Qt5核心模块详细讲解

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一、QtCore模块的核心功能

1. 非GUI基础功能
   提供事件循环、对象模型、线程管理、文件IO、容器类、文本处理等基础服务。
2. 元对象系统（Meta-Object System）
   核心特性：信号与槽、运行时类型信息（RTTI）、动态属性系统。
3. 跨平台抽象
   封装操作系统差异（文件路径、时间、本地化等）。

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二、关键组件与类详解

*1. 元对象系统（Meta-Object System）

• 核心类：QObject

  • 所有支持信号槽的类的基类。
  • 功能：
    • 父子对象内存管理（自动析构子对象）。
    • 信号槽通信机制。
    • 动态属性（setProperty()/property()）。
    • 事件处理（event() 虚函数）。
  • 使用限制：
    • 需在类声明中添加 Q_OBJECT 宏（触发MOC代码生成）。
    • 不支持多重继承（若需继承多个类，只能有一个QObject子类）。

• 信号与槽（Signals & Slots）

  • 声明方式：

    class MyClass : public QObject {Q_OBJECT
    signals:void dataChanged(QString newData);
    public slots:void updateData(const QString &data);
    };
    

  • 连接方式：

    QObject::connect(sender, &Sender::signal, receiver, &Receiver::slot);
    

  • 特性：
    • 类型安全（编译时检查）。
    • 支持异步队列连接（跨线程）。
    • 可断开连接（disconnect()）。

• 元对象编译器（MOC）

  • 预处理器：解析Q_OBJECT类，生成moc_*.cpp文件（含元对象代码）。
  • 作用：实现信号槽调用、动态属性、反射。

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2. 容器类（Containers）

Qt提供STL风格的容器，支持隐式共享（写时复制），降低内存开销。

容器	用途	特点
QList<T>	通用动态数组	快速首尾插入
QVector<T>	连续内存数组（类似std::vector）	Qt5中与QList合并
QMap<Key, T>	有序字典（红黑树）	Key需支持operator<
QHash<Key, T>	哈希表	更快的查找（O(1)）
QSet<T>	无序集合	基于QHash实现

示例：

QMap<QString, int> map;
map["apple"] = 5;
map.insert("banana", 3);// 范围循环（C++11风格）
for (auto &key : map.keys()) {qDebug() << key << ":" << map.value(key);
}

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3. 文件与IO（File & I/O）

• QFile
  文件读写：

  QFile file("data.txt");
  if (file.open(QIODevice::ReadOnly)) {QByteArray data = file.readAll();file.close();
  }
  

• QTextStream / QDataStream
  格式化文本/二进制数据读写：

  QFile file("output.txt");
  QTextStream out(&file);
  out << "Qt version: " << qVersion();
  

• QDir
  目录操作：

  QDir dir("/path/to/dir");
  dir.mkdir("new_folder");
  

• QTemporaryFile
  自动删除的临时文件。

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4. 事件处理（Event System）

• 核心机制
  • 事件队列（Event Loop）由 QCoreApplication 管理。
  • 事件对象：QEvent 子类（如 QKeyEvent, QMouseEvent）。
• 处理方式：
  • 重写 QObject::event(QEvent *)。
  • 特定事件处理器（如 keyPressEvent()）。
• 自定义事件：

  class CustomEvent : public QEvent {
  public:static const QEvent::Type TYPE = static_cast<QEvent::Type>(1000);CustomEvent() : QEvent(TYPE) {}
  };// 发送事件
  QCoreApplication::postEvent(receiver, new CustomEvent());
  

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5. 线程与并发（Threading & Concurrency）

• QThread
  线程管理：

  class Worker : public QObject {Q_OBJECT
  public slots:void doWork() { /* 耗时操作 */ }
  };QThread thread;
  Worker worker;
  worker.moveToThread(&thread);
  thread.start();
  QMetaObject::invokeMethod(&worker, "doWork");
  

• 同步原语

  • QMutex：互斥锁。
  • QReadWriteLock：读写锁。
  • QSemaphore：信号量。
  • QWaitCondition：条件变量。

• 线程安全容器
  QConcurrent 命名空间提供并行算法：

  QList<int> list = {1, 2, 3, 4};
  QFuture<void> future = QtConcurrent::map(list, [](int &x) { x *= 2; });
  future.waitForFinished(); // 结果: [2, 4, 6, 8]
  

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6. 时间与日期（Time & Date）

• QDateTime
  日期时间操作：

  QDateTime now = QDateTime::currentDateTime();
  qDebug() << "Now:" << now.toString("yyyy-MM-dd hh:mm:ss");
  

• QTimer
  定时器（单次或周期）：

  QTimer *timer = new QTimer;
  connect(timer, &QTimer::timeout, []() { qDebug() << "Timeout!"; });
  timer->start(1000); // 每秒触发
  

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7. 文本处理（Text Handling）

• QString
  Unicode字符串（UTF-16）：

  QString s = "Hello, 世界!";
  s.replace("Hello", "你好").append(" 👋");
  

• QRegularExpression（Qt5推荐）
  正则表达式：

  QRegularExpression re("\\d+");
  auto match = re.match("abc123");
  if (match.hasMatch()) qDebug() << "Found number:" << match.captured(0); // "123"
  

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8. 数据序列化（Serialization）

• QVariant
  通用类型容器（支持Qt内置类型和Q_GADGET自定义类型）：

  QVariant v1 = 42;        // int
  QVariant v2 = "Qt";      // QString
  

• QDataStream
  二进制序列化（跨平台）：

  QByteArray data;
  QDataStream stream(&data, QIODevice::WriteOnly);
  stream << QString("text") << QPoint(10, 20);
  

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9. 系统信息与工具

• QCoreApplication
  应用核心：管理事件循环、命令行参数。
• QSettings
  跨平台配置存储（注册表/INI文件）：

  QSettings settings("MyCompany", "MyApp");
  settings.setValue("theme", "dark");
  QString theme = settings.value("theme").toString();
  

• QFileInfo
  文件元数据（路径、大小、权限）。

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三、实际应用场景

1. 后台服务
   使用QCoreApplication + 事件循环 + QThreadPool 构建无GUI服务。
2. 跨平台工具
   利用QFile、QDir、QProcess 抽象OS差异。
3. 数据处理流水线
   结合信号槽和QtConcurrent实现异步任务链。
4. 插件架构
   通过QPluginLoader动态加载扩展。

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四、重要注意事项

• 内存管理：QObject子类自动管理子对象（parent机制），避免手动delete。
• 线程安全：信号槽跨线程使用需指定连接类型（Qt::QueuedConnection）。
• MOC要求：信号槽类必须运行qmake/cmake触发MOC预处理。

提示：使用QtCreator时，MOC自动集成；手动构建需确保生成moc_*.cpp文件。