【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。雖然我知道大夥伴們都很討厭 CMake，但畢竟這廝幾乎成了 C++ 的玩家規範了。Qt 也算識大體，支援用 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。

建立應用程式介面的時候，我們一般會選用 QWidget 以及其子類的。不過，在 Gui 模組中，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)
{
    // 一定要先建立應用程式物件
    QGuiApplication app(argc, argv);
    // 建立視窗範例
    QWindow win;
    // create方法其實可以不呼叫
    win.create();
    // 調整視窗的大小
    win.resize(300, 250);
    // 設定標題列文字
    win.setTitle("番薯聯盟");
    // 顯示視窗
    win.show();
    // exec進入事件（訊息）迴圈
    return QGuiApplication::exec();
}

這裡說明一下，QWindow 類有個 create 方法，它的作用是建立平臺相關的資源的，對應的是 destroy 方法，用來銷燬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型別，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，其生命週期始於 create 方法，終於 destroy 方法。

不過，create 方法這裡其實可以不呼叫的，因為 show 方法會呼叫；destroy 方法也不可以不呼叫，它在 QWindow 類的解構函式中被呼叫。

咱們為上述程式碼寫一個 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，嘗試執行，看看會出現什麼。

這標題列上的字型好像有問題。不管它，繼續。

哦，直接範例化 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，剛才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();
}

從原始碼中你會看到，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     // 建構函式
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 指標才能完成繪圖。QBackingStore類可以通過 paintDevice 方法返回一個 QPaintDevice 類的指標。

m_backstore 成員也可以用 QScopedPointer 封裝，防止記憶體漏失。

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標。

下面是實現程式碼。

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

MyWindow::MyWindow(QWindow* parent)
    : QWindow(parent), 
      m_backstore(new QBackingStore(this))
{
    // 設定當前視窗的位置和大小
    setGeometry(799, 304, 425, 385);
    // 設定繪畫裝置畫布大小
    m_backstore -> resize(QSize(400, 300));
    // 設定視窗標題
    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();
    // 建立painter範例
    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 類別建構函式需要一個 QWindow 類或子類的指標，一般是當前視窗類。這裡注意的是，QBackingStore 物件不能使用預設大小（程式會閃退），一定要呼叫 resize 方法設定畫布的大小（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。在上面程式碼中，只是簡單的矩形填充（填充為紅色）。

    m_backstore->beginPaint(rect);
    QPaintDevice* dev = m_backstore -> paintDevice();
    // 建立painter範例
    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 指標只在 beginPaint 和 endPaint 方法之間有效。QPaintDevice 是一個虛擬裝置，用於構建二維座標空間，然後才能在上面繪圖。繪圖用到 QPainter 類。這個類在範例化後，呼叫 begin 方法開始繪圖，前面獲取的 QPaintDevice 指標就在這裡傳遞。繪製完後呼叫 end 方法結束。如果範例化 QPainter 類時向建構函式傳遞了 QPaintDevice 指標，那就不需要呼叫 begin 方法了。

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

最後，main 函數中範例化 MyWindow，並顯示它。

int main(int argc, char** argv)
{
    // 一定要先建立應用程式物件
    QGuiApplication app(argc, argv);
    // 建立視窗範例
    MyWindow win;
    // 顯示視窗
    win.show();
    // exec進入事件（訊息）迴圈
    return QGuiApplication::exec();
}

執行程式，看到紅紅的一塊，就說明通正確執行了。

當然，這個視窗還是有問題的。由於 QBackingStore 物件的畫布大小是寫死的，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。這個類是用於建立基於畫素呈現的視窗——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，視窗自身的範例就可以傳遞給 QPainter 物件。

接下來咱們演示一下。先編好 CMakeLists.txt 檔案。

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)

# 程式碼目錄
file(GLOB SRCS src/*.cpp includes/*.h)
# 新增可執行程式碼
add_executable(HelloApp ${SRCS})
# 連結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 目錄下所有擴充套件名為 .h 的檔案，以及 src 目錄下所有擴充套件名為 .cpp 的檔案。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檔案都要手動新增一次了。當 IDE 提示找不到標頭檔案時，執行一次 CMake 設定就會觸發 file 命令。專案的目錄結構大致長這樣：

同理，這裡咱們只用到 Core 和 Gui 兩個模組，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

下面是實現程式碼。

#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"));
    // 刷累了畫個大餅充飢
    // 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();
}

在範例化 QPainter 時，可以把當前視窗指標 this 傳遞給 QPainter 的建構函式；或者先呼叫無參建構函式，然後呼叫 begin 方法傳遞 this。前面說過，QRasterWindow 類的父類別中有 QPaintDevice，所以咱們的視窗類自然就能直接傳給 QPainter 物件了。

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 能有兩個基礎類別。

app.cpp 檔案中寫 main 函數。

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

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

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

    return app.exec();
}

執行一下，看看咱們畫的大餅，又大又黃。

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

1、QWindow 比 QWidget 更復雜，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 測重元件化，封裝得好，開櫃即用，方便組裝。而 QWindow 更抽象，更高階，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，告訴使用者，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 來建立視窗。

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，程式碼量更嚇人。我們知道，其實視窗上的控制元件（比如按鈕、標籤、核取方塊等）本質上也是視窗物件——只是巢狀在頂層視窗中，成了子視窗罷了。

QWindow 物件也可以巢狀使用的，這個老週會在下一篇水文中介紹。故，QWindow 類不僅能靈活的建立視窗，也能自制許多控制元件。