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【Qt6】列表模型——抽象基类

2023-09-09 18:08 由 东邪独孤 发表于 #后端开发

列表模型（Item Model），老周没有翻译为“项目模型”，因为 Project 和 Item 都可以翻译为“项目”，容易出现歧义。干脆叫列表模型。这个模型也确实是为数据列表准备的，它以 MVC 的概念为基础，在原始数据和用户界面视图之间搭建桥梁，使两者可以传递数据（提取、修改）。

Qt 里面使用列表控制比较复杂，需要先创建模型（Model）。当然，也有像 QListWidget 类这样已经封装好，开箱即食的，这个后面再扯，现在咱们的重点是弄清楚 Item Model 是啥玩意儿。

这里所说的 Item Model 并不是真正的数据，应该说算是个控制器。当用户界面要显示数据时，模型负责从原始数据那里提取值，再把值传到界面上呈现；如果用户界面要修改数据，通过输入框（QLineEdit等）输入/修改内容，然后传给模型，模型负责修改原始数据。这么看来，视图和原始数据不是直接通信的，模型就成了“中间商”。这个“中间商”可以不赚差价（按原始数据的样子呈现），也可能赚差价（把原始数据加工一下再让你看）。

列表模型有一个抽象基类，叫 QAbstractItemModel；对应地，视图组件也有一个抽象基类，叫 QAbstractItemView。另外，在模型和视图之间还有一个“代理人”，抽象基类叫 QAbstractItemDelegate，它干吗的呢？这是专业经纪人，负责门面工作。比如，在视图组件里呈现数据时用什么字体，什么颜色来绘制文本，用什么方式从模型提取数据等；在编辑数据时，有什么控件来输入文本。以及在编辑结束后，输入的内容怎么传给模型等。日常使用时咱们用到 QAbstractItemDelegate 不多，除非你自己想为数据项绘制 UI，或用自定义的编辑组件。如果只是改改外观什么的，还不如用 QSS 方便。

行了，不扯太远了，咱们只要知道这几个基类之间的关系就行了。咱们的重点还是放在 QAbstractItemModel 类上面。

QAbstractItemModel 有几个纯虚函数是必须在派生类中重写的：

1、index 方法，声明如下：

virtual QModelIndex index(
             int row, 
             int column,
             const QModelIndex &parent = QModelIndex()) const = 0;

列表模型中的索引，专门用一个叫 QModelIndex 的类表示。index 方法是根据传入的参数，返回 QModelIndex 对象。之所以要用 QModelIndex 类来表示列表项的索引，是因为它是由几个值组成的：

a、行号；
b、列号；
c、父索引。

Qt 中的列表模型用的是二维表结构，即由行和列组成，就像这样：

问：D在哪里？

答：row = 1，column = 0。

每个项又可以包含父级节点和子级节点，但上面的二维表只有一层，没有父级，所以它的 parent = QModelIndex()。用默认构造函数创建的 QModelIndex 表示无效索引，即行号是 -1，列号是 -1，无父无子。

综上所言，D 的索引就是：row = 1，col = 0，parent = QModelIndex()。

这个模型真正可怕的地方在于，每个索引都有父、子级。于是你可以构想下面这么恐怖的列表：

Root是一个无效的索引，可以认为是顶层的”父级“。A、B、C、D、E、F 的父级都是 Root，行列号由0开始编排，A在第一行第一列，所以 row=0，col=0，parent=Root。E有子节点，即 M、N、O、P，然后MNOP的行号和列号也要从 0 重新计算，即 N 的索引是 row=0, col=1, parent=E。最后，Q 这厮又有子节点，是一个只有一行的列表：R、S、T。于是，RST的行列号也重新计算。即 R 的索引是 row=0, col=0, parent=Q。

不过，实际使用时，一般不需要构建这么神的数据结构，而且这玩意放到用户界面上还不知道怎么显示好呢。毕竟，咱们在界面上常见的视图也就以下三种：

1）、多行，只有一列，这就相当于像数组这样的数据了。用 QListView 组件来呈现；

2）、一级二维表，由行、列组成，由 QTableView 组件呈现；

3）、多级节点，典型的就是 QTreeView 组件了。Qt 的 TreeView 比 .NET 的控件多了一个特点——可以在显示多级节点的同时显示表格。但要注意的是，只有首列才支持父子节点。所以，对于 QTreeView 视图，构建这样的数据也足够了：

2、parent 方法。它的声明如下：

virtual QModelIndex parent(const QModelIndex &child) const = 0;

返回 child 节点的父级节点，对于只有一层的列表，返回 QModelIndex() 即可。

3、rowCount 方法。声明如下：

virtual int rowCount(const QModelIndex &parent = QModelIndex()) const = 0;

返回原始数据有总共有多少行。

4、columnCount 方法。它的声明如下：

virtual int columnCount(const QModelIndex &parent = QModelIndex()) const = 0;

该方法返回原始数据有多少列，如果是数组之类的，返回 1。

5、data 方法。声明如下：

virtual QVariant data(const QModelIndex &index, int role = Qt::DisplayRole) const = 0;

这是个重要的成员，它要根据 index 参数指定的索引，返回数据项的值。这里要说一下叫”数据角色“的概念。说通俗不易懂一点就是返回的值的用途。比如，role 参数的默认值指定了 DisplayRole，意思就是你返回的值是要显示在用户界面上的，就是你想让用户看到的文本。Qt::ItemDataRole 枚举定义了一系列数据角色。

enum ItemDataRole {
    DisplayRole = 0,               // 显示在界面的内容
    DecorationRole = 1,          // 和文本一起显示的图标，类型一般是QIcon
    EditRole = 2,                    // 当编辑数据时，返回给用户看的值
    ToolTipRole = 3,                // 显示在工具提示中的文本
    StatusTipRole = 4,            // 显示在状态栏中的文本
    WhatsThisRole = 5,           // 帮助信息，显示在”这是啥？“提示中
    // Metadata
    FontRole = 6,                    // 呈现数据时用啥字体
    TextAlignmentRole = 7,      // 文本的对齐方式
    BackgroundRole = 8,          // 返回画刷对象，用来绘制列表项的背景
    ForegroundRole = 9,           // 文本的颜色
    CheckStateRole = 10,         // 如果界面上显示了 checkbox，那么返回checkbox的状态（选中？未选中？未知？）
    // Accessibility
    AccessibleTextRole = 11,     // 简练的辅助信息。用于像”讲述人“这些辅助工具
    AccessibleDescriptionRole = 12,    //详细辅助信息，用于像”讲述人“类似的辅助工具
    // More general purpose
    SizeHintRole = 13,               // 返回该列表项希望显示的大小（宽多少，高多少）
    InitialSortOrderRole = 14,    // 数据第一次呈现时用的排序方式（升序？降序？）
    // 下面五个不知道是什么鬼
    // Internal UiLib roles. Start worrying whe
high.
    DisplayPropertyRole = 27, 
    DecorationPropertyRole = 28,
    ToolTipPropertyRole = 29,
    StatusTipPropertyRole = 30,
    WhatsThisPropertyRole = 31,
    // Reserved，保留用来给开发者自定义角色。自定义角色从这个数值开始
    UserRole = 0x0100
};

重写 data 方法实现了数据的只读模式，若数据支持编辑，必须重写 setData 方法，把内容写入原始数据。

如果要实现添加、删除数据项，还要重写以下方法：

6、insertRows：在行号为 row 处连续插入 count 行数据。

virtual bool insertRows(int row, int count, const QModelIndex &parent = QModelIndex());

7、removeRows：从行号为 row 处开始，连续删除 count 行。

virtual bool removeRows(int row, int count, const QModelIndex &parent = QModelIndex());

8、insertColumns：从列号为 column 处起，连接插入 count 列。

virtual bool insertColumns(int column, int count, const QModelIndex &parent = QModelIndex());

9、removeColumns：从列号为 column 处开始，连续删除 count 列。

virtual bool removeColumns(int column, int count, const QModelIndex &parent = QModelIndex());

 ===============================================================

下面咱们做一个简单的模型练练手。该模型的原始数据是一个整数列表（QList<int>）。先实现只读功能，即需要重写 parent、index、rowCount、columnCount 和 data 方法。头文件的声明如下：

#ifndef MODELS_H
#define MODELS_H

#include <QAbstractItemModel>
#include <QObject>
#include <QList>

class MyItemModel: public QAbstractItemModel
{
    Q_OBJECT

public:
    // 下面两个是构造函数
    explicit MyItemModel(QObject* parent = nullptr);
    explicit MyItemModel(const QList<int> &list, QObject* parent = nullptr);
    
    // 返回父级
    QModelIndex parent(const QModelIndex & child) const override;
    // 返回索引
    QModelIndex index(int row, int column, const QModelIndex &parent = QModelIndex()) const;
    // 返回行数和列数
    int rowCount(const QModelIndex &parent = QModelIndex()) const override;
    int columnCount(const QModelIndex &parent = QModelIndex()) const override;
    // 获取数据
    QVariant data(const QModelIndex &index, int role = Qt::DisplayRole) const override;

    // 下面这两个方法用来获取或设置数据源
    QList<int> intList() const;
    void setIntList(const QList<int> &list);

private:
    QList<int> m_list;  // 私有的
};

#endif

私有字段 m_list 用于引用原始数据，可以通过构造函数的 list 参数设置，也可以通过 setIntList 方法设置。

下面代码实现构造函数，主要是初始化私有成员。

MyItemModel::MyItemModel(QObject *parent)
    : m_list(QList<int>()), QAbstractItemModel(parent)
{
}

MyItemModel::MyItemModel(const QList<int> &list, QObject *parent)
    : QAbstractItemModel(parent), m_list(list)
{
}

下面代码实现 parent 方法。由于是整数列表，数据只有一层，所以直接返回 QModelIndex() 即可。

QModelIndex MyItemModel::parent(const QModelIndex &child) const
{
    // 简单的列表不需要父子层次
    // 使用无参构造函数表示无效索引
    return QModelIndex();
}

 

接着是实现返回数据列表的行数和列数。

int MyItemModel::rowCount(const QModelIndex &parent) const
{
    // 一样的道理，不能有父级数据
    if (parent.isValid() ){
        return 0;
    }
    // 返回QList中元素个数，每个元素代表一行
    return m_list.size();
}

int MyItemModel::columnCount(const QModelIndex &parent) const
{
    if(parent.isValid())
        return 0;
    // 咱们这个模型永远只有一列
    return 1;
}

 

实现 index 方法，为数据项创建索引。

QModelIndex MyItemModel::index(int row, int column, const QModelIndex &parent) const
{
    // 因为此列表不存在爷爷/孙子/父/子关系
    // 所以如果索引是有效的，说明它不对
    // 咱们这个列表是没有父级的
    if(parent.isValid())
        return QModelIndex();       // 有效索引不是咱们想要的，返回无效索引
    // 如果索引无效，说明是顶层数据，是咱们想要的
    return createIndex(row, column);
}

QModelIndex 无法直接访问其成员，要产生索引请调用 createIndex 方法。

实现 data 方法。返回数据，这里咱们实现了正常显示的文本和作为工具提示用的文本。

QVariant MyItemModel::data(const QModelIndex &index, int role) const
{
    // 注意 role 这个参数，返回前必须判断
    if(role == Qt::DisplayRole)
    {
        // DisplayRole 说明获取的数据是用在界面呈现上的
        // 咱们只考虑行号，列号嘛，反正只有一列
        int idx = index.row();
        return m_list.at(idx);
    }
    // 可以提供工具提示
    if(role == Qt::ToolTipRole)
    {
        int i = index.row();
        int val = m_list.at(i);
        return QString("这是整数值：%1").arg(val);
    }
    // 如果是其他role，就返回一个默认的QVariant给它
    return QVariant();
}

其他未用到的数据角色返回空的 QVariant 就可以。data 方法返回的值，是对应着二维表中某个单元格的，所以，你希望在那个单元格中显示什么就返回什么。

最后实现的两个方法是用来获取或设置数据源的（即原始数据）。

QList<int> MyItemModel::intList() const
{
    return m_list;
}

void MyItemModel::setIntList(const QList<int> &list)
{
    m_list = list;
}

 

至此，一个简单的模型就有了，当然，没有实现 setData 方法，它只能读数据，不支持编辑。现在我们可以拿来用了。

int main(int argc, char** argv)
{
    QApplication app(argc, argv);
    // 创建视图实例
    QListView lv;
    lv.setWindowTitle("简单模型");
    // 准备点数据
    QList<int> theList;
    theList << 100 << 300 << 4500 << 600 << 1200;
    // 实例化模型
    MyItemModel *model;
    model = new MyItemModel(theList);
    //model->setIntList(theList);
    // 为视图设置模型
    lv.setModel(model);
    // 显示窗口
    lv.show();

    // 主循环
    return QApplication::exec();
}

QListView 作为视图组件，适合显示简单的列表。调用视图的 setModel 方法就可以关联指定的模型对象了。如上述代码中，咱们自定义的 MyItemModel 在设置了原始数据后，就可以传递给 setModel 方法以提供数据。

结果如下图所示：

把鼠标移到某个项上，还能看到工具提示呢。

 

咱们给 MyItemModel 加上 setData 方法的重写，使它支持编辑功能。

// 头文件
bool setData(const QModelIndex &index, const QVariant &value, int 
                   role = Qt::EditRole) override;

Qt::ItemFlags flags(const QModelIndex &index) const override;
// 实现代码
bool MyItemModel::setData(const QModelIndex &index, const QVariant &value, int role)
{
    // 设置数据时数据角色通常是编辑
    if(role == Qt::EditRole)
    {
        // 因为只有一列，我们不用关心列号，只取行号
        int row = index.row();
        if(value.canConvert<int>() == false)
        {
            // 不是int值，玩不下去了
            return false;
        }
        // 更新数据
        m_list.replace(row, value.toInt());
        // 发出信号
        QList<int> roles = { Qt::DisplayRole, Qt::EditRole, Qt::ToolTipRole };
        emit dataChanged(index, index, roles);
        // 输出一下，主要是检查list有没有顺利修改
        qDebug() << m_list;
        return true;
    }
    return false;
}

Qt::ItemFlags MyItemModel::flags(const QModelIndex &index) const
{
    Qt::ItemFlags oldFlags = QAbstractItemModel::flags(index);
    return oldFlags | Qt::ItemIsEditable;
}

先说说为什么要同时重写 flags 方法，此方法返回 ItemFlag 枚举的值（值可以合并）。如果想让视图组件知道此模型允许编辑，那么返回的 ItemFlags 必须包含 ItemEditable 值。

现在说 setData 方法。首先，role 参数得是 EditRole 才表明用户界面已进入编辑状态，并且这个值是在编辑状态下传送过来的。canConvert 方法是检查一下传过来的是不是 int 值，这里如果是 QListView 组件默认处理的话，一般不会搞错类型。

咱们的原始数据就是存放在 QList<int> 对象中的，所以只调用 replace 方法把某个索引处的值替换下就可以了；如果数据来自文件，就得写入文件以保存。

在数据更新后，记得发送一个 dataChanged 信号，通知所有连接到此信号的对象，数据已变更，赶紧刷新提取最更的值。dataChanged 信号需要三个参数：

void dataChanged(
         const QModelIndex &topLeft, 
         const QModelIndex &bottomRight,
         const QList<int> &roles = QList<int>());

topLeft 参数和 bottomRight 参数是两个索引，它们描述了被修动数据的区域，用左上角和右下角的索引来表示。本示例中，每次只修改一个行，所以，左上角和右下角的索引都是被修改项的索引。roles 参数告诉程序：哪些角色的数要更新一下。一般 EditRole 和 DisplayRole 的要更新，这样可让应用程序知道去刷新数据。模型只用在 QListView 视图中，所以就算不发出 dataChanged 信号，组件也能自动刷新。但如果模型同时应用在多个视图中，并且有其他代码连接了 dataChanged 信号，那就得发出这个信号了。

setData 方法返回 bool 值，true 表示成功，false 表示失败。

修改后，只要双击列表项，就会出现文本框，然后你可以输入新的值，输完后按“回车”键，或者移开焦点（如点击其他空白地方），就会触发更新。

 但是，你会发现一个问题：进入编辑状态时，文本框里都是空的。如下图：

这不合理，应该显示原有的值让用户修改。造成编辑状态下初始值空白的原因是咱们前面的 data 方法。因为咱们在返回值的时候，只判断了在 DisplayRole 角色下才返回，当视图进入编辑状态后，调用 data 方法获取数据时，role 参数的值是 EditRole，这就导致获取到空值。

回去修改一下 data 方法的代码。

QVariant MyItemModel::data(const QModelIndex &index, int role) const
{
    // 注意 role 这个参数，返回前必须判断
    if(role == Qt::DisplayRole || role == Qt::EditRole)
    {
        ……
    }
    ……
}

现在，双击列表项或按【F2】键进入编辑状态，文本框中的初始值就不会空白了。

 

好了，关于怎么继承列表模型的公共基类的话题，咱们就扯到这儿了。

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