Grundlagen der Informatik Entwicklung von Anwendungen mit dem Qt-Framework

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1 Grundlagen der Informatik Entwicklung von Anwendungen mit dem Qt-Framework Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Sobe Prof. Dr.-Ing. Thomas Wiedemann Fachgebiet Informatik / Mathematik

2 Qt Benutzerschnittstellen - Gliederung Das Qt-Framework Einführung und kurze Historie grundlegende Technologien Die Objekthierarchie Programmbeispiele Quelle(n): Qt-Website: Heise-Artikel : ttp:// P. Sobe / T. Wiedemann 2

3 Qt Einführung Qt ist ein zur Microsoft-Visualstudio-Suite alternatives Widget- Toolkit zur Programmierung grafischer Benutzeroberflächen (engl. GUI -Graphical User Interface) als Widget werden alle Komponente in einem grafischen Fenstersystem bezeichnet QT ist für verschiedene Graphikplattformen wie X11 (Unix), Windows, Mac OSX und PDA-Versionen verfügbar Qt ist als C++ Klassenbibliothek mit nichtstandardkonformen Erweiterungen realisiert, welche jedoch durch einen speziellen Präprozessor (bez. als Meta-Object-Compiler) wieder in standartkonformer Code übersetzt wird zusätzliche, weitere Dienstprogramme wie der QT-Designer erleichtern den Aufbau von Oberflächen 3

4 Qt kurze Historie Start der Entwicklung durch 2 norwegische Programmierer im Jahr 1991 später Gründung einer Firma (zuerst Quasar Technologies, später Troll Tec ) eine wichtigsten Anwendungen war die Entwicklung der grafischen Benutzeroberfläche KDE für LINUX deshalb auch sehr komplexe und gestaffelte Lizenzabkommen (zur Vermeidung von Problemen bei einem Aufgabe durch die Firma) 2008 wurde Troll tec von Nokia aufgekauft 2011 wurde das Qt-Projekt durch Nokia als freie Software zur Verfügung gestellt Aktuell in der Version 5.4. für die Desktop und Webentwicklung 4

5 Qt Ein QT-Programm ist wesentlich übersichtlicher als ein Win32-Programm. Mini-Beispiel: #include <QApplication> #include <QPushButton> int main(int argc, char *argv[]) { QApplication a(argc, argv); QPushButton *button = new QPushButton("Ende"); button->show(); } QObject::connect(button, SIGNAL (clicked()), QApplication::instance(), SLOT (quit())); return a.exec(); 5

6 Qt Qt-Designer als eigene Entwicklungsumgebung Die Qt-Bibliothek kann auch in Visual-Studio integriert werden. 6

7 Prinzipien: GUI-Komponenten sind Objekte, die zum Teil aus vorgefertigten Klassen instanziiert werden können. Neue Klassen d.h. neue GUI-Komponenten durch abgeleitete Klassen und durch neu erstellte Klassen, die mehrere GUI-Komponenten (Objekte) enthalten (Komposition) Die Bedienoberfläche besteht aus hierarchisch ineinander platzierten GUI-Komponenten (Widgets) Signal-Slot-Prinzip. Bedienereignisse (Button-Click, Scrollen) lösen Ereignisse (Signals) aus. Für diese Ereignisse werden Slotsprogrammiert, die Methoden aufrufen können Qt MyWindow (public QMainWindow) QTextEdit QPushButton QPushButton 7

8 Qt: Signal/Slot-Prinzip Signale werden von Widget-Objekten ausgesendet (emittiert, engl. emit) Die Entgegennahme erfolgt durch s.g. Slots, von denen ausgehend Methoden von QT-Klassen aufgerufen werden. Die Kopplung erfolgt durch die connect-methode. Beispiel: QPushButton clicked() QApplication quit() Im Quellcode: QApplication appl(argc,argv); QPushButton button = new QPushButton( Beenden ); // QObject::connect(button, SIGNAL (clicked()), &appl, SLOT (quit()) ); Peter Sobe 8

9 Qt: Signal/Slot-Prinzip Signal/Slot-Prinzip: SIGNAL() und SLOT() sind C-Makros, die als Argumente Methoden der beteiligten Objekte erwarten. Ein Signal kann mit mehreren Slots verbunden werden. Mehrere Signale können mit einem Slot verbunden werden Frühere GUI-Bibliotheken nutzen die klassische Variante mit Callback- Funktionen, die an Bedienelemente gebunden wurden. Das von Qt benutze Signal/Slot-Prinzip ist flexibler und weniger fehleranfällig. Beispielsweise erfolgt beim Freigeben von Instanzen eine automatische Deaktivierung deren Slots; damit werden Programmabstürze vermieden. Peter Sobe 9

10 Qt: Klassen mit Signalen und Slots Signale und Slots werden an Klassen gebunden: Slot: Eine Methode die z. B. als public slot: void incrvalue(); deklariert wird. Ähnlich wie public, protected, private kann public slot verwendet werden. Die programmierte Methode (hier incrvalue()) wird aufgerufen, wenn ein Signal für den Slot vorliegt. Hinweis: public slot ist keine C++ Syntax und verlangt, dass der MOC eine Vorverarbeitung durchführt, die das Programm in Standard-C++-Syntax überführt. Peter Sobe 10

11 Qt: Klassen mit Signalen und Slots Signal deklarieren und emittieren: In der Klassendeklaration muss eine Methode wie folgt enthalten sein: signals: void signalcarry(); // signalsiert einen Übertrag Die Methode signalcarry() wird nicht implementiert, sondern automatisch vom MOC erzeugt. In anderen Methoden der Klasse wird anwendungsspezifisch emit signalcarry(); aufgerufen. Hinweis: Auch die Verwendung von signals und emit ist keine Standard C++ Syntax und setzt die Umwandlung in C++ durch den MOC voraus Peter Sobe 11

12 Qt: Klassen mit Signalen und Slots Klasse cntr mit Slot für Incr und Signal für Carry: #include <QObject> class cntr :public QObject { Q_OBJECT public: cntr(int nvalues); int value(); public slots: void slot_incr(); signals: void carry(); private: int z; int nv; }; Zähler (cntr) soll von n bis nvalues-1 zählen und danach wieder auf Null springen. Übertrag soll durch die Signal- Methode carry() signalisiert werden. Peter Sobe 12

13 Qt: Klassen mit Signalen und Slots Nutzung der Klasse cntr: cntr counter(10); // im Hauptfenster connect(incrbutton, SIGNAL (clicked()), &counter, SLOT (slot_incr())); connect(&counter, SIGNAL(carry()), this, SLOT(slotShowCarry())); Die Slot-Methode des Hauptfensters zeigt den Übertrag an: void MyWindow::slotShowCarry() { QMessageBox msg(qmessagebox::information, QString("Information"), QString("Carry"),QMessageBox::Ok); msg.exec(); } Peter Sobe 13

14 Qt: Anordnung mehrerer Widgets Wie im Beispiel rechts sollen drei Knöpfe (Objekte des Klassentyps PushButton) untereinander angeordnet werden. Manuell programmiert: int main(int argc, char *argv[]) { QApplication a(argc, argv); QMainWindow *win = new QMainWindow(); QPushButton* b1 = new QPushButton("Max",win); QPushButton* b2 = new QPushButton("Min",win); QPushButton* b3 = new QPushButton("Quit",win); win->resize(120,180); b1->setgeometry(10,10,100,50); b3->setgeometry(10,120, 100,50); // b2->setgeometry(10,65,100,50); } win->show(); return a.exec(); x-pos.,y-pos., x-ausdehnung, y-ausdehnung Peter Sobe 14

15 Qt: Anordnung mehrerer Widgets Nutzung eines Layout-Manager-Objekts: int main(int argc, char *argv[]) { QApplication a(argc, argv); QWidget *win = new QWidget; win->resize(120,180); QVBoxLayout *layout_obj = new QVBoxLayout(win); QPushButton* b1 = new QPushButton("Max"); QPushButton* b2 = new QPushButton("Min"); QPushButton* b3 = new QPushButton("Quit"); b1->resize(100,50); b2->resize(100,50); b3->resize(100,50); } layout_obj->addwidget(b1); layout_obj->addwidget(b2); layout_obj->addwidget(b3); win->show(); return a.exec(); Peter Sobe 15

16 Qt: Anordnung mehrerer Widgets Nutzung eines Layout-Manager-Objekts: VBoxLayout und HBoxLayout QHBoxLayout *layout_obj = new QHBoxLayout(win); QPushButton* b1 = new QPushButton("Max"); QPushButton* b2 = new QPushButton("Min"); QPushButton* b3 = new QPushButton("Quit"); Peter Sobe 16

17 Einzelne Klassen in Qt Klassenhierarchie QObject QThread QWidget QAbstractButton QFrame QProgressBar QCheckBox QPushButton QRadioButton QAbstractScroll Area QGraphicsView QLabel QTextEdit Peter Sobe 17

18 Einzelne Klassen in Qt QMainWindow Wird als Hauptfenster einer Qt-Anwendung benutzt. Typischerweise leitet ein Programmierer eine neue Klasse, z.b. mywinwow von QMainWindow ab und platziert eigene Elemente im Fenster. Beispiel: MyWindow::MyWindow(){ addbutton = new QPushButton( Berechnen",this); addbutton->setgeometry(10, 110, 50, 40); Dokumentation unter: Peter Sobe 18

19 Einzelne Klassen in Qt QMainWindow QMainWindow enthält eine Menu Bar und eine Status Bar als untergeordnete Widgets. Datei Modell abc.mod geladen QMainWinwod *win = new QMainWindow(); QMenu *filemenu = win>menubar()->addmenu("&datei"); filemenu->addaction("&beenden", myapp, SLOT(quit())); win->show(); win->statusbar()->showmessage(tr( Modell geladen"), 2000); Peter Sobe 19

20 Einzelne Klassen in Qt QLineEdit QLineEdit stellt eine einzeilige Ein- und Ausgabe-Box bereit MyWindow::MyWindow(){ lab = new QLabel(tr( Ein und Ausgabe"),this); eingabebox= new QLineEdit(this); ausgabebox = new QLineEdit(this); void MyWindow::ButtonClicked() // eine Slot-Methode { Qstring e,a; e = eingabebox()->text(); a.sprintf( %lf, e.todouble() * 2.0); ausgabebox->settext(a); // hier wird der Wert der Eingabe verdoppelt //ausgegeben Peter Sobe 20

21 Einzelne Klassen in Qt QTextEdit QTextEdit stellt eine mehrzeilige Editorfläche für Text bereit. Der Text kann durch einen Konstruktorparameter gesetzt werden. Konstruktoren: QTextEdit(QWidget *parent = 0); explicit QTextEdit(const QString &text, QWidget *parent = 0); Weitere Methoden (public slots): void settext(const QString &text); QString toplaintext() const; Auswahl vordefinierter Signale: void selectionchanged(); void textchanged(); Peter Sobe 21

22 Einzelne Klassen in Qt QTextEdit Beispiel eines einfachen Texteditors: #include <QApplication> #include <QTextEdit> QTextEdit *tedit = new QTextEdit(); // Setzen des Inhalts Qstring str; str.append(tr("das ist ein netter Text.")); tedit->settext(str); // Lesen und Weiterverarbeiten des Inhalts QByteArray asciistr; str = tedit->toplaintext(); asciistr = str.tolocal8bit(); Peter Sobe 22

23 Einzelne Klassen in Qt QCheckBox QCheckBox stellt eine einfache Auswahloption (angekreuzt oder nicht) mit einer typischerweise rechteckigen Box mit oder ohne Häkchen dar. #include <QCheckBox> QCheckBox *cb1 = new QCheckBox( Fensterplatz gewünscht ); QCheckBox *cb2 = new QCheckBox( Gepäck aufgeben ); cb2->setcheckstate(qt::checked); // Platzieren cb1 und cb1 in Window, Dialog oder Layout // Verbinden des Signals statechanged(int) mit einer Slot-Methode, die // z.b. von der Fensterklasse bereitgestellt wird connect(cb1, SIGNAL(stateChanged(int), this, SLOT(auswertung(int))); // void MyWindow::auswertung(int state) { if (state==qt::checked) fenster=true; else fenster=false; } Hier wird über die Signal- Slot-Verbindung ein Parameter (Typ int) übertragen. Peter Sobe 23

24 QRadioButton Einzelne Klassen in Qt QRadioButton stellt einen Knopf innerhalb einer Knopfgruppe dar, in der nur der zuletzt gesetzte ausgewählt ist (vgl. Radio-Knöpfe UKW/MW/LW) #include <QRadioButton> #include <QGroupBox> QGroupBox* group = new QGroupBox( Wellenbereiche ); QRadioButtion *rb1 = new QRadioButton( UKW ); QRadioButtion *rb2 = new QRadioButton( MW ); rb1->setchecked(true); QVBoxLayout *vbox= new QVBoxLayout; vbox->addwidget(rb1); vbox->addwidget(rb2); group->setlayout(vbox); QVBoxLayout *vvbox = new QVBoxLayout; vvbox-> addwidget(group); setlayout(vvbox); // Umgebendes Fenster nimmt hier die Knopf-Gruppe auf Jedes RadioButton-Objekt stellt eine Signal-Methode toggled(bool) bereit. Peter Sobe 24

25 Einzelne Klassen in Qt QFileDialog QFileDialog erlaubt die Auswahl eines Dateinamens zum Laden oder Speichern einer Datei. Der Dateiauswahldialog wird vom Betriebssystem (Windows) oder dem Fenstermanager (KDE/Linux) bereitgestellt. QString filename; QFileDialog *fdlg = new QFileDialog(this, Wählen Sie ); fdlg->setfilemode(qfiledialog::existingfiles); // if (fdlg->exec()) // exec() ergibt false, wenn Auswahl abgebrochen filename = fdlg->selectedfiles(); Peter Sobe 25

26 Qt Zusammenfassung Die Unterstützung von QT für verschiedene Graphikplattformen wie X11 (Unix), Windows, Mac OSX und PDA-Versionen ist eine der Hauptvorteile. Das Signal-Slot-Prinzip der Kommunikation ist deutlich stabiler und effizienter als die Nachrichtenübermittlung in Windows. Die Bereitstellung als Opensource-Software sollte auch auf längere Sicht die Verfügbarkeit gewährleisten. 26