Pokročilé programování
v jazyce C pro chemiky
(C3220)
Knihovna Qt – část 2
2
Program rozdělený do několika souborů
●
Zdrojový kód programů v C++ obvykle rozdělujeme do několika
souborů tak, aby každá větší třída byla umístěna v samostatném
souboru *.cpp
●
Název souboru volíme tak, aby bylo zřejmé, jakou třídu obsahuje;
obvykle se shoduje s názvem třídy (např. application.cpp,
graphicwidget.cpp)
●
Ke každému souboru *.cpp vytvoříme hlavičkový soubor se stejným
jménem, ale koncovkou .h
●
Funkci main() je vhodné umístit do samostatného souboru
main.cpp
●
Pravidla pro překlad jednotlivých souborů umístíme do souboru
Makefile
●
Při práci s knihovnou Qt je Makefile generován pomocí nástroje
qmake: nejdříve vygenerujeme soubor projektu (qmake -project)
potom odpovídající Makefile (qmake project_name.pro). Toto
musíme opakovat pokaždé, když přidáme další soubor se zdrojovým
kódem nebo vložíme nový hlavičkový soubor do některého souboru
*.cpp
3
Vložení hlavičkových souborů
●
Hlavičkové soubory vkládáme na začátek souboru *.cpp pomocí direktivy preprocesoru
#include
●
Jako úplně první vkládáme vždy hlavičkový soubor příslušející k aktuální třídě
●
Dále vkládáme hlavičkové soubory dalších součástí našeho programu, které uvádíme v
uvozovkách "" (kompilátor je bude hledat v adresáři obsahujícím soubor *.cpp)
●
Následují hlavičkové soubory knihoven (Qt, …) a standardní knihovny C++, vše v
lomených závorkách <>
●
Možné je i opačné pořadí, od nejobecnějších souborů (systémových) k nejspecifičtějším
(z aktuálního programu), i tehdy však hlavičkový soubor aktuální třídy patří na první
místo (tím zajistíme jeho nezávislost na dalších hlavičkách v *.cpp souboru)
●
V každé skupině řadíme hlavičkové soubory abecedně (pro snadnou orientaci)
●
Vkládáme vždy pouze hlavičkové soubory těch tříd, které v daném souboru používáme
/******************* Soubor application.cpp *******************/
#include "application.h"
#include "graphicwidget.h"
#include <QApplication>
#include <QHBoxLayout>
#include <QPushButton>
#include <QVBoxLayout>
#include <QWidget>
#include <iostream>
using namespace std;
4
Struktura hlavičkového souboru
●
Aby nemohlo dojít k nekonečné rekurzi, definujeme pomocí direktivy
#define symbolickou konstantu odvozenou vhodným způsobem ze
jména souboru, pomocí podmínky #ifndef zajistíme, že vícenásobné
vložení téhož souboru bude ignorováno
●
Na začátek hlavičkového souboru musíme vložit hlavičkové soubory
tříd, které jsou v hlavičkovém souboru použity
●
Do hlavičkového souboru umisťujeme zejména definice tříd (bloky
class), nikoli samostatné definice metod (ty patří do souboru *.cpp)
/******************* Soubor application.h *******************/
#ifndef APPLICATION_H
#define APPLICATION_H
#include "graphicwidget.h"
#include <QApplication>
class Application : public QApplication
{
// Zde budou uvedeny cleny tridy
};
#endif
5
Interaktivní prvky v knihovně Qt
●
Knihovna Qt obsahuje různé interaktivní prvky ("widgety"), které
slouží pro ovládání programu uživatelem
●
Pro každý interaktivní prvek existuje v Qt knihovně příslušná třída,
např.:
QPushButton – tlačítko, po jehož stisnutí myší se vykoná
specifikovaná operace (tlačítko obsahuje textový popisek)
QToolButton – také tlačítko, ale místo textu obsahuje ikonu (používá
se hlavně v nástrojových lištách)
QCheckBox – políčko se dvěma stavy (vybrán / nevybrán)
QRadioButon – jedna ze vzájemně se vylučujících možností tvořící
přepínač
6
Interaktivní prvky v knihovně Qt
●
Další interaktivní prvky knihovny Qt:
QLabel – textový popisek
QListView – seznam textových položek
QTreeView – hierarchický seznam (strom)
QComboBox – rozklikávací seznam (po kliknutí
zobrazí seznam položek k výběru)
QLineEdit – políčko s jednořádkovým
editovatelným textem
QTextEdit – políčko s víceřádkovým
editovatelným textem
QSpinBox – políčko pro specifikaci číselné
hodnoty
QScrollBar – posuvník (vodorovný nebo svislý)
●
Úplný seznam lze nalézt na:
https://doc.qt.io/qt-5/qtwidgets-index.html
7
Hierarchie tříd v knihovně Qt
●
Většina tříd knihovny Qt je odvozena od základního typu QObject,
který zajišťuje společné funkce pro všechny komponenty
grafických programů (zejména správu objektů a jejich komunikaci)
●
Mimo tuto hierarchii stojí jen pomocné třídy (QString, QColor, …)
●
Podrobnější informace na https://doc.qt.io/qt-5/objecttrees.html a
https://doc.qt.io/qt-5/hierarchy.html
QObject
QCoreApplication
QApplication
QWidget QLayout
QBoxLayout
QHBoxLayout
QAbstractButton
QPushButton
QAbstractSpinBox
QSpinBox
QFrame
QLabel
8
Životní cyklus objektů QObject
●
Objekty tříd odvozených od QObject běžně tvoří jeden strom vlastnictví,
který zajistí správné smazání nepotřebných objektů.
●
Program tedy “ručně” spravuje jen jeden objekt (typicky hlavní okno), ten
pak zajistí správu všech dalších widgetů, tlačítek, …
●
Pro zapojení objektů do stromu předáváme konstruktorům všech
podřízených objektů ukazatel parent odkazující na nadřízený objekt
●
Nejjednodušší je alokovat všechny podřízené objekty pomocí new.
Nepoužíváme pro ně chytré ukazatele ani nevoláme delete, smazání zajistí
sama knihovna Qt při smazání hlavního objektu.
●
Pro hlavní objekt použijeme běžnou proměnnou či chytrý ukazatel.
void Application::run()
{
QWidget mainWindow;
QPushButton *okButton = new QPushButton("OK", &mainWindow);
GraphicWidget *drawing = new GraphicWidget(&mainWindow);
// Dalsi kod aplikace: mainWindow.neco(); drawing->neco();
return QApplication::exec();
// Zde budou pri destrukci mainWindow automaticky smazany
// i ostatni objekty
}
9
Makro Q_OBJECT
●
U tříd odvozených od třídy QObject nebo jejích potomků (tj. např.
QApplication, QWidget) musíme na úplný začátek definice třídy
vložit makro Q_OBJECT, které je nezbytné pro zajištění základních
funkcí knihovny Qt
// Ukazka definice tridy Application v souboru application.h
class Application : public QApplication
{
Q_OBJECT
public:
Application(int &argc, char *argv[]);
virtual ~Application();
int run();
private:
QWidget mainWindow;
GraphicWidget* graphicWidget;
};
10
Rozvržení prvků v okně
●
Pro automatické rozmístění interaktivních prvků v okně používáme objekty
tříd odvozených od QLayout, hlavně QHBoxLayout a QVBoxLayout
●
QHBoxLayout rozmisťuje objekty horizontálně, QVBoxLayout je rozmisťuje
vertikálně
●
Objekt typu QHBoxLayout nebo QHBoxLayout potom přiřadíme do okna
metodou setLayout() třídy QWidget
●
Pro přidávání widgetů do objekt typu QHBoxLayout nebo QHBoxLayout
používáme metodu addWidget()
●
Objekt typu QHBoxLayout nebo QVBoxLayout zajistí nastavení pozice a
velikost prvků a také mezery mezi nimi
Window Title
QPushButton
QPushButton
mainWindow
layout
11
Rozvržení prvků v okně – příklad 1
// Program vytvori okno a do nej budou vlozeny dve tlacitka
// usporadana vertikalne nad sebou pomoci objektu QVBoxLayout
// Aktualni trida obsahuje polozku QWidget mainWindow;
mainWindow.setWindowTitle("Program vytvoreny v Qt!");
// Vytvorime dve tlacitka
QPushButton* button1 = new QPushButton("Button 1", &mainWindow);
QPushButton* button2 = new QPushButton("Button 2", &mainWindow);
// Vytvorime objekt QVBoxLayout pripojeny k mainWindow,
// ktery bude rozmistovat tlacitka vertikalne nad sebou,
// pozice a velikost se nastavi automaticky
QVBoxLayout *layout = new QVBoxLayout(&mainWindow);
// Tlacitka pridame pomoci metody addWidget()
layout->addWidget(button1);
layout->addWidget(button2);
12
Rozvržení prvků v okně
●
Objekty typu QHBoxLayout nebo QVBoxLayout lze vnořovat do
sebe pomocí metody addLayout()
●
Kombinací objektů typu QHBoxLayout nebo QVBoxLayout
můžeme vytvořit i složitější rozmístění objektů
●
Při roztažení okna jsou objekty rozmisťovány tak, aby byly
centrované a mezery mezi nimi proporcionální, toto chování lze
ovlivnit vložením "pružné výplně" metodou addStretch()
mainWindow
mainLayout
(QHBoxLayout)
Window Title
QPushButton
GraphicWidget
QPushButton rightLayout
(QVBoxLayout)
pružina
13
Rozvržení prvků v okně – příklad 2
// Program vytvori okno a do nej bude vlozen widget
// typu GraphicWidget a vpravo budou dve tlacitka nad sebou
QWidget mainWindow;
mainWindow.setWindowTitle("Program vytvoreny v Qt!");
graphicWidget = new GraphicWidget;
// Pro objekt graphicWidget nastavime minimalni velikost
graphicWidget->setMinimumSize(300, 350);
QPushButton *buttonHide = new QPushButton("Hide");
QPushButton *buttonShow = new QPushButton("Show");
QVBoxLayout *rightLayout = new QVBoxLayout;
rightLayout->addWidget(buttonHide);
rightLayout->addWidget(buttonShow);
// Pod tlacitka pridame pruznou vycpavku
rightLayout->addStretch();
QHBoxLayout *mainLayout = new QHBoxLayout;
mainLayout->addWidget(graphicWidget);
mainLayout->addLayout(rightLayout);
// Do hlavniho okna nastavime prislusny layout
mainWindow.setLayout(mainLayout);
mainWindow.show();
●
Objektům zapojeným do nějakého QLayout nemusíme předávat ukazatel parent
(bude nastaven automaticky pomocí addWidget() a setLayout())
14
Komunikace mezi objekty v Qt
●
Ke komunikaci mezi libovolnými objekty odvozenými od QObject
slouží systém tzv. signálů a slotů (signals and slots)
●
Signály a sloty se používají nejčastěji pro zaslání informace od
interaktivního objektu (např. informace o stisknutí tlačítka) do jiného
objektu (hlavního okna nebo jiného widgetu)
●
Signál je metoda deklarovaná v objektu, od něhož signál pochází
●
Slot je metoda, kterou vytvoříme ve třídě, která bude zpracovávat
zaslaný signál
●
Signály a sloty jsou ve třídách deklarovány ve speciálních sekcích
označených signals a slots
●
Ve třídě QPushButton je definován signál clicked(), který je
generován po stisknutí tlačítka
●
Propojení mezi zaslaným signálem a slotem provedeme pomocí
funkce connect():
QObject::connect(object1, signal, object2, slot);
●
Podrobnější popis najdete v https://doc.qt.io/qt-5/signalsandslots.html
15
Komunikace mezi objekty v Qt – příklad
// Program ukazuje propojeni mezi signalem clicked() od dvou
// tlacitek se sloty v objektu tridy GraphicWidget
graphicWidget = new GraphicWidget;
QPushButton* buttonHide = new QPushButton("Hide");
QPushButton* buttonShow = new QPushButton("Show");
// Signal clicked() z tlacitka buttonHide zpusobi volani metody
// hideRectangle() definovane ve tride GraphicWidget
QObject::connect(buttonHide, &QPushButton::clicked,
graphicWidget, &GraphicWidget::hideRectangle);
// Podobne pro tlacitko buttonShow bude volana metoda
// showRectangle() definovana ve tride GraphicWidget
QObject::connect(buttonShow, &QPushButton::clicked,
graphicWidget, &GraphicWidget::showRectangle);
// Deklarace slotu ve tride GraphicWidget v souboru graphicwidget.h
class GraphicWidget : public QWidget
{
Q_OBJECT
private slots:
// Nasledujici metody slotu budou volany po zmacknuti
// prislusnych tlacitek Hide a Show
void hideRectangle();
void showRectangle();
// Deklarace dalsich clenu tridy
};
16
Definice slotu
●
Vhodné signály jsou zpravidla již předdefinované ve třídách Qt
knihovny, většinou potřebujeme definovat pouze sloty
●
Metody slotu obsahují kód reagující na signál
// Definice metody slotu, která je zavolána po stisknutí
// tlacitka buttonHide
void GraphicWidget::hideRectangle()
{
// Vypiseme informaci o stisknuti tlacitka na terminal
cout << "Bylo stisknuto tlacitko Hide" << endl;
// Do promenne displayRectangle priradime hodnotu false
// indikujici ze obdelnik nema byt vykreslovan
displayRectangle = false;
// Vyvolame pozadavek na prekresleni okna metodou update()
update();
}
17
Dialogová okna v knihovně Qt
●
V knihovně Qt můžeme vytvářet dialogová okna, která odvozujeme ze
třídy QDialog
●
V knihovně je předdefinováno několik nejčastěji používaných
dialogových oken:
QFileDialog – dialogové okno pro výběr souboru nebo adresáře
QColorDialog – dialogové okno pro výběr barvy
QFontDialog – dialogové okno pro výběr fontu
QMessageBox – dialogové okno pro zobrazení textové zprávy
QInputDialog – dialogové okno pro získání jedné textové nebo
číselné hodnoty od uživatele
●
Úplný seznam se nachází na https://doc.qt.io/qt-5/dialogs.html
18
Dialogové okno pro výběr souboru
●
Pro jednoduchou práci s dialogovými okny jsou ve knihovně Qt
předdefinovány statické metody, které automaticky vytvoří příslušný
objekt dialogového okna a okno zobrazí
●
Dialogové okno pro vybrání souboru lze otevřít metodou
QFileDialog::getOpenFileName(), která vrátí jméno souboru
// Nasledujici metoda je zavolana po stisknuti tlacitka pro
// otevreni souboru
void GraphicWidget::openFile()
{
// Knihovna Qt pouziva pro retezce tridu
// QString misto string
QString fileName;
// Dialogove okno pro vyber souboru otevreme nasledujici metodou,
// ktera vrati jmeno souboru jako retezec typu QString
fileName = QFileDialog::getOpenFileName(this, "Vyber soubor", ".");
// Pokud nebylo vybrano jmeno souboru, je retezec prazdny
if (fileName.isEmpty()) return;
// Standardni vystupni proudy umi pracovat jen s promennymi typu
// string, na ktere musime konvertovat promennou fileName, ktera
// je typu QString
cout << "Jmeno souboru: " << fileName.toStdString() << endl;
}
19
Třída QMainWindow
●
Hlavní okno aplikace se ve knihovně Qt obvykle odvozuje ze
třídy QMainWindow, která poskytuje podporu pro vytváření
hlavního menu, nástrojových lišt, stavového řádku atd.
●
Více informací: https://doc.qt.io/qt-5/qmainwindow.html
20
Dodržujte následující pravidla
●
Pro každou třídu vytvořte samostatný soubor .h a případně .cpp.
●
V hlavičkovém souboru vždy použijte direktivy uvedené v sekci
„Struktura hlavičkového souboru“.
●
Na začátek souborů *.cpp vložte vždy jen hlavičkové soubory s
těmi třídami, které v daném souboru opravdu používáte. Jako první
uveďte vždy hlavičkový soubor příslušející danému *.cpp souboru.
●
Do adresáře s projektem ani jeho podadresářů neumisťujte žádné
jiné soubory *.cpp a *.h než ty, které jsou pro projekt potřeba. Tyto
soubory by totiž byly automaticky zahrnuty do souboru projektu
(při jeho generování příkazem qmake -project) a byly by tedy i
kompilovány.
●
Všechny soubory *.cpp, *.h a *.pro patřící k jedné úloze
odevzdejte do příslušné pododevzdávárny („Úloha 1“ a „Úloha 2“).
V těchto odevzdávárnách již nevytvářejte žádné další podsložky.
21
Cvičení
1. Vytvořte program vycházející z programu z předchozího cvičení, který
bude v hlavním okně obsahovat widget GraphicWidget a napravo dvě
tlačítka s popisem například Hide a Show. Po stisknutí prvního tlačítka
dojde ke skrytí obdélníku (tj. okno se překreslí a vykreslí se jen elipsa
a čára). Po stisknutí druhého tlačítka se obdélník opět zobrazí. 3 body
2. Do programu přidejte třetí tlačítko, po jehož stisknutí se zobrazí dialogové
okno pro výběr libovolného souboru. Po vybrání souboru se jeho jméno
vypíše na terminál a také se zobrazí v okně s grafikou. 2 body