模型/视图架构概述
Qt的模型/视图架构是一种设计模式实现，用于将数据存储与数据显示分离开来。这种设计与MFC的文档/视图架构有相似之处，但更加灵活和强大。它是Qt区别于MFC的最重要特性之一，能大幅提高代码重用性和灵活性。
基本概念
模型/视图架构包含三个核心组件：
- 模型(Model) - 负责数据存储和访问
- 视图(View) - 负责数据展示
- 代理(Delegate) - 负责数据项的编辑和自定义显示
与MFC文档/视图架构对比
特性 | Qt模型/视图 | MFC文档/视图 |
数据与显示分离 | 完全分离的模型和视图 | 文档和视图部分分离 |
多视图能力 | 一个模型可同时关联多个视图 | 需要额外的配置和代码 |
数据表示 | 统一的QModelIndex | 各类视图专有的索引标识 |
定制能力 | 通过代理轻松定制显示和编辑 | 需要派生和重写大量方法 |
数据交换 | 自动处理数据同步 | 需要显式的DDX机制 |
内置过滤排序 | 提供灵活的过滤和排序功能 | 需要额外实现 |
跨模型操作 | 统一的拖放和复制粘贴API | 需要显式处理 |
MFC开发者会发现Qt的这种设计更符合现代软件开发理念，特别是在处理复杂的数据显示和交互时。
模型(Model)概念
模型是整个架构的核心，负责数据的存储和访问。Qt提供多种类型的模型，从简单的列表模型到复杂的关系数据库模型。
模型索引(QModelIndex)
QModelIndex是理解模型/视图架构的关键。它包含了定位数据项所需的全部信息：
- 行号：数据项的行
- 列号：数据项的列
- 父索引：对于层次数据，指定父项
- 模型指针：关联的模型
通过这种方式，视图可以访问任何模型中的任何数据项，而不需要了解模型的内部实现。
标准模型类型
Qt提供多种预定义模型：
模型类 | 用途 | 等效MFC类 |
QStringListModel | 管理字符串列表 | 无直接对应，类似于CStringArray |
QStandardItemModel | 通用层次数据模型 | 无直接对应，功能超越CListCtrl/CTreeCtrl |
QFileSystemModel | 文件系统模型 | 无直接对应，部分类似IShellFolder |
QSqlQueryModel | 只读SQL查询结果 | 类似于ODBC记录集，但只读 |
QSqlTableModel | 可编辑单表数据 | 类似于ODBC记录集 |
QSqlRelationalTableModel | 关系型数据库表 | 无直接对应，超越基本ODBC能力 |
QSortFilterProxyModel | 数据排序和过滤 | 无直接对应，需手动实现 |
QAbstractItemModel接口
所有Qt模型都从QAbstractItemModel派生。关键方法包括：
// 获取模型结构信息
virtual QModelIndex index(int row, int column, const QModelIndex &parent = QModelIndex()) const = 0;
virtual QModelIndex parent(const QModelIndex &index) const = 0;
virtual int rowCount(const QModelIndex &parent = QModelIndex()) const = 0;
virtual int columnCount(const QModelIndex &parent = QModelIndex()) const = 0;
// 获取和设置数据
virtual QVariant data(const QModelIndex &index, int role = Qt::DisplayRole) const = 0;
virtual bool setData(const QModelIndex &index, const QVariant &value, int role = Qt::EditRole);
// 获取和设置元数据
virtual QVariant headerData(int section, Qt::Orientation orientation, int role = Qt::DisplayRole) const;
virtual bool setHeaderData(int section, Qt::Orientation orientation, const QVariant &value, int role = Qt::EditRole);
// 插入和删除行列
virtual bool insertRows(int row, int count, const QModelIndex &parent = QModelIndex());
virtual bool insertColumns(int column, int count, const QModelIndex &parent = QModelIndex());
virtual bool removeRows(int row, int count, const QModelIndex &parent = QModelIndex());
virtual bool removeColumns(int column, int count, const QModelIndex &parent = QModelIndex());数据角色(Role)
Qt通过"角色"概念区分数据的不同用途：
// 主要角色
Qt::DisplayRole // 显示文本
Qt::EditRole // 编辑值
Qt::DecorationRole // 图标或装饰
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
// 外观角色
Qt::FontRole // 字体
Qt::TextAlignmentRole // 文本对齐
Qt::BackgroundRole // 背景色或图案
Qt::ForegroundRole // 前景色（文本颜色）
// 辅助角色
Qt::CheckStateRole // 复选状态
Qt::UserRole // 自定义角色起点使用角色是Qt模型/视图架构的一大优势，允许单个数据项包含多种信息。
自定义模型示例
创建一个简单的自定义表格模型：
class PersonModel : public QAbstractTableModel
{
Q_OBJECT
public:
// 数据结构
struct Person {
QString name;
int age;
QString jobTitle;
};
PersonModel(QObject *parent = nullptr) : QAbstractTableModel(parent) {}
// 添加数据
void addPerson(const Person &person) {
beginInsertRows(QModelIndex(), m_people.size(), m_people.size());
m_people.append(person);
endInsertRows();
}
// 必须实现的接口
int rowCount(const QModelIndex &parent = QModelIndex()) const override {
if (parent.isValid())
return 0;
return m_people.size();
}
int columnCount(const QModelIndex &parent = QModelIndex()) const override {
if (parent.isValid())
return 0;
return 3; // 姓名、年龄、职位
}
QVariant data(const QModelIndex &index, int role = Qt::DisplayRole) const override {
if (!index.isValid() || index.row() >= m_people.size())
return QVariant();
const Person &person = m_people.at(index.row());
if (role == Qt::DisplayRole) {
switch (index.column()) {
case 0: return person.name;
case 1: return person.age;
case 2: return person.jobTitle;
}
}
else if (role == Qt::TextAlignmentRole) {
if (index.column() == 1) // 年龄居中对齐
return Qt::AlignCenter;
}
return QVariant();
}
QVariant headerData(int section, Qt::Orientation orientation,
int role = Qt::DisplayRole) const override {
if (role == Qt::DisplayRole && orientation == Qt::Horizontal) {
switch (section) {
case 0: return tr("姓名");
case 1: return tr("年龄");
case 2: return tr("职位");
}
}
return QVariant();
}
// 支持编辑
bool setData(const QModelIndex &index, const QVariant &value,
int role = Qt::EditRole) override {
if (!index.isValid() || index.row() >= m_people.size() || role != Qt::EditRole)
return false;
Person &person = m_people[index.row()];
switch (index.column()) {
case 0:
person.name = value.toString();
break;
case 1:
person.age = value.toInt();
break;
case 2:
person.jobTitle = value.toString();
break;
default:
return false;
}
emit dataChanged(index, index, {role});
return true;
}
Qt::ItemFlags flags(const QModelIndex &index) const override {
if (!index.isValid())
return Qt::NoItemFlags;
return Qt::ItemIsSelectable | Qt::ItemIsEditable | Qt::ItemIsEnabled;
}
private:
QList<Person> m_people;
};视图(View)与代理(Delegate)
标准视图
Qt提供多种标准视图类，每种都专注于特定的数据展示方式：
视图类 | 用途 | MFC等效 |
QListView | 列表数据 | CListBox, CListCtrl(报表视图) |
QTableView | 表格数据 | CListCtrl(详细视图) |
QTreeView | 层次数据 | CTreeCtrl |
QColumnView | 多列浏览 | 无直接对应 |
QHeaderView | 表头视图 | 无直接对应 |
视图的优势
Qt视图相对于MFC控件的优势：
- 统一的数据接口 - 所有视图通过相同的接口访问模型
- 内置排序和过滤 - 不需要额外代码实现排序和过滤
- 自动同步 - 模型变化自动反映到所有连接的视图
- 高度可定制 - 通过代理轻松实现自定义绘制和编辑
- 统一的选择管理 - 标准化的选择模型和接口
便捷类
Qt还提供了集成了模型和视图的便捷类：
- QListWidget - 简单的项目列表
- QTableWidget - 简单的单元格表格
- QTreeWidget - 简单的树形数据
这些类适合简单场景，对于复杂场景应使用标准的模型/视图分离架构。
代理系统
代理是模型/视图架构的第三个关键组件，处理数据的编辑和自定义显示。
默认代理(QStyledItemDelegate)提供标准编辑功能，但可以通过自定义代理实现：
- 复杂的编辑器（如日期选择器、颜色选择器）
- 自定义数据显示样式
- 自定义编辑流程
- 特殊的数据验证
代理示例：自定义编辑器
class RatingDelegate : public QStyledItemDelegate
{
Q_OBJECT
public:
RatingDelegate(QObject *parent = nullptr) : QStyledItemDelegate(parent) {}
// 创建自定义编辑器
QWidget *createEditor(QWidget *parent, const QStyleOptionViewItem &option,
const QModelIndex &index) const override {
// 创建星级评分编辑器
QSlider *slider = new QSlider(Qt::Horizontal, parent);
slider->setRange(0, 5);
slider->setTickPosition(QSlider::TicksBelow);
slider->setTickInterval(1);
return slider;
}
// 设置编辑器数据
void setEditorData(QWidget *editor, const QModelIndex &index) const override {
int value = index.model()->data(index, Qt::EditRole).toInt();
QSlider *slider = static_cast<QSlider*>(editor);
slider->setValue(value);
}
// 从编辑器获取数据
void setModelData(QWidget *editor, QAbstractItemModel *model,
const QModelIndex &index) const override {
QSlider *slider = static_cast<QSlider*>(editor);
model->setData(index, slider->value(), Qt::EditRole);
}
// 自定义绘制
void paint(QPainter *painter, const QStyleOptionViewItem &option,
const QModelIndex &index) const override {
// 检查是否为评分列
if (index.column() != 2) {
QStyledItemDelegate::paint(painter, option, index);
return;
}
// 绘制背景
if (option.state & QStyle::State_Selected)
painter->fillRect(option.rect, option.palette.highlight());
// 获取评分值
int rating = index.data(Qt::DisplayRole).toInt();
// 绘制星星
int width = option.rect.width() / 5;
int height = option.rect.height();
for (int i = 0; i < 5; ++i) {
if (i < rating) {
// 实心星星
painter->setBrush(Qt::yellow);
} else {
// 空心星星
painter->setBrush(Qt::transparent);
}
QRect starRect(option.rect.x() + i * width, option.rect.y(),
width, height);
painter->drawStar(starRect);
}
}
};高级功能
选择模型
Qt使用单独的QItemSelectionModel类管理选择状态，实现多视图间的选择同步：
// 一个模型，两个视图
QTableView *tableView = new QTableView();
QListView *listView = new QListView();
QStandardItemModel *model = new QStandardItemModel();
// 设置模型...
// 两个视图共享同一模型
tableView->setModel(model);
listView->setModel(model);
// 两个视图共享同一选择模型，实现选择同步
listView->setSelectionModel(tableView->selectionModel());模型索引持久化
QModelIndex是临时对象，在模型变化时会失效。对于需要长期跟踪的项目，使用QPersistentModelIndex：
void trackItem(const QModelIndex &index) {
// 创建持久索引
QPersistentModelIndex persistentIndex(index);
// 存储索引，即使模型变化，此索引也能正确引用项目
m_trackedIndices.append(persistentIndex);
}代理模型
代理模型可以在不修改原始模型的情况下调整数据表示：
// 创建排序过滤代理模型
QSortFilterProxyModel *proxyModel = new QSortFilterProxyModel();
proxyModel->setSourceModel(sourceModel);
// 设置过滤
proxyModel->setFilterKeyColumn(0); // 第一列
proxyModel->setFilterRegExp("John"); // 包含"John"的项目
// 设置排序
proxyModel->sort(1, Qt::AscendingOrder); // 按第二列升序排序
// 视图使用代理模型
view->setModel(proxyModel);模型链接
可以创建多层代理模型链，实现复杂的数据转换：
// 原始数据模型
QSqlTableModel *dataModel = new QSqlTableModel();
dataModel->setTable("employees");
dataModel->select();
// 第一层代理：过滤
QSortFilterProxyModel *filterModel = new QSortFilterProxyModel();
filterModel->setSourceModel(dataModel);
filterModel->setFilterKeyColumn(3); // 部门列
filterModel->setFilterFixedString("IT"); // 只显示IT部门
// 第二层代理：排序
QSortFilterProxyModel *sortModel = new QSortFilterProxyModel();
sortModel->setSourceModel(filterModel);
sortModel->setSortRole(Qt::UserRole); // 自定义排序角色
sortModel->sort(1, Qt::AscendingOrder); // 按第二列排序
// 视图使用最终代理模型
view->setModel(sortModel);与MFC文档/视图架构的对比
架构比较
MFC的文档/视图架构提供了一个基本的框架，但Qt的模型/视图架构更加灵活和强大：
特性 | MFC文档/视图 | Qt模型/视图 |
分离程度 | 部分分离 | 完全分离 |
实现方式 | 基于消息 | 基于信号槽 |
数据存储 | 文档专有 | 通用模型接口 |
扩展点 | 主要通过继承 | 继承+组合+代理 |
多视图支持 | 需要额外工作 | 内置支持 |
界面更新 | 通常手动触发 | 自动传播 |
代码复用 | 有限 | 高度可重用 |
功能转换示例
MFC中，文档数据变更通常这样处理：
// MFC方式
void CMyDoc::SetData(int newValue)
{
m_data = newValue;
UpdateAllViews(NULL); // 通知所有视图更新
}
// 在视图中
void CMyView::OnUpdate(CView* pSender, LPARAM lHint, CObject* pHint)
{
// 刷新视图
Invalidate();
}在Qt中，模型变化自动通知视图：
// Qt方式
void MyModel::setData(int row, int newValue)
{
if (m_data[row] != newValue) {
m_data[row] = newValue;
// 自动通知所有连接的视图
QModelIndex index = createIndex(row, 0);
emit dataChanged(index, index);
}
}
// 视图无需特殊处理，会自动更新从MFC迁移的建议
- 理解概念差异
- Qt模型更像MFC的数据源，但提供了标准化接口
- 代理在MFC中没有对应物，承担了自定义绘制的职责
- 角色(Role)概念替代了MFC中多种特殊处理
- 采用渐进式迁移
- 先使用便捷类(如QTableWidget)快速迁移
- 后续重构为完整的模型/视图分离架构
- 逐步添加自定义代理增强用户体验
- 重用模型
- 为通用数据创建自定义模型
- 利用代理模型实现过滤和排序
- 在同一应用的多个部分共享模型
- 利用标准模型
- 使用QStandardItemModel替代简单集合
- 使用QSqlTableModel替代ODBC/ADO数据库访问
- 使用QFileSystemModel替代文件系统访问代码