Основы QT

Содержание лекции

• Введение в Qt
• История и развитие Qt
• Архитектура и основные принципы Qt
• Модульная структура Qt
• Метаобъектная система (MOC)
• Сигналы и слоты
• Событийная система Qt
• Управление памятью
• Инструменты разработки Qt
• Преимущества и недостатки Qt

Введение в Qt

Что такое Qt?

Qt - это кроссплатформенный фреймворк для разработки приложений с графическим интерфейсом

История и развитие Qt

Архитектура и основные принципы Qt

Модульная структура Qt

Основные модули Qt6

Метаобъектная система (MOC)

Что такое MOC?

Meta-Object Compiler (MOC) - препроцессор, генерирующий дополнительный код для поддержки метаобъектной системы

Возможности MOC

• Сигналы и слоты - механизм событий
• Информация о типах - RTTI (Runtime Type Information)
• Свойства объектов - динамические свойства
• Трансляция строк - поддержка интернационализации

Пример использования MOC

#include <QObject>
#include <QDebug>

class NetworkManager : public QObject {
    Q_OBJECT  // Макрос для MOC
    
    Q_PROPERTY(QString status READ getStatus WRITE setStatus NOTIFY statusChanged)
    Q_PROPERTY(int connectionCount READ getConnectionCount)
    
public:
    explicit NetworkManager(QObject* parent = nullptr) 
        : QObject(parent), m_status("Disconnected"), m_connectionCount(0) {}
    
    QString getStatus() const { return m_status; }
    void setStatus(const QString& status) {
        if (m_status != status) {
            m_status = status;
            emit statusChanged(status);
        }
    }
    
    int getConnectionCount() const { return m_connectionCount; }
    
signals:  // Сигналы генерируются MOC
    void statusChanged(const QString& newStatus);
    void connectionEstablished(const QString& address);
    void connectionLost(const QString& address);
    
public slots:  // Слоты генерируются MOC
    void connectToServer(const QString& address, int port) {
        qDebug() << "Подключение к серверу:" << address << ":" << port;
        setStatus("Connecting...");
        // Логика подключения
    }
    
    void disconnectFromServer() {
        qDebug() << "Отключение от сервера";
        setStatus("Disconnected");
    }
    
private:
    QString m_status;
    int m_connectionCount;
};

Сигналы и слоты

Основные принципы

• Сигналы - уведомления о событиях
• Слоты - обработчики событий
• Соединения - связывание сигналов со слотами
• Автоматическое управление - нет необходимости в ручном вызове

Типы соединений

#include <QObject>
#include <QTimer>
#include <QDebug>

class ConnectionExample : public QObject {
    Q_OBJECT
    
public:
    ConnectionExample(QObject* parent = nullptr) : QObject(parent) {
        // 1. Прямое соединение (по умолчанию)
        connect(&timer, &QTimer::timeout, this, &ConnectionExample::onTimeout);
        
        // 2. Соединение через очередь (для разных потоков)
        connect(&timer, &QTimer::timeout, this, &ConnectionExample::onTimeout, Qt::QueuedConnection);
        
        // 3. Автоматическое соединение
        connect(&timer, SIGNAL(timeout()), this, SLOT(onTimeout()));
        
        // 4. Лямбда-функции
        connect(&timer, &QTimer::timeout, []() {
            qDebug() << "Таймер сработал!";
        });
    }
    
public slots:
    void onTimeout() {
        qDebug() << "Обработка таймера";
    }
    
signals:
    void dataReceived(const QByteArray& data);
    void connectionStateChanged(bool connected);
    
private:
    QTimer timer;
};

Событийная система Qt

Иерархия событий

• QEvent - базовый класс всех событий
• QMouseEvent - события мыши
• QKeyEvent - события клавиатуры
• QResizeEvent - изменение размера
• QPaintEvent - перерисовка
• QCloseEvent - закрытие окна

Обработка событий

#include <QWidget>
#include <QMouseEvent>
#include <QKeyEvent>
#include <QPaintEvent>
#include <QDebug>

class CustomWidget : public QWidget {
    Q_OBJECT
    
public:
    CustomWidget(QWidget* parent = nullptr) : QWidget(parent) {
        setMouseTracking(true);  // Отслеживание мыши без нажатия
    }
    
protected:
    // События мыши
    void mousePressEvent(QMouseEvent* event) override {
        qDebug() << "Нажата кнопка мыши:" << event->button() 
                 << "в позиции:" << event->pos();
        
        if (event->button() == Qt::LeftButton) {
            // Логика для левой кнопки
            update();  // Запрос перерисовки
        }
    }
    
    void mouseMoveEvent(QMouseEvent* event) override {
        qDebug() << "Перемещение мыши:" << event->pos();
    }
    
    void mouseReleaseEvent(QMouseEvent* event) override {
        qDebug() << "Отпущена кнопка мыши:" << event->button();
    }
    
    // События клавиатуры
    void keyPressEvent(QKeyEvent* event) override {
        qDebug() << "Нажата клавиша:" << event->key() 
                 << "текст:" << event->text();
        
        if (event->key() == Qt::Key_Escape) {
            close();  // Закрыть окно по Escape
        }
    }
    
    // Событие перерисовки
    void paintEvent(QPaintEvent* event) override {
        QPainter painter(this);
        painter.fillRect(rect(), Qt::blue);
        painter.drawText(rect(), Qt::AlignCenter, "Кастомный виджет");
    }
    
    // Событие изменения размера
    void resizeEvent(QResizeEvent* event) override {
        qDebug() << "Размер изменен:" << event->oldSize() 
                 << "->" << event->size();
    }
};

Управление памятью

Родительско-дочерние отношения

#include <QWidget>
#include <QVBoxLayout>
#include <QPushButton>
#include <QLabel>

class MemoryManagementExample : public QWidget {
    Q_OBJECT
    
public:
    MemoryManagementExample(QWidget* parent = nullptr) 
        : QWidget(parent) {
        
        // Создание компоновщика (родитель)
        QVBoxLayout* layout = new QVBoxLayout(this);
        
        // Создание виджетов с указанием родителя
        QLabel* label = new QLabel("Пример управления памятью", this);
        QPushButton* button = new QPushButton("Нажми меня", this);
        
        // Добавление в компоновщик
        layout->addWidget(label);
        layout->addWidget(button);
        
        // Автоматическое удаление при закрытии родителя
        // Все дочерние объекты будут удалены автоматически
    }
    
    // Не нужно вручную удалять дочерние объекты!
    // Qt автоматически освободит память
};

Умные указатели в Qt

#include <QObject>
#include <QSharedPointer>
#include <QWeakPointer>

class SmartPointerExample : public QObject {
    Q_OBJECT
    
public:
    void demonstrateSmartPointers() {
        // QSharedPointer - совместное владение
        QSharedPointer<QObject> sharedObj(new QObject());
        QSharedPointer<QObject> sharedObj2 = sharedObj;
        
        // QWeakPointer - слабая ссылка
        QWeakPointer<QObject> weakObj = sharedObj;
        
        // Проверка валидности
        if (!weakObj.isNull()) {
            QSharedPointer<QObject> strongRef = weakObj.toStrongRef();
            // Использование объекта
        }
        
        // Автоматическое удаление когда все ссылки исчезнут
    }
};

Инструменты разработки Qt

Qt Creator

• IDE для разработки Qt приложений
• Визуальный дизайнер интерфейсов
• Отладчик и профилировщик
• Поддержка QML и C++

Qt Designer

// Создание интерфейса программно
#include <QApplication>
#include <QWidget>
#include <QVBoxLayout>
#include <QHBoxLayout>
#include <QPushButton>
#include <QLineEdit>
#include <QLabel>

int main(int argc, char *argv[]) {
    QApplication app(argc, argv);
    
    // Создание главного окна
    QWidget* window = new QWidget;
    window->setWindowTitle("Пример Qt приложения");
    window->resize(400, 300);
    
    // Создание элементов интерфейса
    QVBoxLayout* mainLayout = new QVBoxLayout;
    
    // Поле ввода
    QHBoxLayout* inputLayout = new QHBoxLayout;
    QLabel* nameLabel = new QLabel("Имя:");
    QLineEdit* nameEdit = new QLineEdit;
    inputLayout->addWidget(nameLabel);
    inputLayout->addWidget(nameEdit);
    
    // Кнопки
    QHBoxLayout* buttonLayout = new QHBoxLayout;
    QPushButton* okButton = new QPushButton("OK");
    QPushButton* cancelButton = new QPushButton("Отмена");
    buttonLayout->addWidget(okButton);
    buttonLayout->addWidget(cancelButton);
    
    // Сборка интерфейса
    mainLayout->addLayout(inputLayout);
    mainLayout->addLayout(buttonLayout);
    
    window->setLayout(mainLayout);
    window->show();
    
    return app.exec();
}

qmake и CMake

# CMakeLists.txt для Qt проекта
cmake_minimum_required(VERSION 3.16)
project(QtExample)

set(CMAKE_CXX_STANDARD 17)
set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED ON)

# Поиск Qt6
find_package(Qt6 COMPONENTS Core Widgets REQUIRED)

# Создание исполняемого файла
add_executable(QtExample main.cpp)

# Связывание с Qt модулями
target_link_libraries(QtExample PRIVATE Qt6::Core Qt6::Widgets)

# Включение автоматической генерации MOC
set_target_properties(QtExample PROPERTIES
    AUTOMOC ON
    AUTOUIC ON
    AUTORCC ON
)

Преимущества и недостатки Qt

Преимущества Qt

Недостатки Qt

Сравнение с альтернативами

Qt vs другие фреймворки

Практические примеры использования

Сетевое приложение на Qt

#include <QApplication>
#include <QTcpSocket>
#include <QTextEdit>
#include <QVBoxLayout>
#include <QPushButton>
#include <QLineEdit>
#include <QWidget>

class NetworkClient : public QWidget {
    Q_OBJECT
    
public:
    NetworkClient(QWidget* parent = nullptr) : QWidget(parent) {
        setupUI();
        setupConnections();
    }
    
private slots:
    void connectToServer() {
        socket->connectToHost(serverEdit->text(), portEdit->text().toInt());
    }
    
    void onConnected() {
        logEdit->append("Подключен к серверу");
    }
    
    void onDisconnected() {
        logEdit->append("Отключен от сервера");
    }
    
    void onReadyRead() {
        QByteArray data = socket->readAll();
        logEdit->append("Получено: " + data);
    }
    
    void sendMessage() {
        if (socket->state() == QAbstractSocket::ConnectedState) {
            socket->write(messageEdit->text().toUtf8());
            messageEdit->clear();
        }
    }

private:
    void setupUI() {
        QVBoxLayout* layout = new QVBoxLayout;
        
        // Поля подключения
        QHBoxLayout* connectionLayout = new QHBoxLayout;
        serverEdit = new QLineEdit("localhost");
        portEdit = new QLineEdit("1234");
        connectButton = new QPushButton("Подключиться");
        connectionLayout->addWidget(new QLabel("Сервер:"));
        connectionLayout->addWidget(serverEdit);
        connectionLayout->addWidget(new QLabel("Порт:"));
        connectionLayout->addWidget(portEdit);
        connectionLayout->addWidget(connectButton);
        
        // Поле сообщения
        QHBoxLayout* messageLayout = new QHBoxLayout;
        messageEdit = new QLineEdit;
        sendButton = new QPushButton("Отправить");
        messageLayout->addWidget(messageEdit);
        messageLayout->addWidget(sendButton);
        
        // Лог
        logEdit = new QTextEdit;
        logEdit->setReadOnly(true);
        
        layout->addLayout(connectionLayout);
        layout->addLayout(messageLayout);
        layout->addWidget(logEdit);
        
        setLayout(layout);
        setWindowTitle("Qt Network Client");
        resize(600, 400);
    }

    void setupConnections() {
        socket = new QTcpSocket(this);
        
        connect(connectButton, &QPushButton::clicked, this, &NetworkClient::connectToServer);
        connect(sendButton, &QPushButton::clicked, this, &NetworkClient::sendMessage);
        connect(socket, &QTcpSocket::connected, this, &NetworkClient::onConnected);
        connect(socket, &QTcpSocket::disconnected, this, &NetworkClient::onDisconnected);
        connect(socket, &QTcpSocket::readyRead, this, &NetworkClient::onReadyRead);
    }
    
    QTcpSocket* socket;
    QLineEdit* serverEdit;
    QLineEdit* portEdit;
    QLineEdit* messageEdit;
    QPushButton* connectButton;
    QPushButton* sendButton;
    QTextEdit* logEdit;
};

#include "main.moc"

int main(int argc, char *argv[]) {
    QApplication app(argc, argv);
    
    NetworkClient client;
    client.show();
    
    return app.exec();
}

Заключение

Вопросы для самопроверки

1. Что такое MOC и какие возможности он предоставляет?
2. Как работает механизм сигналов и слотов в Qt?
3. Какие основные модули входят в состав Qt6?
4. Как происходит управление памятью в Qt?
5. В чем преимущества кроссплатформенности Qt?
6. Какие типы событий поддерживает Qt?
7. Как создать простое GUI приложение на Qt?
8. Какие инструменты разработки предоставляет Qt?
9. В чем отличие Qt Widgets от Qt Quick?
10. Какие недостатки имеет Qt по сравнению с альтернативами?