【Qt6】QWindow类可以做什么

原来的水文标题是“用 VS Code 搞 Qt6”，想想还是直接改为“Qt6”，反正这个用不用 VS Code 也能搞。虽然我知道大伙伴们都很讨厌 CMake，但毕竟这厮几乎成了 C++ 的玩家规范了。Qt 也算识大体，支持用 CMake 来构建程序。所以，只要你用的是能写 C++ 的工具，理论上都能搞 Qt。
创建应用程序界面的时候，我们一般会选用 QWidget 以及其子类的。不过，在 Gui 模块中，有一个 QWindow 类，干吗用的呢？写个程序试试看。

1. #include <QGuiApplication>
2. #include <QWindow>
4. int main(int argc, char** argv)
5. {
6.     // 一定要先创建应用程序对象
7.     QGuiApplication app(argc, argv);
8.     // 创建窗口实例
9.     QWindow win;
10.     // create方法其实可以不调用
11.     win.create();
12.     // 调整窗口的大小
13.     win.resize(300, 250);
14.     // 设置标题栏文本
15.     win.setTitle("番薯联盟");
16.     // 显示窗口
17.     win.show();
18.     // exec进入事件（消息）循环
19.     return QGuiApplication::exec();
20. }

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这里说明一下，QWindow 类有个 create 方法，它的作用是创建平台相关的资源的，对应的是 destroy 方法，用来销毁这些平台相关的资源。这些平台相关的资源是为了实现跨平台的类型，如 QPlatformWindow、QPlatformSurfaceEvent 之类的。Windows 平台有单独的实现，Linux 平台也单独地实现。像 qwindowsguieventdispatcher、qunixeventdispatcher 这些也是。总之，QWindow 类可能会用到它们，于是，这些平台相关的资源，其生命周期始于 create 方法，终于 destroy 方法。
不过，create 方法这里其实可以不调用的，因为 show 方法会调用；destroy 方法也不可以不调用，它在 QWindow 类的析构函数中被调用。
咱们为上述代码写一个 CMakeLists.txt。

1. cmake_minimum_required(VERSION 3.0.0)
2. project(TestApp VERSION 0.1.0)
4. find_package(Qt6 REQUIRED COMPONENTS Core Gui)
6. add_executable(TestApp main.cpp)
7. target_link_libraries(TestApp PRIVATE Qt6::Core Qt6::Gui)

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这里我们不到“铁三角”库，只用 core 和 gui 就够了，不需要 widgets。
好了，尝试运行，看看会出现什么。

这标题栏上的字体好像有问题。不管它，继续。
哦，直接实例化 QWindow 类会呈现一个空白窗口，而且这个窗口很诡异，你拖动一下改变它的大小后，就会变成这样。

 这是因为这个窗口是真的很空，空到连基本的绘制都没有，只是在启动的时候填充了个颜色。这个颜色是跟随系统主题的，刚才你看到的是深色主题下的背景色。现在我把系统主题调成浅色主题，它就会变成这样。

当你调整其大小后，发生重新绘制的部分变成了黑色（就是啥也没有）。
QWindow 类虽然定义了 paintEvent 方法，但是，它实现了个寂寞。

1. void QWindow::paintEvent(QPaintEvent *ev)
2. {
3.     ev->ignore();
4. }

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从源代码中你会看到，默认的实现是直接把 paint 事件忽略了。
所以，我们只能从 QWindow 类派生，并重写 paintEvent 方法，绘制我们所需要的内容。

1. cmake_minimum_required(VERSION 3.0.0)
2. project(TestApp VERSION 1.2.3)
4. find_package(Qt6 REQUIRED COMPONENTS Core Gui)
5. set(CMAKE_AUTOMOC ON)
6. set(CMAKE_CXX_STANDARD 20)
7. set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED ON)
9. add_executable(TestApp MyWindow.h MyWindow.cpp main.cpp)
11. target_link_libraries(TestApp PRIVATE Qt6::Core Qt6::Gui)

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1. 1 #include <QWindow>
2. 2 #include <QPaintEvent>
3. 3 #include <QBackingStore>
4. 4
5. 5 #ifndef __MYWINDOW_H__
6. 6 #define __MYWINDOW_H__
7. 7 class MyWindow : public QWindow
8. 8 {
9. 9     Q_OBJECT
10. 10 public:
11. 11     // 构造函数
12. 12     explicit MyWindow(QWindow* parent = nullptr);
13. 13 protected:
14. 14     // 重写事件
15. 15     void paintEvent(QPaintEvent *ev) override;
16. 16 private:
17. 17     // 绘制窗口内容需要这个类
18. 18     QBackingStore* m_backstore;
19. 19 };
20. 20 #endif

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要在窗口上涂鸦，需要用到 QBackingStore 类。这是由于 QPainter 类需要一个 QPaintDevice 指针才能完成绘图。QBackingStore类可以通过 paintDevice 方法返回一个 QPaintDevice 类的指针。
m_backstore 成员也可以用 QScopedPointer 封装，防止内存泄漏。

1. private:
2.     // 绘制窗口内容需要这个类
3.     QScopedPointer<QBackingStore> m_backstore;

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当超出成员作用域时会自动删除指针。
下面是实现代码。

1. #include "MyWindow.h"
2. #include <QPaintDevice>
3. #include <QPainter>
4. #include <QColor>
5. #include <QRect>
6. #include <QtDebug>
8. MyWindow::MyWindow(QWindow* parent)
9.     : QWindow(parent),
10.       m_backstore(new QBackingStore(this))
11. {
12.     // 设置当前窗口的位置和大小
13.     setGeometry(799, 304, 425, 385);
14.     // 设置绘画设备画布大小
15.     m_backstore -> resize(QSize(400, 300));
16.     // 设置窗口标题
17.     setTitle("红红火火");
18. }
20. void MyWindow::paintEvent(QPaintEvent* ev)
21. {
22.     // 要进行绘图的区域
23.     QRect rect = ev->rect();
24.     // 开始
25.     m_backstore->beginPaint(rect);
26.     QPaintDevice* dev = m_backstore -> paintDevice();
27.     // 创建painter实例
28.     QPainter painter;
29.     painter.begin(dev);
30.     // 填充矩形
31.     painter.fillRect(rect, QColor("red"));
32.     painter.end();
33.     // 结束
34.     m_backstore->endPaint();
35.     // 把绘图输出到窗口上
36.     m_backstore->flush(rect);
37. }

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QBackingStore 类的构造函数需要一个 QWindow 类或子类的指针，一般是当前窗口类。这里注意的是，QBackingStore 对象不能使用默认大小（程序会闪退），一定要调用 resize 方法设置画布的大小（或者说你能看到的视窗大小）。
当窗口需要绘制时会引发 paint 事件，重写 paintEvent 方法自行绘制窗口内容。在上面代码中，只是简单的矩形填充（填充为红色）。

1.     m_backstore->beginPaint(rect);
2.     QPaintDevice* dev = m_backstore -> paintDevice();
3.     // 创建painter实例
4.     QPainter painter;
5.     painter.begin(dev);
6.     // 填充矩形
7.     painter.fillRect(rect, QColor("red"));
8.     painter.end();
9.     // 结束
10.     m_backstore->endPaint();
11.     // 把绘图输出到窗口上
12.     m_backstore->flush(rect);

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QBackingStore.paintDevice 方法所返回的 QPaintDevice 指针只在 beginPaint 和 endPaint 方法之间有效。QPaintDevice 是一个虚拟设备，用于构建二维坐标空间，然后才能在上面绘图。绘图用到 QPainter 类。这个类在实例化后，调用 begin 方法开始绘图，前面获取的 QPaintDevice 指针就在这里传递。绘制完后调用 end 方法结束。如果实例化 QPainter 类时向构造函数传递了 QPaintDevice 指针，那就不需要调用 begin 方法了。

1.     QPainter painter(dev);
2.     //painter.begin(dev);
3.     // 填充矩形
4.     painter.fillRect(rect, QColor("red"));
5.     painter.end();

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最后，main 函数中实例化 MyWindow，并显示它。

1. int main(int argc, char** argv)
2. {
3.     // 一定要先创建应用程序对象
4.     QGuiApplication app(argc, argv);
5.     // 创建窗口实例
6.     MyWindow win;
7.     // 显示窗口
8.     win.show();
9.     // exec进入事件（消息）循环
10.     return QGuiApplication::exec();
11. }

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运行程序，看到红红的一块，就说明通正确运行了。

当然，这个窗口还是有问题的。由于 QBackingStore 对象的画布大小是硬编码的，当调整了窗口大小后，红色矩形只能看到一部分，没看到的那部分仍然是黑乎乎的。
为了完善一下，我们还要重写 resizeEvent 函数，在窗口的大小被调整后，手动修改 QBackingStore 的画布大小。

1. class MyWindow : public QWindow
2. {
3.     Q_OBJECT
4.     ……
5. protected:
6.     ……
7.     // 调整窗口大小后发生
8.     void resizeEvent(QResizeEvent* ev) override;
9.     ……
10. };

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1. void MyWindow::resizeEvent(QResizeEvent *ev)
2. {
3.     this->m_backstore->resize(ev->size());
4. }

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这样处理之后，窗口的背景色就能正常绘制了，哪怕你调整了窗口大小。

 
直接从 QWindow 类继承还是不太方便的，内部还要使用 QBackingStore 类。于是，我们可以考虑用 QWindow 的派生类。比如 QRasterWindow。这个类是用于创建基于像素呈现的窗口——相对应的是 QOpenGLWindow。两者用法差不多，只是绘制方式不同罢了。
QRasterWindow和QOpenGLWindow类都是 QPaintDevice 和 QWindow 的子类，所以从 QRasterWindow 派生的自定义窗口不需要定义 QBackingStore成员了，窗口自身的实例就可以传递给 QPainter 对象。
接下来咱们演示一下。先编好 CMakeLists.txt 文件。

1. cmake_minimum_required(VERSION 3.8)
2. project(HelloApp VERSION 1.0.0 LANGUAGES CXX)
3. # Qt内裤包
4. find_package(Qt6 REQUIRED COMPONENTS
5.                 Core
6.                 Gui)
7. # 开启MOC等选项
8. set(CMAKE_CXX_STANDARD 20)
9. set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED YES)
10. set(CMAKE_AUTOMOC YES)
12. # 代码目录
13. file(GLOB SRCS src/*.cpp includes/*.h)
14. # 添加可执行代码
15. add_executable(HelloApp ${SRCS})
16. # 链接Qt内裤
17. target_link_libraries(HelloApp PRIVATE
18.                         Qt6::Core
19.                         Qt6::Gui)

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这里老周学会了偷懒，用 file 指令找出 includes 目录下所有扩展名为 .h 的文件， 以及 src 目录下所有扩展名为 .cpp 的文件。然后把结果存到 SRCS 变量中，在 add_executable 命令执行时直接把 SRCS 传给它。这样做的好处是不用每新建一个文件都要手动添加一次了。当 IDE 提示找不到头文件时，执行一次 CMake 配置就会触发 file 命令。项目的目录结构大致长这样：

同理，这里咱们只用到 Core 和 Gui 两个模块，不需要 Widgets。
CustWindow 类派生自 QRasterWindow 类，重写 paintEvent 方法，自行绘制窗口内容。

1. #include <QRasterWindow>
2. #include <QPaintEvent>
4. #ifndef __CUSTWINDOW_H__
5. #define __CUSTWINDOW_H__
6. class CustWindow : public QRasterWindow
7. {
8.     Q_OBJECT
10. protected:
11.     void paintEvent(QPaintEvent* event) override;
12. };
13. #endif

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下面是实现代码。

1. #include "../includes/CustWindow.h"
2. #include <QPainter>
4. void CustWindow::paintEvent(QPaintEvent *event)
5. {
6.     QPainter painter;
7.     painter.begin(this);
8.     // 要绘制的区域
9.     QRect rect = event->rect();
10.     // 先刷刷墙壁
11.     painter.fillRect(rect, QColor("blue"));
12.     // 刷累了画个大饼充饥
13.     // 换支笔
14.     QPen pen(QColor("yellow"), 3.0f);
15.     painter.setPen(pen);
16.     rect.adjust(50, 50, -50, -50);
17.     painter.drawEllipse(rect);
18.     // 收工
19.     painter.end();
20. }

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在实例化 QPainter 时，可以把当前窗口指针 this 传递给 QPainter 的构造函数；或者先调用无参构造函数，然后调用 begin 方法传递 this。前面说过，QRasterWindow 类的父类中有 QPaintDevice，所以咱们的窗口类自然就能直接传给 QPainter 对象了。
这里头的继承关系是这样的：
QWindow、QPaintDevice => QPaintDeviceWindow => QRasterWindow => CustWindow
C++ 是可以多继承的，所以 QPaintDevice 能有两个基类。
app.cpp 文件中写 main 函数。

1. #include "../includes/CustWindow.h"
2. #include <QGuiApplication>
4. int main(int argc, char* argv[])
5. {
6.     QGuiApplication app(argc, argv);
8.     // 实例化窗口
9.     CustWindow window;
10.     // 设置标题和大小
11.     window.setTitle("Bug App");
12.     window.resize(450, 450);
13.     // 显示窗口
14.     window.show();
16.     return app.exec();
17. }

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运行一下，看看咱们画的大饼，又大又黄。

 
看到这里，相信大伙伴们都了解 QWindow 怎么玩了。于是，咱们回归标题，这个类到底干吗呢？与 QWidget 类比如何？
1、QWindow 比 QWidget 更复杂，更难用，更麻烦，是一盏很浪费油的灯；
2、可是，它也不是没用的。QWidget 测重组件化，封装得好，开柜即用，方便组装。而 QWindow 更抽象，更高级，更灵活，用来装逼直接爆表。比如你有一个窗口只用来画一个图表，告诉用户，他最近抑郁症发作的频率和趋势，以及预测什么时候无可救药。这种情形就很适合使用 QWindow 来创建窗口。
总的来说，QWindow 类能做的事情更多，但需要投入的开发成本更高，代码量更吓人。我们知道，其实窗口上的控件（比如按钮、标签、复选框等）本质上也是窗口对象——只是嵌套在顶层窗口中，成了子窗口罢了。
QWindow 对象也可以嵌套使用的，这个老周会在下一篇水文中介绍。故，QWindow 类不仅能灵活的创建窗口，也能自制许多控件。
 

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