我的QT5学习之路（三）——模板库、工具类和控件(上)
一、前言
“合抱之木，生于毫末；九层之台，起于垒土；千里之行，始于足下”，上一章我们知道了如何使用Qt创建简单的示例程序，了解了最基本的Qt框架，在进一步学习Qt框架和消息机制前，我们应该对Qt本身有一个更细致的了解，这个了解就是Qt的模板库、工具类和控件。
二、Qt的模板库、工具类和控件
2.1 字符串类
1、字符串的操作
我们了解字符串的操作就是要了解字符串主要有哪些操作符，Qt基于C++继承和强化了string的功能，结构类型为QString，QString提供了一个二元的“+”和“+=”操作符，其中“+=”操作符功能和append函数方法具有同样的功能，是现在一个字符串末尾追加另一个字符串，学习时可基于C++中String类进行比较。
1 QString str1="nihao"; 2 QString str2="Qt"; 3 4 str1+=str2; //str1="nihaoQt" 5 str1=str1+str2; //str1="nihaoQtQt" 6 str1.append(str2); //str1="nihaoQtQtQt" 7 str1.append("yes"); //str1="nihaoQtQtQtyes"
Qt组合字符串的另一个函数楇 QString::sprintf()，此函数支持的格式定义符和C++库中的函数sprintf定义的一样。Qt还提供了另外一种方便的字符串组合方式，使用QString::arg()函数，此函数的重载可以处理多种数据类型，一些重载具有额外的参数对字段的宽度、数字基数或者浮点数精度进行控制。相对于sprintf来说，srg是一个比较好的解决方案，因为它类型安全，完全支持Unicode，并且允许改变"%n"参数的顺序。
1 QString str; 2 str=QString("%1 was born in %2 .").arg("Rimond").arg(1990); 3 //str="Rimond was born in 1990".
此外，QString也提供了一些其他组合字符串的方法
| 函数名称 | 函数功能 |
| insert() | 在原字符串特定的位置插入另一个字符串 |
| prepend() | 在原字符串的开头插入另一个字符串 |
| replace() | 用指定的字符串代替原字符串中的某些字符 |
为了解决特定场景比如去除一个字符串两端的空白(空白字符包括回车字符“\n”,换行字符“\r”,制表符“\t”和空格字符等)，QString提供了特定的函数。
| 函数名称 | 函数功能 |
| trimmed() | 移出字符串两端的空白字符 |
| simplified() | 移除字符串两端的空白字符，使用单个空格字符“ ”代替字符串中出现的空白字符 |
1 QString str=" Hello \t QT \n ! "; 2 str=str.trimmed(); 3 4 //str=" Hello \t to \n you! " 5 //如果使用str=str.simplified()，str的结果是“Hello Qt !”
2、查询字符串数据
查询字符串数据有多种样式。
(1) QString::startsWith()判断一个字符串是否以某个字符串开头。此函数具有两个参数，第一个参数指定了一个字符串，第二个参数指定是否大小写敏感(默认大小写敏感)。
1 QString str="Hello Qt!"; 2 str.startsWith("Hello",Qt::CaseSensitive); //返回真 3 str.startsWith("Qt",Qt::caseSenstive); //返回假
(2) QString::endwith()类似于QString::startswith()，它用来判断一个字符串是否以某个字符串结尾。
(3) QString::contains()判断一个指定的字符串是否出现过。
1 QString str ="Hello QT!"; 2 str.contains("QT",Qt::CaseSensitive); //返回真
(4) QString类还重载了多种用于比较的操作符，用法可参照C++ string类中重载的比较操作符。此外，QString类增加了两个特殊函数。
localeAwareCompare(const QString&,const QString&):静态函数，比较前后两个字符串，如果前面字符串小于后面字符串，则返回值为负整数；如果等于则返回0；如果大于则返回值为正整数，该函数用于比较基于本地字符集，而且楇平台相关的，通常该函数用于向用户显示一个有序的字符串列表。
compare(const QString&,const QString&::CaseSensitivity):该函数可以指定是否进行大小写的比较，而大小写的比较楇完全基于字符的Unicode编码值的，而且是非常快的，返回值类似于localeAwareCompare函数。
3、字符串的转换
由于Qt的跨平台型，可移植性等特点反映了其在字符串上的灵活性，QString类提供了丰富的转换函数，可以实现讲一个字符串转换为数值类型或者其他的字符编码集。
(1) QString::toInt()函数实现了将字符串转换为整型数值，类似的函数还有toDouble()、toFloat()、toLong()、toLongLong()等。
1 QString str="125"; 2 bool ok; 3 int hex=str.toInt(&ok,16); //ok=true,hex=293 4 int dec=str.toInt(&ok,10); //ok=true,dec=125
可以看到上面的16和10分别代表了进制，ok用于传递一个地址，表示转换结果。
(2) QString提供的字符串编码集的转换函数将会返回一个const char*类型版本的QByteArry，即构造函数QByteArry(const char*)构造的QByteArry对象。QByteArry类具有一个字符数组，它既可以存储原始字节(raw bytes)，也可以存储传统的以“\0”结尾的8位的字符串。在Qt中，使用QByteArry比使用const char*更为方便，且QByteArry也支持隐式共享，转换函数有以下几种。
| 函数名称 | 函数功能 |
| toAscii() | 返回一个ASCII编码的8位字符串 |
| toLatin1() | 返回一个Latin-1编码的8位字符串 |
| toUtf8() | 返回一个utf-8编码的8位字符串（utf-8是ASCII码的超集，它支持整个Unicode字符集） |
| toLocal8Bit() | 返回一个系统本地编码的8位字符串 |
1 #include <QCoreApplication> 2 #include <QByteArray> 3 #include <QString> 4 #include <QtDebug> 5 6 int main(int argc, char *argv[]) 7 { 8 QCoreApplication a(argc, argv); 9 QString str="Hello Qt!"; 10 QByteArray ba=str.toLatin1(); 11 qDebug() << ba; 12 ba.append("Hello,world!"); 13 qDebug() << ba.data(); 14 return a.exec(); 15 }
运行结果如下
提示：Qt5中去除了toAscii()函数，改用toLatin1()函数就可了，再就是debug环境下别忘了添加qDebug的头文件。
qDebug类似于cout格式输出。
附加：NULL字符串和空(empty)字符串的区别
一个NULL字符串就是使用QString的默认构造函数或者使用（const char*）0作为参数的构造函数创建的QString字符串对象；而一个空字符串是一个大小为0的字符串。一个NULL字符串一定是一个空字符串，而一个空字符串未必是一个NULL字符串。
验证方式
1 QString().isNull(); //true 2 QString().isEmpty(); //true 3 QString("").isNull(); //false 4 QString("").isEmpty(); //true
2.2 容器类
同C++的标准模板库中的容器类作比较，Qt提供了一组通用的基于模板的容器类。这些容器更轻量、更安全并且更容易使用，同时还在速度、内存消耗和内联等方面进行了优化。
对于Qt容器中的存储数据类型也有要求，这些数据必须是可以赋值的数据类型，换句话说就是该数据类型必须有一个默认的构造函数（无参数构造函数）、一个复制构造函数（拷贝构造）和一个赋值操作符函数。
其实这样的数据类型包含了通常我们使用的大多数数据类型，比如基本的数据类型(int和double等)和Qt的一些数据类型（如QString、QDate、QTime等）。但是，Qt的QObject及其他的子类（如QWidget和Qdialog等）是不可以存储在容器中的。
1 QList<QToolBar> list; //error 2 QList<QToolBar*>list; //ok
上述代码中，第一种是错误的。因为这些类(QObject及其他的子类)没有复制构造函数和赋值构造函数。解决的办法就是使用指向这些类的指针来作为存储类型。
另外的一点就是Qt的容器类是可以嵌套的，这一点C++的STL也是可以做到的。
1 QHase<QString,QList<double> > ;
Qt的容器类为遍历其中的内容提供了以下两种方法：
（1）Java风格的迭代器
（2）STL风格的迭代器，能够同Qt和STL的通用算法一起使用，并且在效率上也略胜一筹。
下面我们将通过具体的容器类来具体的了解Qt容器类的功能和使用方法。
2.2.1 QList类、QLinkedList类和QVector类
首先我们来看一下这三种容器类的操作时间复杂度。
| 容器类 | 查找(访问) | 插入 | 头部添加 | 尾部添加 |
| QList | O(1) | O(n) | Amort.O(1) | Amort.O(1) |
| QLinkedList | O(n) | O(1) | O(1) | O(1) |
| QVector | O(1) | O(n) | O(n) | Amort.O(1) |
注：其中Amort.O(1)表示，如果仅完成一次操作，可能会有O(n)行为；但是如果完成多次操作（比如n次），平均结果将会是O(1)。
1、QList类
QList<T>是我们会经常使用的容器类，它存储给定数据类型T的一列数值。继承自QList类的子类有QItemSelection、QQueue、QSignalSpy及QStringList和QTestEvenList。QList不仅提供了可以在列表进行追加的QList::append()和QList::prepend()函数，还提供了在列表中间完成插入操作的函数QList::insert()。相对于任何其他的Qt容器类，为了使可执行代码尽可能的少，QList被高度优化。
QList<T>维护了一个指针数组，该数组存储的指针指向QList<T>存储的列表项的内容。因此，QList<T>提供了基于下标的快速访问。对于不同的数据类型，QList<T>采用不同的存储策略，主要有以下几种。
（1）如果T是一个指针类型或者指针大小的基本类型（就是说该基本类型占有的字节数和指针类型占有的字节数相同），QList<T>会将数值直接存储在它的数组中。
（2）如果QList<T>存储对象的指针，则该指针指向实际存储的对象。
1 #include <QCoreApplication> 2 #include <QString> 3 #include <QtDebug> 4 5 int main(int argc, char *argv[]) 6 { 7 QCoreApplication a(argc, argv); 8 QList<QString> list; 9 //{}用来表示作用域 10 { 11 QString str("this is a test string"); 12 list<<str; 13 } 14 qDebug()<<list[0]<<"Hello Qt!"; 15 return a.exec(); 16 }
其中list<<str;中的<<是通过<<操作符将一个QString字符串存储在该列表中。
（2）QLinkedList类
QLinkedList<T>是一个链式列表，它以非连续的内存块保存数据。QLinkedList<T>不能使用下标，只能使用迭代器访问他的数据项。与QList相比，当对一个很大的列表进行插入操作时，QLinkedList具有更高的效率。
（3）QVector类
QVector<T>在相邻的内存中存储给定数据类型T的一组数值。在一个QVector的前部或者中间位置进行插入操作的速度是很慢的，这是因为这样的操作将导致内存中大量的数据被移动，这事有QVector存储数据的方式决定的。
QVector<T>既可以使用下标访问数据项，也可以使用迭代器访问数据项。继承自QVector类的子类有QPolygon、QPolygonF、QStack。
注：其实平常我们用QList就可以，它既可以是存储指向存储类型的指针，也可以对小的数据进行直接存储。
附：STL风格迭代器遍历容器
对于每一个容器类，Qt都提供了两种类型的STL风格迭代器数据类型：一种提供只读访问；另一种提供读写访问。由于只读类型的迭代器的运行速度要比读写迭代器的运行速度快，建议尽可能使用只读类型的迭代器。
| 容器类 | 只读迭代器类 | 读写迭代器类 |
| QList<T>,QQueue<T> | QList<T>::const_itertor | QList<T>::itertor |
| QLinkedList<T> | QLinkedList<T>::const_itertor | QLinkedList<T>::itertor |
| QVector<T>,QStack<T> | QVector<T>::const_itertor |
QVector<T>::itertor |
1 #include <QCoreApplication> 2 #include <QString> 3 #include <QtDebug> 4 5 int main(int argc, char *argv[]) 6 { 7 QCoreApplication a(argc, argv); 8 QList<int> list; 9 for(int j=0;j<10;j++) 10 list.insert(list.end(),j); 11 QList<int>::iterator i; 12 for(i=list.begin();i!=list.end();i++) 13 { 14 printf("%d ",*i); 15 *i=(*i)*10; 16 } 17 QList<int>::const_iterator ci; 18 for(ci=list.constBegin();ci!=list.constEnd();ci++) 19 printf("%d ",*ci); 20 return a.exec(); 21 }
注：如果使用qDebug输出的话，我认为每次迭代都会生成一个qDebug的临时对象，并且自动添加换行，所以我改成了printf（偷懒），另外关于容器类使用方法可以参考C++ STL的使用方法。
2.2.2 QMap类和QHash类
QMap类和QHash类具有非常类似的功能，他们的差别仅在于：
1、QHash具有比QMap更快的查找速度
2、QHash以任意顺序存储数据项，而QMap总是按照Key顺序存储数据；
3、QHash的键类型Key必须提供operator==()和一个全局的qHash(Key)函数，而QMap的键类型Key必须提供operator<()函数。
QMap和QHash的时间复杂度比较
1、QMap类
QMap<key,T>提供了一个从类型Key的键到类型为T的值的映射。通常，QMap存储的数据类型是一个键对应一个值，并且按照键Key的次序存储数据。为了能够支持一键多值的情况，QMap提供了QMap<key,T>::insertMulti()和QMap<key,T>::values()函数。存储一键多值的数据时，也可以使用QMultiMap<key,T>容器，他继承自QMap。
2、QHash类
QHash<key,T>具有与QMap几乎完全相同的API。QHash维护一张哈希表，哈希表的大小与QHash的数据项的数目相适应。QHash作为存放数据的容器。QHash也可以存储一键多值形式的数据，他的子类QMultiHash<key,T>实现了一键多值的语义。
附：STL风格迭代器遍历容器
和上面说到的容器相同，Qt也提供了两种类型的STL风格迭代器数据类型。
| 容器类 | 只读迭代器 | 读写迭代器 |
| QMap<key,T>,QMultiMap<key,T> | QMap<key,T>::const_itertor | QMap<key,T>::itertor |
| QHase<key,T>,QMultiHase<key,T> | QHash<key,T>::const_itertor | QHash<key,T>::itertor |
1 #include <QCoreApplication> 2 #include <QString> 3 #include <QtDebug> 4 int main(int argc, char *argv[]) 5 { 6 QCoreApplication a(argc, argv); 7 QMap<QString,QString>map; 8 map.insert("lili","1990"); 9 map.insert("wangli","1992"); 10 map.insert("zhangli","1989"); 11 QMap<QString,QString>::const_iterator i; 12 for(i=map.constBegin();i!=map.constEnd();i++) 13 qDebug()<<" "<<i.key()<<" "<<i.value(); 14 QMap<QString,QString>::iterator mi; 15 mi=map.find("lili"); 16 if(mi!=map.end()) 17 mi.value()="1995"; 18 QMap<QString,QString>::const_iterator modi; 19 for(modi=map.constBegin();modi!=map.constEnd();modi++) 20 qDebug()<<" "<<modi.key()<<" "<<modi.value(); 21 return a.exec(); 22 }
好了，关于字符串类和容器类先说这么多，如有错误，欢迎指正。
