从开发流程看 PyQt5 入门

  近期笔者开发了几个基于PyQt5的小项目，也算是对PyQt5及其开发流程有了一定的了解，故想以备忘的目的记录下来，供各位读者和自己参考。

  本文将以PyQt5的开发流程为线索，介绍基本PyQt5图形界面应用的基本功能和原理，并拓展相关知识，覆盖PyQt5入门所需要的各方面。其余进阶内容，读者可以借助完整的文档支持和丰富的参考资料自行探索。（有需要再查阅文档即可）

基本介绍

PyQt5，是跨平台图形用户界面框架Qt的Python支持包。其提供了丰富的图形控件库，与优秀的跨平台性能（包括Windows, macOS, Linux, iOS, Android）。Qt官方提供的Python支持为PySide库，但语法与PyQt基本没有差异，本文就以PyQt5为例展开。

另外，Qt提供了跨语言的通用UI开发设计器Qt Designer，可以以图形化的方式构建UI界面，并可提供预览。设计完成的文件通过PyQt5自带的工具PyUIC转换为PyQt5代码，可被Python主逻辑直接引用。转换后的代码样例如下：

关于如何安装环境，以及转换设计文件，本文不再赘述，请读者另行搜索教程。

窗体设计与结构

前端的第一部分是设计UI粗稿，需要使用Qt Designer等窗体设计器。

Qt的基类

所有的Qt对象都是基于Object基类拓展（事实上，所有的Python类都是以object类作为缺省基类）。

打开Qt Designer，新建项目，可以看到几种模板，分别代表了三类Qt基类：

• QMainWindow：带有MenuBar, StatusBar, and centralwidget的窗体。
  • 自带菜单栏（一般位于应用最上部标题栏下，第一个总是File : )），状态栏（最下面一条）
  • 以上三个控件必须以window.setXXX方式指定，否则相当于没有初始化，不会在窗体上显示
  • 一般使用该类创建功能较为完整的窗体，可以省去一些初始化菜单栏等控件的时间
• Widget：一般控件类，为不带任何初始控件的空白窗体。
  • 可以直接进行编辑，没有初始模板，但编码上较方便
  • 一般用于简单窗体
• QDialog：顾名思义，对话框类，自定义对话框内容
  • 一般用于特殊的自定义对话框
  • Qt提供了多种样式的对话框（FileDialog等），可以直接调用，一般不需要自定义对话框

Qt的对象结构

Qt以树形结构组织对象。每一个初始对象（包括窗体）创建时，都需要一个Parent参数（可为空），用于指定其父对象。一般，父子关系用于表示容器控件的包含关系。例如，在QMainWindow类窗体中，所有的窗体控件都包含在CenterWidget控件中，也就以其为父对象。

一个MenuBar的属性结构类似下图例：

控件与布局

在Qt Designer中，所有控件被分类与控件菜单中，拖动到窗体合适位置就会创建，也可以修改大小与属性。控件的主要属性如下：

• objectName：作为QObject的属性，为任何一个Qt对象的基本属性，缺省以控件类型与编号命名。在设计窗体时，建议同时将控件按照类型+功能的格式命名，避免产生名称混乱。
• enabled： 控件是否可用，disable的控件为灰色，无法响应用户操作（但可以由代码控制）
• size： 控件的尺寸，即长x宽
• Text： （部分控件）控件上展示的文字
• StyleSheet： 控件应用的样式表（在QSS中会使用）

其余部分属性为控件特有，需要使用时请参阅手册。

布局是前端设计的另一个重要部分，使用布局，我们可以有规则地安排控件，并方便地修改及调用。布局种类如下：

• Vertical Layout: 垂直布局，控件垂直分布，并占满当前整个空间宽度
• Horizontal Layout: 水平布局，控件水平分布，并占满当前整个空间高度
• Grid Layout: 网格布局，控件呈网格状分布，可调网格比例
• Form Layout: 表单分布，控件整体按照表单样式分布

在较简单的项目中，可以不使用Layout，直接按照绝对坐标安放控件。

后端调用

为了使前后端分离，方便后续迭代前端布局样式、改进后端代码，降低耦合度，我们使用窗口主逻辑引用前端布局类的方式实现调用前端的功能。

调用前端布局

一个简单的窗体程序框架如下（以QMainWindow基类为例）

import sys
from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow
from mainWindowUI import Ui_MainWindow


class MainWindow(QMainWindow):
   def __init__(self, parent=None) -> None:
      super(MainWindow, self).__init__(parent)
      self.ui = Ui_MainWindow()
      self.ui.setupUi(self)

      # Other Initialize Code

   def someFunction(self):
      pass


if __name__ == '__main__':
   app = QApplication(sys.argv)
   main_window_instance = MainWindow()
   main_window_instance.show()
   sys.exit(app.exec_())
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• MainWindow类继承QMainWindow基类，在初始化时必须调用其超类的初始化，super().__init__
• 使用PyUIC转换工具将UI设计文件转换为Python文件，引用到框架中，将self.ui设置为该前端的一个实例，并调用setupUi方法，初始化窗体控件
• 主模块中声明一个QApplication，并加入系统参数，声明一个窗体Instance，并调用show()方法显示窗体，最后使用sys.exit函数，在窗体关闭后退出

信号连接

  信号与槽是Qt的核心机制。信号与槽的功能类似于VB.net的事件，后端逻辑通过事件捕获前端控件的各种状态，比如单击、鼠标进入、选项改变等。在Qt中，这种机制被信号与槽取代。

• 信号：由前端的各种事件触发，自定义信号由代码触发

• 槽：是信号的处理程序（函数），一个槽连接上信号后，每当信号被触发(emit)，就会调用槽，以完成响应任务。

• 信号与槽通过connect方法进行连接

一般信号

  一般信号类似于事件，由前端控件的状态变化触发。可以在前端设计器中连接控件之间的简单信号，大多数需要后端处理的信号，要在主逻辑类初始化时手动进行连接。

self.ui.pushButton.clicked.connect(MainWindow.someFunc)
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• 注意：连接信号的事件不需要加括号（是信号本身），槽也不需要括号（代表函数本身）

• 其他信号类型参阅Qt Documentation

自定义信号

Qt允许自定义信号，用代码可以触发该信号，并能指定信号附加参数。

Qt5以上版本的信号需要在类中以类变量的形式提前声明：

from PyQt5.QtCore import pyqtSignal

SOME_SIGNAL = pyqtSignal()
SOME_SIGNAL_WITH_PARAM_INT = pyqtSignal(int)
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使用emit方法触发自定义信号：

SOME_SIGNAL.emit()
SOME_SIGNAL_WITH_PARAM_INT.emit(some_int)
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信号的连接方法与一般信号相同，这里不再赘述。

整体架构

完整的PyQt项目一般至少由三部分构成：

• 前端设计代码，由设计器文件转换得到
• 后端逻辑代码，由后端编程得到
• 主逻辑代码，通过引用前后端文件，实现窗体显示与信号连接