能靈活的創建視窗，也能自製許多控制項。