Qt Model/View/Delegate 架构详解

Qt Model/View/Delegate 架构详解

Qt的Model/View/Delegate架构是Qt框架中一个重要的设计模式，它实现了数据存储、数据显示和数据编辑的分离。这种架构不仅提高了代码的可维护性和可重用性，还提供了极大的灵活性。

1. 架构概述

Model/View/Delegate架构将应用程序分为三个主要部分：

  • Model（模型）：负责数据的存储和管理
  • View（视图）：负责数据的显示
  • Delegate（委托）：负责数据的编辑和渲染

这种分离使得我们可以独立地修改数据的存储方式、显示方式和编辑方式，而不会影响其他部分。

2. 核心组件详解

2.1 Model（模型）

模型是数据的容器，负责管理数据并提供标准接口供视图和委托访问。Qt提供了多个预定义的模型类：

  • QAbstractItemModel：所有模型的基类
  • QAbstractListModel：列表模型的基类
  • QAbstractTableModel：表格模型的基类
  • QStringListModel：字符串列表模型
  • QStandardItemModel：通用项目模型
自定义模型示例

让我们创建一个自定义的员工信息模型：

// employee_model.h
#ifndef EMPLOYEEMODEL_H
#define EMPLOYEEMODEL_H#include <QAbstractTableModel>
#include <QList>
#include <QString>struct Employee {QString name;int age;QString department;double salary;
};class EmployeeModel : public QAbstractTableModel {Q_OBJECTpublic:enum Column {NameColumn = 0,AgeColumn,DepartmentColumn,SalaryColumn,ColumnCount};explicit EmployeeModel(QObject *parent = nullptr);// 必须实现的基本函数int rowCount(const QModelIndex &parent = QModelIndex()) const override;int columnCount(const QModelIndex &parent = QModelIndex()) const override;QVariant data(const QModelIndex &index, int role = Qt::DisplayRole) const override;QVariant headerData(int section, Qt::Orientation orientation, int role = Qt::DisplayRole) const override;// 可选：支持编辑功能bool setData(const QModelIndex &index, const QVariant &value, int role = Qt::EditRole) override;Qt::ItemFlags flags(const QModelIndex &index) const override;// 自定义功能void addEmployee(const Employee &employee);void removeEmployee(int row);private:QList<Employee> m_employees;
};#endif // EMPLOYEEMODEL_H

// employee_model.cpp
#include "employee_model.h"
#include <QColor>EmployeeModel::EmployeeModel(QObject *parent): QAbstractTableModel(parent)
{// 添加示例数据m_employees.append({"张三", 28, "开发部", 12000.0});m_employees.append({"李四", 32, "测试部", 10000.0});m_employees.append({"王五", 25, "设计部", 9000.0});
}int EmployeeModel::rowCount(const QModelIndex &parent) const
{if (parent.isValid())return 0;return m_employees.size();
}int EmployeeModel::columnCount(const QModelIndex &parent) const
{if (parent.isValid())return 0;return ColumnCount;
}QVariant EmployeeModel::data(const QModelIndex &index, int role) const
{if (!index.isValid() || index.row() >= m_employees.size())return QVariant();const Employee &employee = m_employees.at(index.row());switch (role) {case Qt::DisplayRole:case Qt::EditRole:switch (index.column()) {case NameColumn:return employee.name;case AgeColumn:return employee.age;case DepartmentColumn:return employee.department;case SalaryColumn:return employee.salary;default:break;}break;case Qt::TextAlignmentRole:if (index.column() == AgeColumn || index.column() == SalaryColumn)return Qt::AlignRight;break;case Qt::BackgroundRole:if (employee.salary > 11000)return QColor(Qt::green).lighter(180);break;}return QVariant();
}QVariant EmployeeModel::headerData(int section, Qt::Orientation orientation, int role) const
{if (role != Qt::DisplayRole)return QVariant();if (orientation == Qt::Horizontal) {switch (section) {case NameColumn:return tr("姓名");case AgeColumn:return tr("年龄");case DepartmentColumn:return tr("部门");case SalaryColumn:return tr("薪资");default:break;}}return QVariant();
}bool EmployeeModel::setData(const QModelIndex &index, const QVariant &value, int role)
{if (!index.isValid() || role != Qt::EditRole || index.row() >= m_employees.size())return false;Employee &employee = m_employees[index.row()];switch (index.column()) {case NameColumn:employee.name = value.toString();break;case AgeColumn:employee.age = value.toInt();break;case DepartmentColumn:employee.department = value.toString();break;case SalaryColumn:employee.salary = value.toDouble();break;default:return false;}emit dataChanged(index, index);return true;
}Qt::ItemFlags EmployeeModel::flags(const QModelIndex &index) const
{if (!index.isValid())return Qt::NoItemFlags;return Qt::ItemIsEditable | Qt::ItemIsEnabled | Qt::ItemIsSelectable;
}void EmployeeModel::addEmployee(const Employee &employee)
{beginInsertRows(QModelIndex(), m_employees.size(), m_employees.size());m_employees.append(employee);endInsertRows();
}void EmployeeModel::removeEmployee(int row)
{if (row < 0 || row >= m_employees.size())return;beginRemoveRows(QModelIndex(), row, row);m_employees.removeAt(row);endRemoveRows();
}

2.2 View（视图）

视图负责显示模型中的数据。Qt提供了多种视图类：

  • QListView：列表视图
  • QTableView：表格视图
  • QTreeView：树形视图
视图使用示例
// main_window.h
#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H#include <QMainWindow>
#include <QTableView>
#include "employee_model.h"class MainWindow : public QMainWindow
{Q_OBJECTpublic:MainWindow(QWidget *parent = nullptr);private slots:void addEmployee();void removeEmployee();private:QTableView *m_view;EmployeeModel *m_model;
};#endif // MAINWINDOW_H

// main_window.cpp
#include "main_window.h"
#include <QVBoxLayout>
#include <QWidget>
#include <QPushButton>
#include <QInputDialog>
#include <QMessageBox>MainWindow::MainWindow(QWidget *parent): QMainWindow(parent), m_view(new QTableView), m_model(new EmployeeModel(this))
{setWindowTitle("员工管理系统");// 设置模型m_view->setModel(m_model);// 创建按钮QPushButton *addButton = new QPushButton("添加员工");QPushButton *removeButton = new QPushButton("删除员工");connect(addButton, &QPushButton::clicked, this, &MainWindow::addEmployee);connect(removeButton, &QPushButton::clicked, this, &MainWindow::removeEmployee);// 布局QVBoxLayout *layout = new QVBoxLayout;layout->addWidget(m_view);layout->addWidget(addButton);layout->addWidget(removeButton);QWidget *centralWidget = new QWidget;centralWidget->setLayout(layout);setCentralWidget(centralWidget);// 调整列宽m_view->resizeColumnsToContents();
}void MainWindow::addEmployee()
{Employee employee;employee.name = QInputDialog::getText(this, "添加员工", "姓名:");if (employee.name.isEmpty())return;employee.age = QInputDialog::getInt(this, "添加员工", "年龄:", 25, 18, 100);employee.department = QInputDialog::getText(this, "添加员工", "部门:");employee.salary = QInputDialog::getDouble(this, "添加员工", "薪资:", 8000, 0, 1000000, 2);m_model->addEmployee(employee);
}void MainWindow::removeEmployee()
{QModelIndex index = m_view->currentIndex();if (!index.isValid()) {QMessageBox::information(this, "提示", "请先选择要删除的员工");return;}m_model->removeEmployee(index.row());
}

2.3 Delegate（委托）

委托负责控制视图中项目的显示和编辑方式。Qt提供了默认的委托，但我们也可以创建自定义委托来实现特定的显示和编辑需求。

简单自定义委托示例
// salary_delegate.h
#ifndef SALARYDELEGATE_H
#define SALARYDELEGATE_H#include <QStyledItemDelegate>
#include <QDoubleSpinBox>class SalaryDelegate : public QStyledItemDelegate
{Q_OBJECTpublic:explicit SalaryDelegate(QObject *parent = nullptr);// 创建编辑器QWidget *createEditor(QWidget *parent, const QStyleOptionViewItem &option,const QModelIndex &index) const override;// 设置编辑器数据void setEditorData(QWidget *editor, const QModelIndex &index) const override;// 更新模型数据void setModelData(QWidget *editor, QAbstractItemModel *model,const QModelIndex &index) const override;// 更新编辑器几何形状void updateEditorGeometry(QWidget *editor,const QStyleOptionViewItem &option,const QModelIndex &index) const override;
};#endif // SALARYDELEGATE_H

// salary_delegate.cpp
#include "salary_delegate.h"
#include <QDoubleSpinBox>SalaryDelegate::SalaryDelegate(QObject *parent): QStyledItemDelegate(parent)
{
}QWidget *SalaryDelegate::createEditor(QWidget *parent, const QStyleOptionViewItem &option,const QModelIndex &index) const
{QDoubleSpinBox *editor = new QDoubleSpinBox(parent);editor->setMinimum(0);editor->setMaximum(1000000);editor->setDecimals(2);editor->setSuffix(" 元");return editor;
}void SalaryDelegate::setEditorData(QWidget *editor, const QModelIndex &index) const
{double value = index.model()->data(index, Qt::EditRole).toDouble();QDoubleSpinBox *spinBox = static_cast<QDoubleSpinBox*>(editor);spinBox->setValue(value);
}void SalaryDelegate::setModelData(QWidget *editor, QAbstractItemModel *model,const QModelIndex &index) const
{QDoubleSpinBox *spinBox = static_cast<QDoubleSpinBox*>(editor);spinBox->interpretText();double value = spinBox->value();model->setData(index, value, Qt::EditRole);
}void SalaryDelegate::updateEditorGeometry(QWidget *editor,const QStyleOptionViewItem &option,const QModelIndex &index) const
{editor->setGeometry(option.rect);
}

使用自定义委托：

// 在MainWindow构造函数中添加
m_view->setItemDelegateForColumn(EmployeeModel::SalaryColumn, new SalaryDelegate(this));
复杂自定义委托示例

以下是一个更复杂的委托示例，用于显示星级评分：

// star_delegate.h
#ifndef STARDELEGATE_H
#define STARDELEGATE_H#include <QStyledItemDelegate>
#include <QPolygonF>class StarRating
{
public:enum EditMode { Editable, ReadOnly };explicit StarRating(int starCount = 1, int maxStarCount = 5);void paint(QPainter *painter, const QRect &rect,const QPalette &palette, EditMode mode) const;QSize sizeHint() const;int starCount() const { return m_myStarCount; }int maxStarCount() const { return m_myMaxStarCount; }void setStarCount(int starCount) { m_myStarCount = starCount; }void setMaxStarCount(int maxStarCount) { m_myMaxStarCount = maxStarCount; }private:QPolygonF m_starPolygon;QPolygonF m_diamondPolygon;int m_myStarCount;int m_myMaxStarCount;
};class StarDelegate : public QStyledItemDelegate
{Q_OBJECTpublic:explicit StarDelegate(QObject *parent = nullptr) : QStyledItemDelegate(parent) {}void paint(QPainter *painter, const QStyleOptionViewItem &option,const QModelIndex &index) const override;QSize sizeHint(const QStyleOptionViewItem &option,const QModelIndex &index) const override;QWidget *createEditor(QWidget *parent, const QStyleOptionViewItem &option,const QModelIndex &index) const override;void setEditorData(QWidget *editor, const QModelIndex &index) const override;void setModelData(QWidget *editor, QAbstractItemModel *model,const QModelIndex &index) const override;
};#endif // STARDELEGATE_H

3. 工作原理

3.1 数据流

  1. 数据获取：视图通过模型的接口获取数据
  2. 数据显示：视图使用委托来渲染数据项
  3. 数据编辑：用户交互触发委托创建编辑器
  4. 数据更新：编辑完成后，委托将数据写回模型

3.2 角色系统

Qt使用角色（Role）系统来区分不同类型的数据：

// 常见的角色
Qt::DisplayRole      // 显示文本
Qt::EditRole         // 编辑数据
Qt::DecorationRole   // 装饰（图标等）
Qt::ToolTipRole      // 工具提示
Qt::StatusTipRole    // 状态栏提示
Qt::WhatsThisRole    // "这是什么"帮助
Qt::SizeHintRole     // 尺寸提示
Qt::FontRole         // 字体
Qt::TextAlignmentRole // 文本对齐
Qt::BackgroundRole   // 背景
Qt::ForegroundRole   // 前景（文本颜色）

4. 最佳实践

4.1 性能优化

  1. 使用begin/end函数：在修改模型数据时使用beginInsertRows/endInsertRows等函数
  2. 批量更新：对于大量数据更新，考虑使用layoutAboutToBeChanged/layoutChanged
  3. 懒加载：对于大数据集，实现懒加载机制

4.2 代码组织

  1. 分离关注点：将模型、视图、委托分别实现
  2. 信号与槽：使用Qt的信号与槽机制进行组件间通信
  3. 可重用性：设计通用的模型和委托，提高代码复用性

4.3 错误处理

  1. 边界检查：始终检查索引的有效性
  2. 异常安全：确保在异常情况下模型状态的一致性
  3. 资源管理：正确管理内存和资源

5. 总结

Qt的Model/View/Delegate架构提供了一种强大而灵活的方式来处理数据的显示和编辑。通过将数据管理、显示和编辑分离，我们可以：

  1. 提高代码的可维护性：各组件职责明确，易于维护
  2. 增强代码的可重用性：模型可以在不同视图中重用
  3. 提升用户体验：通过自定义委托实现丰富的交互效果
  4. 优化性能：通过合理的模型设计提高大数据集的处理效率

掌握Model/View/Delegate架构是Qt开发的重要技能，它不仅适用于简单的数据展示，也能应对复杂的企业级应用需求。

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