GUI程序框架(C)|信号与槽功能概述

1.信号与槽功能概述

信号与槽的编程机制，在Qt中处理界面组件的交互操作时变得比较直观和简单

信号（Signal）就是在特定情况下被发射（emit）的一种通告

例如一个PushButton按钮最常见的信号就是鼠标单击时发射的clicked()信号，一个ComboBox最常见的信号是选择的项变化时发射的CurrentIndexChanged()信号。GUI程序设计的主要内容就是对界面上各组件发射的特定信号进行响应，只需要知道什么情况下发射了哪些信号，然后合理地去响应和处理这些信号就可以了。

4. 界面组件布局管理

在UI Designer工具栏上单击“Edit Tab Order”按钮进入Tab顺序编辑状态

Tab顺序是指在程序运行时，按下键盘上的Tab键时输入焦点的移动顺序。一个好的用户界面，在按Tab键时焦点应该以合理的顺序在界面上移动。

进入Tab顺序编辑状态后，在界面上会显示具有Tab顺序的组件的Tab顺序编号，依次按希望的顺序单击组件，就可以重排Tab顺序了。没有输入焦点的组件是没有Tab顺序的，例如Label组件。

2.批处理文件uic.bat

新建文件uic.bat，内容如下：

echo off
rem将子目录QtApp下的．ui文件复制到当前目录下
copy .\QtApp\Dialog.ui Dialog.ui
rem用pyuic5编译．ui文件
pyuic5 -o ui_Dialog.py  Dialog.ui

uic.bat文件是指令批处理文件，运行批处理文件就相当于在Windows的cmd窗口里顺序执行文件里的操作指令。

• 文件中的rem表示注释行
• 第一条是复制Dialog.ui命令
• 第二条是将Dialog.ui编译为py程序文件ui_Dialog.py命令
• 双击执行

3.窗体界面定义文件ui_Dialog.py

运行批处理文件uic.bat后，将得到窗体UI文件Dialog.ui编译后的窗体界面定义文件ui_Dialog.py

信号与槽函数关联使用connect()函数，语句如下：

sender.signalName.connect(receiver.slotName)

其中：
· sender表示发射信号的对象名称，如self.btnOK；
· signalName表示信号的名称，如clicked；
· receiver是对信号作出响应的接收者的名称，如Dialog；
· slotName是接收者的响应槽函数的名称，如accept。
所以，对于在Signals Slots编辑器里可视化设置的关联，setupUi()函数将自动生成信号与槽关联的语句。

4．窗体业务逻辑类文件myDialog.py

前文介绍的界面与业务逻辑分离且界面独立封装的方式定义一个类QmyDialog，并保存为文件myDialog.py。文件代码如下：

##与UI窗体类对应的业务逻辑类
import sys
from PyQt5.QtWidgets import  QApplication, QDialog
from ui_Dialog import Ui_Dialog


class QmyDialog(QDialog):
    def __init__(self, parent=None):
        super().__init__(parent)    #调用父类构造函数，创建窗体
        self.ui=Ui_Dialog()         #创建UI对象
        self.ui.setupUi(self)       #构造UI


if  __name__ == "__main__":       #用于当前窗体测试
    app = QApplication(sys.argv)   #创建GUI应用程序
    form=QmyDialog()                #创建窗体
    form.show()
    sys.exit(app.exec_())

这个文件有窗体测试程序，运行此文件时，就会执行文件后面部分的程序，其功能是创建应用程序和窗体，并运行应用程序。
现在运行程序myDialog.py就会出现所设计的窗体，点击窗体上的“确定”和“退出”按钮可以关闭窗体并退出程序，说明这两个按钮的功能实现了。这是因为在QmyDialog类的构造函数中，创建了窗体类的实例对象self.ui，并调用了其setupUi()函数，即下面这两行语句：

self.ui=Ui_Dialog()       #创建UI对象
self.ui.setupUi(self)     #构造UI

5.应用程序主程序文件appMain.py

程序myDialog.py可以当作主程序直接运行，但是建议单独编写一个主程序文件appMain.py，此文件的代码如下：

#  GUI应用程序主程序
import sys
from PyQt5.QtWidgets import  QApplication
from myDialog import QmyDialog

app = QApplication(sys.argv)    #创建GUI应用程序
mainform=QmyDialog()             #创建主窗体
mainform.show()                  #显示主窗体
sys.exit(app.exec_())

appMain.py的功能是创建应用程序和主窗体，然后显示主窗体，并开始运行应用程序。它将myDialog.py文件的测试运行部分单独拿出来作为一个文件。当一个应用程序有多个窗体，并且窗体之间有数据传递时，appMain.py负责创建应用程序的主窗体并运行起来，这样使整个应用程序的结构更清晰

为了避免混淆，我们在命名文件时，将文件名与文件内的类名称区分开来，将Python中针对UI窗体创建的业务逻辑类的名称与UI窗体名称区分开来，这与Eric中的命名方法不同。

例如，UI文件Dialog.ui中的窗体名称是Dialog，文件Dialog.ui编译后生成的Python类名称是固定的Ui_Dialog，我们设置保存为文件ui_Dialog.py，而Eric会自动保存为文件Ui_Dialog.py。

针对文件ui_Dialog.py中的类Ui_Dialog创建的窗体业务逻辑类是可以自由命名的，我们将类命名为QmyDialog，保存为文件myDialog.py。而在Eric中创建的业务逻辑类默认的文件名是Dialog.py，类名称也是Dialog，这对于初学者容易造成混淆。

6.为组件的内建信号编写槽函数

1.自动关联的槽函数

为清空按钮编写槽函数

• 打开.pro实例项目-》选中清空按钮-》鼠标右键-》“Go to slot”菜单项->选择clicked()信号->点击Ok

会在QtApp项目的Dialog.cpp文件里生成下面这样一个C++槽函数框架：

 void DialogText::on_btnClear_clicked()
 {
 }

按快捷键F4会在Dialog.h和Dialog.cpp文件之间切换，在Dialog.h文件里可看到自动生成的这个槽函数的C++原型定义：

void on_btnClear_clicked();

我们并不需要编写任何C++程序，而只需要自动生成的这个槽函数名称。复制此函数名称，在myDialog.py文件的QmyDialog类里定义一个同名的函数并编写代码：

def on_btnClear_clicked(self):
    self.ui.textEdit.clear()

现在若运行myDialog.py文件，会发现“清空”按钮可用了，它会将文本框里的内容全部清除。

同样，在UI Designer里可视化设计窗体时，选中“Bold”复选框，打开其Go to slot对话框，这里显示了QCheckBox类的所有信号。

其中的toggled(bool)信号在复选框的状态变化时发射，复选框的勾选状态作为参数传递给函数，点击“OK”按钮后生成其C++槽函数原型为：

    void on_chkBoxBold_toggled(bool checked);

在myDialog.py文件的QmyDialog类里定义一个同名函数，并且具有相同类型的参数，代码如下：

    def on_chkBoxBold_toggled(self, checked):
        font=self.ui.textEdit.font()
        font.setBold(checked)    #参数checked表示勾选状态
        self.ui.textEdit.setFont(font)

现在若运行myDialogText.py文件，会发现“Bold”复选框可用了，会使文本框的字体在粗体和正常之间切换。

同样，在窗体可视化设计时，选中“Underline”复选框，打开其Go to slot对话框如图2-26所示。在对话框里不选择toggled(bool)信号，而是选择clicked()信号。而且要注意，还有一个带参数的clicked(bool)信号，它会将点击复选框时的勾选状态当作一个参数传递给槽函数。现在暂时用clicked()信号，对于同名而参数不同的overload型信号的处理在后面讨论。
“Underline”复选框的clicked()信号的C++槽函数原型是：

void on_chkBoxUnder_clicked();

在myDialog.py文件的QmyDialog类里定义一个同名函数并编写代码。现在QmyDialog类的完整代码如下：

import sys
from PyQt5.QtWidgets import  QApplication, QDialog
from ui_Dialog import Ui_Dialog


class QmyDialog(QDialog):
    def __init__(self, parent=None):
        super().__init__(parent)    #调用父类构造函数，创建窗体
        self.ui=Ui_Dialog()         #创建UI对象
        self.ui.setupUi(self)       #构造UI
    def on_btnClear_clicked(self):
        self.ui.plainTextEdit.clear()
##==== 由connectSlotsByName() 自动与组件的信号关联的槽函数=====

    def on_checkBoxBold_toggled(self, checked):
        ## "Bold" 复选框
        font=self.ui.plainTextEdit.font()
        font.setBold(checked)    #参数checked表示勾选状态
        self.ui.plainTextEdit.setFont(font)
    
    def on_checkBoxunder_clicked(self):           
        ## "Underline"复选框
        checked=self.ui.checkBoxunder.isChecked()  #读取勾选状态
        font=self.ui.plainTextEdit.font()
        font.setUnderline(checked)
        self.ui.plainTextEdit.setFont(font)

在QmyDialog类里定义了3个函数，这3个函数与相应界面组件的信号关联起来了，实现了信号与槽的关联。但是，在QmyDialog类的构造函数里并没有添加任何代码进行信号与槽的关联，而Ui_Dialog类也没有做任何修改（在UI Designer里可视化生成槽函数框架时，并不会对Dialog.ui做任何修改，所以无须重新编译Dialog.ui），这些信号与槽的关联是如何实现的呢？

秘密在于ui_Dialog.py文件中的Ui_Dialog.setupUi()函数的最后一行语句

QtCore.QMetaObject.connectSlotsByName(Dialog)

使用了Qt的元对象（QMetaObject），它会搜索Dialog窗体上的所有从属组件，将匹配的信号和槽函数关联起来，它假设槽函数的名称是：

on_<object name>_<signal name>(<signal parameters>)

在组件的Go to slot对话框里，选择一个信号后生成的槽函数名称就是符合这个命名规则的。所以，如果在UI Designer里通过可视化设计自动生成槽函数框架，然后复制函数名到Python程序里，这样的槽函数就可以和组件的信号自动关联，而不用逐个手工编写关联的语句。
不符合这样的命名规则的函数不能自动与信号关联，即使非常小的改动，例如函数on_btnClear_clicked()改为on_btnClear_clicked2()，也不能与组件的信号自动关联。

要在Qt Creator中通过Go to slot对话框为一个UI窗体上的组件自动生成槽函数框架，UI窗体文件必须是在一个Qt GUI项目里打开的，一个．ui文件有对应的．h和．cpp文件。像示例Demo2_2里那样只有一个独立的．ui文件是不能生成槽函数框架的。使用Qt的独立软件Qt Designer只能设计UI窗体，没有Go to slot对话框，不能生成槽函数框架，这就是为什么我们使用Qt Creator内置的UI Designer，而不使用独立的Qt Designer的原因。

2.overload型信号的处理

有两个名称为clicked的信号，一个是不带参数的clicked()信号，“Underline”复选框使用这个信号生成槽函数是可以自动关联的；另一个是带参数的clicked(bool)信号，它将复选框的当前勾选状态作为参数传递给槽函数。这种名称相同但参数个数或类型不同的信号就是overload型信号。
对于窗体上的“Italic”复选框，在其Go to slot对话框中选择clicked(bool)信号生成槽函数原型，用相应的函数名在QmyDialog类中定义一个函数，代码如下：

def on_chkBoxItalic_clicked(self, checked):
    font=self.ui.textEdit.font()
    font.setItalic(checked)
    self.ui.textEdit.setFont(font)

我们“以为”这个槽函数会和chkBoxItalic的clicked(bool)信号自动关联，运行文件myDialog.py，却发现点击“Italic”复选框时，程序出现异常直接退出了！为什么会出现这种情况呢？

因为有两个不同类型参数的clicked信号，connectSlotsByName()函数进行信号与槽函数的关联时会使用一个默认的信号，对QCheckBox来说，默认使用的是不带参数的clicked()信号。而现在定义的函数on_chkBoxItalic_clicked(self, checked)是需要传递进来一个参数的，程序运行到on_chkBoxItalic_clicked(self, checked)函数时，无法给它传递一个参数checked，所以发生了异常。
要解决这个问题，需要使用@pyqtSlot修饰符，用这个修饰符将函数的参数类型声明清楚。将on_chkBoxItalic_clicked()函数的代码修改为如下形式：

from PyQt5.QtCore import  Qt,pyqtSlot
--snip--
    @pyqtSlot(bool)     ##修饰符指定参数类型，用于overload型的信号
    def on_checkBoxItalic_clicked(self, checked):
        font=self.ui.plainTextEdit.font()
        font.setItalic(checked)
        self.ui.plainTextEdit.setFont(font)

这样使用@pyqtSlot修饰符声明函数参数类型后，connectSlotsByName()函数就会自动使用clicked(bool)信号与这个槽函数关联，运行就没有问题了。

对于非默认的overload型信号，槽函数必须使用修饰符@pyqtSlot声明函数参数类型

如果两种参数的overload型信号都要关联槽函数，那么两个槽函数名必须不同名，且在关联时要做设置

3.手动关联信号与槽函数

很多情况下也需要手工编写代码进行信号与槽的关联，如我们希望将设置颜色的3个RadioButton按钮的clicked()信号与同一个槽函数关联
在QmyDialog类里定义一个新的函数do_setTextColor()，并且在构造函数里进行关联，添加这些功能后的myDialog.py的完整代码如下：

##与UI窗体类对应的业务逻辑类
import sys
from PyQt5.QtWidgets import  QApplication, QDialog
from ui_Dialog import Ui_Dialog
from PyQt5.QtCore import  Qt,pyqtSlot
from PyQt5.QtGui import QPalette

class QmyDialog(QDialog):
    def __init__(self, parent=None):
        super().__init__(parent)    #调用父类构造函数，创建窗体
        self.ui=Ui_Dialog()         #创建UI对象
        self.ui.setupUi(self)       #构造UI
        self.ui.radioButtonBlack.clicked.connect(self.do_setTextColor)
        self.ui.radioButtonRed.clicked.connect(self.do_setTextColor)
        self.ui.radioButtonBlue.clicked.connect(self.do_setTextColor)

    def on_btnClear_clicked(self):
        self.ui.plainTextEdit.clear()
##==== 由connectSlotsByName() 自动与组件的信号关联的槽函数=====

    def on_checkBoxBold_toggled(self, checked):
        ## "Bold" 复选框
        font=self.ui.plainTextEdit.font()
        font.setBold(checked)    #参数checked表示勾选状态
        self.ui.plainTextEdit.setFont(font)
    
    def on_checkBoxunder_clicked(self):           
        ## "Underline"复选框
        checked=self.ui.checkBoxunder.isChecked()  #读取勾选状态
        font=self.ui.plainTextEdit.font()
        font.setUnderline(checked)
        self.ui.plainTextEdit.setFont(font)
    
    @pyqtSlot(bool)     ##修饰符指定参数类型，用于overload型的信号
    def on_checkBoxItalic_clicked(self, checked):#"Italic"复选框
        font=self.ui.plainTextEdit.font()
        font.setItalic(checked)
        self.ui.plainTextEdit.setFont(font)
    ##=========自定义槽函数========
    def do_setTextColor(self): ##设置文本颜色
        plet = self.ui.plainTextEdit.palette() #获取palette
        if (self.ui.radioButtonBlack.isChecked()):
            plet.setColor(QPalette.Text,Qt.black)
    #black
        elif (self.ui.radioButtonBlue.isChecked()):
            plet.setColor(QPalette.Text,Qt.blue)
    #blue
        elif (self.ui.radioButtonRed.isChecked()):
            plet.setColor(QPalette.Text,Qt.red)
    #red
        self.ui.plainTextEdit.setPalette(plet)
    #设置palette

if  __name__ == "__main__":       #用于当前窗体测试
    app = QApplication(sys.argv)   #创建GUI应用程序
    form=QmyDialog()                #创建窗体
    form.show()
    sys.exit(app.exec_())

在QmyDialog的构造函数中增加了下面3条语句：

self.ui.radioBlack.clicked.connect(self.do_setTextColor)
self.ui.radioRed.clicked.connect(self.do_setTextColor)
self.ui.radioBlue.clicked.connect(self.do_setTextColor)

这样就将3个RadioButton按钮的clicked()信号与同一个槽函数do_setTextColor()关联起来了，实现了信号与槽函数的关联。