设计模式在Qt中的应用

目录

1. 观察者模式

2. 工厂模式

3. 单例模式

4. 命令模式

5. 适配器模式

6. 组合模式

7. 策略模式

8. 装饰器模式

9. 职责链模式

总结

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Qt 框架本身广泛采用了多种设计模式，开发者也可以基于这些模式构建更灵活、可维护的应用程序。以下是常见设计模式在 Qt 中的具体应用场景及示例：

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1. 观察者模式

模式作用：对象间定义一对多的依赖关系，当一个对象状态改变时，所有依赖它的对象自动得到通知。

Qt 应用： 信号与槽机制（Signals and Slots） 是观察者模式的经典实现。

信号（Signal）：被观察者（Subject）触发事件。

槽（Slot）：观察者（Observer）的事件处理函数。

示例：按钮点击事件处理

QPushButton *button = new QPushButton("Click me"); QObject::connect(button, &QPushButton::clicked, []() { qDebug() << "Button clicked!"; });

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2. 工厂模式

模式作用：通过工厂类创建对象，隐藏具体类的实例化逻辑。

Qt 应用：

QWidget 组件创建：通过基类指针创建具体子类对象（如 QPushButton、QLabel）。

QML 组件动态加载：通过 Loader 组件按需创建界面元素。

示例：工厂方法创建按钮

QWidget* createWidget(const QString &type) { if (type == "button") return new QPushButton; else if (type == "label") return new QLabel; return nullptr; }

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3. 单例模式

模式作用：确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。

Qt 应用：

QApplication：管理全局应用程序状态，保证单实例。

QSettings：统一管理应用程序配置。

示例：自定义单例类

class Logger : public QObject { public: static Logger& instance() { static Logger logger; return logger; } void log(const QString &message) { qDebug() << message; } private: Logger() {} // 私有构造函数 }; // 使用 Logger::instance().log("Hello Qt");

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4. 命令模式

模式作用：将请求封装为对象，支持撤销、重做和日志功能。

Qt 应用： QUndoFramework：提供 QUndoCommand 基类，封装操作和撤销逻辑。

示例：实现撤销/重做功能

class AddCommand : public QUndoCommand { public: AddCommand(QList<int> &list, int value) : m_list(list), m_value(value) {} void redo() override { m_list.append(m_value); } void undo() override { m_list.removeLast(); } private: QList<int> &m_list; int m_value; }; // 使用 QUndoStack undoStack; QList<int> data; undoStack.push(new AddCommand(data, 42)); // 执行添加 undoStack.undo(); // 撤销

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5. 适配器模式

模式作用：将一个类的接口转换为客户端期望的另一个接口。

Qt 应用： Model/View 框架：通过 QAbstractItemModel 适配不同数据源（如数据库、文件系统）到统一接口。

示例：自定义适配器模型

class CustomModel : public QAbstractTableModel { public: int rowCount(const QModelIndex &) const override { return m_data.size(); } int columnCount(const QModelIndex &) const override { return 2; } QVariant data(const QModelIndex &index, int role) const override { if (role == Qt::DisplayRole) return m_data[index.row()][index.column()]; return QVariant(); } private: QVector<QVector<QString>> m_data; };

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6. 组合模式

模式作用：将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”层次结构。

Qt 应用： QObject 父子对象树：通过 QObject::setParent() 管理对象的生命周期和事件传递。

示例：构建对象树

QWidget *window = new QWidget; QVBoxLayout *layout = new QVBoxLayout(window); layout->addWidget(new QLabel("Title")); layout->addWidget(new QPushButton("OK")); window->show();

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7. 策略模式

模式作用：定义算法族，封装每个算法并使它们可互换。

Qt 应用： 布局管理器（QLayout）：动态切换布局策略（如 QVBoxLayout 和 QHBoxLayout）。

示例：动态切换布局

QWidget *widget = new QWidget; QLayout *layout = new QVBoxLayout(widget); // 切换为水平布局 delete layout; layout = new QHBoxLayout(widget);

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8. 装饰器模式

模式作用：动态地为对象添加额外职责。

Qt 应用： QSS（Qt Style Sheets）：通过样式表动态修改控件外观（如添加边框、背景）。

示例：装饰按钮样式

QPushButton *button = new QPushButton("Styled Button"); button->setStyleSheet("background: blue; color: white; border-radius: 5px;");

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9. 职责链模式

模式作用：将请求的发送者和接收者解耦，使多个对象都有机会处理请求。

Qt 应用： 事件处理机制：事件在对象树中传递，直到被处理（如鼠标点击事件）。

示例：自定义事件处理

class CustomWidget : public QWidget { protected: void mousePressEvent(QMouseEvent *event) override { if (event->button() == Qt::LeftButton) { qDebug() << "Left button pressed"; event->accept(); // 阻止事件继续传递 } else { QWidget::mousePressEvent(event); // 传递到父类处理 } } };

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总结 设计模式Qt 应用场景关键类/机制观察者模式信号与槽、事件处理QObject::connect工厂模式动态创建控件或 QML 组件QWidgetFactory、Loader单例模式全局状态管理（如配置、日志）QApplication、QSettings命令模式撤销/重做框架QUndoCommand、QUndoStack适配器模式Model/View 数据适配QAbstractItemModel组合模式对象树管理QObject 父子关系策略模式布局管理器、算法替换QLayout 子类装饰器模式动态样式修改QSS（Qt Style Sheets）职责链模式事件传递机制QEvent、事件过滤器

通过结合 Qt 的框架特性（如信号槽、Model/View、QObject 树等），开发者可以更高效地应用设计模式，提升代码的可维护性和扩展性。