Qt Model/View/Delegate 架構詳解

Qt Model/View/Delegate 架構詳解

Qt的Model/View/Delegate架構是Qt框架中一個重要的設計模式，它實現了數據存儲、數據顯示和數據編輯的分離。這種架構不僅提高了代碼的可維護性和可重用性，還提供了極大的靈活性。

1. 架構概述

Model/View/Delegate架構將應用程序分為三個主要部分：

  • Model（模型）：負責數據的存儲和管理
  • View（視圖）：負責數據的顯示
  • Delegate（委托）：負責數據的編輯和渲染

這種分離使得我們可以獨立地修改數據的存儲方式、顯示方式和編輯方式，而不會影響其他部分。

2. 核心組件詳解

2.1 Model（模型）

模型是數據的容器，負責管理數據并提供標準接口供視圖和委托訪問。Qt提供了多個預定義的模型類：

  • QAbstractItemModel：所有模型的基類
  • QAbstractListModel：列表模型的基類
  • QAbstractTableModel：表格模型的基類
  • QStringListModel：字符串列表模型
  • QStandardItemModel：通用項目模型
自定義模型示例

讓我們創建一個自定義的員工信息模型：

// 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);// 必須實現的基本函數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;// 可選：支持編輯功能bool setData(const QModelIndex &index, const QVariant &value, int role = Qt::EditRole) override;Qt::ItemFlags flags(const QModelIndex &index) const override;// 自定義功能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)
{// 添加示例數據m_employees.append({"張三", 28, "開發部", 12000.0});m_employees.append({"李四", 32, "測試部", 10000.0});m_employees.append({"王五", 25, "設計部", 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("年齡");case DepartmentColumn:return tr("部門");case SalaryColumn:return tr("薪資");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（視圖）

視圖負責顯示模型中的數據。Qt提供了多種視圖類：

  • QListView：列表視圖
  • QTableView：表格視圖
  • QTreeView：樹形視圖
視圖使用示例
// 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("員工管理系統");// 設置模型m_view->setModel(m_model);// 創建按鈕QPushButton *addButton = new QPushButton("添加員工");QPushButton *removeButton = new QPushButton("刪除員工");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);// 調整列寬m_view->resizeColumnsToContents();
}void MainWindow::addEmployee()
{Employee employee;employee.name = QInputDialog::getText(this, "添加員工", "姓名:");if (employee.name.isEmpty())return;employee.age = QInputDialog::getInt(this, "添加員工", "年齡:", 25, 18, 100);employee.department = QInputDialog::getText(this, "添加員工", "部門:");employee.salary = QInputDialog::getDouble(this, "添加員工", "薪資:", 8000, 0, 1000000, 2);m_model->addEmployee(employee);
}void MainWindow::removeEmployee()
{QModelIndex index = m_view->currentIndex();if (!index.isValid()) {QMessageBox::information(this, "提示", "請先選擇要刪除的員工");return;}m_model->removeEmployee(index.row());
}

2.3 Delegate（委托）

委托負責控制視圖中項目的顯示和編輯方式。Qt提供了默認的委托，但我們也可以創建自定義委托來實現特定的顯示和編輯需求。

簡單自定義委托示例
// salary_delegate.h
#ifndef SALARYDELEGATE_H
#define SALARYDELEGATE_H#include <QStyledItemDelegate>
#include <QDoubleSpinBox>class SalaryDelegate : public QStyledItemDelegate
{Q_OBJECTpublic:explicit SalaryDelegate(QObject *parent = nullptr);// 創建編輯器QWidget *createEditor(QWidget *parent, const QStyleOptionViewItem &option,const QModelIndex &index) const override;// 設置編輯器數據void setEditorData(QWidget *editor, const QModelIndex &index) const override;// 更新模型數據void setModelData(QWidget *editor, QAbstractItemModel *model,const QModelIndex &index) const override;// 更新編輯器幾何形狀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);
}

使用自定義委托：

// 在MainWindow構造函數中添加
m_view->setItemDelegateForColumn(EmployeeModel::SalaryColumn, new SalaryDelegate(this));
復雜自定義委托示例

以下是一個更復雜的委托示例，用于顯示星級評分：

// 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 數據流

  1. 數據獲取：視圖通過模型的接口獲取數據
  2. 數據顯示：視圖使用委托來渲染數據項
  3. 數據編輯：用戶交互觸發委托創建編輯器
  4. 數據更新：編輯完成后，委托將數據寫回模型

3.2 角色系統

Qt使用角色（Role）系統來區分不同類型的數據：

// 常見的角色
Qt::DisplayRole      // 顯示文本
Qt::EditRole         // 編輯數據
Qt::DecorationRole   // 裝飾（圖標等）
Qt::ToolTipRole      // 工具提示
Qt::StatusTipRole    // 狀態欄提示
Qt::WhatsThisRole    // "這是什么"幫助
Qt::SizeHintRole     // 尺寸提示
Qt::FontRole         // 字體
Qt::TextAlignmentRole // 文本對齊
Qt::BackgroundRole   // 背景
Qt::ForegroundRole   // 前景（文本顏色）

4. 最佳實踐

4.1 性能優化

  1. 使用begin/end函數：在修改模型數據時使用beginInsertRows/endInsertRows等函數
  2. 批量更新：對于大量數據更新，考慮使用layoutAboutToBeChanged/layoutChanged
  3. 懶加載：對于大數據集，實現懶加載機制

4.2 代碼組織

  1. 分離關注點：將模型、視圖、委托分別實現
  2. 信號與槽：使用Qt的信號與槽機制進行組件間通信
  3. 可重用性：設計通用的模型和委托，提高代碼復用性

4.3 錯誤處理

  1. 邊界檢查：始終檢查索引的有效性
  2. 異常安全：確保在異常情況下模型狀態的一致性
  3. 資源管理：正確管理內存和資源

5. 總結

Qt的Model/View/Delegate架構提供了一種強大而靈活的方式來處理數據的顯示和編輯。通過將數據管理、顯示和編輯分離，我們可以：

  1. 提高代碼的可維護性：各組件職責明確，易于維護
  2. 增強代碼的可重用性：模型可以在不同視圖中重用
  3. 提升用戶體驗：通過自定義委托實現豐富的交互效果
  4. 優化性能：通過合理的模型設計提高大數據集的處理效率

掌握Model/View/Delegate架構是Qt開發的重要技能，它不僅適用于簡單的數據展示，也能應對復雜的企業級應用需求。

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