Макс Шпее ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ НА • Кроссплатформенная реализация приложений для Windows , Мае OS Х и Linux • Разработка мобильных приложений для Android и iOS • Программирование 20- и ЗD-графики, мультимедиа, веб-приложений, баз данных, сети, таймера, многопоточности, XML, QML и JavaScript • 240 завершенных программ Макс Шлее t 5.1 ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ НА Санкт-Петербург « БХВ-Петербург» УДК С++ 32.9 .1 Ш68 ШлееМ. Ш68 Qt 5.10. Профессиональное программирование на С++. 1072 с.: ил. -(В подлиннике) СПб.: БХВ-Петербург, 2018. - Книга посвящена разработке приложений для Windows, Мае OS Х, Linux, Android и IOS с использованием библиотеки Qt версии 5.1 О. Подробно рассмотре ны возможности, предоставляемые этой библиотекой, и описаны особенности, выгодно отличающие ее от других библиотек. Описана интегрированная среда раз работки Qt Creator и работа с технологией Qt Quick. Книга содержит исчерпываю щую информацию о классах Qt 5, и так же даны практические рекомендации их применения, проиллюстрированные на большом количестве подробно прокоммен тированных примеров. Проекты примеров из книги размещены на сайте изда тельства. Для программистов С++ -018.1 Группа подготовки издания: Руководитель проекта Евгений Рыбаков Зав.редакцией Екатерина Капалыгина Компьютерная верстка Ольги Сергиенко Дизайн серии Инны Тачиной Оформление обложки Марины Дамбиевой Подписано в nвчвть 30.03. 18. Формвт 70х100 1 1,е. Пвчать офсвтная. Усл. nвч. л. 88,43. экз. Заказ № 8047. "БХВ-Пвтврбурr'', 1S1038, Санкт-Пвтврбург, Гончарная ул., 20. '-• Отпечатано в ОАО «Можайский полиграфический комбинат». 143200, г. Можайск, ул. Мира, 93. тел.: (495) 7 , (49636) 20-665 1С! ООО "БХВ", 2018 1С! Оформление. ООО "БХВ-Петербург", 2018 Посвящается любимой Аленушке, моим детям, родителям и семейству Гоуз (Goes) Предисловие Маттиаса Эттриха .................................................................................. 1 Благодарности ..... " .............................................. " ..... " ... " ....... " ..... " ........ " ..... "" ..... " .. ".3 Предисловие автора ........................................................................................................ 4 Структура книги ............... " ........................................................................................... " ...... """ ... "5 Введение .......................................................................................................................... 13 ЧАСТЬ 1. ОСНОВЫ QT ............................................................................................... 25 . Обзор иерархии классов Qt .................... "..... "............................................ 26 Первая программа на Qt .... " ............................................................................ " ........... " ...... " ..... "26 Модули Qt .......................... " ........................................................................................ " ................ 27 Пространство имен Qt .............................................. " ..... " ....................................... " ....... ""29 Модуль QtCore ..................................................................................... " ........................ " ...... 29 Модуль QtGui ... " ......................................................................... " ......... " ............................ "30 Модуль QtWidgets ......................................................................................................... " ..... "30 Модули QtQuick и QtQML""".""."""".".""""."".""""."""."""".""""""""""".""""".""32 Модуль QtNetwork ............................................................................................................. " ... 32 Модули QtXml и QtXm/Patterns ................................................................... " ....................... 32 Модуль QtSql .......................................................................................................................... 32 Модули QtMultimedia и QtMultimediaWidgets ""."""."""".""""."""."""""""""".""".""32 Модуль QtSvg ................................................................................................... " ... " .. " ........... 32 Дополнительные модули Qt .......................................................................................................... 32 Резюме ............................................................................................................................................ 33 . Философия объектной модели .................................................................... 35 Механизм сигналов и слотов ....................................................................... " ........................... " .. 38 Сигналы ...................................................................................................................... " .......... 41 Слоты ..................................................................................................................... "" ............ .43 Соединение объектов ................................................................................ " ........... " ....... " ... .44 Разъединение объектов ........................................................................................................ .49 Переопределение сигналов ........................................................................................ "" ... ""50 Организация объектных иерархий ............................................................................................... 51 Метаобъектная информация ......................................................................................................... 53 Резюме ............................................................................................................................................ 54 . Работа с Qt ...................................................................................................... 55 Интегрированная среда разработки ............................................................................................. 55 Программа Qt Assistant .................................................................................................................. 55 Работа с qmake ............................................................................................................................... 55 Рекомендации для проекта с Qt .................................................................................................... 59 Метаобъектный компилятор МОС ............................................................................................... 60 Компилятор ресурсов RCC ........................................................................................................... 61 Структура Qt-проекта .................................................................................................................... 62 Методы отладки ............................................................................................................................. 62 Отладчик GDB (GNU Debugger) ........................................................................................... 63 Прочие методы отладки ........................................................................................................ 66 Глобальные определения Qt ......................................................................................................... 69 Информация о библиотеке Qt ....................................................................................................... 71 Резюме ............................................................................................................................................ 72 . Библиотека контейнеров ............................................................................. 74 Контейнерные классы ................................................................................................................... 75 Итераторы ...................................................................................................................................... 76 Итераторы в стиле Java ......................................................................................................... 77 Итераторы в ст11ле STL ......................................................................................................... 78 Ключевое cлoвoforeach ........................................................................................................ 80 Последовательные контейнеры .................................................................................................... 80 Вектор QVector<Т> ............................................................................................................... 82 Массив байтов QByteArray ........................................................................................... 83 Массив битов QBitArray ............................................................................................... 83 Списки QList<Т> и QLinkedList<Т> ................................................................. :.................. 84 Стек QStack<Т> ..................................................................................................................... 85 Очередь QQueue<Т> ............................................................................................................. 86 Ассоциативные контейнеры ......................................................................................................... 86 Словари QМар<К, Т> и QMultiMap ........................................................................... 87 Хэши QHash и QMultiНash ............................................................................. 89 Множество QSet< Т> ............................................................................................................. 90 Алгоритмы ...................................................................................................................................... 91 Сортировка ............................................................................................................................. 92 Поиск ...................................................................................................................................... 93 Сравнение ............................................................................................................................... 94 Заполнение значениями ......................................................................................................... 94 Копирование значений элементов ........................................................................................ 94 Подсчет значений .................................................................................................................. 95 Строки ............................................................................................................................................. 95 Регулярные выражения ......................................................................................................... 97 Произвольный тип Q Variant ....................................................................................................... 100 Модель общего использования данных ..................................................................................... 1О1 Резюме .......................................................................................................................................... 102 ЧАСТЬ 11. ЭЛЕМЕНТЫ УПРАВЛЕНИЯ .............................................................. 103 . С чего начинаются элементы управления? ........................................... 104 Класс QWidget .............................................................................................................................. 104 Размеры и координаты виджета ......................................................................................... 107 Механизм закулисного хранения ........................................................................................ \ 08 У станов ка фона виджета ..................................................................................................... 108 Изменение указателя мыши ................................................................................................ 109 Стек виджетов .............................................................................................................................. 1 12 Рамки ............................................................................................................................................ 112 Виджет видовой прокрутки ........................................................................................................ 113 Резюме .......................................................................................................................................... 115 . Управление автоматическим размещением элементов "... """"""" ... 116 Менеджеры компоновки (layout managers) ................................................................................ 116 Горизонтальное и вертикальное размещение .................................................................... 118 Класс QBoxLayout ....................................................................................................... 118 Горизонтальное размещение QHBoxLayout .............................................................. 120 Вертикальное размещение Q VBoxLayout .................................................................. 121 Вложенные размещения ...................................................................................................... 122 Табличное размещение QGridLayout ................................................................................. 123 Порядок следования табулятора ................................................................................................. 129 Разделители QSplitter .................................................................................................................. 129 Резюме .......................................................................................................................................... 130 . Элементы отображения ....... ".......... ".""." .. "........ """ ... "............ """ .. """132 Надписи ........................................................................................................................................ 132 Индикатор выполнения ............................................................................................................... 136 Электронный индикатор ............................................................................................................. 139 Резюме .......................................................................................................................................... 141 . Кнопки, флажки и переключатели"""""""""""""""""""""" ...... "...... 142 С чего начинаются кнопки? Класс QAbstractButton ................................................................. 142 Установка текста и изображения ........................................................................................ 142 Взаимодействие с пользователем ....................................................................................... 142 Опрос состояния .................................................................................................................. 143 Кнопки .......................................................................................................................................... 143 Флажки ......................................................................................................................................... 145 Переключатели ............................................................................................................................ 147 Группировка кнопок .................................................................................................................... 148 Резюме .......................................................................................................................................... 151 . Элементы настройки .""."" ... "" ...... """."."""."" ... "" ........ "..... ""."" ... ""152 Класс QA bstractS/ider .................................................................................................................. 152 Изменение положения ......................................................................................................... 152 У станов ка диапазона ........................................................................................................... 152 У станов ка шага .................................................................................................................... 153 У станов ка и получение значений ....................................................................................... 153 Ползунок ....................................................................................................................................... 153 Полоса прокрутки ............................................................................................................. " ......... 155 Установщик .................................................................................................................................. 156 Резюме .......................................................................................................................................... 158 . Элементы ввода"""""""""""".""""""""""""""""."""."""""."""" ... "159 Однострочное текстовое поле .................................................................................................... 159 Редактор текста ............................................................................................................................ 161 Запись в файл ....................................................................................................................... 164 Расцветка синтаксиса (syntax highlighting) ........................................................................ 165 С чего начинаются виджеты счетчиков? ................................................................................... 171 Счетчик ................................................................................................................................. 171 Элемент ввода даты и времени .................................................................. " ..... "." ....... "" .. 172 Проверка ввода ............................................................................................................................ 173 Резюме .......................................................................................................................................... 175 . Элементы выбора.""." ..... "..... "... "... "... "... "."" .......... ".. "."".""."""." ... 176 Простой список ............................................................................................................................ 176 Вставка элементов ............................................................................................................... 176 Выбор элементов пользователем ........................................................................................ 178 Изменение элементов пользователем ................................................................................ 178 Режим пиктограмм .............................................................................................................. 178 Сортировка элементов ......................................................................................................... 179 Иерархические списки ................................................................................................................ 180 Сортировка элементов ......................................................................................................... 183 Таблицы ........................................................................................................................................ 183 Выпадающий список ................................................................................................................... 185 Вкладки ......................................................................................................................................... 186 Виджет панели инструментов ..................................................................................................... 187 Резюме .......................................................................................................................................... 188 . Интервью, или модель-представление .".""" .. ".. """ .. ""." ....... ".. "... "189 Концепция .................................................................................................................................... 190 Модель .................................................................................................................................. 190 Представление ...................................................................................................................... 192 Выделение элемента ............................................................................................................ 193 Делегат .................................................................................................................................. 195 Индексы модели ........................................................................................................................... 197 Иерархические данные ................................................................................................................ 198 Роли элементов ............................................................................................................................ 201 Создание собственных моделей данных .................................................................................... 203 Промежуточная модель данных (Proxy model) ........... "" ... " ............... " ......... " ............ " ........... 211 Модель элементно-ориентированных классов ....... " .......... " ... " ... " ..... " ......... " ..... " .................. 213 Резюме .......................................................................................................................................... 215 . Цветовая палитра элементов управления ......................................... "217 Резюме .......................................................................................................................................... 220 Vll ЧАСТЬ 111. СОБЫТИЯ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ПОЛЬЗОВАТЕЛЕМ ...... 221 . События ...................................................................................................... 222 Переопределение специализированных методов обработки событий ....... " ..... " .................... 224 События клавиатуры .............................................. " ................. "" ............. "" .. "."" ....... " .... 225 Класс QKeyEvent " ........................................................................... "" ......... "" ... " ...... 225 Класс QFocusEvent .. " ..... " .................................................. " ..... " ............... "" ............. 227 Событие обновления контекста рисования. Класс QPaintEvent """"""""""""""""".".227 События мыши ..... " ................... " ... " ........ " .............. " .......... " ....... " ................. " .................. 228 Класс QMouseEvent ............... " .................... " .............................. " ............... "".""" .... 228 Класс QWhee/Event ." ............ " ... "" ............................... " .................... " ....... """ ..... ""232 Методы enterEvent() и leaveEvent() ................................................... " ....... """ ... "" .. 233 Событие таймера. Класс QТimerEvent ..... " ................................. " ....... " ...... " ..... """ ... """233 События перетаскивания (drag & drop) ........... " ................... "" ..... " ............... "" ......... "" ... 233 Класс QDragEnterEvent .................. " ............ "" ... "" ... "" ................. " ..... "" ..... """." .. 233 Класс QDragLeaveEvent ........................................ " ..... " ....... " ................. " ......... " ..... 233 Класс QDragMoveEvent .................. " ..................................... "" ...... """ .......... """ ..... 233 Класс QDropEvent ................... " ............................... " ....... " ..... " ........ """ ..... "" ..... " ... 234 Остальные классы событий .................................................. " ..... " ....... " ...... "" ..... " ....... "".234 Класс QChildEvent ..................................... " ..... " ..................... "" .... "" ......... "" ..... "".234 Класс QC/oseEvent ..................................................... "" ..... "" ..... " .... "" .. " ... "" ..... " ... 234 Класс QHideEvent ... " ....... ..... " .......... " ..... " ................... " ....... " ... "" ........ " ....... " ..... "".234 Класс QMoveEvent ....................................... " .............................. " .... "" ......... "" ..... ".234 Класс QShowEvent .. " ............ " ...................... " ....... " ............................... " .. " ..... " ..... ".234 Класс QResizeEvent ............................................................. " ..... " .............. " ............ ".234 Реализация собственных классов событий ....... "" ... " .............. " ..... " ................. " ................ " .. "236 Переопределение метода event() .......... " ................... " ..... " ..................... "" ...... "" ..... " .. " ... "" .... 236 Мультитач .. " ................................................................ " ....... " ..................... " .............. "" ............ 239 Сохранение работоспособности приложения ......................................... " .......... ""." ........... " .. 244 Резюме .......................................................................................................................................... 244 . Фильтры событий ..................................................................................... 246 Реализация фильтров событий ......................... " .......... " .............. " ...................... "" ....... " ..... ""246 Резюме ....................... " ............... " ..... " .......... "." ....... " ............ " ..... " ..... """." ........... " ....... " ..... ".249 . Искусственное создание событий ........................................................... 250 Резюме ............... " ................................ " ............ " ........................................ " ........ " ...... " ............. 253 ЧАСТЬ IV. ГРАФИКА И ЗВУК ..•............................................................................ 255 . Введение в компьютерную графику ...................................................... 256 Классы геометрии." ....... " .............................. " ..... " ... " ................. " .............. " ...... "" ....... " .... """256 Точка ..... " ............ " ....................................... " ... " ... "" ..... " ........................... " .. " ..... ".".""" .. 256 Двумерный размер .......................... " ........................................... " ..... "" ...... """ ... "" ..... "."257 Прямоугольник ...... " ........................................................ " .......... "" ..... " ... " ... """ ....... "."."259 Прямая линия ............................................................................................. " ... "" ....... " ...... "259 Многоугольник ............. " ..... " ................................... " .............. " ....... " ........ " ..... "" ... "" .... "260 Цвет ............. " .............................................. :............................................................... " ..... "" ..... "260 Класс QColor ........................................................................................................................ 260 Vlll Цветовая модель RGB .................... " .......... " ..... " ... " ... " ... " ... " ..... " ... "" ..... "." .. " ..... " ......... 261 Цветовая модель HSV ....................................... " ... "" ... " ... " ............. "" .. " .......................... 262 Цветовая модель СМУК ........................ " ................. " ........ " ... " .............. " .......................... 263 Палитра .................. " ................................. " .......................................... " ........... " ...... "." ...... 264 Предопределенные цвета ............................... " .......... " ......................... " ............................ 265 Резюме ...................................... " ................................................ " ... " ........................ "." ..... " ....... 266 . Легенда о короле Артуре и контекст рисования ................................. 267 Класс QPainter ................ " .............. " ................... " ............... " ... " ..... " ... " ..... " ......... " ..... " ....... " .. 268 Перья и кисти .................................... " ................... " ... " ..... " ........ " .......... ""." .... """ .... " ... " ..... ".270 Перо ............................................... " .................... " .. " ........ " ... " .......... " ...... " ... " ...... " ........... 270 Кисть." ........................... " .............. " ................. " ..... " .................... " ..... " ................ " ............ 271 Градиенты ........................................................................ " ... " ... " ..... " ........ " ...... " ........ " .............. 272 Техника сглаживания (Anti-aliasing) ." ..... " .......... " ... " ..... " ... " ............... " .................................. 274 Рисование ....................................................... " ................. " .......... " ... " .......... " ........... " ............... 275 Рисование точек ................ " ............ " ................... " .......... " ..... " ... " .............. " ...................... 275 Рисование линий .................................... "" ..... " .......... " ............... "" ................................ " .. 275 Рисование сплошных прямоугольников ................. "" ..... " .......... " ... " .... " ... "" .................. 277 Рисование заполненных фигур ........ " ............ "" ........ "" ............... " ..... " ............................. 277 Запись команд рисования .... " ..................... " ..................... " ............... " ... " ...... " ............ " ...... "" .. 281 Трансформация систем координат ..... " ............ " ............ " ................. " ..... " ........... " ................... 281 Перемещение ................ " ................................... " ............ " ..... " ... " ..... " ........... " ............... " .. 282 Масштабирование ................................. " ..... " ..... " ..... " ... " ................. " ............. " ....... " ........ 283 Поворот ................................................................................................................................. 283 Скос ................................................................. " ........................ " ..... " ..................... " ............ 283 Трансформационные матрицы ................ " .......... " ..... " ..... " ..... " .......... " ............................ 283 Графическая траектория (painter path) """""""""""""""""""""""""""""""""""."""""."".284 Отсечения .......................... " ..................................... " ....... " ... " .......... " .................... "." ............... 285 Режим совмещения (composition mode) ............ " ..... " .......... " ................. " ........... " .................... 286 Графические эффекты ................... " .......................... "" ... " ................. " .................. " ......... " ....... 289 Резюме ..................................................... " ...................................... " .......... "" ............................. 291 . Растровые изображения ........................................................................... 293 Форматы графических файлов .............................. " .......... " ............ " .............. " ......... " .............. 293 Формат ВМР ....................................... " ... ""."" ... "" .......... " ..... "." .. "."" ...... " ..................... 293 Формат GIF .... " .. " ........................................................ " .......... " ........................................... 294 Формат PNG ............................................................................ " ................ " ................... " .... 294 Формат JPEG .............................. " ..... " ............ " ..... " ........ "" ... " ..... ""."" .................. " .. " ..... 294 Формат ХРМ ......................... " ................... " ................. " .......... " ......................................... 294 Контекстно-независимое представление .. " ..... " ..... " ... " .......... "" ... " .......... " .... "" .............. " ..... 296 Класс Qlmage ...................... " ..... " ..... " .......... "" ......................... "" ..... " ........... " ..... "" ......... 296 Класс Qlmage как контекст рисования """"""""""""."""""""""""""""""""""""""".303 Контекстно-зависимое представление ." .......... " ............ " ........ " ............... " ........................ " ..... 304 Класс QPixmap ............................. " ... "" ...................... ""." ... " ............................................. 305 Класс QPixmapCache .................................................. " ... " ..... " ... " ................ " .................... 306 Класс QBitmap ....................... " ..... " ........................ " ........ " ........ " ..... " .................. " ......... " .. 306 Создание нестандартного окна виджета ....... " ... " ............... " ............ " ......................... " .... 307 Резюме ...................................................................................... " .......................... " ... "." .............. 308 . Работа со шрифтами ................................................................................. 310 Отображение строки .................................................................................................................... 312 Резюме .......................................................................................................................................... 315 . Графическое представление .................................................................... 316 Сцена ............................................................................................................................................. 317 Представление .............................................................................................................................. 318 Элемент ........................................................................................................................................ 319 События ........................................................................................................................................ 321 Виджеты в графическом представлении ................................................................................... 326 Резюме .......................................................................................................................................... 328 . Анимация .................................................................................................... 330 Класс QMovie ............................................................................................................................... 330 SVG-графика ................................................................................................................................ 332 Анимационный движок и машина состояний ........................................................................... 333 Смягчающие линии .............................................................................................................. 336 Машина состояний и переходы .......................................................................................... 341 Резюме .......................................................................................................................................... 343 . Работа с OpenGL ........................................................................................ 345 Основные положения OpenGL ................................................................................................... 345 Реализация ОреnGL-программы ................................................................................................ 347 Разворачивание ОреnGL-программ во весь экран .................................................................... 350 Графические примитивы OpenGL .............................................................................................. 350 Трехмерная графика .................................................................................................................... 354 Резюме .......................................................................................................................................... 358 . Вывод на печать ........................................................................................ 359 Класс QPrinter .............................................................................................................................. 359 Резюме .......................................................................................................................................... 364 . Разработка собственных элементов управления ................................ 365 Примеры создания виджетов ...................................................................................................... 365 Резюме .......................................................................................................................................... 370 . Элементы со стилем .................................................................................. 371 Встроенные стили ........................................................................................................................ 373 Создание собственных стилей .................................................................................................... 3 77 Метод рисования простых элементов управления .................................................................... 378 Метод рисования элементов управления ........................................................................... 378 Метод рисования составных элементов управления ........................................................ 378 Реализация стиля простого элемента управления ............................................................. 3 79 Использование каскадных стилей документа ........................................................................... 382 Основные положения .......................................................................................................... 383 Изменение подэлементов .................................................................................................... 385 Управление состояниями .................................................................................................... 386 Пример .................................................................................................................................. 387 Резюме .......................................................................................................................................... 391